JP3864436B2

JP3864436B2 - Exhaust gas purification device for internal combustion engine

Info

Publication number: JP3864436B2
Application number: JP22216995A
Authority: JP
Inventors: 博敬金沢
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 1995-08-30
Filing date: 1995-08-30
Publication date: 2006-12-27
Anticipated expiration: 2015-08-30
Also published as: JPH0968033A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の排気浄化装置に係り、詳しくは排気浄化装置に用いられ、エンジンの排気中に含まれる微粒子成分（パティキュレート）を捕集するディーゼルパティキュレートフィルタの再生に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ディーゼルエンジンの排気ガス中に含まれるパティキュレートを捕集するために、ディーゼルパティキュレートフィルタ（以下、ＤＰＦという）が使用されている。ＤＰＦは、例えばコーディエライト等のセラミックよりなるハニカム形状の筒体で形成されている。ＤＰＦは、排気管の下流側に設けられ、エンジンから排出される排気ガスを透過させその透過時に排気ガス中に含まれるパティキュレートを捕集する。ＤＰＦによるパティキュレートの捕集量が、所定の量に達すると、機能回復のための該ＤＰＦの再生処理が行われる。再生処理は、該ＤＰＦをヒータ等によって加熱し、捕集されているパティキュレートを燃やすことによって再びフィルタとしての機能を回復させるものである。
【０００３】
例えば、実開平６−８７６２３号公報には、フィルタとヒータの温度に基づいてフィルタを再生するフィルタの再生燃焼制御装置が示されている。この装置は、ヒータの温度が第二の設定温度に達したときヒータを間欠運転し、フィルタの温度が第三の設定温度に達したときエアポンプを間欠運転する。そして、ヒータをオンにした時からカウントするタイマが所定数をカウント終了したときヒータの運転を停止して、フィルタにクラックが生じたり、フィルタが溶損するのを防止している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、フィルタを再生する場合に、ヒータ温度が一定であっても、そのフィルタに捕集されたパティキュレートの捕集量によって該フィルタ内の温度が大きく変化する。例えば、図３は捕集量が 8.6g/l のときのフィルタ内の温度を示し、図４は捕集量が14g/l のときのフィルタ内の温度を示している。尚、図３，４ともにヒータ温度は一定（６００℃）である。図３，４から明らかなように、捕集量が多いほど、フィルタ内の温度は、該フィルタの上流，中流，下流いずれの場所においても、捕集量が多い方が温度が高くなる。特に、フィルタの中流においては、フィルタの使用限界温度である１０００℃を越えてしまう。そのため、再生時にフィルタが溶損するという問題があった。また、捕集量が少ない場合は、燃え残りが生じる場合がある。
【０００５】
本発明の目的はフィルを損傷させることなく再生処理を行うことができ、しかも燃え残りも防止できる内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するため、請求項１の発明は、内燃機関の排気系に設置され、排気ガス中に含まれるパティキュレートを捕集するフィルタと、前記フィルタを加熱する加熱手段と、前記フィルタに空気を供給する空気供給手段と、前記フィルタにより捕集されたパティキュレートの捕集量を算出する捕集量算出手段と、複数の捕集量に対応したフィルタの温度とフィルタに供給する空気量とからなる加熱条件を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された加熱条件から、前記捕集量算出手段により算出された捕集量に対応した加熱条件を選択する選択手段と、前記捕集量算出手段により算出された捕集量のみに基づいて前記選択手段により選択された加熱条件に基づいて、内燃機関の停止時における前記フィルタの再生処理中、前記フィルタの温度を制御するとともに該フィルタに供給する空気量を制御する制御手段とを備え、前記記憶手段に記憶されるフィルタの温度とフィルタに供給する空気量は、フィルタの捕集量が多くなるほど小さい値に設定される一方、フィルタの捕集量が少なくなるほど大きい値に設定されることを要旨とする。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記フィルタの温度は、フィルタの入口温度であることを要旨とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記フィルタの再生処理中、前記制御手段は前記加熱手段をオン・オフ制御して前記フィルタの温度を制御することを要旨とする。
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記加熱条件を構成するフィルタの温度は、前記加熱手段をオフに制御する時のフィルタの温度と前記加熱手段をオンに制御する時のフィルタの温度とからなり、前記フィルタの再生処理中、前記制御手段は、フィルタの温度を、前記加熱手段をオフに制御する時のフィルタの温度と前記加熱手段をオンに制御する時のフィルタの温度との間に制御することを要旨とする。
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記加熱手段をオフに制御する時のフィルタの温度、及び前記加熱手段をオンに制御する時のフィルタの温度は、フィルタの捕集量が多くなるほど小さい値に設定される一方、フィルタの捕集量が少なくなるほど大きい値に設定されることを要旨とする。
【０００８】
従って、請求項１の発明によれば、フィルタによって排気ガス中に含まれるパティキュレートが捕集され、そのパティキュレートの捕集量は、捕集量算出手段によって算出される。記憶手段には、複数の捕集量に対応したフィルタの温度とフィルタに供給する空気量とからなる加熱条件がそれぞれ記憶され、記憶手段に記憶された加熱条件から、捕集量算出手段により算出された捕集量に対応した加熱条件が選択手段によって選択される。そして、捕集量算出手段により算出された捕集量のみに基づいて選択手段により選択された加熱条件に基づいて、内燃機関の停止時におけるフィルタの再生処理中、制御手段によってフィルタの温度が制御されるとともにフィルタに供給される空気量が制御されて、パティキュレートが焼却されてフィルタが再生される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した実施の一形態を図１〜図４に従って説明する。
図１は、フォークリフト等に搭載したディーゼルエンジンに備えた排気浄化装置の基本構成を示す。
【００１１】
ディーゼルパティキュレートフィルタ（以下、ＤＰＦという）１１は、排気管１２を介してディーゼルエンジン１３に接続されている。ＤＰＦ１１はハニカム形状の筒体であって、本形態ではコーディエライトにて形成されている。ＤＰＦ１１は、エンジン１３からの排気ガスを透過させ、その透過時に排気ガス中に含まれるパティキュレートを捕集する。ＤＰＦ１１を透過した排気ガスは、大気中に放出される。
【００１２】
ＤＰＦ１１は、排気管１２に連結された収容筒１４内に配設されている。収容筒１４において、ＤＰＦ１１の前側（上流側）にはヒータ１５及び熱反射板１６が設けられている。又、収容筒１４において、ＤＰＦ１１の後側（下流側）には後処理装置１７が設けられている。ヒータ１５は、再生処理時にＤＰＦ１１を加熱してＤＰＦ１１が捕集したパティキュレートを燃やすためのものである。熱反射板１６は、再生処理時にヒータ１５の熱を反射してＤＰＦ１１を効率良く加熱するためのものである。後処理装置１７は、パティキュレートを燃やしているときに発生する白煙を吸着し触媒浄化して外部に出ないようにするためのものである。さらに、収容筒１４において、ＤＰＦ１１の上流側には、温度センサ１８が設けられている。温度センサ１８にて検出される温度は、再生処理時にヒータ１５をオン・オフ制御して、ＤＰＦ１１の加熱温度を所望の温度に制御するために利用される。
【００１３】
また、収容筒１４には送気管１９が連結されている。送気管１９には、エアクリーナ２０が設けられている。エアクリーナ２０は、再生処理時にＤＰＦ１１へ供給する空気を清浄化するために設けられている。また、送気管１９には、エア供給ポンプ２１が設けられ、エアクリーナ２０から空気を取り入れ、その空気をＤＰＦ１１に供給するようになっている。送気管１９には、電磁ソレノイドバルブ２２が設けられている。バルブ２２は、送気管１９を開閉するためのものであって、エア供給ポンプ２１からＤＰＦ１１に供給する空気を遮断したり、供給量を制御する。又、バルブ２２と収容筒１４の間の送気管１９には、圧力センサ２３が設けられている。圧力センサ２３は、ＤＰＦ１１の上流側圧力を検出するために利用される。又、圧力センサ２３は、エンジン始動直前に、大気圧を検出するために利用される。
【００１４】
エアクリーナ２０とエア供給ポンプ２１との間の送気管１９には、エア供給ポンプ２１による空気吸入量、即ち、再生処理時におけるＤＰＦ１１に供給する空気供給量を検出するためのエアフロセンサ２４が設けられている。
【００１５】
エンジン１３には、吸気量センサ２５が設けられている。吸気量センサ２５は、図示しないエアクリーナに設けられている。吸気量センサ２５は、エンジン１３が駆動している時に、ＤＰＦ１１を通過するエンジン１３の排気流量、即ちエンジン１３の吸入空気量を検出するために利用される。そして、吸気量センサ２５は、エンジン１３の吸入空気量を検出し、その吸入空気量に応じた検出信号を出力する。
【００１６】
次に、ＤＰＦ１１の捕集量を演算し、該ＤＰＦ１１の再生処理を制御するための電気的構成について説明する。
制御手段としてのコントローラ３１には、再生処理動作のための制御プログラム等を記憶するＲＯＭ３１ａ、各種データを記憶するＲＡＭ、及び、入出力インタフェイスが内蔵されている。
【００１７】
コントローラ３１には、入出力インタフェースを介して前記した各センサ１８，２３〜２５が接続されている。コントローラ３１は、前記した各センサ１８，２３〜２５からの検出信号を入力する。
【００１８】
ＲＯＭ３１ａには、ＤＰＦ１１を再生処理するための処理プログラム、ＤＰＦ１１に捕集されたパティキュレートの捕集量を推定するための推定プログラムが記憶されている。推定プログラムにおいて、コントローラ３１は、圧力センサ２３からの検出信号に基づいてＤＰＦ１１の上流側圧力ＰD を演算する。コントローラ３１は、吸気量センサ２５からの検出信号に基づいてエンジン１３の吸入空気量Ｖafを演算する。この吸入空気量Ｖafは、ＤＰＦ１１にとっては、エンジン１３から排気されそのＤＰＦ１１に流れる排気流量となる。コントローラ３１は、その上流側圧力ＰD と、予め学習した大気圧ＰG とに基づいてＤＰＦ１１の差圧ΔＰを演算する。そして、コントローラ３１は、吸入空気量Ｖafと差圧ΔＰとに基づいて、ＤＰＦ１１に捕集されているパティキュレートの捕集量ＰＭを推定する。
【００１９】
処理プログラムにおいて、コントローラ３１は、温度センサ１８からの検出信号に基づいて、ヒータ１５により加熱されるＤＰＦ１１の入口温度を演算する。また、コントローラ３１は、エアフロセンサ２４からの検出信号に基づいて、エア供給ポンプ２１による空気供給量を演算する。そして、コントローラ３１は、上記の推定プログラムにより推定された捕集量ＰＭに対応した空気供給量となるように電磁ソレノイドバルブ２２の開度を駆動制御するとともに、ＤＰＦ１１が捕集量ＰＭに対応した温度となるようにヒータ１５を駆動制御する。
【００２０】
また、ＲＯＭ３１ａには、図２に示すように、推定された捕集量ＰＭに応じた加熱条件を示す捕集量─加熱条件マップが記憶されている。ＲＯＭ３１ａには、加熱条件として、ヒータ１５をオフに制御する時のＤＰＦ１１の温度（ヒータＯＦＦ温度）Ｔoff 、ヒータ１５をオンに制御する時のＤＰＦ１１の温度（ヒータＯＮ温度）Ｔon、及び、エア供給ポンプ２１によってＤＰＦ１１に供給される空気供給量Ｖが格納されている。捕集量ＰＭは複数に分割され、各分割された捕集量ＰＭに対応した１組の加熱条件であるヒータＯＦＦ温度Ｔoff 、ヒータＯＮ温度Ｔon、及び、空気供給量Ｖがそれぞれ記憶されている。
【００２１】
再生処理を行う時に、コントローラ３１は、ヒータ１５を発熱させてＤＰＦ１１を加熱する。そして、コントローラ３１は、温度センサ１８からの検出信号に基づいて、ＤＰＦ１１の入口温度がヒータＯＦＦ温度Ｔoff に達すると、ヒータ１５をオフに制御してＤＰＦ１１の加熱を一時的に停止する。コントローラ３１は、ＤＰＦ１１の入口温度がヒータＯＮ温度Ｔonに達すると、ヒータ１５をオンに制御してＤＰＦ１１を再び加熱する。従って、ＤＰＦ１１の温度は、再生処理時に、ヒータＯＦＦ温度Ｔoff とヒータＯＮ温度Ｔonとの間に制御される。
【００２２】
尚、本形態では、捕集量ＰＭ１〜ＰＭ５の間の４つに分割され、各分割された捕集量ＰＭに対応する加熱条件が記憶されている。尚、捕集量ＰＭ１〜ＰＭ５のうち、捕集量ＰＭ１が最も小さい値に設定され、捕集量ＰＭ２〜ＰＭ５にいくに従って大きい値となるように設定されている。
【００２３】
そして、ヒータＯＦＦ温度Ｔoff 、ヒータＯＮ温度Ｔon、及び、空気供給量Ｖは、予め実験により設定され、ＲＯＭ３１ａに記憶されている。ヒータＯＦＦ温度Ｔoff 及びヒータＯＮ温度Ｔonは、捕集量ＰＭに対してその値が大きいほどヒータＯＦＦ温度Ｔoff 及びヒータＯＮ温度Ｔonの値は小さくなるように設定されている。空気供給量Ｖは、捕集量ＰＭに対してその値が大きいほど空気供給量Ｖの値は小さくなるように設定されている。
【００２４】
従って、本形態においては、ヒータＯＦＦ温度Ｔoff は、温度Ｔ1 が最も大きく設定され、温度Ｔ７が最も小さく設定されている。また、ヒータＯＮ温度Ｔonは、温度Ｔ２が最も大きく設定され、温度Ｔ８が最も小さく設定されている。更に、空気供給量Ｖは、供給量Ｖ１が最も大きく設定され、供給量Ｖ４が最も小さく設定されている。
【００２５】
即ち、コントローラ３１は、捕集量ＰＭが少ない場合には、ＤＰＦ１１を高温に制御するとともに、ＤＰＦ１１に多くの空気を供給してそのＤＰＦ１１の再生処理を行う。そして、コントローラ３１は、捕集量ＰＭが多くなるほど、ＤＰＦ１１の加熱温度を低くなるように制御するとともに、ＤＰＦ１１に供給する空気量を少なくなるように制御して再生処理を行う。
【００２６】
コントローラ３１は、プラグ３２に接続されている。プラグ３２は、図示しない電源装置のソケットに差し込まれて、その電源装置からプラグ３２を介してコントローラ３１へ所定電圧の交流電源が供給される。コントローラ３１には、図示しない電圧検出回路が設けられている。その電圧検出回路は、供給された交流電源を検出すると、コントローラ３１に接続されたメインリレー３３に制御信号を出力してそのメインリレー３３をオンに制御する。すると、コントローラ３１にはバッテリＥから直流電源が駆動電源として入力される。
【００２７】
また、コントローラ３１は、ディスプレイ３４に接続されている。ディスプレイ３４には、再生スイッチ３５が設けられている。コントローラ３１は、電源装置から交流電源が供給されている時に再生スイッチ３５が操作されると、ＲＯＭ３１ａに格納された再生処理動作のプログラムに基づいて再生処理モードとなる。再生処理モードとは、ＤＰＦ１１が捕集したパティキュレートを燃やすために行われる処理動作であって、その時の捕集量に対してＤＰＦ１１に対する加熱温度及び空気供給量を制御するための処理動作を行うモードである。
【００２８】
電源装置からプラグ３２を介して供給される交流電源は、第１のリレー３６を介してヒータ１５に駆動電源として供給される。また、交流電源は、第２のリレー３７を介して後処理装置１７に駆動電源として供給される。
【００２９】
コントローラ３１は、第１のリレー３６に制御信号を断続的に出力してそのリレー３６のオン・オフを制御し、ヒータ１５に流れる電流を制御してＤＰＦ１１の加熱温度を制御する。また、コントローラ３１は、第２のリレー３７に制御信号を出力してそのリレー３７のオン・オフを制御し、後処理装置１７を駆動制御する。
【００３０】
また、コントローラ３１は、前記したエア供給ポンプ２１に制御信号を出力してエア供給ポンプ２１を駆動制御する。更に、コントローラ３１は、前記したバルブ２２に制御信号を出力し、バルブ２２の開度を制御して送気管１９を開閉するとともに、ＤＰＦ１１に供給するエアの流量を制御する。
【００３１】
コントローラ３１には図示しないキースイッチが接続されている。また、コントローラ３１にはスタータリレー３８が接続され、そのスタータリレー３８には図示しないスタータモータが接続されている。キースイッチは、エンジン１３の駆動・停止を制御するために設けられている。即ち、コントローラ３１は、キースイッチがスタート位置にあるときには、スタータリレー３８をオンにして図示しないスタータモータを駆動制御し、エンジン１３を始動させる。一方、キースイッチがアクセサリ位置又はキーイン位置にあるとき、コントローラ３１はエンジン１３を停止させる。
【００３２】
また、コントローラ３１は、メインリレー３３を介してフォークリフトに搭載されたバッテリＥに接続されている。コントローラ３１は、キースイッチの操作に基づいて、該キースイッチがスタート位置にあるときに、メインリレー３３をオンにしてバッテリＥからの直流電源を入力する。そして、コントローラ３１は、エンジン１３を駆動させると共に、ＲＯＭ３１ａに格納された制御プログラムに基づいて捕集量算出モードとなる。捕集量算出モードとは、エンジン１３の駆動時においてその時のエンジン１３の吸入空気量Ｖafと差圧ΔＰとでＤＰＦ１１が捕集しているパティキュレートの捕集量を算出する処理動作を行うモードである。尚、差圧ΔＰは、大気圧をＰG 、ＤＰＦ１１の上流側圧力をＰD とすると、ΔＰ＝ＰD −ＰG で表される。
【００３３】
コントローラ３１は、ディスプレイ３４にその時々のＤＰＦ１１が捕集したパティキュレートの捕集量を表示する。また、コントローラ３１は、ブザー３９に接続されている。コントローラ３１は、捕集量ＰＭと予め設定された最大捕集量とを比較する。そして、捕集量ＰＭが最大捕集量より多くなると、コントローラ３１は、接続されたブザー３９を駆動して捕集量ＰＭが最大捕集量よりも多くなったことを知らせる。尚、本形態では、最大捕集量は、ＲＯＭ３１ａに記憶された捕集量ＰＭ５に設定されている。
【００３４】
次に上記のように構成した、排気浄化装置の作用について説明する。
先ず、捕集量推定について説明する。キースイッチの操作に基づいてエンジン１３が駆動されると、ＤＰＦ１１は、エンジン１３から排気される排気ガス中のパティキュレートを捕集する。コントローラ１３は、エンジン１３が駆動されると、捕集量算出モードとなり、ＤＰＦ１１に捕集されているパティキュレートの捕集量ＰＭを算出し、ＲＡＭに記憶する。また、コントローラ１３は、算出した捕集量ＰＭをディスプレイ３４に表示する。このディスプレイ３４に表示される捕集量ＰＭによって、作業者は、再生処理の必要性の有無を逐次確認することができる。
【００３５】
次に、再生処理について説明する。今、フォークリフトを所定の位置まで走行させる。そして、エンジン１３を停止させる。続いて、プラグ３２を交流電源を供給するための図示しない電源供給装置に設けられたソケットに接続した後、再生スイッチ３５をオンに操作する。
【００３６】
コントローラ３１は、プラグ３２を介して交流電源を入力すると、メインリレー３３に制御信号を出力してそのメインリレー３３をオンに制御し、バッテリＥから駆動電源としての直流電源を入力する。そして、コントローラ３１は、再生スイッチ３５がオンに操作されると、再生処理モードになる。その再生処理モードにおいて、コントローラ１３は、先ずＲＡＭに記憶された捕集量ＰＭを読み出す。続いて、コントローラ３１は、ＲＯＭ３１ａに記憶された捕集量−加熱条件マップから、捕集量ＰＭに対応したヒータＯＦＦ温度Ｔoff 、ヒータＯＮ温度Ｔon、及び空気供給量Ｖを読み出す。
【００３７】
次に、コントローラ３１は、第１及び第２のリレー３６，３７に制御信号を出力し、ヒータ１５及び後処理装置１７に電源を印加する。そして、コントローラ３１は、温度センサ１８からの検出信号に基づいて、ＤＰＦ１１の温度がヒータＯＦＦ温度Ｔoff に達すると、ヒータ１５をオフに制御してＤＰＦ１１の加熱を一時的に停止し、ＤＰＦ１１の温度がヒータＯＮ温度Ｔonに達すると、ヒータ１５をオンに制御してＤＰＦ１１を再び加熱して、ＤＰＦ１１の温度がヒータＯＦＦ温度Ｔoff とヒータＯＮ温度Ｔonとの間となるように制御する。
【００３８】
又、コントローラ３１は、エア供給ポンプ２１に制御信号を出力して、ＤＰＦ１１に供給される空気量が、ＲＯＭ３１ａから読み出した空気供給量Ｖとなるように電磁ソレノイドバルブ２２の開度を制御する。更に、コントローラ３１はバルブ２２に制御信号を出力して、送気管１９を開く。
【００３９】
従って、ＤＰＦ１１はヒータ１５によって捕集量ＰＭに応じた温度に加熱されるとともに、そのＤＰＦ１１にはエア供給ポンプ２１及びバルブ２２によって捕集量ＰＭに応じた量の空気が供給され、そのＤＰＦ１１に捕集されているパティキュレートが燃焼される。そして、ＲＯＭ３１ａから読み出されたヒータＯＦＦ温度Ｔoff 、ヒータＯＮ温度Ｔon、及び、空気供給量Ｖは、ＤＰＦ１１にクラックや溶損等の損傷を与えることなく効率よくパティキュレートを燃やすことができる値に設定されている。また、ＲＯＭ３１ａから読み出されたヒータＯＦＦ温度Ｔoff 、ヒータＯＮ温度Ｔon、及び、空気供給量Ｖは、ＤＰＦ１１の捕集量ＰＭが多い程小さい値に設定されている。即ち、コントローラ３１は、ＤＰＦ１１の捕集量ＰＭが多い程、ＤＰＦ１１を低い温度に加熱制御するとともに、少ない空気を供給する。従って、ＤＰＦ１１に捕集されているパティキュレートはゆっくりと燃焼するので、ＤＰＦ１１の温度が使用限界温度を越えることはない。その結果、再生時にＤＰＦ１１が溶損するのを防ぐことができる。
【００４０】
また、ＤＰＦ１１の捕集量ＰＭが少ない程ＤＰＦ１１を高い温度に加熱制御するとともに、多量の空気を供給して、パティキュレートを燃焼する。その結果、ＤＰＦ１１に捕集されたパティキュレートの燃え残りが防止される。
【００４１】
そして、再生処理のための制御プログラムに基づく再生処理が終了すると、コントローラ３１は、第１及び第２のリレー３６，３７をオフにしてヒータ１５、後処理装置１７への電源供給を停止する。また、コントローラ３１は、エア供給ポンプ２１を停止させると共に、バルブ２２を駆動制御して送気管１９を閉じる。
【００４２】
そして、プラグ３２を電源供給装置のソケットから抜くと、コントローラ３１は、再生処理モードから抜け、メインリレー３３をオフにして直流電源の供給を停止する。そして、キースイッチの操作に基づいてエンジン１３が駆動されると、ＤＰＦ１１はエンジン１３から排気される排気ガス中のパティキュレートを捕集する。コントローラ３１は、エンジン１３が駆動されると捕集量算出モードとなり上記した再生処理のために用いられる捕集量ＰＭを算出する。
【００４３】
以上詳述したように、本形態では、以下の作用及び効果を奏する。
１）コントローラ３１は、推定したＤＰＦ１１の捕集量ＰＭに基づいて、その捕集量ＰＭに対応したヒータＯＦＦ温度Ｔoff 、ヒータＯＮ温度Ｔon、及び、空気供給量ＶをＲＯＭ３１ａから読み出す。そして、コントローラ３１は、読み出した両温度Ｔoff ，Ｔonに基づいてヒータ１５を駆動制御してＤＰＦ１１の加熱温度を制御するとともに、空気供給量Ｖに基づいてエア供給ポンプ２１を駆動制御してＤＰＦ１１に供給する空気量を制御するようにした。その結果、捕集量ＰＭに対するＤＰＦ１１の再生処理を行う場合、捕集量に対する最適な加熱制御を選択することができる。
【００４４】
２）ＲＯＭ３１ａに記憶した加熱条件であるヒータＯＦＦ温度Ｔoff 、ヒータＯＮ温度Ｔon、及び、空気供給量Ｖの値を、捕集量ＰＭが多くなるほど小さくなるように設定した。そのため、捕集量ＰＭが多い場合には、ＤＰＦ１１の加熱温度は低い温度に制御されるとともに、空気の供給量はすくなくなるので、ＤＰＦ１１に捕集されているパティキュレートはゆっくりと燃焼する。その結果、ＤＰＦ１１の温度が使用限界温度以上に上昇するのを抑えることができ、ＤＰＦ１１が損傷するのを防ぐことができる。
【００４５】
３）ＤＰＦ１１の捕集量ＰＭが少ない程ＤＰＦ１１を高い温度に加熱制御するとともに、多量の空気を供給して、パティキュレートを燃焼する。その結果、ＤＰＦ１１に捕集されたパティキュレートの燃え残りを防止することができる。
【００４６】
尚、本発明は、上記実施の形態の他、以下のように実施してもよい。
１）上記形態では、捕集量─加熱条件マップを、捕集量ＰＭ１〜ＰＭ５の間の４つの区間に対応したヒータ１５をオン・オフ制御する温度と空気供給量とを設定したが、捕集量をより細かい区間に分割し、それらの区間に対応したヒータ１５の温度と空気供給量とのマップを作成してＲＯＭ３１ａに記憶させ、そのマップに基づいてＤＰＦ１１の再生処理を行うようにしてもよい。
【００４７】
２）上記形態では、差圧ΔＰと吸入空気量Ｖafとから捕集量ＰＭを求めたが、差圧ΔＰ、エンジン回転数Ｎ、及び、排気温度の３つの入力から捕集量ＰＭを求めるようにしてもよい。勿論、吸入空気量等その他の入力を加えたり、回転数Ｎを省略して差圧ΔＰのみで実施してもよい。この場合でも同様に正確な捕集量が求めることが可能となる。
【００４８】
３）上記形態では、大気圧ＰG と、圧力センサ２３により検出したＤＰＦ１１の上流側圧力ＰD とからＤＰＦ１１の圧力損失としての差圧ΔＰを演算したが、ＤＰＦ１１の下流側の圧力を検出する圧力センサを設け、下流側圧力と圧力センサ２３による上流側圧力との差を用いて実施してもよい。
【００４９】
４）上記形態では、差圧ΔＰ（＝ＰD −ＰG ) を求める際に使用される大気圧ＰG を圧力センサ２３から求めた。即ち、エンジン始動前の圧力センサ２３からの検出信号に基づいて大気圧ＰG を求めた。しかし、大気圧ＰG を専用で検出する圧力センサを設けて実施してもよい。
【００５０】
５）上記形態では、ディスプレイ３４にその時々の捕集量ＰＭを表示して作業者が捕集量ＰＭを逐次確認することができるようにしたが、捕集量ＰＭがＲＯＭ３１ａに記憶された捕集量ＰＭ１〜ＰＭ５のどの区間にあるかを表示するようにしてもよい。
【００５１】
６）上記形態では、加熱手段としてヒータ１５を用いたが、バーナー等を用いてＤＰＦ１１を加熱するようにしてもよい。
７）上記形態では、ＤＰＦ１１は、コーディエライトで形成したが、ＳｉＣ等その他のセラミックで形成したフィルタに応用してもよい。
【００５２】
上記実施の形態から把握できる請求項以外の技術的思想について、以下にそれらの効果と共に記載する。
イ）前記捕集量算出手段が算出した捕集量を表示するディスプレイを備えた。この構成によれば、捕集量を逐次確認することが可能となる。
【００５３】
ロ）前記加熱温度及び空気量は、捕集量が多くなるほど小さい値に設定した。この構成によれば、捕集量が多いときにフィルタの温度上昇を抑えることが可能となる。
【００５４】
【発明の効果】
以上詳述したように、各請求項に記載の発明によれば、フィルタを損傷させることなく再生処理するとともに、燃え残りを防止することが可能な内燃機関の排気浄化装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を具体化した排気浄化装置の構成を示す基本構成図。
【図２】捕集量に対する加熱条件を示す説明図。
【図３】再生時におけるＤＰＦの各位置の温度を示す説明図。
【図４】再生時におけるＤＰＦの各位置の温度を示す説明図。
【符号の説明】
１１…フィルタ（ＤＰＦ）、１３…内燃機関（エンジン）、１５…加熱手段としてのヒータ、１８…制御手段としての温度センサ、２１…空気供給手段としてのエア供給ポンプ、２２…制御手段としての電磁ソレノイドバルブ、２３…捕集量算出手段としての圧力センサ、２５…捕集量算出手段としての吸気量センサ、３１…捕集量算出手段，選択手段，制御手段としてのコントローラ、３１ａ…記憶手段としてのＲＯＭ、３４…ディスプレイ。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an exhaust gas purification device for an internal combustion engine, and more particularly to regeneration of a diesel particulate filter that is used in an exhaust gas purification device and collects particulate components (particulates) contained in the exhaust gas of the engine.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a diesel particulate filter (hereinafter referred to as DPF) has been used to collect particulates contained in exhaust gas of a diesel engine. The DPF is formed of a honeycomb-shaped cylinder made of a ceramic such as cordierite. The DPF is provided on the downstream side of the exhaust pipe, allows exhaust gas exhausted from the engine to pass therethrough, and collects particulates contained in the exhaust gas when permeated. When the amount of particulates collected by the DPF reaches a predetermined amount, regeneration processing of the DPF for function recovery is performed. In the regeneration process, the function of the filter is recovered again by heating the DPF with a heater or the like and burning the collected particulates.
[0003]
For example, Japanese Utility Model Laid-Open No. 6-87623 discloses a regeneration combustion control device for a filter that regenerates the filter based on the temperature of the filter and the heater. This device intermittently operates the heater when the heater temperature reaches the second set temperature, and intermittently operates the air pump when the filter temperature reaches the third set temperature. Then, when the timer that counts from when the heater is turned on finishes counting a predetermined number, the operation of the heater is stopped to prevent the filter from cracking or the filter from melting.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, when the filter is regenerated, even if the heater temperature is constant, the temperature in the filter varies greatly depending on the amount of particulates collected in the filter. For example, FIG. 3 shows the temperature in the filter when the collected amount is 8.6 g / l, and FIG. 4 shows the temperature in the filter when the collected amount is 14 g / l. 3 and 4, the heater temperature is constant (600 ° C.). As apparent from FIGS. 3 and 4, the greater the amount of trapping, the higher the temperature in the filter, the higher the amount of trapping, at any location upstream, midstream, or downstream of the filter. In particular, in the middle stream of the filter, it exceeds 1000 ° C., which is the use limit temperature of the filter. Therefore, there has been a problem that the filter melts during regeneration. Moreover, when there is little collection amount, unburned residue may arise.
[0005]
An object of the present invention is to provide an exhaust emission control device for an internal combustion engine that can perform a regeneration process without damaging the fill and can also prevent unburned residue.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the invention of claim 1 is provided in an exhaust system of an internal combustion engine, a filter for collecting particulates contained in exhaust gas, a heating means for heating the filter, and the filter Air supply means for supplying air to the filter, collection amount calculation means for calculating the collection amount of the particulates collected by the filter, temperature of the filter corresponding to a plurality of collection amounts, and air supplied to the filter storage means for storing the heating conditions comprising a quantity, from the stored heating condition in the storage means, and selecting means for selecting the heating conditions corresponding to trapped amount calculated by said collection amount calculating means, the based on the heating conditions selected by the selection means on the basis of only the trapped amount calculated by the trapped amount calculating means, during the playback processing of the filter at the time of stop of the internal combustion engine, the full Control means for controlling the temperature of the filter and controlling the amount of air supplied to the filter. The temperature of the filter stored in the storage means and the amount of air supplied to the filter increase as the collected amount of the filter increases. While the value is set to a small value, the gist is that the value is set to a larger value as the collection amount of the filter decreases.
[0007]
The invention according to claim 2 is the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the temperature of the filter is an inlet temperature of the filter .
According to a third aspect of the present invention, in the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the first or second aspect, during the regeneration process of the filter, the control means controls the heating means on and off to control the filter. The gist is to control the temperature.
According to a fourth aspect of the present invention, in the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the third aspect, the temperature of the filter constituting the heating condition is the same as the temperature of the filter when the heating means is controlled to be off. The temperature of the filter when controlling the means to be turned on, and during the regeneration process of the filter, the control means determines the temperature of the filter and the temperature of the filter when controlling the heating means and the heating means. The main point is to control between the temperature of the filter and the temperature when the control is turned on.
According to a fifth aspect of the present invention, in the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the fourth aspect, the temperature of the filter when the heating means is controlled to be turned off, and the filter temperature when the heating means is controlled to be turned on. The gist is that the temperature is set to a smaller value as the collected amount of the filter is increased, and is set to a larger value as the collected amount of the filter is reduced.
[0008]
Therefore, according to the first aspect of the present invention, the particulates contained in the exhaust gas are collected by the filter, and the collected amount of the particulates is calculated by the collected amount calculating means. The storage means stores heating conditions consisting of the temperature of the filter corresponding to a plurality of collected amounts and the amount of air supplied to the filter, and is calculated by the collected amount calculating means from the heating conditions stored in the storage means. The heating condition corresponding to the collected amount is selected by the selection means. Then, based on the heating condition selected by the selection means based only on the collection amount calculated by the collection amount calculation means, the filter temperature is controlled by the control means during the filter regeneration process when the internal combustion engine is stopped. At the same time, the amount of air supplied to the filter is controlled, the particulates are incinerated, and the filter is regenerated.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 shows a basic configuration of an exhaust emission control device provided in a diesel engine mounted on a forklift or the like.
[0011]
A diesel particulate filter (hereinafter referred to as DPF) 11 is connected to a diesel engine 13 via an exhaust pipe 12. The DPF 11 is a honeycomb-shaped cylindrical body, and is formed of cordierite in this embodiment. The DPF 11 allows the exhaust gas from the engine 13 to pass therethrough and collects particulates contained in the exhaust gas when the exhaust gas passes therethrough. The exhaust gas that has passed through the DPF 11 is released into the atmosphere.
[0012]
The DPF 11 is disposed in the housing cylinder 14 connected to the exhaust pipe 12. In the housing cylinder 14, a heater 15 and a heat reflecting plate 16 are provided on the front side (upstream side) of the DPF 11. Further, a post-processing device 17 is provided on the rear side (downstream side) of the DPF 11 in the housing cylinder 14. The heater 15 is for heating the DPF 11 during the regeneration process and burning the particulates collected by the DPF 11. The heat reflecting plate 16 is for efficiently heating the DPF 11 by reflecting the heat of the heater 15 during the regeneration process. The post-processing device 17 is for adsorbing white smoke generated when the particulates are burned and purifying the catalyst so as not to go outside. Furthermore, a temperature sensor 18 is provided on the upstream side of the DPF 11 in the housing cylinder 14. The temperature detected by the temperature sensor 18 is used to control the heating temperature of the DPF 11 to a desired temperature by controlling the heater 15 on and off during the regeneration process.
[0013]
An air supply pipe 19 is connected to the housing cylinder 14. The air supply pipe 19 is provided with an air cleaner 20. The air cleaner 20 is provided to clean the air supplied to the DPF 11 during the regeneration process. The air supply pipe 19 is provided with an air supply pump 21, which takes in air from the air cleaner 20 and supplies the air to the DPF 11. The air supply pipe 19 is provided with an electromagnetic solenoid valve 22. The valve 22 is for opening and closing the air supply pipe 19 and shuts off the air supplied from the air supply pump 21 to the DPF 11 and controls the supply amount. A pressure sensor 23 is provided in the air supply pipe 19 between the valve 22 and the housing cylinder 14. The pressure sensor 23 is used to detect the upstream pressure of the DPF 11. The pressure sensor 23 is used to detect atmospheric pressure immediately before starting the engine.
[0014]
The air supply pipe 19 between the air cleaner 20 and the air supply pump 21 is provided with an airflow sensor 24 for detecting the amount of air sucked by the air supply pump 21, that is, the amount of air supplied to the DPF 11 during the regeneration process. ing.
[0015]
The engine 13 is provided with an intake air amount sensor 25. The intake air amount sensor 25 is provided in an air cleaner (not shown). The intake air amount sensor 25 is used to detect the exhaust flow rate of the engine 13 that passes through the DPF 11, that is, the intake air amount of the engine 13 when the engine 13 is driven. The intake air amount sensor 25 detects the intake air amount of the engine 13 and outputs a detection signal corresponding to the intake air amount.
[0016]
Next, an electrical configuration for calculating the collection amount of the DPF 11 and controlling the regeneration process of the DPF 11 will be described.
The controller 31 as the control means incorporates a ROM 31a for storing a control program for reproduction processing operation, a RAM for storing various data, and an input / output interface.
[0017]
Each of the sensors 18 and 23 to 25 is connected to the controller 31 via an input / output interface. The controller 31 receives detection signals from the sensors 18 and 23 to 25 described above.
[0018]
The ROM 31 a stores a processing program for regenerating the DPF 11 and an estimation program for estimating the amount of particulates collected by the DPF 11. In the estimation program, the controller 31 calculates the upstream pressure PD of the DPF 11 based on the detection signal from the pressure sensor 23. The controller 31 calculates the intake air amount Vaf of the engine 13 based on the detection signal from the intake air amount sensor 25. The intake air amount Vaf is an exhaust flow rate for the DPF 11 that is exhausted from the engine 13 and flows into the DPF 11. The controller 31 calculates the differential pressure ΔP of the DPF 11 based on the upstream pressure PD and the atmospheric pressure PG learned in advance. Then, the controller 31 estimates the particulate collection amount PM collected by the DPF 11 based on the intake air amount Vaf and the differential pressure ΔP.
[0019]
In the processing program, the controller 31 calculates the inlet temperature of the DPF 11 heated by the heater 15 based on the detection signal from the temperature sensor 18. Further, the controller 31 calculates the amount of air supplied by the air supply pump 21 based on the detection signal from the airflow sensor 24. The controller 31 drives and controls the opening degree of the electromagnetic solenoid valve 22 so that the air supply amount corresponds to the collection amount PM estimated by the above estimation program, and the DPF 11 corresponds to the collection amount PM. The heater 15 is driven and controlled to reach a temperature.
[0020]
Further, as shown in FIG. 2, the ROM 31a stores a collection amount-heating condition map indicating heating conditions according to the estimated collection amount PM. In the ROM 31a, as heating conditions, the temperature of the DPF 11 when the heater 15 is controlled to be turned off (heater OFF temperature) Toff, the temperature of the DPF 11 when the heater 15 is controlled to be turned on (heater ON temperature) Ton, and air supply An air supply amount V supplied to the DPF 11 by the pump 21 is stored. The collected amount PM is divided into a plurality of pieces, and a heater OFF temperature Toff, a heater ON temperature Ton, and an air supply amount V, which are a set of heating conditions corresponding to each divided collected amount PM, are stored. .
[0021]
When performing the regeneration process, the controller 31 heats the DPF 11 by causing the heater 15 to generate heat. When the inlet temperature of the DPF 11 reaches the heater OFF temperature Toff based on the detection signal from the temperature sensor 18, the controller 31 controls the heater 15 to be turned off and temporarily stops heating the DPF 11. When the inlet temperature of the DPF 11 reaches the heater ON temperature Ton, the controller 31 controls the heater 15 to be on and heats the DPF 11 again. Therefore, the temperature of the DPF 11 is controlled between the heater OFF temperature Toff and the heater ON temperature Ton during the regeneration process.
[0022]
In addition, in this form, it divides | segments into four between collection amount PM1-PM5, and the heating conditions corresponding to each division | segmentation collection amount PM are memorize | stored. In addition, the collection amount PM1 is set to the smallest value among the collection amounts PM1 to PM5, and is set so as to increase as the collection amount PM2 to PM5 is reached.
[0023]
The heater OFF temperature Toff, the heater ON temperature Ton, and the air supply amount V are set in advance by experiments and stored in the ROM 31a. The heater OFF temperature Toff and the heater ON temperature Ton are set so that the heater OFF temperature Toff and the heater ON temperature Ton become smaller as the value is larger than the trapped amount PM. The air supply amount V is set such that the larger the value of the air supply amount V is, the smaller the value of the air supply amount V is.
[0024]
Therefore, in this embodiment, the heater OFF temperature Toff is set to the highest temperature T1 and the lowest temperature T7. Further, the heater ON temperature Ton is set so that the temperature T2 is the highest and the temperature T8 is the lowest. Further, the air supply amount V is set such that the supply amount V1 is the largest and the supply amount V4 is the smallest.
[0025]
That is, the controller 31 controls the DPF 11 to a high temperature and supplies a large amount of air to the DPF 11 to regenerate the DPF 11 when the collected amount PM is small. Then, the controller 31 performs the regeneration process by controlling the heating temperature of the DPF 11 to be lower as the collection amount PM is larger and controlling the amount of air supplied to the DPF 11 to be smaller.
[0026]
The controller 31 is connected to the plug 32. The plug 32 is inserted into a socket of a power supply device (not shown), and AC power of a predetermined voltage is supplied from the power supply device to the controller 31 via the plug 32. The controller 31 is provided with a voltage detection circuit (not shown). When detecting the supplied AC power supply, the voltage detection circuit outputs a control signal to the main relay 33 connected to the controller 31 to control the main relay 33 to be turned on. Then, DC power is input from the battery E to the controller 31 as drive power.
[0027]
The controller 31 is connected to the display 34. The display 34 is provided with a playback switch 35. When the regeneration switch 35 is operated while AC power is supplied from the power supply device, the controller 31 enters a regeneration processing mode based on a regeneration processing operation program stored in the ROM 31a. The regeneration processing mode is a processing operation performed to burn the particulates collected by the DPF 11, and performs a processing operation for controlling the heating temperature and the air supply amount for the DPF 11 with respect to the collected amount at that time. Mode.
[0028]
The AC power supplied from the power supply device via the plug 32 is supplied as drive power to the heater 15 via the first relay 36. In addition, the AC power is supplied as drive power to the post-processing device 17 via the second relay 37.
[0029]
The controller 31 intermittently outputs a control signal to the first relay 36 to control ON / OFF of the relay 36, and controls the current flowing through the heater 15 to control the heating temperature of the DPF 11. Further, the controller 31 outputs a control signal to the second relay 37 to control on / off of the relay 37 and drive-control the post-processing device 17.
[0030]
Further, the controller 31 outputs a control signal to the above-described air supply pump 21 to drive and control the air supply pump 21. Further, the controller 31 outputs a control signal to the valve 22 described above, controls the opening degree of the valve 22 to open and close the air supply pipe 19 and controls the flow rate of air supplied to the DPF 11.
[0031]
A key switch (not shown) is connected to the controller 31. In addition, a starter relay 38 is connected to the controller 31, and a starter motor (not shown) is connected to the starter relay 38. The key switch is provided to control the driving / stopping of the engine 13. That is, when the key switch is at the start position, the controller 31 turns on the starter relay 38 to drive and control a starter motor (not shown) to start the engine 13. On the other hand, when the key switch is in the accessory position or the key-in position, the controller 31 stops the engine 13.
[0032]
The controller 31 is connected to the battery E mounted on the forklift via the main relay 33. Based on the operation of the key switch, the controller 31 turns on the main relay 33 and inputs the DC power from the battery E when the key switch is at the start position. The controller 31 drives the engine 13 and enters a collection amount calculation mode based on a control program stored in the ROM 31a. The collected amount calculation mode is a mode in which when the engine 13 is driven, a processing operation is performed to calculate the collected amount of particulates collected by the DPF 11 based on the intake air amount Vaf and the differential pressure ΔP of the engine 13 at that time. It is. The differential pressure ΔP is expressed by ΔP = PD−PG, where PG is the atmospheric pressure and PD is the upstream pressure of the DPF 11.
[0033]
The controller 31 displays on the display 34 the amount of particulates collected by the DPF 11 at that time. The controller 31 is connected to the buzzer 39. The controller 31 compares the collection amount PM with a preset maximum collection amount. When the collected amount PM becomes larger than the maximum collected amount, the controller 31 drives the connected buzzer 39 to notify that the collected amount PM has become larger than the maximum collected amount. In this embodiment, the maximum collection amount is set to the collection amount PM5 stored in the ROM 31a.
[0034]
Next, the operation of the exhaust emission control device configured as described above will be described.
First, the collection amount estimation will be described. When the engine 13 is driven based on the key switch operation, the DPF 11 collects particulates in the exhaust gas exhausted from the engine 13. When the engine 13 is driven, the controller 13 enters the collection amount calculation mode, calculates the particulate collection amount PM collected by the DPF 11, and stores it in the RAM. Further, the controller 13 displays the calculated collection amount PM on the display 34. Based on the collected amount PM displayed on the display 34, the operator can sequentially confirm whether or not the regeneration process is necessary.
[0035]
Next, the reproduction process will be described. Now, the forklift is moved to a predetermined position. Then, the engine 13 is stopped. Subsequently, after the plug 32 is connected to a socket provided in a power supply device (not shown) for supplying AC power, the regeneration switch 35 is turned on.
[0036]
When AC power is input through the plug 32, the controller 31 outputs a control signal to the main relay 33 to turn on the main relay 33 and input DC power from the battery E as drive power. Then, when the regeneration switch 35 is turned on, the controller 31 enters the regeneration processing mode. In the regeneration processing mode, the controller 13 first reads the collected amount PM stored in the RAM. Subsequently, the controller 31 reads the heater OFF temperature Toff, the heater ON temperature Ton, and the air supply amount V corresponding to the collected amount PM from the collected amount-heating condition map stored in the ROM 31a.
[0037]
Next, the controller 31 outputs a control signal to the first and second relays 36 and 37 and applies power to the heater 15 and the post-processing device 17. When the temperature of the DPF 11 reaches the heater OFF temperature Toff based on the detection signal from the temperature sensor 18, the controller 31 controls the heater 15 to be turned off to temporarily stop the heating of the DPF 11. When the heater reaches the heater ON temperature Ton, the heater 15 is turned on to heat the DPF 11 again, and the temperature of the DPF 11 is controlled to be between the heater OFF temperature Toff and the heater ON temperature Ton.
[0038]
The controller 31 outputs a control signal to the air supply pump 21 to control the opening degree of the electromagnetic solenoid valve 22 so that the amount of air supplied to the DPF 11 becomes the air supply amount V read from the ROM 31a. Further, the controller 31 outputs a control signal to the valve 22 to open the air supply pipe 19.
[0039]
Accordingly, the DPF 11 is heated by the heater 15 to a temperature corresponding to the collected amount PM, and air corresponding to the collected amount PM is supplied to the DPF 11 by the air supply pump 21 and the valve 22. The collected particulates are burned. The heater OFF temperature Toff, the heater ON temperature Ton, and the air supply amount V read from the ROM 31a are values that can burn the particulates efficiently without damaging the DPF 11 such as cracks or melting damage. Is set. Further, the heater OFF temperature Toff, the heater ON temperature Ton, and the air supply amount V read from the ROM 31a are set to smaller values as the collection amount PM of the DPF 11 increases. That is, the controller 31 heats the DPF 11 to a lower temperature and supplies a smaller amount of air as the trapped amount PM of the DPF 11 increases. Therefore, the particulates collected in the DPF 11 burn slowly, so that the temperature of the DPF 11 does not exceed the use limit temperature. As a result, it is possible to prevent the DPF 11 from being melted during regeneration.
[0040]
Further, as the amount of collected PM of DPF 11 is smaller, DPF 11 is heated to a higher temperature and a large amount of air is supplied to burn the particulates. As a result, unburned particulates collected in the DPF 11 are prevented.
[0041]
When the regeneration process based on the control program for the regeneration process is completed, the controller 31 turns off the first and second relays 36 and 37 and stops the power supply to the heater 15 and the post-processing device 17. The controller 31 stops the air supply pump 21 and drives and controls the valve 22 to close the air supply pipe 19.
[0042]
When the plug 32 is removed from the socket of the power supply device, the controller 31 exits the regeneration processing mode, turns off the main relay 33, and stops the supply of DC power. When the engine 13 is driven based on the operation of the key switch, the DPF 11 collects particulates in the exhaust gas exhausted from the engine 13. When the engine 13 is driven, the controller 31 enters the collection amount calculation mode and calculates the collection amount PM used for the above-described regeneration process.
[0043]
As described in detail above, this embodiment provides the following operations and effects.
1) Based on the estimated trap amount PM of the DPF 11, the controller 31 reads out the heater OFF temperature Toff, the heater ON temperature Ton, and the air supply amount V corresponding to the trap amount PM from the ROM 31a. The controller 31 drives and controls the heater 15 based on the read temperatures Toff and Ton to control the heating temperature of the DPF 11, and drives and controls the air supply pump 21 based on the air supply amount V to the DPF 11. The amount of air supplied was controlled. As a result, when performing the regeneration process of the DPF 11 with respect to the collected amount PM, it is possible to select the optimum heating control for the collected amount.
[0044]
2) The heater OFF temperature Toff, the heater ON temperature Ton, and the air supply amount V, which are the heating conditions stored in the ROM 31a, were set so as to decrease as the collection amount PM increased. Therefore, when the collection amount PM is large, the heating temperature of the DPF 11 is controlled to a low temperature, and the supply amount of air is reduced, so that the particulates collected in the DPF 11 burn slowly. As a result, it is possible to suppress the temperature of the DPF 11 from rising above the use limit temperature, and it is possible to prevent the DPF 11 from being damaged.
[0045]
3) The DPF 11 is heated to a higher temperature as the trapped amount PM of the DPF 11 is smaller, and a large amount of air is supplied to burn the particulates. As a result, unburned particulates collected in the DPF 11 can be prevented.
[0046]
The present invention may be implemented as follows in addition to the above embodiment.
1) In the above embodiment, the collection amount-heating condition map is set with the temperature and air supply amount for controlling the on / off of the heater 15 corresponding to the four sections between the collection amounts PM1 to PM5. The collected amount is divided into smaller sections, a map of the temperature of the heater 15 and the air supply amount corresponding to these sections is created and stored in the ROM 31a, and the regeneration process of the DPF 11 is performed based on the map. Also good.
[0047]
2) In the above embodiment, the collected amount PM is obtained from the differential pressure ΔP and the intake air amount Vaf, but the collected amount PM is obtained from three inputs of the differential pressure ΔP, the engine speed N, and the exhaust temperature. It may be. Of course, other inputs such as the intake air amount may be added, or the rotational speed N may be omitted and only the differential pressure ΔP may be used. Even in this case, an accurate collection amount can be obtained in the same manner.
[0048]
3) In the above embodiment, the differential pressure ΔP as the pressure loss of the DPF 11 is calculated from the atmospheric pressure PG and the upstream pressure PD detected by the pressure sensor 23. However, the pressure sensor detects the downstream pressure of the DPF 11. May be used, and the difference between the downstream pressure and the upstream pressure by the pressure sensor 23 may be used.
[0049]
4) In the above embodiment, the atmospheric pressure PG used for obtaining the differential pressure ΔP (= PD−PG) is obtained from the pressure sensor 23. That is, the atmospheric pressure PG was obtained based on the detection signal from the pressure sensor 23 before starting the engine. However, a pressure sensor that detects the atmospheric pressure PG exclusively may be provided.
[0050]
5) In the above embodiment, the collection amount PM is displayed on the display 34 so that the operator can check the collection amount PM sequentially. However, the collection amount PM is stored in the ROM 31a. You may make it display in which area of collection amount PM1-PM5 it exists.
[0051]
6) In the above embodiment, the heater 15 is used as the heating means. However, the DPF 11 may be heated using a burner or the like.
7) In the above embodiment, the DPF 11 is formed of cordierite, but may be applied to a filter formed of other ceramics such as SiC.
[0052]
The technical ideas other than the claims that can be grasped from the above embodiment will be described below together with their effects.
A) A display for displaying the collection amount calculated by the collection amount calculation means was provided . According to this structure, it becomes possible to confirm the collection amount sequentially.
[0053]
B) pre-Symbol heating temperature and amount of air were set to a small value as the amount of trapped increases. According to this configuration, it is possible to suppress the temperature rise of the filter when the collection amount is large.
[0054]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the invention described in the claims, can be provided with reproducing processing without damaging the filter, the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine capable of preventing unburned .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a basic configuration diagram showing the configuration of an exhaust emission control device embodying the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing heating conditions with respect to the amount collected.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing the temperature at each position of the DPF during regeneration.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing the temperature at each position of the DPF during regeneration.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Filter (DPF), 13 ... Internal combustion engine (engine), 15 ... Heater as heating means, 18 ... Temperature sensor as control means, 21 ... Air supply pump as air supply means, 22 ... Electromagnetic as control means Solenoid valve, 23 ... pressure sensor as collection amount calculation means, 25 ... intake air amount sensor as collection amount calculation means, 31 ... collection amount calculation means, selection means, controller as control means, 31a ... as storage means ROM, 34 ... display.

Claims

A filter installed in the exhaust system of the internal combustion engine for collecting particulates contained in the exhaust gas;
Heating means for heating the filter;
Air supply means for supplying air to the filter;
A collection amount calculating means for calculating a collection amount of the particulates collected by the filter;
Storage means for storing heating conditions consisting of the temperature of the filter corresponding to a plurality of trapped amounts and the amount of air supplied to the filter;
Selection means for selecting a heating condition corresponding to the collected amount calculated by the collected amount calculating means from the heating conditions stored in the storage means;
Based on the heating condition selected by the selection means based only on the collection amount calculated by the collection amount calculation means , the temperature of the filter is controlled during the regeneration process of the filter when the internal combustion engine is stopped. And a control means for controlling the amount of air supplied to the filter,
The temperature of the filter stored in the storage means and the amount of air supplied to the filter are set to a smaller value as the collected amount of the filter is increased, and set to a larger value as the collected amount of the filter is reduced. Engine exhaust purification system.

The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 1 , wherein the temperature of the filter is an inlet temperature of the filter .

3. The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein during the regeneration process of the filter, the control means controls the temperature of the filter by controlling the heating means on and off. 4.

The temperature of the filter constituting the heating condition consists of the temperature of the filter when controlling the heating means off and the temperature of the filter when controlling the heating means on,
During the regeneration process of the filter, the control means controls the temperature of the filter between the temperature of the filter when the heating means is turned off and the temperature of the filter when the heating means is turned on. The exhaust emission control device for an internal combustion engine according to claim 3.

The temperature of the filter when the heating means is controlled to be turned off and the temperature of the filter when the heating means is controlled to be turned on are set to a smaller value as the collected amount of the filter is increased. The exhaust emission control device for an internal combustion engine according to claim 4, wherein the exhaust gas purification device is set to a larger value as the amount decreases.