JP4013813B2

JP4013813B2 - Diesel engine exhaust purification system

Info

Publication number: JP4013813B2
Application number: JP2003101391A
Authority: JP
Inventors: 季明井上
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2003-04-04
Filing date: 2003-04-04
Publication date: 2007-11-28
Anticipated expiration: 2023-04-04
Also published as: JP2004308509A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、エンジンの排気浄化装置に関し、特に、ディーゼルエンジンから排出されるディーゼル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処理に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼルエンジンの排気ガス中にはカーボン粒子を主とする微粒子（ディーゼルパティキュレート）が含まれているため、ディーゼルエンジンのなかには排気通路に微粒子を捕集するフィルタを設け、微粒子が大気中に放出されないようにしたものがある。このようなディーゼルエンジンでは、フィルタに捕集されている微粒子の量が多くなるとフィルタの捕集能力が低下してくるので、捕集量が多くなってきた場合は適当なタイミングで捕集されている微粒子を燃焼させ、フィルタを再生する必要がある。
【０００３】
特許文献１では、フィルタの上流側に燃料を未点火のまま噴射してフィルタが有する酸化触媒上で反応させ、その反応熱によりフィルタ内部の温度を酸化触媒の活性下限温度以上に維持することでフィルタに捕集されている微粒子を燃焼させ、フィルタの再生処理を行っている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１２２０１５
【０００５】
【発明が解決しようとしている問題点】
しかしながら、特許文献１に開示されている排気浄化装置では、フィルタ下流に温度センサを取り付けるとともにフィルタ前後に圧力センサを取り付け、フィルタ出口温度、フィルタ前後の圧力差に基づき再生処理を行っており、その構成の複雑さが排気浄化装置にかかるコストを上昇させる原因となっていた。
【０００６】
本発明は、かかる技術的課題を鑑みてなされたものであり、簡単な構成かつ低コストで最適なフィルタ再生処理を行うことができる排気浄化装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【問題点を解決するための手段】
フィルタの再生処理時には、まず、フィルタに第１の噴射量の燃料を供給し、それによるフィルタを通過する排気の温度上昇に基づきフィルタに蓄積されている微粒子の量を推定する。そして、推定された微粒子の量が多くなるほど大きくなる第２の噴射量を設定し、フィルタに第１の噴射量の燃料を供給した後、第２の噴射量の燃料をフィルタに供給することでフィルタの再生処理を行う。
【０００８】
【作用及び効果】
本発明によれば、第１の噴射量でフィルタに燃料を供給したときのフィルタを通過する排気の温度上昇に基づき、フィルタに蓄積されている微粒子の量を推定し、推定された微粒子の量に見合った第２の噴射量の燃料がその後供給されてフィルタの再生処理が行われる。
【０００９】
フィルタを通過する排気の温度上昇を検出する手段を設ければ足り、簡単な構成かつ低コストで最適なフィルタの再生処理を実現することができる。蓄積されている微粒子の量に見合った燃料量が供給されるので、フィルタの再生が不完全なまま再生処理が終了したり、フィルタ再生後も燃料が供給し続けられてフィルタの劣化を引き起こしたりするのを未然に防ぐことができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
【００１１】
図１は、本発明に係る排気浄化装置を備えたディーゼルエンジン１の概略構成を示しており、車両に搭載されている。エンジン１はいわゆるコモンレール方式のディーゼルエンジンである。図示しない燃料タンクから供給される燃料は、高圧燃料噴射ポンプ２によりコモンレール３に圧送され、これによってコモンレール３内に蓄えられた高圧の燃料は所定のタイミングで各インジェクタ４から各気筒５に噴射される。
【００１２】
エンジン１の排気は排気マニホールド６を通って排気管７に流入し、ディーゼルパティキュレートフィルタ（酸化触媒付きフィルタ）８を通って大気に排出される。フィルタ８はセラミック、金属製不織布等の耐熱性を有する多孔質の材料から形成されており、排気が流れる多数の細い流路を有している。また、フィルタ８は酸化触媒を有しており、酸化触媒はフィルタ８と一体的に設けられている。エンジン１の排気がフィルタ８に流入すると、フィルタ８は排気に含まれているカーボン粒子を主とする微粒子（ディーゼルパティキュレート）を捕集し、捕集された微粒子はフィルタ８に蓄積される。
【００１３】
フィルタ８の上流側にはフィルタ８の入口温度Tin（フィルタ８に流入する排気の温度）を検出する上流側温度センサ２４、フィルタ８の出口温度Tout（フィルタ８から流出する排気の温度）を検出する下流側温度センサ２５が取り付けられている。
【００１４】
エンジンコントロールユニット（以下、ＥＣＵ）２０には、エンジン１の吸入空気量を検出するエアフローメータ２１、エンジン１の冷却水温を検出する水温センサ２２、運転者によるアクセル操作量を検出するアクセル操作量センサ２３からの信号等、車両の運転状態を示す信号が入力され、入力された信号に基づき高圧燃料噴射ポンプ２、インジェクタ４を駆動し、エンジン１の燃料噴射制御を行う。さらに、ＥＣＵ２０には温度センサ２４、２５からの信号も入力され、フィルタ８の状態を判断するのに用いられる。
【００１５】
ＥＣＵ２０はフィルタ８の再生処理の要否を判断し、フィルタ８の再生処理が必要であると判断した場合には、まず、空燃比を小側に変更するとともに、通常の燃料噴射後にエンジン１の各気筒内に燃料を追加的に噴射するポスト噴射を数十秒程度継続する第１の再生処理を行い、そのときのフィルタ８を通過する排気の温度の上昇代に基づきフィルタ８に蓄積されている微粒子の量を推定する。フィルタ８に蓄積されている微粒子の量が多いほど燃料が供給されたときに生じる燃焼の規模が大きくなり、フィルタ８を通過する排気の温度上昇代も大きくなるので、第１の再生処理を行ったときのフィルタ８を通過する排気の温度上昇代をモニタすることによって、フィルタ８に蓄積されている微粒子を正確に推定することができる。フィルタ８に蓄積されている微粒子の量を推定したら、推定量に応じた燃料噴射量を設定し、設定した燃料噴射量でポスト噴射を推定量に応じた時間だけ継続し、フィルタ８の完全な再生を行う（第２の再生処理）。さらに、ＥＣＵ２０は、第２の再生処理によるフィルタ８における排気温度の上昇代に基づきフィルタ８の劣化判定を併せて行う。
【００１６】
以下、ＥＣＵ２０が行うフィルタ８の再生処理について図２に示すフローチャートを参照しながら詳しく説明する。このフローチャートはフィルタ８の再生処理が必要である判断されたとき、例えば、前回の再生処理実行時から所定時間経過したときに実行される。
【００１７】
まず、ステップＳ１では、エンジン１の運転状態（例えば、エンジン回転速度と負荷ないし燃料噴射量の組み合わせ）が所定の再生処理領域内にあるかどうかが判断される。再生処理領域は、フィルタ８の再生処理の効率、再生処理が運転性能に与える影響等を考慮して設定され、例えば中速中負荷領域（定常運転領域）に設定される。
【００１８】
運転状態が所定の再生処理領域内にあると判断されたらステップＳ２に進み、第１の再生処理が行われる。第１の再生処理では各インジェクタ４から噴射される燃料量を増量補正してエンジン１の空燃比λを通常運転時の１．４以上から１．０程度まで減少させるとともに、所定の噴射量POSTINJ0（第１の噴射量）の燃料を通常の燃料噴射の後に追加的に噴射するポスト噴射を行う。この第１の再生処理は数十秒程度継続される。
【００１９】
ステップＳ３では、第１の再生処理を行ったときのフィルタ８を通過する排気の温度上昇代ΔTを演算する。具体的には、図３に示すように、フィルタ８の出口温度Toutの最大値から入口温度Tinの最大値を減じることでフィルタ８における排気の上昇代ΔTを求める。フィルタ８の入口温度Tinと出口温度Toutの差を排気の温度上昇代ΔTとするのは、フィルタ８に蓄積している微粒子の量を正確に推定するためにはポスト噴射により噴射された追加燃料がフィルタ８の酸化触媒により反応し、これによって微粒子が燃焼することによる温度上昇代を正確に知ることが必要であるところ、出口温度Toutの温度上昇代にはエンジン１の空燃比を変更したことによる温度上昇代も含まれており、この空燃比変更による温度上昇代を除く必要があるからである。空燃比を変更したことによる排気温度の変化の影響は出口温度Tout、入口温度Tinの双方に現れるので、出口温度Toutから入口温度Tinを減じることでこの影響を除くことができる。
【００２０】
なお、ここでは推定精度を優先してフィルタ８の入口温度Tinと出口温度Toutの差からフィルタ８に蓄積している微粒子の量を推定しているが、フィルタ８の出口温度Toutの上昇代のみに基づきフィルタ８に蓄積されている微粒子の量を推定するようにしても構わない。これによれば、微粒子蓄積量の推定精度が若干落ちるものの、上流側温度センサ２４が不要になり、装置の構成をさらに簡略化し、コストを下げることができるという利点がある。なお、フィルタ８の出口温度Toutの上昇代のみに基づき微粒子の蓄積量を推定する場合であっても、上昇代のうち燃料がフィルタ８上で反応し微粒子が燃焼することによる温度上昇代を、出口温度Toutの変化特性等から抽出することができれば、微粒子の蓄積量の正確な推定が可能である。
【００２１】
ステップＳ４では、ステップＳ３で求めたフィルタ８を通過する排気の温度上昇代ΔTに基づきフィルタ８に蓄積されている微粒子の量ESTPMを推定する。具体的には、実験結果に基づき作成される図４に示すようなテーブルを予め用意しておき、これを参照することによってフィルタ８に蓄積されている微粒子の量ESTPMを推定する。
【００２２】
図４に示すように、フィルタ８を通過する排気の温度上昇代ΔTが大きいほどフィルタ８に蓄積されている微粒子の量も多くなる。これは、フィルタ８に燃料が供給されると酸化触媒上で反応し、その反応熱によって蓄積されている微粒子が燃焼するのであるが、蓄積されている微粒子の量が多いほどそれだけ燃えるものも多く、排気温度の上昇代も大きくなるからである。
【００２３】
ステップＳ５ではステップＳ４で推定した微粒子蓄積量ESTPMに基づき図５に示すテーブルを参照して、後述する第２の再生処理でのポスト燃料噴射量POSTINJ（第２の噴射量）と、第２の再生処理を行う時間RTM（再生時間）を設定する。フィルタ８に蓄積されている微粒子の量が多いほど、フィルタ８の再生に要する燃料量は多くなり、また、再生に要する時間は長くなることから、ポスト燃料噴射量POSTINJ、第２の再生処理を行う時間RTMはそれぞれステップＳ４で推定された微粒子蓄積量ESTPMが多くなるほど大きな値に設定される。なお、第２の再生処理を行う時間RTMは第１の再生処理の時間よりも長く設定され、例えば、推定された微粒子蓄積量ESTPMに応じて変化する５分程度の長さに設定される。
【００２４】
ステップＳ６では、エンジン１の運転状態が所定の再生処理領域にあるかどうかが再び判断される。再生処理領域にあるかどうか再度判断するのは、第１の再生処理を実行している間にエンジン１の運転状態が所定の再生処理領域を外れている可能性もあるからである。エンジン１の運転状態が所定の再生処理領域にあると判断された場合は第２の再生処理を行うべくステップＳ７に進み、タイマTMを開始させる。タイマTMは第２の再生処理を開始してからの経過時間を計測するために用いられる。
【００２５】
ステップＳ８では、エンジン１の空燃比λを第１の再生処理同様に通常運転時よりも濃くして１．０程度とし、ステップＳ５で設定されたポスト燃料噴射量POSTINJでもってポスト噴射を行う。
【００２６】
ステップＳ９では、フィルタ８の出口温度Toutが所定の高温度Toutthよりも高くなっていないか判断される。所定の高温度Toutthは、フィルタ８の内部温度がフィルタ８及びその酸化触媒を劣化させない温度の上限に設定される。フィルタ８の出口温度Toutが所定の高温度Toutthを超えていると判断された場合は、第２の再生処理を直ちに中止、すなわち、エンジン１の空燃比λを通常運転時の１．４以上に戻し、さらにポスト燃料噴射を中止する。これにより、温度が過度に上昇することによってフィルタ８、その酸化触媒が劣化するのを未然に防ぐことができる。
【００２７】
フィルタ８の出口温度Toutが所定の高温度Toutthを超えていない場合はステップＳ１０に進み、タイマTMがステップＳ５で設定した再生処理時間RTMを超えていないかどうか判断する。再生処理時間RTMを超えている場合はフィルタ８の再生処理が完了したと判断してステップＳ１１に進んで劣化判定を行った後、フィルタ８の再生処理を終了し、超えていない場合はステップＳ８に戻ってタイマTMが再生処理時間RTMを超えるまで第２の再生処理を継続する。
【００２８】
ステップＳ１１ではフィルタ８の劣化判定を行う。劣化判定は、ステップＳ４で推定された微粒子蓄積量ESTPMが劣化していないフィルタ８に蓄積しているときに第２の再生処理を行ったとした場合に予想されるフィルタ８における排気温度の上昇代ΔT100と、ステップＳ７からＳ１０で実際に第２の再生処理を行ったときのフィルタ８における排気温度の上昇代ΔTとの比較により行われる。
【００２９】
具体的には、ステップＳ３と同様にフィルタ８の入口温度Tinと出口温度Toutの差に基づき、さらに具体的には出口温度Toutの最大値から入口温度Tinの最大値を減じて実際の排気温度の上昇代ΔTを求め、これの予想される排気温度の上昇代ΔT100に対する比率が所定値DL（例えば、60％）以下の場合に、フィルタ８が劣化していると判断する。これは、実際の排気温度の上昇代ΔTが予想される排気温度の上昇代ΔT100よりも小さいということは、ステップＳ４で推定されただけの微粒子量が実際にはフィルタ８に蓄積していなかったことを意味し、フィルタ８が劣化してその微粒子捕集能力が低下しているといえるからである。
【００３０】
なお、予想されるフィルタ８における排気上昇代ΔT100は、推定された微粒子蓄積量ESTPMと予想されるフィルタ８における排気上昇代ΔT100との関係を規定したテーブルを実験データ等に基づき予め用意しておき、これを参照して求めるものとし、フィルタ８の劣化を判定する所定値DLは要求される排気性能に応じて設定される。
【００３１】
次に、上記再生処理を行うことによる作用について説明する。
【００３２】
本発明に係る排気浄化装置では、フィルタ８に蓄積されている微粒子の量が増大し、フィルタ８の再生処理を行うことが必要となった場合は、エンジン１の空燃比λを１．０程度まで濃くし、さらに、通常の燃料噴射の後にポスト噴射を行う第１の再生処理が行われる。この第１の再生処理はフィルタ８に蓄積されている微粒子の量を推定するために行われるので、推定するのに必要最低限の時間、例えば、数十秒程度だけ行われる。
【００３３】
図７はフィルタ８に蓄積されている微粒子の量を変えて第１の再生処理を行ったときのフィルタ８の入口温度Tin、出口温度Toutの変化を示している。フィルタ８に蓄積されている微粒子の量に応じてフィルタ８における排気温度の上昇代が変わり、温度上昇代が一番大きい▲１▼のケースが最も蓄積されている微粒子の量が多く、▲２▼、▲３▼の順に蓄積されている微粒子の量は少なくなる。このように、微粒子の蓄積量に応じてフィルタ８を通過する排気温度の上昇代が変化するので、フィルタ８における排気温度の上昇代をモニタすることによって、フィルタ８に蓄積されている微粒子の量を正確に推定することができる。
【００３４】
第１の再生処理に続いて行われる第２の再生処理では、ポスト噴射における燃料噴射量、再生処理を行う時間が、推定された微粒子蓄積量に基づいて行われ、図８に示すように、蓄積されている微粒子の量が最も多い▲１▼のケースでポスト燃料噴射量は最も多くなり、蓄積されている微粒子の量が少なくなる▲２▼、▲３▼ではポスト噴射での噴射量も小さくなる。また、再生処理時間は、図９に示すように、蓄積されている微粒子の量が最も多い▲１▼のケースで再生処理時間が最も長くなり、蓄積されている微粒子の量が少なくなる▲２▼、▲３▼では再生処理時間も短くなる。これにより、フィルタ８に蓄積されている微粒子を処理するのに必要かつ十分な燃料をフィルタ８に供給することができ、最適なフィルタ再生処理を実行することができる。
【００３５】
以上説明したように、本発明に係るディーゼルエンジン用排気浄化装置は、エンジン１に接続されてエンジン１の排気が流通する排気通路７と、排気通路７の途中に設けられてエンジン１の排気中に含まれる微粒子を捕集し蓄積する酸化触媒付きフィルタ８と、フィルタ８を再生する際にフィルタ８に燃料を供給する手段（ポスト燃料噴射）と、フィルタ８を通過する排気の温度上昇を検出する手段（温度センサ２４、２５）とを備え、フィルタ８を再生する際、フィルタ８に第１の噴射量の燃料を供給し（第１の再生処理）、それによるフィルタ８を通過する排気の温度上昇に基づきフィルタ８に蓄積されている微粒子の量を推定し、推定された微粒子の量が多くなるほど大きくなる第２の噴射量を設定し、第１の噴射量の燃料を供給した後、第２の噴射量の燃料をフィルタ８に供給することでフィルタ８の再生処理（第２の再生処理）を行うように構成する。
【００３６】
第１の噴射量の燃料を供給したときのフィルタ８における排気の温度上昇からフィルタ８に蓄積されている微粒子の量を推定し、その後、推定された微粒子の量に見合った第２の噴射量の燃料をフィルタ８に供給することでフィルタ８の再生処理を行うようにしたことにより、簡単かつ低コストで最適なフィルタ再生処理を実現することができる。
【００３７】
つまり、再生処理を行うにあたっては、最低限、フィルタ８を通過する排気の温度上昇を検出する手段を追加すればよく、フィルタ下流に温度センサを取り付けるとともにフィルタ前後に圧力センサを取り付けていた従来の構成と比べて装置構成を大幅に簡略化し、コストを下げることができる。また、フィルタ８に蓄積されている微粒子の量を第１の噴射量の燃料をフィルタ８に供給したときのフィルタ８での排気の温度上昇に基づき推定するようにしたことでフィルタ８に蓄積されている微粒子の量を正確に推定することができ、また、推定された微粒子蓄積量に見合った第２の噴射量の燃料をフィルタ８に供給し、フィルタ８の再生を行うようにしたことにより、再生が十分に行われないまま再生処理が中断されたり、再生終了後も燃料が供給され続けてフィルタ８に悪影響を与えたりするのを防止できる。
【００３８】
フィルタ８に燃料を供給するには、エンジン１の通常燃料噴射の後にエンジン１の各気筒内に燃料を追加的に噴射（ポスト噴射）するようにするのが好適である。この方法によれば、追加燃料を供給するインジェクタ等の装置を新たに追加することなく本発明を適用することができ、装置の構成が複雑化するのを抑えることができる。
【００３９】
フィルタ８を通過する排気の温度上昇としては、フィルタ８の出口温度と入口温度の差を検出するのが好ましい。フィルタ８に蓄積されている微粒子の量を正確に推定するためには、フィルタ８に供給された燃料がフィルタ８の酸化触媒上で反応して微粒子が燃焼することによる温度上昇を知ることが必要であるが、フィルタ８を通過する排気の温度はエンジン１の運転状態によっても変化してしまう。例えば、再生処理中にエンジン１の空燃比を変更すれば排気温度も変化し、出口温度だけをモニタするだけでは燃料がフィルタ上で反応することによる温度変化と区別することが難しい。上記実施形態でフィルタ８の出口温度と入口温度の差をフィルタ８を通過する排気の温度上昇としているのは、エンジン１の運転状態の変化の影響を除くためであり、これによって、燃料がフィルタ８の酸化触媒上で反応することによる温度上昇を正確に知ることができ、微粒子蓄積量の推定精度を向上させることができる。
【００４０】
なお、上記実施形態ではフィルタ８の出口温度と入口温度の差をもってフィルタ８を通過する排気の温度上昇としているが、フィルタ８の出口温度に代えてフィルタ８の内部温度を用いても同様の制御が可能である。この場合、図１０に示すように、フィルタ８の下流に設けられていた温度センサ２５をなくし、その代わりにフィルタ８の内部温度を検出する温度センサ２７を取り付け、ＥＵＣ２０における制御では、出口温度Tinに代えてフィルタ８の内部温度を用いるようにすればよい。
【００４１】
あるいは、フィルタ８を通過する排気の温度上昇として、フィルタ８の出口温度（あるいは内部温度）の変化を用いてもよい。この場合、微粒子蓄積量の推定精度が若干落ちるが、フィルタ８の出口側に温度センサを設けるだけでよいので、装置の構成をさらに簡略化し、コストを下げることができる。なお、この場合であっても、フィルタ８の出口温度（あるいは内部温度）の上昇代から、例えば、出口温度の変化特性を見るなどなして、燃料が酸化触媒上で反応し微粒子が燃焼することによる温度上昇分を見極めることができれば、入口温度と出口温度の差に基づく場合とほぼ同等の精度でフィルタ８に蓄積されている微粒子の量を推定することが可能である。
【００４２】
また、フィルタ８の再生処理（第２の再生処理）が行われる時間は、推定された微粒子の蓄積量が多くなるほど長く設定される。これは、蓄積されている微粒子の量が多くなるほどそれを再生に要する時間も長くなるからであり、再生処理を行う時間を推定微粒子蓄積量に応じて設定することでより適切な再生処理を行うことが可能となる。
【００４３】
さらに、再生処理中は、フィルタ８の出口温度（あるいは内部温度）をモニタし、フィルタ８の出口温度（あるいは内部温度）がフィルタ８を劣化させない所定の上限温度を超えたときは直ちにフィルタ８の再生処理を中止する。これにより、フィルタ８の温度が過度に上昇してフィルタ８やフィルタ８の酸化触媒が劣化するのを未然に防ぐことができる。
【００４４】
さらに、再生処理を行う際、第２の噴射量の燃料をフィルタ８に供給した場合に予測されるフィルタ８での排気の温度上昇と、第２の噴射量の燃料をフィルタ８に実際に供給した場合のフィルタ８での排気の温度上昇とに基づきフィルタ８が劣化したかどうかを判断する。フィルタ８が劣化しているときは第２の噴射量の燃料を実際に供給した場合の排気温度上昇が、予想される温度上昇よりも小さくなるので、これによってフィルタ８の劣化の有無を判断することができる。この方法によれば、新たな構成を追加することなくフィルタ８の劣化判定が可能になる。
【００４５】
また、再生処理を行う際に、エンジン１の空燃比を小側に変更する（上記実施形態では通常時の１．４以上から１．０程度まで減少させる）ようにする。これにより、エンジン１の排気温度を上昇させて微粒子の燃焼を補助し、再生処理がより効率的に行われるようにすることができる。
【００４６】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、上記実施形態は本発明を説明するためのものであり、本発明の技術的範囲を上記実施形態の構成に限定する趣旨ではない。上記実施形態は当業者にとって自明な範囲で種々の変更が可能であり、例えば、ここでは車両用ディーゼルエンジンを例にとって説明したが、本発明は車両用に限らず、ディーゼルエンジンに広く適用可能なものである。適用可能なディーゼルエンジンの種類も上記したコモンレール式のディーゼルエンジンに限定されるものではない。
【００４７】
さらに、再生処理時にフィルタ８に供給する追加燃料をポスト噴射を行うことによって供給しているが、フィルタ８に追加燃料を供給する方法はこれ以外の方法であっても良く、例えば、図１に示すように、フィルタ８の上流に追加インジェクタ２６を取り付け、ポスト噴射に代えて、あるいはポスト噴射とともにこの追加インジェクタ２６から燃料を排気中に供給するようにしてもよい。この構成は、エンジン１がコモンレール式でない等の理由によりポスト噴射ができない場合や、フィルタ８に確実に短時間のうちに燃料を供給したい場合に有効である。
【００４８】
また、フィルタ８に蓄積されている微粒子の量の推定は、上記実施形態ではフィルタ８における排気温度の上昇代に基づき推定しているが、排気温度の上昇速度や単位時間あたりの上昇量に基づき推定するようにしても同じである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る排気浄化装置を備えたディーゼルエンジンの概略構成図である。
【図２】エンジンコントロールユニットが行うディーゼルパティキュレートフィルタの再生処理の内容を示したフローチャートである。
【図３】第１の再生処理を行ったときのフィルタの入口温度と出口温度の変化を示したタイムチャートである。
【図４】第１の再生処理を行ったときのフィルタを通過する排気の温度の上昇代とフィルタに蓄積されている微粒子の量の関係を規定したテーブルである。
【図５】推定されたフィルタに蓄積されている微粒子の量から、ポスト噴射での燃料噴射量、第２の再生処理の時間を設定するためのテーブルである。
【図６】第２の再生処理を行ったときのフィルタの入口温度と出口温度の変化を示したタイムチャートであり、実線はフィルタが劣化していない場合のフィルタ出口温度の変化、一点鎖線はフィルタが劣化している場合のフィルタ出口温度の変化を示す。
【図７】第１の再生処理を行ったときのフィルタを通過する排気の温度の上昇代がフィルタに蓄積されている微粒子の量に応じて変化する様子を示したタイムチャートである。
【図８】フィルタに蓄積されている微粒子の量に応じてポスト噴射での燃料噴射量が変更される様子を示した図である。
【図９】フィルタに蓄積されている微粒子の量に応じて第２の再生処理の時間が変更される様子を示した図である。
【図１０】実施形態の一部変更例である。
【図１１】同じく実施形態の一部変更例である。
【符号の説明】
１ディーゼルエンジン
２高圧燃料噴射ポンプ
３コモンレール
４インジェクタ
８ディーゼルパティキュレートフィルタ（フィルタ）
２０エンジンコントロールユニット
２４上流側温度センサ
２５下流側温度センサ
２６追加インジェクタ
２７内部温度センサ[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to an exhaust emission control device for an engine, and more particularly, to a regeneration process for a diesel particulate filter that collects diesel particulates discharged from a diesel engine.
[0002]
[Prior art]
Diesel engine exhaust gas contains fine particles (diesel particulates) mainly composed of carbon particles, so a diesel engine is provided with a filter that collects fine particles in the exhaust passage so that the fine particles are not released into the atmosphere. There is something like that. In such a diesel engine, if the amount of particulates collected in the filter increases, the collection ability of the filter decreases, so if the amount of collection increases, it is collected at an appropriate timing. It is necessary to regenerate the filter by burning the fine particles.
[0003]
In Patent Document 1, fuel is injected un-ignited upstream of the filter and reacted on the oxidation catalyst of the filter, and the temperature inside the filter is maintained above the lower limit activation temperature of the oxidation catalyst by the reaction heat. The fine particles collected in the filter are burned to regenerate the filter.
[0004]
[Patent Document 1]
JP2002-121515
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the exhaust purification device disclosed in Patent Document 1, a temperature sensor is attached downstream of the filter and pressure sensors are attached before and after the filter, and regeneration processing is performed based on the filter outlet temperature and the pressure difference before and after the filter. The complexity of the configuration has caused the cost of the exhaust emission control device to increase.
[0006]
The present invention has been made in view of such technical problems, and an object of the present invention is to provide an exhaust purification device capable of performing optimum filter regeneration processing with a simple configuration and low cost.
[0007]
[Means for solving problems]
During the filter regeneration process, first, a first injection amount of fuel is supplied to the filter, and the amount of particulates accumulated in the filter is estimated based on the temperature rise of the exhaust gas passing through the filter. Then, a second injection amount that increases as the estimated amount of fine particles increases is set, and after the first injection amount of fuel is supplied to the filter, the second injection amount of fuel is supplied to the filter. Performs filter regeneration processing.
[0008]
[Action and effect]
According to the present invention, the amount of particulates accumulated in the filter is estimated based on the temperature rise of the exhaust gas passing through the filter when fuel is supplied to the filter with the first injection amount, and the estimated amount of particulates Then, the second injection amount of fuel commensurate with the above is supplied, and filter regeneration processing is performed.
[0009]
It is sufficient to provide a means for detecting the temperature rise of the exhaust gas passing through the filter, and an optimum filter regeneration process can be realized with a simple configuration and low cost. The amount of fuel commensurate with the amount of accumulated particulates is supplied, so the regeneration process ends with incomplete regeneration of the filter, or fuel continues to be supplied even after filter regeneration, causing deterioration of the filter. Can be prevented in advance.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0011]
FIG. 1 shows a schematic configuration of a diesel engine 1 equipped with an exhaust emission control device according to the present invention, which is mounted on a vehicle. The engine 1 is a so-called common rail type diesel engine. Fuel supplied from a fuel tank (not shown) is pumped to the common rail 3 by the high-pressure fuel injection pump 2, whereby high-pressure fuel stored in the common rail 3 is injected from each injector 4 to each cylinder 5 at a predetermined timing. The
[0012]
The exhaust from the engine 1 flows into the exhaust pipe 7 through the exhaust manifold 6, and is discharged to the atmosphere through the diesel particulate filter (filter with an oxidation catalyst) 8. The filter 8 is made of a heat-resistant porous material such as ceramic or metal nonwoven fabric, and has a large number of thin channels through which exhaust flows. The filter 8 includes an oxidation catalyst, and the oxidation catalyst is provided integrally with the filter 8. When exhaust from the engine 1 flows into the filter 8, the filter 8 collects fine particles (diesel particulates) mainly containing carbon particles contained in the exhaust, and the collected fine particles are accumulated in the filter 8.
[0013]
An upstream temperature sensor 24 for detecting the inlet temperature Tin (temperature of exhaust gas flowing into the filter 8) is detected on the upstream side of the filter 8, and an outlet temperature Tout (temperature of exhaust gas flowing out of the filter 8) of the filter 8 is detected. A downstream temperature sensor 25 is attached.
[0014]
The engine control unit (hereinafter referred to as ECU) 20 includes an air flow meter 21 that detects the intake air amount of the engine 1, a water temperature sensor 22 that detects the cooling water temperature of the engine 1, and an accelerator operation amount sensor that detects the accelerator operation amount by the driver. A signal indicating the driving state of the vehicle, such as a signal from 23, is input, and the high-pressure fuel injection pump 2 and the injector 4 are driven based on the input signal to perform fuel injection control of the engine 1. Further, signals from the temperature sensors 24 and 25 are also input to the ECU 20 and are used to determine the state of the filter 8.
[0015]
The ECU 20 determines whether or not the regeneration process of the filter 8 is necessary. If the ECU 20 determines that the regeneration process of the filter 8 is necessary, the ECU 20 first changes the air-fuel ratio to the small side, and after normal fuel injection, the ECU 1 A first regeneration process in which post-injection for additionally injecting fuel into each cylinder is continued for about several tens of seconds is performed, and accumulated in the filter 8 based on the temperature rise of the exhaust gas passing through the filter 8 at that time. Estimate the amount of fine particles. As the amount of particulates accumulated in the filter 8 increases, the scale of combustion that occurs when fuel is supplied increases, and the temperature rise of the exhaust gas that passes through the filter 8 also increases, so the first regeneration process is performed. The particulates accumulated in the filter 8 can be accurately estimated by monitoring the temperature rise of the exhaust gas passing through the filter 8 at that time. When the amount of fine particles accumulated in the filter 8 is estimated, a fuel injection amount corresponding to the estimated amount is set, and post injection is continued for a time corresponding to the estimated amount with the set fuel injection amount. Playback is performed (second playback process). Further, the ECU 20 also performs a deterioration determination of the filter 8 based on an increase in the exhaust gas temperature in the filter 8 by the second regeneration process.
[0016]
Hereinafter, the regeneration process of the filter 8 performed by the ECU 20 will be described in detail with reference to the flowchart shown in FIG. This flowchart is executed when it is determined that the regeneration process of the filter 8 is necessary, for example, when a predetermined time has elapsed since the previous regeneration process was executed.
[0017]
First, in step S1, it is determined whether or not the operating state of the engine 1 (for example, a combination of engine speed and load or fuel injection amount) is within a predetermined regeneration processing region. The regeneration process area is set in consideration of the efficiency of the regeneration process of the filter 8, the influence of the regeneration process on the driving performance, and the like, and is set to, for example, a medium speed / medium load area (steady operation area).
[0018]
If it is determined that the operating state is within the predetermined regeneration process area, the process proceeds to step S2, and the first regeneration process is performed. In the first regeneration process, the amount of fuel injected from each injector 4 is increased and corrected to reduce the air-fuel ratio λ of the engine 1 from 1.4 or more during normal operation to about 1.0, and a predetermined injection amount POSTINJ0. Post injection is performed in which fuel of (first injection amount) is additionally injected after normal fuel injection. This first reproduction process is continued for about several tens of seconds.
[0019]
In step S3, the temperature rise allowance ΔT of the exhaust gas passing through the filter 8 when the first regeneration process is performed is calculated. Specifically, as shown in FIG. 3, the exhaust allowance ΔT in the filter 8 is obtained by subtracting the maximum value of the inlet temperature Tin from the maximum value of the outlet temperature Tout of the filter 8. The difference between the inlet temperature Tin and the outlet temperature Tout of the filter 8 is defined as the exhaust gas temperature increase allowance ΔT in order to accurately estimate the amount of particulates accumulated in the filter 8 as additional fuel injected by post injection. It is necessary to know exactly the temperature rise allowance due to the reaction of the oxidation catalyst of the filter 8 and the burning of the fine particles, and the air-fuel ratio of the engine 1 is changed in the temperature rise allowance of the outlet temperature Tout. This is because the temperature increase allowance due to the air temperature ratio is also included, and it is necessary to exclude the temperature increase allowance due to the air-fuel ratio change. Since the influence of the change in the exhaust temperature due to the change of the air-fuel ratio appears in both the outlet temperature Tout and the inlet temperature Tin, this influence can be eliminated by subtracting the inlet temperature Tin from the outlet temperature Tout.
[0020]
Here, the amount of fine particles accumulated in the filter 8 is estimated from the difference between the inlet temperature Tin and the outlet temperature Tout of the filter 8 with priority given to the estimation accuracy. However, only the increase in the outlet temperature Tout of the filter 8 is estimated. The amount of fine particles accumulated in the filter 8 may be estimated based on the above. According to this, although the estimation accuracy of the amount of accumulated particulates is slightly lowered, there is an advantage that the upstream temperature sensor 24 is not required, the configuration of the apparatus can be further simplified, and the cost can be reduced. Even when the accumulation amount of the particulates is estimated only based on the increase amount of the outlet temperature Tout of the filter 8, the temperature increase amount due to the fuel reacting on the filter 8 and the particulates burning out of the increase amount, If it can be extracted from the change characteristic of the outlet temperature Tout and the like, it is possible to accurately estimate the accumulated amount of fine particles.
[0021]
In step S4, the amount ESTPM of particulates accumulated in the filter 8 is estimated based on the temperature rise allowance ΔT of the exhaust gas passing through the filter 8 obtained in step S3. Specifically, a table as shown in FIG. 4 created based on the experimental results is prepared in advance, and the amount ESTPM of fine particles accumulated in the filter 8 is estimated by referring to this table.
[0022]
As shown in FIG. 4, the amount of particulates accumulated in the filter 8 increases as the temperature rise allowance ΔT of the exhaust gas passing through the filter 8 increases. This is because when the fuel is supplied to the filter 8, it reacts on the oxidation catalyst, and the accumulated particulates are burned by the reaction heat. However, the larger the amount of the accumulated particulates, the more that burns. This is because an increase in the exhaust temperature is also increased.
[0023]
In step S5, referring to the table shown in FIG. 5 based on the particulate accumulation amount ESTPM estimated in step S4, the post fuel injection amount POSTINJ (second injection amount) in the second regeneration process described later, and the second Set the playback time RTM (playback time). As the amount of fine particles accumulated in the filter 8 increases, the amount of fuel required for regeneration of the filter 8 increases and the time required for regeneration increases. Therefore, the post fuel injection amount POSTINJ and the second regeneration processing are performed. The time RTM to be performed is set to a larger value as the particulate accumulation amount ESTPM estimated in step S4 increases. The time RTM for performing the second regeneration process is set to be longer than the time for the first regeneration process, and is set to, for example, a length of about 5 minutes that changes according to the estimated fine particle accumulation amount ESTPM.
[0024]
In step S6, it is determined again whether or not the operating state of the engine 1 is in a predetermined regeneration processing region. The reason why it is determined again whether or not it is in the regeneration processing region is that the operating state of the engine 1 may be out of the predetermined regeneration processing region while the first regeneration processing is being executed. If it is determined that the operating state of the engine 1 is in the predetermined regeneration process region, the process proceeds to step S7 to perform the second regeneration process, and the timer TM is started. The timer TM is used for measuring the elapsed time since the start of the second reproduction process.
[0025]
In step S8, the air-fuel ratio λ of the engine 1 is set to about 1.0, which is higher than in normal operation, as in the first regeneration process, and post injection is performed with the post fuel injection amount POSTINJ set in step S5.
[0026]
In step S9, it is determined whether the outlet temperature Tout of the filter 8 is higher than a predetermined high temperature Toutth. The predetermined high temperature Toutth is set to the upper limit of the temperature at which the internal temperature of the filter 8 does not deteriorate the filter 8 and its oxidation catalyst. When it is determined that the outlet temperature Tout of the filter 8 exceeds the predetermined high temperature Toutth, the second regeneration process is immediately stopped, that is, the air-fuel ratio λ of the engine 1 is increased to 1.4 or more during normal operation. Return and stop post fuel injection. Thereby, it is possible to prevent the filter 8 and its oxidation catalyst from deteriorating due to excessive temperature rise.
[0027]
If the outlet temperature Tout of the filter 8 does not exceed the predetermined high temperature Toutth, the process proceeds to step S10, and it is determined whether or not the timer TM has exceeded the regeneration processing time RTM set in step S5. If the regeneration processing time RTM has been exceeded, it is determined that the regeneration processing of the filter 8 has been completed, the process proceeds to step S11 to perform deterioration determination, the regeneration processing of the filter 8 is terminated, and if not, step S8 is performed. The second playback process is continued until the timer TM exceeds the playback processing time RTM.
[0028]
In step S11, the deterioration of the filter 8 is determined. In the deterioration determination, an increase in the exhaust gas temperature in the filter 8 that is expected when the second regeneration process is performed when the particulate accumulation amount ESTPM estimated in step S4 is accumulated in the non-degraded filter 8 is assumed. This is done by comparing ΔT100 with the exhaust temperature increase allowance ΔT in the filter 8 when the second regeneration process is actually performed in steps S7 to S10.
[0029]
Specifically, as in step S3, based on the difference between the inlet temperature Tin and the outlet temperature Tout of the filter 8, more specifically, by subtracting the maximum value of the inlet temperature Tin from the maximum value of the outlet temperature Tout, the actual exhaust temperature. Is calculated, and it is determined that the filter 8 is deteriorated when the ratio of the estimated exhaust temperature to the increase allowance ΔT100 is equal to or less than a predetermined value DL (for example, 60%). This is because the actual exhaust temperature rise allowance ΔT is smaller than the expected exhaust temperature rise allowance ΔT100. The amount of particulates estimated in step S4 is not actually accumulated in the filter 8. This is because it can be said that the filter 8 is deteriorated and its particulate collecting ability is lowered.
[0030]
Note that a table defining the relationship between the estimated particulate accumulation amount ESTPM and the estimated exhaust gas increase allowance ΔT100 in the filter 8 is prepared in advance based on experimental data and the like for the expected exhaust gas allowance ΔT100 in the filter 8. The predetermined value DL for determining the deterioration of the filter 8 is set according to the required exhaust performance.
[0031]
Next, the effect | action by performing the said reproduction | regeneration process is demonstrated.
[0032]
In the exhaust emission control device according to the present invention, when the amount of particulates accumulated in the filter 8 increases and the regeneration process of the filter 8 becomes necessary, the air-fuel ratio λ of the engine 1 is set to about 1.0. Further, a first regeneration process is performed in which post-injection is performed after normal fuel injection. Since the first regeneration process is performed to estimate the amount of fine particles accumulated in the filter 8, it is performed for a minimum time required for estimation, for example, about several tens of seconds.
[0033]
FIG. 7 shows changes in the inlet temperature Tin and the outlet temperature Tout of the filter 8 when the first regeneration process is performed by changing the amount of fine particles accumulated in the filter 8. In accordance with the amount of particulates accumulated in the filter 8, the amount of increase in the exhaust gas temperature in the filter 8 changes, and in the case of (1) where the temperature increase margin is the largest, the amount of particulates that are most accumulated is (2) The amount of fine particles accumulated in the order of ▼ and ▲ 3 is reduced. In this way, the amount of increase in the exhaust gas temperature passing through the filter 8 changes according to the amount of accumulated particulate matter. Therefore, by monitoring the amount of increase in the exhaust gas temperature in the filter 8, the amount of particulate matter accumulated in the filter 8 is monitored. Can be estimated accurately.
[0034]
In the second regeneration process performed after the first regeneration process, the fuel injection amount in the post injection and the time for performing the regeneration process are performed based on the estimated particulate accumulation amount, as shown in FIG. In the case of (1) where the amount of accumulated particulates is the largest, the post fuel injection amount is the largest, and in the cases of (2) and (3) where the amount of accumulated particulates is small, the injection amount in the post injection is also Get smaller. Further, as shown in FIG. 9, the regeneration processing time is the longest in the case of (1) where the amount of accumulated particulates is the largest, and the amount of accumulated particulates decreases (2). In ▼ and ③, the playback processing time is also shortened. As a result, the fuel necessary and sufficient for processing the particulates accumulated in the filter 8 can be supplied to the filter 8, and the optimum filter regeneration process can be executed.
[0035]
As described above, the exhaust emission control device for a diesel engine according to the present invention is connected to the engine 1 and the exhaust passage 7 through which the exhaust of the engine 1 flows, and is provided in the middle of the exhaust passage 7 and is in the exhaust of the engine 1. Filter 8 with an oxidation catalyst that collects and accumulates particulates contained in the filter, means for supplying fuel to the filter 8 when the filter 8 is regenerated (post fuel injection), and temperature rise of exhaust gas passing through the filter 8 is detected Means (temperature sensors 24, 25) for supplying the first injection amount of fuel to the filter 8 when the filter 8 is regenerated (first regeneration process), and the exhaust gas passing through the filter 8 thereby is regenerated. The amount of fine particles accumulated in the filter 8 is estimated based on the temperature rise, the second injection amount that increases as the estimated fine particle amount increases, and the first injection amount of fuel is supplied. , Configured to the fuel in the second injection amount performed regeneration process of the filter 8 (second reproducing process) by supplying to the filter 8.
[0036]
The amount of particulates accumulated in the filter 8 is estimated from the temperature rise of the exhaust gas in the filter 8 when the first injection amount of fuel is supplied, and then the second injection amount commensurate with the estimated amount of particulates. By supplying this fuel to the filter 8, the regeneration process of the filter 8 is performed, so that the optimum filter regeneration process can be realized easily and at low cost.
[0037]
That is, in performing the regeneration process, at least a means for detecting the temperature rise of the exhaust gas passing through the filter 8 may be added, and a conventional temperature sensor is attached downstream of the filter and pressure sensors before and after the filter. Compared to the configuration, the device configuration can be greatly simplified and the cost can be reduced. Further, the amount of fine particles accumulated in the filter 8 is estimated based on the temperature rise of the exhaust gas in the filter 8 when the first injection amount of fuel is supplied to the filter 8, and thus accumulated in the filter 8. The amount of fine particles that are accumulated can be accurately estimated, and the second injection amount of fuel corresponding to the estimated amount of accumulated fine particles is supplied to the filter 8 so that the filter 8 is regenerated. Thus, it is possible to prevent the regeneration process from being interrupted without being sufficiently regenerated, or the fuel to continue to be supplied even after the regeneration is finished and adversely affect the filter 8.
[0038]
In order to supply fuel to the filter 8, it is preferable that fuel be additionally injected into each cylinder of the engine 1 (post-injection) after normal fuel injection of the engine 1. According to this method, the present invention can be applied without newly adding a device such as an injector for supplying additional fuel, and the configuration of the device can be prevented from becoming complicated.
[0039]
As the temperature rise of the exhaust gas passing through the filter 8, it is preferable to detect the difference between the outlet temperature and the inlet temperature of the filter 8. In order to accurately estimate the amount of particulates accumulated in the filter 8, it is necessary to know the temperature rise caused by the fuel supplied to the filter 8 reacting on the oxidation catalyst of the filter 8 and burning the particulates. However, the temperature of the exhaust gas passing through the filter 8 varies depending on the operating state of the engine 1. For example, if the air-fuel ratio of the engine 1 is changed during the regeneration process, the exhaust temperature also changes, and it is difficult to distinguish from the temperature change due to the fuel reacting on the filter only by monitoring the outlet temperature. In the above embodiment, the difference between the outlet temperature of the filter 8 and the inlet temperature is regarded as the temperature rise of the exhaust gas passing through the filter 8 in order to eliminate the influence of the change in the operating state of the engine 1, thereby the fuel is filtered. Thus, the temperature rise due to the reaction on the oxidation catalyst 8 can be accurately known, and the estimation accuracy of the accumulated amount of fine particles can be improved.
[0040]
In the above embodiment, the temperature rise of the exhaust gas passing through the filter 8 is determined by the difference between the outlet temperature of the filter 8 and the inlet temperature. However, similar control can be performed by using the internal temperature of the filter 8 instead of the outlet temperature of the filter 8. Is possible. In this case, as shown in FIG. 10, the temperature sensor 25 provided downstream of the filter 8 is eliminated, and a temperature sensor 27 for detecting the internal temperature of the filter 8 is attached instead. In the control in the EUC 20, the outlet temperature Tin Instead of this, the internal temperature of the filter 8 may be used.
[0041]
Alternatively, a change in the outlet temperature (or internal temperature) of the filter 8 may be used as the temperature rise of the exhaust gas passing through the filter 8. In this case, although the accuracy of estimating the amount of accumulated particulates is slightly lowered, it is only necessary to provide a temperature sensor on the outlet side of the filter 8, so that the configuration of the apparatus can be further simplified and the cost can be reduced. Even in this case, the fuel reacts on the oxidation catalyst and the fine particles are combusted from the rise of the outlet temperature (or the internal temperature) of the filter 8, for example, by looking at the change characteristic of the outlet temperature. Can be estimated, the amount of fine particles accumulated in the filter 8 can be estimated with substantially the same accuracy as that based on the difference between the inlet temperature and the outlet temperature.
[0042]
In addition, the time for which the regeneration process (second regeneration process) of the filter 8 is performed is set longer as the estimated amount of accumulated particulates increases. This is because as the amount of accumulated particulates increases, the time required for regeneration becomes longer, and more appropriate regeneration processing is performed by setting the regeneration processing time according to the estimated particulate accumulation amount. It becomes possible.
[0043]
Further, during the regeneration process, the outlet temperature (or internal temperature) of the filter 8 is monitored, and when the outlet temperature (or internal temperature) of the filter 8 exceeds a predetermined upper limit temperature at which the filter 8 does not deteriorate, the filter 8 Cancel the playback process. Thereby, it can prevent beforehand that the temperature of the filter 8 rises too much and the oxidation catalyst of the filter 8 and the filter 8 deteriorates.
[0044]
Further, when the regeneration process is performed, the temperature rise of the exhaust gas in the filter 8 predicted when the fuel of the second injection amount is supplied to the filter 8 and the fuel of the second injection amount are actually supplied to the filter 8. In this case, it is determined whether the filter 8 has deteriorated based on the temperature rise of the exhaust gas at the filter 8. When the filter 8 is deteriorated, the exhaust gas temperature rise when the fuel of the second injection amount is actually supplied is smaller than the expected temperature rise, so that it is determined whether or not the filter 8 is deteriorated. be able to. According to this method, it is possible to determine the deterioration of the filter 8 without adding a new configuration.
[0045]
Further, when the regeneration process is performed, the air-fuel ratio of the engine 1 is changed to a small side (in the above embodiment, it is reduced from 1.4 or more in normal times to about 1.0). Thereby, the exhaust temperature of the engine 1 can be raised to assist the combustion of the fine particles, and the regeneration process can be performed more efficiently.
[0046]
The embodiment of the present invention has been described above. However, the above embodiment is for explaining the present invention, and the technical scope of the present invention is not intended to be limited to the configuration of the above embodiment. The above embodiment can be variously modified within a range obvious to those skilled in the art. For example, here, a vehicle diesel engine has been described as an example, but the present invention is not limited to a vehicle and can be widely applied to a diesel engine. Is. Applicable diesel engines are not limited to the above-described common rail type diesel engines.
[0047]
Further, the additional fuel to be supplied to the filter 8 during the regeneration process is supplied by post-injection, but the method of supplying the additional fuel to the filter 8 may be other methods, for example, as shown in FIG. As shown, an additional injector 26 may be attached upstream of the filter 8 and fuel may be supplied into the exhaust gas from the additional injector 26 instead of or after the post injection. This configuration is effective when post-injection cannot be performed because the engine 1 is not a common rail type or when it is desired to reliably supply fuel to the filter 8 in a short time.
[0048]
In addition, in the above-described embodiment, the amount of particulates accumulated in the filter 8 is estimated based on an increase in the exhaust temperature of the filter 8, but based on an increase rate of the exhaust temperature and an increase per unit time. Even if it is estimated, it is the same.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a diesel engine equipped with an exhaust purification device according to the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing the contents of a regeneration process of a diesel particulate filter performed by an engine control unit.
FIG. 3 is a time chart showing changes in the inlet temperature and the outlet temperature of the filter when the first regeneration process is performed.
FIG. 4 is a table that defines the relationship between the temperature rise of the exhaust gas passing through the filter and the amount of particulates accumulated in the filter when the first regeneration process is performed.
FIG. 5 is a table for setting a fuel injection amount in post-injection and a second regeneration processing time from the amount of fine particles accumulated in the estimated filter.
FIG. 6 is a time chart showing changes in the inlet temperature and outlet temperature of the filter when the second regeneration process is performed. The solid line shows the change in the filter outlet temperature when the filter is not deteriorated. The change of the filter exit temperature when the filter has deteriorated is shown.
FIG. 7 is a time chart showing how the temperature rise of the exhaust gas passing through the filter when the first regeneration process is performed changes according to the amount of fine particles accumulated in the filter.
FIG. 8 is a diagram showing how the fuel injection amount in post injection is changed according to the amount of fine particles accumulated in the filter.
FIG. 9 is a diagram showing a state in which the time of the second regeneration process is changed according to the amount of fine particles accumulated in the filter.
FIG. 10 is a partial modification of the embodiment.
FIG. 11 is a partially modified example of the embodiment.
[Explanation of symbols]
1 Diesel Engine 2 High Pressure Fuel Injection Pump 3 Common Rail 4 Injector 8 Diesel Particulate Filter (Filter)
20 Engine control unit 24 Upstream temperature sensor 25 Downstream temperature sensor 26 Additional injector 27 Internal temperature sensor

Claims

An exhaust passage connected to the engine and through which the exhaust of the engine flows;
A filter with an oxidation catalyst that is provided in the middle of the exhaust passage and collects and accumulates particulates contained in the exhaust of the engine;
Means for supplying fuel to the filter when regenerating the filter;
Means for detecting a temperature rise of the exhaust gas passing through the filter;
Means for supplying a first injection amount of fuel to the filter when the filter is regenerated, and estimating an amount of particulates accumulated in the filter based on a temperature rise of exhaust gas passing through the filter thereby;
Means for setting a second injection amount that increases as the estimated amount of fine particles increases;
Means for regenerating the filter by supplying the second injection amount of fuel to the filter after supplying the first injection amount of fuel to the filter;
An exhaust emission control device for a diesel engine, comprising:

2. The exhaust gas purification for a diesel engine according to claim 1, wherein the means for supplying fuel to the filter is means for additionally injecting fuel into a cylinder of the engine after normal fuel injection of the engine. apparatus.

2. The diesel engine according to claim 1, wherein the means for supplying fuel to the filter is a means that is provided in the middle of the exhaust passage and additionally injects fuel into the exhaust upstream of the filter. Exhaust gas purification device.

The means for detecting the temperature rise of the exhaust gas detects a difference between an outlet temperature or an internal temperature of the filter and an inlet temperature of the filter as a temperature rise of the exhaust gas. 2. An exhaust gas purification device for a diesel engine according to 1.

4. The diesel engine according to claim 1, wherein the means for detecting a temperature rise of the exhaust gas detects a change in an outlet temperature or an internal temperature of the filter as a temperature rise of the exhaust gas. 5. Exhaust purification device.

Means for setting a regeneration process time that increases as the estimated amount of fine particles increases, and the means for performing the regeneration process of the filter supplies the fuel of the second injection amount during the set regeneration process time. The exhaust emission control device for a diesel engine according to any one of claims 1 to 5, wherein the exhaust gas purification device is supplied to a filter.

The filter regeneration process is immediately stopped when an outlet temperature or an internal temperature of the filter exceeds a predetermined upper limit temperature that does not deteriorate the filter while the filter regeneration process is being performed. The exhaust emission control device for a diesel engine according to any one of 1 to 6.

The temperature rise of the exhaust gas passing through the filter predicted when the second injection amount of fuel is supplied to the filter, and the filter when the second injection amount of fuel is actually supplied to the filter The exhaust gas purification apparatus for a diesel engine according to any one of claims 1 to 6, wherein it is determined whether or not the filter has deteriorated based on a rise in temperature of exhaust gas passing through the exhaust gas.

9. The exhaust gas purification apparatus for a diesel engine according to claim 1, wherein the air-fuel ratio of the engine is changed to a small side during the regeneration process of the filter.