JP4867573B2 - Exhaust gas purification device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust emission control device for an internal combustion engine.
内燃機関から排出される排気中の微粒子物質(以下、PMという)を捕集するパティキュレートフィルタ(以下、フィルタという)が排気通路に備えられている。このフィルタに対しフィルタの温度を上昇させてフィルタに捕集されたPMを酸化除去する処理(以下、フィルタ再生処理という)が行われている。 A particulate filter (hereinafter referred to as a filter) that collects particulate matter (hereinafter referred to as PM) in the exhaust discharged from the internal combustion engine is provided in the exhaust passage. A process for raising the temperature of the filter and removing PM collected by the filter by oxidation (hereinafter referred to as filter regeneration process) is performed on the filter.
そして、フィルタ再生処理の際に、フィルタの過昇温を抑制するために、機関回転数を上昇させることにより排気流量を増加させる技術が知られている(特許文献1参照)。
フィルタ再生処理で排気流量を増加させると、フィルタの過昇温を抑制できる。ここで、フィルタ再生処理のための燃料供給を内燃機関の気筒内へのポスト噴射によって行っている場合には、内燃機関の1サイクル当たりのサイクル吸入空気量(以下、サイクル吸入空気量という)に応じてポスト噴射量が決定されている。このため、排気流量を増加させた際にサイクル吸入空気量が増加している場合には、ポスト噴射量が増加し、気筒内壁面に付着した燃料がエンジンオイルに混入してオイル希釈を生じさせてしまう場合がある。 When the exhaust gas flow rate is increased in the filter regeneration process, the excessive temperature rise of the filter can be suppressed. Here, when the fuel supply for the filter regeneration process is performed by post-injection into the cylinder of the internal combustion engine, the cycle intake air amount per cycle (hereinafter referred to as the cycle intake air amount) of the internal combustion engine is set. Accordingly, the post injection amount is determined. Therefore, if the cycle intake air amount increases when the exhaust flow rate is increased, the post-injection amount increases and the fuel adhering to the cylinder inner wall enters the engine oil, causing oil dilution. May end up.
本発明の目的は、内燃機関の排気浄化装置において、フィルタ再生手段の実施時に、フィルタの過昇温を抑制しつつ、触媒に燃料を供給するために内燃機関の気筒内に噴射される燃料によるオイル希釈を抑制する技術を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine using fuel injected into a cylinder of the internal combustion engine to supply fuel to the catalyst while suppressing excessive temperature rise of the filter when the filter regeneration means is implemented. It is to provide a technique for suppressing oil dilution.
本発明にあっては、以下の構成を採用する。すなわち、
内燃機関の排気通路に配置され、前記排気通路を通過する排気中の微粒子物質を捕集するフィルタと、
燃料が供給されて生じた酸化反応熱によって前記フィルタの温度を上昇させる酸化機能を有する触媒と、
前記内燃機関の出力のための燃料とは別に、前記内燃機関の1サイクル当たりのサイクル吸入空気量に応じた量の燃料を前記内燃機関の気筒内に噴射することにより、前記触媒に燃料を供給する燃料供給手段と、
前記燃料供給手段によって前記触媒に燃料を供給することにより、前記フィルタの温度を上昇させて前記フィルタに捕集された微粒子物質を酸化除去するフィルタ再生手段と、
前記フィルタ再生手段の実施が進み前記フィルタに捕集された微粒子物質の堆積量が低下していくに従い、前記内燃機関の機関回転数を維持したまま前記サイクル吸入空気量を減少させる制御手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置である。
In the present invention, the following configuration is adopted. That is,
A filter that is disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine and collects particulate matter in the exhaust gas passing through the exhaust passage;
A catalyst having an oxidation function for increasing the temperature of the filter by oxidation reaction heat generated by supplying fuel;
Separately from the fuel for the output of the internal combustion engine, fuel is supplied to the catalyst by injecting into the cylinder of the internal combustion engine an amount of fuel according to the amount of cycle intake air per cycle of the internal combustion engine. Fuel supply means,
Filter regeneration means for raising the temperature of the filter and oxidizing and removing particulate matter collected by the filter by supplying fuel to the catalyst by the fuel supply means;
Control means for reducing the amount of cycle intake air while maintaining the engine speed of the internal combustion engine as the filter regeneration means progresses and the amount of particulate matter collected in the filter decreases.
An exhaust emission control device for an internal combustion engine, comprising:
フィルタ再生手段の実施時に排気流量を増加させると、フィルタの過昇温を抑制できる
。ここで、フィルタ再生手段の実施のための燃料供給を内燃機関へのポスト噴射(副噴射)によって行っている場合には、内燃機関の1サイクル当たりのサイクル吸入空気量に応じてポスト噴射量が決定されている。このため、排気流量を増加させた際にサイクル吸入空気量が増加している場合には、ポスト噴射量が増加し、気筒内壁面に付着した燃料がエンジンオイルに混入してオイル希釈を生じさせてしまう場合がある。オイル希釈は、気筒内の可動機構における摩擦抵抗を増加させ、内燃機関の運転性能や信頼性に悪影響を及ぼしてしまう。
If the exhaust gas flow rate is increased when the filter regeneration means is implemented, the excessive temperature rise of the filter can be suppressed. Here, when fuel supply for implementing the filter regeneration means is performed by post-injection (sub-injection) to the internal combustion engine, the post-injection amount depends on the cycle intake air amount per cycle of the internal combustion engine. It has been decided. Therefore, if the cycle intake air amount increases when the exhaust flow rate is increased, the post-injection amount increases and the fuel adhering to the cylinder inner wall enters the engine oil, causing oil dilution. May end up. Oil dilution increases the frictional resistance of the movable mechanism in the cylinder, and adversely affects the operating performance and reliability of the internal combustion engine.
一方、オイル希釈を抑制するためにサイクル吸入空気量を低下させると、ポスト噴射量が低減できるためにオイル希釈が抑制できるが、フィルタの過昇温を抑制できなくなる。 On the other hand, if the cycle intake air amount is reduced to suppress oil dilution, the post injection amount can be reduced, so that oil dilution can be suppressed, but overheating of the filter cannot be suppressed.
すなわち、オイル希釈の抑制と、フィルタの過昇温の抑制とは、二律背反の関係にあった。 That is, the suppression of oil dilution and the suppression of overheating of the filter are in a trade-off relationship.
ところが、排気流量を減少させる際には、機関回転数を低下させて排気流量を減少させる場合と、サイクル吸入空気量を減少させて排気流量を減少させる場合とでは、オイル希釈の抑制度合いが異なる。つまり、サイクル吸入空気量を減少させて排気流量を減少させる場合の方がオイル希釈を抑制できる。 However, when the exhaust flow rate is decreased, the degree of suppression of oil dilution differs between the case where the engine flow rate is decreased and the exhaust flow rate is decreased, and the case where the cycle intake air amount is decreased and the exhaust flow rate is decreased. . That is, oil dilution can be suppressed when the exhaust air flow rate is decreased by decreasing the cycle intake air amount.
これは、サイクル吸入空気量の増加によって生じるポスト噴射量の増加に対するオイル希釈の増大度合いが線形ではなく指数関数的に増大するためである。このため、逆のこともいえ、サイクル吸入空気量の減少によって生じるポスト噴射量の減少に対するオイル希釈の抑制度合いが指数関数的に増大するからである。 This is because the degree of increase in the oil dilution with respect to the increase in the post injection amount caused by the increase in the cycle intake air amount is not linear but increases exponentially. For this reason, conversely, the degree of suppression of oil dilution with respect to the decrease in the post injection amount caused by the decrease in the cycle intake air amount increases exponentially.
そこで、本発明では、フィルタ再生手段の実施が進みフィルタに捕集されたPMの堆積量が低下していくに従い、内燃機関の機関回転数を維持したままサイクル吸入空気量を減少させることとした。 Therefore, in the present invention, as the filter regeneration means progresses and the accumulated amount of PM collected by the filter decreases, the cycle intake air amount is reduced while maintaining the engine speed of the internal combustion engine. .
この構成によると、フィルタ再生手段の実施が進みフィルタに捕集されたPMの堆積量が低下していき、フィルタの過昇温を抑制するための排気流量を減少させてもよい場合に、内燃機関の機関回転数を維持したままサイクル吸入空気量を減少させる。 According to this configuration, when the filter regeneration means progresses and the accumulated amount of PM trapped in the filter decreases, the exhaust flow rate for suppressing the excessive temperature rise of the filter may be reduced. The cycle intake air amount is decreased while maintaining the engine speed of the engine.
このように、サイクル吸入空気量を減少させて排気流量を減少させるので、サイクル吸入空気量の減少によってポスト噴射量の減少が生じ、オイル希釈の抑制度合いを指数関数的に増大させることができる。 As described above, since the exhaust gas flow rate is reduced by reducing the cycle intake air amount, the post injection amount is reduced due to the reduction of the cycle intake air amount, and the degree of suppression of oil dilution can be increased exponentially.
したがって、フィルタ再生手段の実施時に、フィルタの過昇温を抑制しつつ、触媒に燃料を供給するために内燃機関の気筒内に噴射される燃料によるオイル希釈を抑制できる。 Therefore, when implementing the filter regeneration means, it is possible to suppress oil dilution by the fuel injected into the cylinder of the internal combustion engine in order to supply the fuel to the catalyst while suppressing the excessive temperature rise of the filter.
前記燃料供給手段は、前記内燃機関の出力のための主噴射とは別の、前記主噴射が行われた後の副噴射によって前記内燃機関の気筒に燃料が噴射されるものであり、前記制御手段は、前記サイクル吸入空気量を減少させていくに伴い、前記副噴射の時期を遅角させるとよい。 The fuel supply means is configured to inject fuel into a cylinder of the internal combustion engine by sub-injection after the main injection is performed, which is different from the main injection for the output of the internal combustion engine. The means may retard the sub-injection timing as the cycle intake air amount is decreased.
サイクル吸入空気量を減少させると、内燃機関の筒内温度が上昇し、ポスト噴射(副噴射)の燃料が燃え易くなる。この構成によると、ポスト噴射の時期を遅角させることによって、内燃機関の筒内温度が低下してきてからポスト噴射を行う。これにより、ポスト噴射の燃料が内燃機関の気筒内で燃えずに触媒へ供給できる。 When the amount of cycle intake air is reduced, the in-cylinder temperature of the internal combustion engine rises, and post-injection (sub-injection) fuel is likely to burn. According to this configuration, the post injection is performed after the in-cylinder temperature of the internal combustion engine has decreased by retarding the post injection timing. As a result, post-injected fuel can be supplied to the catalyst without burning in the cylinder of the internal combustion engine.
前記制御手段は、前記サイクル吸入空気量が減少することにより、前記内燃機関の吸気
圧力が所定値以下に低下する場合には、前記サイクル吸入空気量を減少させることを止め、前記内燃機関の機関回転数を低下させるとよい。
When the intake air pressure of the internal combustion engine decreases below a predetermined value due to a decrease in the cycle intake air amount, the control means stops reducing the cycle intake air amount, and the engine of the internal combustion engine It is good to reduce the rotation speed.
ここで、所定値とは、これ以下に内燃機関の吸気圧力が低下すると、内燃機関への吸気圧力が足らず、内燃機関が失火してしまう閾値の吸気圧力である。 Here, the predetermined value is a threshold intake pressure at which if the intake pressure of the internal combustion engine falls below this, the intake pressure to the internal combustion engine is insufficient and the internal combustion engine misfires.
この構成によると、内燃機関の吸気圧力が必要最低限確保でき、内燃機関の失火を抑制できる。 According to this configuration, the intake pressure of the internal combustion engine can be ensured to the minimum necessary, and misfire of the internal combustion engine can be suppressed.
本発明によると、内燃機関の排気浄化装置において、フィルタ再生手段の実施時に、フィルタの過昇温を抑制しつつ、触媒に燃料を供給するために内燃機関の気筒内に噴射される燃料によるオイル希釈を抑制できる。 According to the present invention, in the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, when the filter regeneration means is implemented, the oil by the fuel injected into the cylinder of the internal combustion engine in order to supply the fuel to the catalyst while suppressing the excessive temperature rise of the filter Dilution can be suppressed.
以下に本発明の具体的な実施例を説明する。 Specific examples of the present invention will be described below.
<実施例1>
図1は、本実施例に係る内燃機関の排気浄化装置を適用する内燃機関とその吸・排気系の概略構成を示す図である。
<Example 1>
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an internal combustion engine to which the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to this embodiment is applied and its intake / exhaust system.
図1に示す内燃機関1は、車両駆動用のディーゼル機関である。内燃機関1の気筒2内には、ピストン3が摺動自在に設けられている。気筒2内上部の燃焼室には、吸気ポート4及び排気ポート5が接続されている。また、気筒2には、燃焼室に燃料を直接噴射する燃料噴射弁6が設けられている。
An
吸気ポート4の燃焼室への開口部は吸気弁7によって開閉され、排気ポート5の燃焼室への開口部は排気弁8によって開閉される。吸気ポート4は吸気通路9に接続され、排気ポート5は排気通路10に接続されている。吸気通路9には、気筒2に導入される外部からの吸入空気(以下、新気という)量を調節する吸気絞り弁11が設けられている。
The opening of the
排気通路10の途中には、排気中のPMを捕集するフィルタ12が配置されている。フィルタ12は、多孔質の基材からなるウォールフロー型のフィルタであり、酸化機能を有する触媒として白金(Pt)に代表される酸化触媒を担持している。なお、酸化触媒は、フィルタ12に担持されず、例えばフィルタ12の上流側の排気通路10に別途備えられるようにしてもよい。また、フィルタ12にはカリウム(K)やセシウム(Cs)に代表されるNOx吸蔵材が担持されていてもよい。
A filter 12 that collects PM in the exhaust is disposed in the middle of the
また、内燃機関1は、排気通路10を流れる排気の一部をEGRガスとして吸気通路9に導入するEGR装置13を備えている。EGR装置13は、吸気通路9と排気通路10とを連通するEGR通路14を有している。EGR通路14の排気通路10との接続部は、フィルタ12よりも上流の排気通路10に位置する。EGR通路14の吸気通路9との接続部は、吸気絞り弁11よりも下流の吸気通路9に位置する。EGR通路14には、気筒2に導入されるEGRガス量を調節するEGR弁15が設けられている。
The
以上述べたように構成された内燃機関1には、電子制御ユニットであるECU16が併設されている。ECU16には、アクセル開度センサ17及びクランクポジションセンサ18が電気的に接続されている。アクセル開度センサ17は内燃機関1を搭載した車両のアクセル開度を検出する。クランクポジションセンサ18は内燃機関1のクランクシャフトのクランク角を検出する。これらの出力値がECU16に入力される。そして、ECU
16はアクセル開度センサ17の検出値に基づいて内燃機関1の機関負荷を推定し、クランクポジションセンサ18の検出値に基づいて内燃機関1の機関回転数Nを算出する。
The
16 estimates the engine load of the
また、ECU16には、燃料噴射弁6、吸気絞り弁11、及びEGR弁15が電気的に接続されている。ECU16によってこれらが制御される。
Further, the fuel injection valve 6, the intake throttle valve 11, and the
以上のような内燃機関1から排出される排気には、煤などのPMが含まれており、この排気中のPMがフィルタ12に捕集され、PMが大気中に放散されることが抑制されている。
Exhaust gas discharged from the
しかし、フィルタ12に捕集されたPMの量が増加すると、フィルタ12の上流側の排気通路10における背圧が上昇し、内燃機関1の出力低下を招くなど、内燃機関1の運転性能に影響を及ぼす場合がある。
However, when the amount of PM collected by the filter 12 increases, the back pressure in the
このため、本実施例においては、フィルタ12に捕集されたPM堆積量を推定し、推定されたPM堆積量が所定量以上となると、フィルタ12から捕集されたPMを酸化除去するフィルタ再生処理を実施する。なお、フィルタ再生処理が、本発明のフィルタ再生手段に相当する。 For this reason, in this embodiment, the amount of accumulated PM collected by the filter 12 is estimated, and when the estimated amount of accumulated PM reaches a predetermined amount or more, the filter regeneration for oxidizing and removing the PM collected from the filter 12 is performed. Perform the process. The filter regeneration process corresponds to the filter regeneration means of the present invention.
本実施例におけるフィルタ再生処理は、通常の内燃機関1の出力のための主噴射とは別に、内燃機関1の膨張行程又は排気行程において、燃料噴射弁6から副噴射としてポスト噴射を実施することにより、排気弁8が開状態である排気ポート5を気筒2内に噴射された燃料が通過し、さらに排気通路10に配置されたフィルタ12に燃料が到達することにより、フィルタ12に燃料を供給する。そして、フィルタ12に担持された酸化触媒において燃料を酸化させ、その際の酸化反応熱によってフィルタ12の温度を上昇させ、フィルタ12に捕集されたPMを酸化除去する。なお、本実施例のポスト噴射が本発明の燃料供給手段に相当する。
In the filter regeneration process in the present embodiment, in addition to the main injection for the output of the normal
ここで、フィルタ再生処理においては、例えば車両の運転状態がアイドル状態である場合などにおいて、フィルタ12から熱を持ち去る排気流量Gaが少ないと、フィルタ12が過昇温し溶損する場合がある。そこで、フィルタ再生処理の開始時に、フィルタ12の過昇温を抑制するために、排気流量Gaを増加している。排気流量Gaの増加は、例えば、EGR弁15を閉じ側に制御しEGRガス量を減少させることや、内燃機関1の機関回転数Nを上昇させることなどで行われる。
Here, in the filter regeneration process, for example, when the vehicle is in an idling state, if the exhaust flow rate Ga that removes heat from the filter 12 is small, the filter 12 may overheat and melt. Therefore, at the start of the filter regeneration process, the exhaust gas flow rate Ga is increased in order to suppress overheating of the filter 12. The exhaust gas flow rate Ga is increased by, for example, controlling the
本実施例では、フィルタ再生処理の実施のための燃料供給を内燃機関1へのポスト噴射によって行っている。このような場合には、内燃機関1の1サイクル当たりのサイクル吸入空気量Gnに応じてポスト噴射量が決定される。このため、排気流量Gaを増加させた際にサイクル吸入空気量Gnが増加している場合には、ポスト噴射量が増加し、気筒2内壁面に付着した燃料がエンジンオイルに混入してオイル希釈を生じさせてしまう場合がある。オイル希釈は、気筒2内の可動機構における摩擦抵抗を増加させ、内燃機関1の運転性能や信頼性に悪影響を及ぼしてしまう。
In the present embodiment, fuel supply for performing the filter regeneration process is performed by post injection to the
一方、オイル希釈を抑制するためにサイクル吸入空気量Gnを低下させると、ポスト噴射量が低減できるためにオイル希釈が抑制できるが、フィルタ12の過昇温を抑制できなくなる。 On the other hand, if the cycle intake air amount Gn is reduced in order to suppress oil dilution, the post injection amount can be reduced, so that oil dilution can be suppressed, but overheating of the filter 12 cannot be suppressed.
すなわち、オイル希釈の抑制と、フィルタ12の過昇温の抑制とは、二律背反の関係にあった。 That is, suppression of oil dilution and suppression of overheating of the filter 12 are in a trade-off relationship.
ところが、排気流量Gaを減少させる際には、機関回転数Nを低下させて排気流量Gaを減少させる場合と、サイクル吸入空気量Gnを減少させて排気流量Gaを減少させる場合とでは、オイル希釈の抑制度合いが異なる。つまり、サイクル吸入空気量Gnを減少させて排気流量Gaを減少させる場合の方がオイル希釈を抑制できる。 However, when the exhaust flow rate Ga is decreased, the oil dilution is performed when the engine flow rate N is decreased by decreasing the engine speed N and when the exhaust flow rate Ga is decreased by decreasing the cycle intake air amount Gn. The degree of suppression is different. That is, oil dilution can be suppressed when the exhaust air flow rate Ga is decreased by decreasing the cycle intake air amount Gn.
これは、サイクル吸入空気量Gnの増加によって生じるポスト噴射量の増加に対するオイル希釈の増大度合いが線形ではなく指数関数的に増大するためである。このため、逆のこともいえ、サイクル吸入空気量Gnの減少によって生じるポスト噴射量の減少に対するオイル希釈の抑制度合いが指数関数的に増大するからである。 This is because the degree of increase in the oil dilution with respect to the increase in the post injection amount caused by the increase in the cycle intake air amount Gn increases not exponentially but exponentially. For this reason, conversely, the degree of suppression of oil dilution with respect to the decrease in the post injection amount caused by the decrease in the cycle intake air amount Gn increases exponentially.
そこで、本実施例では、フィルタ再生処理の実施が進みフィルタ12に捕集されたPMの堆積量が低下していくに従い、内燃機関1の機関回転数Nを維持したままサイクル吸入空気量Gnを減少させる制御を行う。
Therefore, in the present embodiment, as the filter regeneration process proceeds and the amount of accumulated PM collected by the filter 12 decreases, the cycle intake air amount Gn is reduced while maintaining the engine speed N of the
図2は本実施例でのフィルタ再生処理中のタイムチャートを示す。フィルタ再生処理の開始直後は、排気流量Gaが増加させられている。そして、フィルタ再生処理の実施が進みフィルタ12に捕集されたPM堆積量が低下していく、すなわち、フィルタ再生処理が時間経過していくと、PM堆積量の低下に伴いフィルタ12が過昇温し難くなるので、排気流量Gaを減少していくことができる。このため、排気流量Gaを減少していくために、フィルタ再生処理が時間経過していくに従い、サイクル吸入空気量Gnを減少させる。サイクル吸入空気量Gnを減少させる手法は、吸気絞り弁11を閉じ側に制御することにより行う。なお、図2に示すように、サイクル吸入空気量Gnを減少させている間は、内燃機関1の機関回転数Nはフィルタ再生処理開始時の回転数を維持している。
FIG. 2 shows a time chart during the filter regeneration process in the present embodiment. Immediately after the start of the filter regeneration process, the exhaust gas flow rate Ga is increased. As the filter regeneration process progresses and the PM accumulation amount collected by the filter 12 decreases, that is, as the filter regeneration process elapses over time, the filter 12 increases excessively as the PM accumulation amount decreases. Since it becomes difficult to warm, the exhaust flow rate Ga can be decreased. For this reason, in order to reduce the exhaust gas flow rate Ga, the cycle intake air amount Gn is reduced as the filter regeneration process elapses. The method of reducing the cycle intake air amount Gn is performed by controlling the intake throttle valve 11 to the closed side. As shown in FIG. 2, while the cycle intake air amount Gn is being decreased, the engine speed N of the
すなわち、本実施例では、フィルタ再生処理の実施が進みフィルタ12に捕集されたPM堆積量が低下していき、フィルタ12の過昇温を抑制するための排気流量Gaを減少させてもよい場合に、内燃機関1の機関回転数Nを維持したままサイクル吸入空気量Gnを減少させる。
That is, in this embodiment, the filter regeneration process proceeds and the amount of PM accumulated in the filter 12 decreases, and the exhaust gas flow Ga for suppressing the excessive temperature rise of the filter 12 may be reduced. In this case, the cycle intake air amount Gn is decreased while maintaining the engine speed N of the
このように、サイクル吸入空気量Gnを減少させて排気流量Gaを減少させるので、サイクル吸入空気量Gnの減少によってポスト噴射量の減少が生じ、オイル希釈の抑制度合いを指数関数的に増大させることができる。 As described above, since the exhaust gas flow rate Ga is reduced by reducing the cycle intake air amount Gn, the post injection amount is reduced due to the decrease in the cycle intake air amount Gn, and the degree of suppression of oil dilution is increased exponentially. Can do.
したがって、フィルタ再生処理中に、フィルタ12の過昇温を抑制しつつ、フィルタ12に燃料を供給するために内燃機関1の気筒2内に噴射されるポスト噴射の燃料によるオイル希釈を抑制できる。
Accordingly, during the filter regeneration process, it is possible to suppress oil dilution by post-injected fuel injected into the
また、図2に示すように、サイクル吸入空気量Gnを減少させていくに伴い、ポスト噴射の時期を遅角させ、ポスト噴射遅角量を増大させていく。 Further, as shown in FIG. 2, as the cycle intake air amount Gn is decreased, the post injection timing is retarded and the post injection delay amount is increased.
サイクル吸入空気量Gnを減少させると、内燃機関1の筒内温度が上昇し、ポスト噴射の燃料が燃え易くなる。よって、サイクル吸入空気量Gnを減少させていくに伴い、ポスト噴射遅角量を増大させることによって、内燃機関1の筒内温度が低下してきてからポスト噴射を行う。これにより、ポスト噴射の燃料が内燃機関1の気筒2内で燃えずにフィルタ12へ供給できる。
When the cycle intake air amount Gn is decreased, the in-cylinder temperature of the
そして、サイクル吸入空気量Gnが減少することにより、内燃機関1の吸気圧力が所定値以下に低下する場合には、サイクル吸入空気量Gnを減少させることを止め、内燃機関1の機関回転数Nを低下させる。ここで、所定値とは、これ以下に内燃機関1の吸気圧力が低下すると、内燃機関1への吸気圧力が足らず、内燃機関1が失火してしまう閾値の吸
気圧力である。
When the intake air pressure of the
すなわち、内燃機関1が失火するほどに内燃機関1の吸気圧力が低下するような限界吸入空気量にサイクル吸入空気量が減少する場合(図2のt1時点)には、サイクル吸入空気量Gnを減少させることを止めてその値に維持する。そして、t1以後の排気流量Gaの低下は、内燃機関1の機関回転数Nを低下させることで行う。なお、t1以後はサイクル吸入空気量Gnがt1時点の値に維持されるので、ポスト噴射量、ポスト噴射遅角量などはt1時点の値に維持される。
That is, when the cycle intake air amount is reduced to the limit intake air amount such that the intake pressure of the
このように限界吸入空気量にサイクル吸入空気量Gnが減少する場合に、サイクル吸入空気量Gnを減少させることを止めるので、内燃機関1の吸気圧力が必要最低限確保でき、内燃機関1の失火を抑制できる。
In this way, when the cycle intake air amount Gn decreases to the limit intake air amount, the reduction of the cycle intake air amount Gn is stopped, so that the necessary minimum intake pressure of the
ここで、本実施例のフィルタ再生処理を行う制御ルーチンについて、図3に示すフローチャートに基づいて説明する。なお、本ルーチンは、ECU16に予め記憶されており、周期的に実行されるルーチンである。なお、図3に示す制御を行うECU16が本発明の制御手段に相当する。 Here, the control routine for performing the filter regeneration processing of the present embodiment will be described based on the flowchart shown in FIG. This routine is stored in advance in the ECU 16 and is a routine that is periodically executed. The ECU 16 that performs the control shown in FIG. 3 corresponds to the control means of the present invention.
ステップS101では、まず、ECU16は、車両の走行履歴や内燃機関1の運転履歴などを参照して、フィルタ再生処理の実施が求められている状況にあるか否かを判断する。
In step S101, first, the ECU 16 refers to the vehicle travel history, the operation history of the
具体的には、車両の走行距離、フィルタ12に流入した排気流量Gaなどを参照してPM堆積量を推定し、PM堆積量がフィルタ再生処理を開始すべき閾値に達している場合に、フィルタ再生処理の実施が求められている状況であると判断する。 Specifically, the PM accumulation amount is estimated with reference to the travel distance of the vehicle, the exhaust gas flow rate Ga flowing into the filter 12 and the like, and when the PM accumulation amount has reached the threshold value at which the filter regeneration process should be started, the filter It is determined that the reproduction process is required.
ステップS101で肯定判定がなされた場合には、ステップS102へ進み、一方、否定判定がなされた場合には、本ルーチンを一旦終了する。 If an affirmative determination is made in step S101, the process proceeds to step S102. On the other hand, if a negative determination is made, this routine is temporarily terminated.
続いて、ステップS102では、ECU16は、フィルタ再生処理を開始すべくフィルタ再生処理開始用のフラグを成立させる。これにより、フィルタ再生処理を開始する。 Subsequently, in step S102, the ECU 16 establishes a filter regeneration process start flag to start the filter regeneration process. Thereby, the filter regeneration process is started.
続いて、ステップS103では、ECU16は、フィルタ再生処理開始に伴い、排気流量Gaを増加させる。具体的には、EGR弁11を閉じ側に制御しEGRガス量を減少させることや、内燃機関1の機関回転数Nを上昇させることなどで排気流量Gaを増加させる。
Subsequently, in step S103, the ECU 16 increases the exhaust gas flow rate Ga with the start of the filter regeneration process. Specifically, the exhaust gas flow rate Ga is increased by controlling the EGR valve 11 to the closed side to decrease the EGR gas amount or increasing the engine speed N of the
続いて、ステップS104では、ECU16は、フィルタ再生処理の進行度合いに応じて排気流量Gaを減少させるために、サイクル吸入空気量Gnを減少させる。このとき、内燃機関1の機関回転数Nは、フィルタ再生処理開始時の値を維持させておく。また、ポスト噴射遅角量は、サイクル吸入空気量Gnの減少に伴い増大させる。
Subsequently, in step S104, the ECU 16 decreases the cycle intake air amount Gn in order to decrease the exhaust gas flow rate Ga in accordance with the progress of the filter regeneration process. At this time, the engine speed N of the
ここでは、通常のフィルタ再生処理の開始時から現時点までの経過時間と、フィルタ12の温度と、を乗じてPMの除去量を算出しているので、サイクル吸入空気量Gnの減少量は、PM除去量から推定される残存のPM堆積量に基づく。そして、PM堆積量と吸気絞り弁11の閉じ量との関係を示す予め求められたマップなどから吸気絞り弁11の閉じ量が求められ、吸気絞り弁11を閉じ側に制御することでサイクル吸入空気量Gnを減少させる。 Here, since the PM removal amount is calculated by multiplying the elapsed time from the start of the normal filter regeneration processing to the present time and the temperature of the filter 12, the reduction amount of the cycle intake air amount Gn is equal to PM. This is based on the amount of remaining PM estimated from the removal amount. Then, the closing amount of the intake throttle valve 11 is obtained from a map or the like obtained in advance showing the relationship between the PM accumulation amount and the closing amount of the intake throttle valve 11, and cycle suction is performed by controlling the intake throttle valve 11 to the closed side. The air amount Gn is decreased.
また、ポスト噴射遅角量は、ポスト噴射遅角量と吸気絞り弁11の閉じ量との関係を示
す予め求められたマップなどに基づいて、増大するように制御される。
Further, the post injection delay amount is controlled so as to increase based on a map obtained in advance showing the relationship between the post injection delay amount and the closing amount of the intake throttle valve 11.
ステップS105では、ECU16は、サイクル吸入空気量Gnが限界値以下となっているか否かを判断する。ここで、限界値とは、それ以下の吸入空気量であると、内燃機関1が失火するほどに内燃機関1の吸気圧力が低下するような限界吸入空気量である。なお、サイクル吸入空気量Gnがこの限界値に到達した時点が、図2に示すt1時点である。
In step S105, the ECU 16 determines whether or not the cycle intake air amount Gn is equal to or less than a limit value. Here, the limit value is a limit intake air amount such that the intake air pressure of the
ステップS105で肯定判定がなされた場合には、ステップS106へ進み、一方、否定判定がなされた場合には、ステップS105へ戻るループを形成する。 If an affirmative determination is made in step S105, the process proceeds to step S106. On the other hand, if a negative determination is made, a loop is returned to step S105.
ステップS106では、ECU16は、フィルタ再生処理の進行度合いに応じて排気流量Gaを減少させるために、内燃機関1の機関回転数Nを低下させる。このとき、サイクル吸入空気量Gn及びポスト噴射遅角量は、t1時点での値を維持させておく。
In step S106, the ECU 16 reduces the engine speed N of the
続いて、ステップS107では、ECU16は、フィルタ再生処理が完了したか否か判断する。ここでは、上記のようにPMの除去量を算出しているので、PM除去量から推定される残存のPM堆積量が零になったときに、フィルタ再生処理が完了したと判断する。 Subsequently, in step S107, the ECU 16 determines whether or not the filter regeneration process has been completed. Here, since the PM removal amount is calculated as described above, it is determined that the filter regeneration process has been completed when the remaining PM accumulation amount estimated from the PM removal amount becomes zero.
ステップS107で肯定判定がなされた場合には、本ルーチンを一旦終了し、一方、否定判定がなされた場合には、ステップS106へ戻るループを形成する。 If an affirmative determination is made in step S107, this routine is once ended. On the other hand, if a negative determination is made, a loop is returned to step S106.
以上のように、本ルーチンであると、フィルタ再生処理中に、フィルタ12の過昇温を抑制しつつ、フィルタ12に燃料を供給するために内燃機関の気筒2内に噴射されるポスト噴射の燃料によるオイル希釈を抑制できる。
As described above, in this routine, during the filter regeneration process, post injection that is injected into the
本発明に係る内燃機関の排気浄化装置は、上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加えてもよい。 The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications may be made without departing from the gist of the present invention.
1 内燃機関
2 気筒
3 ピストン
4 吸気ポート
5 排気ポート
6 燃料噴射弁
7 吸気弁
8 排気弁
9 吸気通路
9 排気通路
10 排気通路
11 吸気絞り弁
12 フィルタ
13 EGR装置
14 EGR通路
15 EGR弁
16 ECU
17 アクセル開度センサ
18 クランクポジションセンサ
Ga 排気流量
Gn サイクル吸入空気量
N 機関回転数
DESCRIPTION OF
17
Claims (3)
燃料が供給されて生じた酸化反応熱によって前記フィルタの温度を上昇させる酸化機能を有する触媒と、
前記内燃機関の出力のための燃料とは別に、前記内燃機関の1サイクル当たりのサイクル吸入空気量に応じた量の燃料を前記内燃機関の気筒内に噴射することにより、前記触媒に燃料を供給する燃料供給手段と、
前記燃料供給手段によって前記触媒に燃料を供給することにより、前記フィルタの温度を上昇させて前記フィルタに捕集された微粒子物質を酸化除去するフィルタ再生手段と、
前記フィルタ再生手段の実施が進み前記フィルタに捕集された微粒子物質の堆積量が低下していくに従い、前記内燃機関の機関回転数を維持したまま前記サイクル吸入空気量を減少させる制御手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 A filter that is disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine and collects particulate matter in the exhaust gas passing through the exhaust passage;
A catalyst having an oxidation function for increasing the temperature of the filter by oxidation reaction heat generated by supplying fuel;
Separately from the fuel for the output of the internal combustion engine, fuel is supplied to the catalyst by injecting into the cylinder of the internal combustion engine an amount of fuel according to the amount of cycle intake air per cycle of the internal combustion engine. Fuel supply means,
Filter regeneration means for raising the temperature of the filter and oxidizing and removing particulate matter collected by the filter by supplying fuel to the catalyst by the fuel supply means;
Control means for reducing the amount of cycle intake air while maintaining the engine speed of the internal combustion engine as the filter regeneration means progresses and the amount of particulate matter collected in the filter decreases.
An exhaust emission control device for an internal combustion engine, comprising:
前記制御手段は、前記サイクル吸入空気量を減少させていくに伴い、前記副噴射の時期を遅角させることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。 The fuel supply means is configured to inject fuel into a cylinder of the internal combustion engine by sub-injection after the main injection is performed, which is different from the main injection for output of the internal combustion engine.
2. The exhaust emission control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the control means retards the timing of the sub-injection as the cycle intake air amount is decreased.
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