JP5323506B2 - Particulate filter regeneration method - Google Patents
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Description
本発明は、パティキュレートフィルタの再生方法に関するものである。 The present invention relates to a method for regenerating a particulate filter.
ディーゼルエンジンから排出されるパティキュレート(Particulate Matter:粒子状物質)は、炭素質から成る煤と、高沸点炭化水素成分から成るSOF分(Soluble Organic Fraction:可溶性有機成分)とを主成分とし、更に微量のサルフェート(ミスト状硫酸成分)を含んだ組成を成すものであるが、この種のパティキュレートの低減対策としては、排気ガスが流通する排気管の途中に、パティキュレートフィルタを装備することが従来より行われている。 Particulate matter (particulate matter) discharged from a diesel engine is mainly composed of soot composed of carbonaceous matter and SOF content (Soluble Organic Fraction) composed of high-boiling hydrocarbon components. The composition contains a small amount of sulfate (mist-like sulfuric acid component). As a measure to reduce this type of particulates, a particulate filter is installed in the middle of the exhaust pipe through which the exhaust gas flows. It has been done conventionally.
この種のパティキュレートフィルタは、コージェライトなどのセラミックから成る多孔質のハニカム構造となっており、格子状に区画された各流路の入口が交互に目封じされ、入口が目封じされていない流路については、その出口が目封じされるようになっており、各流路を区画する多孔質薄壁を透過した排気ガスのみが下流側へ排出されるようにしてある。 This type of particulate filter has a porous honeycomb structure made of ceramics such as cordierite, and the inlets of each flow path partitioned in a lattice pattern are alternately sealed, and the inlets are not sealed. About the flow path, the exit is sealed, and only the exhaust gas which permeate | transmitted the porous thin wall which divides each flow path is discharged | emitted downstream.
そして、排気ガス中のパティキュレートは、前記多孔質薄壁の内側表面に捕集されて堆積するので、目詰まりにより排気抵抗が増加しないうちにパティキュレートを適宜に燃焼除去してパティキュレートフィルタの再生を図る必要があるが、通常のディーゼルエンジンの運転状態においては、パティキュレートが自己燃焼するほどの高い排気温度が得られる機会が少ない。 Then, the particulates in the exhaust gas are collected and deposited on the inner surface of the porous thin wall, so that the particulates are appropriately burned and removed before the exhaust resistance increases due to clogging. Although it is necessary to regenerate, in an ordinary diesel engine operation state, there are few opportunities to obtain an exhaust temperature high enough for the particulates to self-combust.
この為、例えばアルミナに白金を担持させたものに適宜な量のセリウムなどの希土類元素を添加して成る酸化触媒を一体的にパティキュレートフィルタに担持させ、該パティキュレートフィルタ内に捕集されたパティキュレートの酸化反応を前記酸化触媒により促進して着火温度を低下せしめ、従来より低い排気温度でもパティキュレートを燃焼除去できるようにしている。 For this reason, for example, an oxidation catalyst formed by adding an appropriate amount of a rare earth element such as cerium to a material in which platinum is supported on alumina is integrally supported on a particulate filter and collected in the particulate filter. The oxidation reaction of the particulates is promoted by the oxidation catalyst to lower the ignition temperature, so that the particulates can be burned and removed even at an exhaust temperature lower than that of the prior art.
ただし、このようにした場合であっても、排気温度の低い運転領域では、パティキュレートの処理量よりも捕集量が上まわってしまうので、このような低い排気温度での運転状態が続くと、パティキュレートフィルタの再生が良好に進まずに該パティキュレートフィルタが過捕集状態に陥る虞れがあり、パティキュレートの堆積量が増加してきた段階でパティキュレートフィルタを強制的に加熱して捕集済みパティキュレートを焼却する必要がある。 However, even in such a case, in the operation region where the exhaust temperature is low, the trapped amount exceeds the processing amount of the particulates, and therefore the operation state at such a low exhaust temperature continues. There is a risk that the particulate filter will fall into an over-collected state without the particulate filter regenerating well, and the particulate filter is forcibly heated and trapped when the amount of accumulated particulate matter has increased. It is necessary to incinerate the collected particulates.
より具体的には、パティキュレートフィルタの前段にフロースルー型の酸化触媒を備えると共に、該酸化触媒より上流側に燃料を添加するようにし、その添加燃料をパティキュレートフィルタの前段の酸化触媒で酸化反応させ、その反応熱により昇温した排気ガスをパティキュレートフィルタへと導入して触媒床温度を上げてパティキュレートを燃やし尽くし、パティキュレートフィルタの再生化を図るようにしている。 More specifically, a flow-through type oxidation catalyst is provided in front of the particulate filter, and fuel is added upstream from the oxidation catalyst, and the added fuel is oxidized by the oxidation catalyst in front of the particulate filter. The exhaust gas heated by the reaction heat is introduced into the particulate filter, the catalyst bed temperature is raised to burn out the particulate, and the particulate filter is regenerated.
尚、この種のパティキュレートフィルタの強制再生を図る方法に関しては、本発明と同じ出願人による下記の特許文献1や特許文献2にもとりあげられている。
The method for forcibly regenerating this type of particulate filter is also described in the following
しかしながら、従来におけるパティキュレートフィルタの強制再生は、先の特許文献1や特許文献2でも説明されている通り、圧縮上死点付近で行われる燃料のメイン噴射に続く非着火のタイミングでポスト噴射を追加して燃料添加を行うようにしたものが一般的であり、このようにポスト噴射で燃料添加を行えば、気筒内や後に続くターボチャージャなどで良好に撹拌されることにより添加燃料の分散性が良くなり、酸化触媒で効率良く反応熱を発生させることができるため、排気温度の比較的低い運転領域からでもパティキュレートフィルタの強制再生を開始できるというメリットがあるが、非着火のタイミングで噴射された燃料の一部がエンジン底部のオイルパンに流れ落ちてエンジンオイルを希釈させてしまったり、また、オイルパンに流れ落ちる分が無駄に消費されることで燃費の悪化を招くというデメリットがあった。
However, the conventional forced regeneration of the particulate filter performs post-injection at the timing of non-ignition following the main injection of fuel performed near the compression top dead center, as described in
また、酸化触媒より上流側の排気管に燃料添加手段としてインジェクタを貫通装着し、該インジェクタにより燃料を排気管内に直噴することで燃料添加を行う方式も既に提案されており、このような排気管内への直噴による燃料添加を採用すれば、前述の如きエンジンオイルの希釈や燃費の悪化を回避することができるというメリットがあるが、ポスト噴射の場合と比較して分散性が劣るため、ポスト噴射で燃料添加を行う場合よりも排気温度が高い運転領域からでないと燃料添加を開始できないというデメリットがあった。 In addition, a method of adding fuel by inserting an injector through the exhaust pipe upstream of the oxidation catalyst as a fuel addition means and directly injecting the fuel into the exhaust pipe using the injector has already been proposed. If fuel addition by direct injection into the pipe is adopted, there is an advantage that dilution of engine oil and deterioration of fuel consumption as described above can be avoided, but since dispersibility is inferior compared to the case of post injection, There was a demerit that fuel addition could not be started unless it was from an operating region where the exhaust temperature was higher than when fuel was added by post injection.
即ち、排気温度が低い運転領域でインジェクタにより燃料を排気管内に直噴すると、その添加燃料がミスト状のまま排気ガスに搬送されてしまい、未だ触媒活性が十分に高まっていない酸化触媒に処理しきれない添加燃料のミスト分が連続的に付着して溜まり、本来の意図とは逆に酸化触媒の触媒床温度が添加燃料の気化熱などに奪われて低下し、酸化触媒の活性が失われてしまう虞れがあった。 That is, when fuel is directly injected into the exhaust pipe by an injector in an operating region where the exhaust temperature is low, the added fuel is transported to the exhaust gas in the form of a mist, and is processed into an oxidation catalyst whose catalytic activity has not sufficiently increased. Contrary to the original intention, the mist content of the added fuel that cannot be absorbed accumulates, and contrary to the original intention, the catalyst bed temperature of the oxidation catalyst is lost due to the heat of vaporization of the added fuel and the like, and the activity of the oxidation catalyst is lost. There was a fear of being.
本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、ポスト噴射と排気管内への直噴とを適切に切り換えて選択的に使用することにより、排気温度の低い運転条件からパティキュレートフィルタの強制再生を開始しながらも、エンジンオイルの希釈や燃費の悪化を大幅に抑制し得るようにすることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and by selectively switching between post-injection and direct injection into the exhaust pipe, the particulate filter is forcibly regenerated from operating conditions at low exhaust temperatures. The purpose is to greatly reduce engine oil dilution and fuel consumption deterioration.
本発明は、酸化触媒を前段に備えて排気管途中に設けられた触媒再生型のパティキュレートフィルタの上流側で排気ガス中への燃料添加を行い、その添加燃料が前段の酸化触媒上で酸化反応した時の反応熱により後段のパティキュレートフィルタ内の捕集済みパティキュレートを燃焼させて該パティキュレートフィルタの強制再生を図る方法において、酸化触媒の活性が添加燃料を処理するに十分なレベルまで達していると判定することが可能な酸化触媒の触媒床温度に相当する温度を第一基準温度として決め、僅かな時間遅れの後に下流の酸化触媒の触媒床温度を前記第一基準温度とすることが可能な排気温度を第二基準温度として決めて、酸化触媒とパティキュレートフィルタとの間で測定される排気温度が第一基準温度以上という第一条件と、前記酸化触媒より上流のエンジンに近い位置で測定される排気温度が第二基準温度以上という第二条件が何れも満たされない時に燃料添加を留保し、第一条件及び第二条件の何れか一方が満たされた時に圧縮上死点付近での燃料のメイン噴射に続く非着火のタイミングでポスト噴射を追加して燃料添加を行い、第一条件及び第二条件が同時に満たされた時にポスト噴射を中止して前記酸化触媒より上流側の排気管内に燃料を直噴することで燃料添加を行うことを特徴とするものである。 In the present invention, the fuel is added to the exhaust gas upstream of the catalyst regeneration type particulate filter provided in the middle of the exhaust pipe with the oxidation catalyst provided in the previous stage, and the added fuel is oxidized on the previous stage oxidation catalyst. In a method for forcibly regenerating the particulate filter by burning the collected particulate in the downstream particulate filter by the reaction heat generated when the reaction occurs, the activity of the oxidation catalyst reaches a level sufficient to treat the added fuel. A temperature corresponding to the catalyst bed temperature of the oxidation catalyst that can be determined to be reached is determined as the first reference temperature, and after a slight time delay, the catalyst bed temperature of the downstream oxidation catalyst is set as the first reference temperature. the exhaust temperature capable determined as the second reference temperature, the first of the exhaust temperature measured between the oxidation catalyst and the particulate filter over the first reference temperature And when the second condition that the exhaust temperature measured near the engine upstream of the oxidation catalyst is equal to or higher than the second reference temperature is not satisfied, When either of the conditions is satisfied, post-injection is added at the non-ignition timing following the main injection of fuel near the compression top dead center, and fuel is added. The fuel addition is performed by stopping the injection and directly injecting the fuel into the exhaust pipe upstream of the oxidation catalyst.
即ち、酸化触媒とパティキュレートフィルタとの間で測定される排気温度は、実質的に酸化触媒の触媒床温度と看做すことができ、ここで測定された排気温度が第一基準温度以上であるか否かを確認することにより、酸化触媒の触媒活性が添加燃料を処理するに十分なレベルまで達しているか否かが判断される。 That is, the exhaust temperature measured between the oxidation catalyst and the particulate filter can be regarded substantially as the catalyst bed temperature of the oxidation catalyst, and the exhaust temperature measured here is above the first reference temperature. By checking whether or not there is, it is determined whether or not the catalytic activity of the oxidation catalyst has reached a level sufficient to treat the added fuel.
また、酸化触媒より上流のエンジンに近い位置で測定される排気温度は、やがて下流の酸化触媒の触媒床温度に影響を及ぼす排気温度であり、ここで測定された排気温度が第二基準温度以上であるか否かを確認することにより、酸化触媒の触媒活性が添加燃料を処理するに十分なレベルを僅かな時間遅れの後まで維持できるか否かが判断される。 The exhaust temperature measured at a position near the engine upstream of the oxidation catalyst is an exhaust temperature that eventually affects the catalyst bed temperature of the downstream oxidation catalyst, and the measured exhaust temperature is equal to or higher than the second reference temperature. To determine whether the catalytic activity of the oxidation catalyst can be maintained at a level sufficient to treat the added fuel until after a slight time delay.
従って、第一条件及び第二条件の何れも満たされていない時には、現在の酸化触媒の触媒活性が添加燃料を処理するに十分なレベルに達しておらず、しかも、僅かな時間遅れの後にも必要なレベルを上まわらないものと予想されるケースと考えられるので、このようなケースでは、燃料添加を実行すること自体が不適切であり、燃料添加の実行を留保する必要がある。 Therefore, when neither the first condition nor the second condition is satisfied, the catalytic activity of the current oxidation catalyst does not reach a level sufficient to process the added fuel, and even after a slight time delay Since it is considered that the required level is not expected to be exceeded, in such a case, it is inappropriate to perform the fuel addition itself, and it is necessary to reserve the fuel addition.
また、第一条件及び第二条件の何れか一方しか満たされていない時には、現在の酸化触媒の触媒活性が添加燃料を処理するに十分なレベルに達していないものの、僅かな時間遅れの後に必要なレベルを上まわるものと予想されるケースか、現在の酸化触媒の触媒活性が添加燃料を処理するに十分なレベルに達しているが、僅かな時間遅れの後に必要なレベルを下まわるものと予想されるケースが考えられるので、このようなケースで分散性の悪い排気管内への直噴は避けるべきであり、分散性の良いポスト噴射を選択する必要がある。 In addition, when only one of the first condition and the second condition is satisfied, the current catalytic activity of the oxidation catalyst does not reach a level sufficient to process the added fuel, but it is necessary after a slight time delay. Or the current catalytic activity of the oxidation catalyst has reached a level sufficient to process the added fuel, but will fall below the required level after a slight time delay. Since an expected case is conceivable, direct injection into the exhaust pipe having poor dispersibility should be avoided in such a case, and post-injection having good dispersibility needs to be selected.
更に、第一条件及び第二条件が同時に満たされている時には、現在の酸化触媒の触媒活性が添加燃料を処理するに十分なレベルに達しており、しかも、僅かな時間遅れの後にも必要なレベルを上まわっているものと予想されるケースであるため、このようなケースでは、排気管内への直噴を選択しても、酸化触媒の活性が失われる虞れがなく、ポスト噴射を中止して排気管内に燃料を直噴することで燃料添加を行うことが可能となる。 Furthermore, when the first and second conditions are met simultaneously, the catalytic activity of the current oxidation catalyst has reached a level sufficient to process the added fuel, and is necessary even after a slight time delay. In this case, even if direct injection into the exhaust pipe is selected, there is no possibility of losing the activity of the oxidation catalyst, and post injection is stopped. The fuel can be added by directly injecting the fuel into the exhaust pipe.
上記した本発明のパティキュレートフィルタの再生方法によれば、前段の酸化触媒における活性が比較的低い条件下で分散性の良いポスト噴射を限定的に使用し、前段の酸化触媒における活性が比較的高い条件下でポスト噴射から排気管内への直噴に切り換えるようにしているので、従来のポスト噴射だけで行うパティキュレートフィルタの強制再生の場合と同様に排気温度の低い運転条件からパティキュレートフィルタの強制再生を開始しながらも、エンジンオイルの希釈や燃費の悪化を大幅に抑制することができ、しかも、排気管内への直噴により添加燃料のミスト分が活性の低い酸化触媒に連続的に付着して該酸化触媒の活性を失わせてしまう虞れも未然に回避することができるという優れた効果を奏し得る。 According to the above-described method for regenerating a particulate filter of the present invention, post-injection with good dispersibility is limitedly used under conditions where the activity in the preceding oxidation catalyst is relatively low, and the activity in the preceding oxidation catalyst is relatively Since switching from post-injection to direct injection into the exhaust pipe is performed under high conditions, the particulate filter is operated from a low exhaust temperature operating condition as in the case of the forced regeneration of the particulate filter performed only by conventional post-injection. While starting the forced regeneration, engine oil dilution and fuel consumption deterioration can be greatly suppressed, and the mist of the added fuel is continuously attached to the low-activity oxidation catalyst by direct injection into the exhaust pipe. Thus, it is possible to achieve an excellent effect that the possibility of losing the activity of the oxidation catalyst can be avoided.
以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1及び図2は本発明を実施する形態の一例を示すもので、図1中における1はターボチャージャ2を装備したディーゼルエンジンを示しており、エアクリーナ3から導かれた吸気4が吸気管5を通し前記ターボチャージャ2のコンプレッサ2aへと送られ、該コンプレッサ2aで加圧された吸気4がインタークーラ6へと送られて冷却され、該インタークーラ6から更に吸気マニホールド7へと吸気4が導かれてディーゼルエンジン1の各気筒8(図1では直列6気筒の場合を例示している)に分配されるようになっている。
FIG. 1 and FIG. 2 show an example of an embodiment for carrying out the present invention. In FIG. 1,
更に、このディーゼルエンジン1の各気筒8から排出された排気ガス9は、排気マニホールド10を介しターボチャージャ2のタービン2bへと送られ、該タービン2bを駆動した排気ガス9が排気管11を介し車外へ排出されるようにしてある。
Further, the exhaust gas 9 discharged from each cylinder 8 of the
そして、この排気管11の途中には、フィルタケース12が介装されており、該フィルタケース12内における後段には、酸化触媒を一体的に担持して成る触媒再生型のパティキュレートフィルタ13が収容されており、このパティキュレートフィルタ13は、セラミックから成る多孔質のハニカム構造となっており、格子状に区画された各流路の入口が交互に目封じされ、入口が目封じされていない流路については、その出口が目封じされるようになっており、各流路を区画する多孔質薄壁を透過した排気ガス9のみが下流側へ排出されるようにしてある。
A
また、フィルタケース12内におけるパティキュレートフィルタ13の直前位置には、ハニカム構造を有するフロースルー型の酸化触媒14が収容されており、該酸化触媒14とパティキュレートフィルタ13との間には、排気ガス9の温度を測定する温度センサ15が装備されており、該温度センサ15の温度信号15aがエンジン制御コンピュータ(ECU:Electronic Control Unit)を成す制御装置20に対し入力されるようになっている。
A flow-through
この制御装置20は、エンジン制御コンピュータを兼ねていることから燃料の噴射に関する制御も担うようになっており、より具体的には、アクセル開度をディーゼルエンジン1の負荷として検出するアクセルセンサ16(負荷センサ)からのアクセル開度信号16aと、ディーゼルエンジン1の機関回転数を検出する回転センサ17からの回転数信号17aとに基づき、ディーゼルエンジン1の各気筒8に燃料を噴射する燃料噴射装置18に向け燃料噴射信号18aが出力されるようになっている。
Since this
ここで、前記燃料噴射装置18は、各気筒8毎に装備される複数のインジェクタ19により構成されており、これら各インジェクタ19の電磁弁が前記燃料噴射信号18aにより適宜に開弁制御されて燃料の噴射タイミング(開弁時期)及び噴射量(開弁時間)が適切に制御されるようになっている。
Here, the
また、本形態例においては、フィルタケース12の入側に前記燃料噴射装置18とは別の燃料添加手段としてインジェクタ21が貫通装着されており、前記制御装置20からの指令信号21aにより前記インジェクタ21が排気管11内の排気ガス9中に燃料を直噴して添加し得るようにしてある。
Further, in the present embodiment, an
更に、このインジェクタ21の燃料添加位置より上流のディーゼルエンジン1に近い位置には、前記温度センサ15とは別の温度センサ22が装備されており、該温度センサ22の温度信号22aも前記制御装置20に入力されるようになっている。
Further, a
そして、前記制御装置20では、回転センサ17からの回転数信号17aに基づきディーゼルエンジン1の回転数を抽出すると共に、アクセルセンサ16からのアクセル開度信号16aに基づく燃料噴射信号18aの決定時に判明している燃料の噴射量を抽出し、これら回転数と噴射量とによるパティキュレートの発生量マップからディーゼルエンジン1の現在の運転状態に基づくパティキュレートの基本的な発生量を推定し、この基本的な発生量に対しパティキュレートの発生にかかわる各種の条件を考慮した補正係数を掛け且つ現在の運転状態におけるパティキュレートの処理量を減算して最終的な発生量を求め、この最終的な発生量を時々刻々積算してパティキュレートの堆積量を推定するようになっている。
The
尚、このようなパティキュレートの堆積量を推定する方法には各種の考え方があり、ここに例示した推定方法以外の手法を用いてパティキュレートの堆積量を推定することも勿論可能である。 Note that there are various ways of estimating the amount of particulate deposition, and it is of course possible to estimate the amount of particulate deposition using a method other than the estimation method exemplified here.
更に、前記制御装置20においては、パティキュレートの堆積量が所定の目標値に達したものと推定された場合に、パティキュレートフィルタ13の強制再生を開始するべくポスト噴射と排気管11内への直噴の何れかが選択されて実行されるようになっているが、酸化触媒14とパティキュレートフィルタ13との間で温度センサ15により測定される排気温度が第一基準温度以上という第一条件と、前記酸化触媒14より上流のディーゼルエンジン1に近い位置で温度センサ22により測定される排気温度が第二基準温度以上という第二条件について判定を行い、第一条件及び第二条件の何れも満たされない時に燃料添加を留保し、第一条件及び第二条件の何れか一方が満たされた時に圧縮上死点付近での燃料のメイン噴射に続く非着火のタイミングでポスト噴射を追加して燃料添加を行い、第一条件及び第二条件が同時に満たされた時にポスト噴射を中止して前記酸化触媒14より上流側の排気管11内に燃料を直噴することで燃料添加を行うようにしている。
Further, in the
即ち、酸化触媒14とパティキュレートフィルタ13との間で測定される排気温度は、実質的に酸化触媒14の触媒床温度と看做すことができ、ここで測定された排気温度が第一基準温度以上であるか否かを確認することにより、酸化触媒14の触媒活性が添加燃料を処理するに十分なレベルまで達しているか否かが判断される。
That is, the exhaust temperature measured between the
また、酸化触媒14より上流のディーゼルエンジン1に近い位置で測定される排気温度は、やがて下流の酸化触媒14の触媒床温度に影響を及ぼす排気温度であり、ここで測定された排気温度が第二基準温度以上であるか否かを確認することにより、酸化触媒14の触媒活性が添加燃料を処理するに十分なレベルを僅かな時間遅れの後まで維持できるか否かが判断される。
The exhaust temperature measured at a position near the
尚、ここで規定している第一基準温度は、酸化触媒14の活性が添加燃料を処理するに十分なレベルまで達していると判定することが可能な酸化触媒14の触媒床温度に相当する温度として適切に決められたものであり、第二基準温度は、僅かな時間遅れの後に下流の酸化触媒14の触媒床温度を前記第一基準温度とすることが可能な排気温度として適切に決められたものである。
The first reference temperature defined here corresponds to the catalyst bed temperature of the
従って、第一条件及び第二条件の何れも満たされていない時には、現在の酸化触媒14の触媒活性が添加燃料を処理するに十分なレベルに達しておらず、しかも、僅かな時間遅れの後にも必要なレベルを上まわらないものと予想されるケースと考えられるので、このようなケースでは、燃料添加を実行すること自体が不適切であり、燃料添加の実行を留保する必要がある。
Therefore, when neither the first condition nor the second condition is satisfied, the current catalytic activity of the
また、第一条件及び第二条件の何れか一方しか満たされていない時には、現在の酸化触媒14の触媒活性が添加燃料を処理するに十分なレベルに達していないものの、僅かな時間遅れの後に必要なレベルを上まわるものと予想されるケースか、現在の酸化触媒14の触媒活性が添加燃料を処理するに十分なレベルに達しているが、僅かな時間遅れの後に必要なレベルを下まわるものと予想されるケースが考えられるので、このようなケースで分散性の悪い排気管11内への直噴は避けるべきであり、分散性の良いポスト噴射を選択する必要がある。
When only one of the first condition and the second condition is satisfied, the current catalytic activity of the
更に、第一条件及び第二条件が同時に満たされている時には、現在の酸化触媒14の触媒活性が添加燃料を処理するに十分なレベルに達しており、しかも、僅かな時間遅れの後にも必要なレベルを上まわっているものと予想されるケースであるため、このようなケースでは、排気管11内への直噴を選択しても、酸化触媒14の活性が失われる虞れがなく、ポスト噴射を中止して排気管11内に燃料を直噴することで燃料添加を行うことが可能となる。
Further, when the first condition and the second condition are simultaneously satisfied, the current catalytic activity of the
前記制御装置20における具体的な制御手順は図2にフローチャートで示す通りであり、先ずステップS1において、温度センサ15,22からの温度信号15a,22aに基づき、酸化触媒14とパティキュレートフィルタ13との間で温度センサ15により測定される排気温度が第一基準温度以上という第一条件と、前記酸化触媒14より上流のディーゼルエンジン1に近い位置で温度センサ22により測定される排気温度が第二基準温度以上という第二条件が同時に満たされているか否かが判定される。
The specific control procedure in the
そして、先のステップS1での判定が「YES」の場合には、ステップS2へと進んで排気管11内への直噴が選択され、この排気管11内への直噴を実行させる指令信号21aが制御装置20からインジェクタ21に向けて出力されることになる。
If the determination in the previous step S1 is “YES”, the process proceeds to step S2 where the direct injection into the
また、先のステップS1での判定が「NO」の場合には、ステップS3へと進んで酸化触媒14とパティキュレートフィルタ13との間で温度センサ15により測定される排気温度が第一基準温度以上という第一条件と、前記酸化触媒14より上流のディーゼルエンジン1に近い位置で温度センサ22により測定される排気温度が第二基準温度以上という第二条件が何れも満たされていないか否かが判定される。
If the determination in step S1 is “NO”, the process proceeds to step S3, and the exhaust temperature measured by the
そして、先のステップS3での判定が「YES」の場合には、ステップS4へと進んで燃料添加の留保が決定され、「NO」の場合には、ステップS5へと進んでポスト噴射が選択され、このポスト噴射を実行させる燃料噴射信号18aが燃料噴射装置18に向けて出力されることになる。
If the determination in the previous step S3 is “YES”, the process proceeds to step S4 and the reserve of fuel addition is determined. If “NO”, the process proceeds to step S5 and post-injection is selected. Then, the fuel injection signal 18 a for executing the post injection is output toward the
以上を冷間始動時を例にとって経時的に説明すると、始動開始初期においては、第一条件及び第二条件の何れも満たされていないことから燃料添加の実行が保留されるが、やがてディーゼルエンジン1の暖機が進んで酸化触媒14より上流のディーゼルエンジン1に近い位置で測定される排気温度が第二基準温度以上となって第二条件が満たされると、排気管11内への燃料の直噴に先行してポスト噴射が開始され、該ポスト噴射により添加された燃料が気筒8内や後に続くターボチャージャ2などで良好に撹拌されて分散性の良い状態で前段の酸化触媒14に到り、該酸化触媒14で効率良く酸化反応を起こして反応熱により排気ガス9の昇温が図られ、この排気ガス9が後段のパティキュレートフィルタ13に流入することで該パティキュレートフィルタ13の触媒床温度が高められる。
The above will be described over time by taking the cold start as an example. At the beginning of the start, since neither the first condition nor the second condition is satisfied, the execution of fuel addition is suspended, but eventually the diesel engine When the exhaust gas temperature measured at a position close to the
そして、酸化触媒14で添加燃料の酸化反応が進むに従い、酸化触媒14とパティキュレートフィルタ13との間で測定される排気温度も第一基準温度に到達し、これにより第一条件及び第二条件が同時に満たされる結果、ポスト噴射が中止されて排気管11内への燃料の直噴が開始される。
As the oxidation reaction of the added fuel proceeds in the
この際、前段の酸化触媒14にあっては、既にポスト噴射による燃料添加で触媒活性が所定レベルまで上がっているので、ポスト噴射より添加燃料の分散性が低下しても、その添加燃料が処理しきれないまま残存してしまう心配がなく、その全てが酸化触媒14で処理されてパティキュレートフィルタ13の強制再生に有効に活用されることになり、ポスト噴射の場合のように一部がオイルパンに流れ落ちてエンジンオイルを希釈したり燃費の悪化を招いたりする不具合も起こらなくなる。
At this time, since the catalytic activity of the
尚、減速などにより排気温度が低下して第一条件及び第二条件の何れか一方しか満たされなくなった場合には、再びポスト噴射に切り換えられてインジェクタ21による排気管11内への直噴が中止されることは勿論である。
When the exhaust temperature decreases due to deceleration or the like and only one of the first condition and the second condition is satisfied, the post-injection is switched again, and the direct injection into the
従って、上記形態例によれば、前段の酸化触媒14における活性が比較的低い条件下で分散性の良いポスト噴射を限定的に使用し、前段の酸化触媒14における活性が比較的高い条件下でポスト噴射から排気管11内への直噴に切り換えるようにしているので、従来のポスト噴射だけで行うパティキュレートフィルタ13の強制再生の場合と同様に排気温度の低い運転条件からパティキュレートフィルタ13の強制再生を開始しながらも、エンジンオイルの希釈や燃費の悪化を大幅に抑制することができ、しかも、排気管11内への直噴により添加燃料のミスト分が活性の低い酸化触媒14に連続的に付着して該酸化触媒14の活性を失わせてしまう虞れも未然に回避することができる。
Therefore, according to the above embodiment, the post-injection with good dispersibility is limitedly used under the condition where the activity in the preceding
尚、本発明のパティキュレートフィルタの再生方法は、上述の形態例にのみ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変更を加え得ることは勿論である。 Note that the method for regenerating a particulate filter of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and it is needless to say that various changes can be made without departing from the scope of the present invention.
1 ディーゼルエンジン(エンジン)
9 排気ガス
11 排気管
13 パティキュレートフィルタ
14 酸化触媒
15 温度センサ
15a 温度信号
18 燃料噴射装置
18a 燃料噴射信号
19 インジェクタ
20 制御装置
21 インジェクタ
21a 指令信号
22 温度センサ
22a 温度信号
1 Diesel engine (engine)
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