JPH06137130A - Exhaust gas after-treatment device for diesel engine - Google Patents

Exhaust gas after-treatment device for diesel engine

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JPH06137130A
JPH06137130A JP5016958A JP1695893A JPH06137130A JP H06137130 A JPH06137130 A JP H06137130A JP 5016958 A JP5016958 A JP 5016958A JP 1695893 A JP1695893 A JP 1695893A JP H06137130 A JPH06137130 A JP H06137130A
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regeneration
engine
exhaust gas
fuel injection
exhaust
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Akio Ishida
明男 石田
Yasuaki Kumagai
保昭 熊谷
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    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition

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  • Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
  • Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

PURPOSE:To raise the temperature of exhaust gas supplied to a collecting member without remarkably changing combustion condition of an engine so as to surely perform regeneration of the collecting member, in an exhaust gas after-treatment device provided into the exhaust system of a diesel engine. CONSTITUTION:This exhaust gas after-treatment device is provided with detecting means 11b, 11c to detect regeneration timing of collecting members 5a, 5b inserted between in the exhaust system 4 of a diesel engine, a regeneration means to receive the detected signals from the detecting means and supply hot temperature gas containing oxygen to the collecting members 5a, 5b, and the regeneration means is provided with an intake air throttling mechanism and a fuel injection advancing mechanism, so as to raise the temperature of exhaust gas.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ディーゼルエンジンの
排気系に付設される排出ガス後処理装置に関し、特に、
大型車両(例えば、トラック)にそなえて好適のディーゼ
ルエンジン用排出ガス後処理装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exhaust gas aftertreatment device attached to an exhaust system of a diesel engine.
The present invention relates to an exhaust gas aftertreatment device for a diesel engine, which is suitable for a large vehicle (for example, a truck).

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、大型車両用ディーゼルエンジンの
排気系には、ディーゼルエンジンの燃焼室から排出され
る可燃性で微粒の炭化化合物であるパティキュレートを
捕集するための捕集部材(フィルタ)が設けられており、
これによりディーゼルパティキュレートが排気口から排
出されずに捕集されるようになっている。そして、捕集
部材に堆積したディーゼルパティキュレートは、車両の
高負荷運転等において排出される高温(例えば、400℃以
上)の排気を受けて自然燃焼(以下、「自燃」という。)する
ようになっており、自燃が生じない場合において、ディ
ーゼルパティキュレートの燃焼(以下、「再生」という。)を
行なわせるべく、排気温度を上昇させる再生装置等の再
生手段が付設されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in an exhaust system of a heavy-duty diesel engine, a collection member (filter) for collecting particulates which are combustible and fine carbonized compounds discharged from a combustion chamber of a diesel engine. Is provided,
This allows the diesel particulates to be collected without being discharged from the exhaust port. Then, the diesel particulates accumulated on the collecting member are subjected to high temperature (for example, 400 ° C. or higher) exhaust gas discharged during high load operation of the vehicle and the like, and spontaneously combust (hereinafter referred to as “self-combustion”). Therefore, in the case where self-combustion does not occur, a regeneration device such as a regeneration device for raising the exhaust gas temperature is additionally provided in order to perform combustion of diesel particulates (hereinafter referred to as “regeneration”).

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ディーゼルエンジン用排出ガス後処理装置では、高負荷
状態にならない中低負荷状態でエンジンを連続運転する
と、捕集部材におけるディーゼルパティキュレートの堆
積量が増大して、目詰まりを起こすという問題点があ
る。この目詰まりを防止すべく、再生装置を駆動して、
エンジンの中低負荷状態でも再生を行なわせているが、
再生手段として適切なものが提案されておらず、エンジ
ンの燃焼状態を通常の燃焼状態から大幅に変化させず
に、再生時期における排気温度を上昇させるものが要請
されている。
However, in the conventional exhaust gas aftertreatment device for a diesel engine, when the engine is continuously operated in a medium-low load state where the load is not high, the amount of diesel particulates deposited on the collecting member is reduced. There is a problem that it increases and causes clogging. In order to prevent this clogging, drive the playback device,
Even if the engine is in a low load state, it is regenerated,
No suitable regenerating means has been proposed, and one that raises the exhaust gas temperature during the regenerating period without significantly changing the combustion state of the engine from the normal combustion state is demanded.

【0004】また、再生手段として吸気絞り機構を用い
た場合には、第7図に示すように、吸気を大幅に絞るこ
とにより、最大出力トルク曲線がaからbへ移動すると
ともに、このような状態で燃料噴射タイミングをリター
ドさせると、空気の少ない状態での燃焼速度が低下する
ので、圧力の低下により燃焼が生じなくなったり、排気
中のHCが増大したりして、燃焼状態が大幅に悪化する
という問題点がある。本発明は、このような問題点を解
決しようとするもので、エンジンの燃焼状態を大きく変
えることなく、捕集部材へ供給される排気の温度を上昇
できるようにした、ディーゼルエンジン用排出ガス後処
理装置を提供することを目的とする。
When the intake throttle mechanism is used as the regenerating means, as shown in FIG. 7, the maximum output torque curve is moved from a to b by greatly reducing the intake air, and If the fuel injection timing is retarded in the state, the combustion speed in a state with less air decreases, so combustion does not occur due to the decrease in pressure, HC in the exhaust increases, and the combustion state deteriorates significantly. There is a problem of doing. The present invention is intended to solve such a problem, and it is possible to raise the temperature of the exhaust gas supplied to the trapping member without significantly changing the combustion state of the engine. An object is to provide a processing device.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】このため、本発明のディ
ーゼルエンジン用排出ガス後処理装置は、ディーゼルエ
ンジンの排気系に介挿されて燃焼室から排出されるパテ
ィキュレートを捕集するための捕集部材をそなえるとと
もに、同捕集部材の再生すべき時期を検出する再生時期
検出手段と、同再生時期検出手段からの再生時期検出信
号を受けて上記捕集部材へ酸素を含む高温ガスを供給し
うる再生手段とをそなえ、同再生手段が、上記エンジン
の運転状態に応じて同エンジンへ供給される吸気を絞る
ことにより排気を昇温させる吸気絞り機構と、上記エン
ジンの燃料噴射時期を標準燃料噴射時期から進角させる
燃料噴射進角機構とをそなえて構成されたことを特徴と
している。
Therefore, the exhaust gas aftertreatment device for a diesel engine according to the present invention is for trapping particulate matter which is inserted into the exhaust system of a diesel engine and is discharged from the combustion chamber. A collecting member, and a regeneration time detecting means for detecting a time when the collecting member should be regenerated; and a high temperature gas containing oxygen supplied to the collecting member in response to a regeneration time detection signal from the reproducing time detecting means. And a refueling means capable of regenerating the engine, the regenerating means restricting the intake air supplied to the engine according to the operating state of the engine to raise the temperature of the exhaust gas, and a standard fuel injection timing of the engine. It is characterized by being configured with a fuel injection advance mechanism for advancing from the fuel injection timing.

【0006】[0006]

【作用】上述の本発明のディーゼルエンジン用排出ガス
後処理装置では、再生手段が、再生時期検出手段からの
再生時期検出信号を受けて捕集部材へ酸素を含む高温ガ
スを供給すべく、吸気絞り機構を作動させて、吸気を絞
り、これにより捕集部材へ供給される排気温度を上昇さ
せるとともに、燃料噴射進角機構を作動させて、最適な
標準燃料噴射時期から進角を行なわせて、これにより、
捕集部材へ供給される排気温度をさらに上昇させる。
In the above exhaust gas aftertreatment device for a diesel engine of the present invention, the regenerating means receives the regeneration timing detection signal from the regeneration timing detecting means and supplies the high temperature gas containing oxygen to the trapping member. The throttle mechanism is operated to throttle the intake air, thereby raising the temperature of the exhaust gas supplied to the collecting member, and operating the fuel injection advance mechanism to advance the engine from the optimum standard fuel injection timing. , This allows
The temperature of the exhaust gas supplied to the collecting member is further increased.

【0007】[0007]

【実施例】以下、図面により本発明の実施例について説
明すると、図1〜図8は本発明の一実施例としてのディ
ーゼルエンジン用排出ガス後処理装置を示すものであ
る。図2に示すように、大型車両としてのトラック用デ
ィーゼルエンジン1の給気系2における給気通路2aに
は、上流側から順にエアクリーナ3および吸気弁15が設
けられている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIGS. 1 to 8 show an exhaust gas aftertreatment device for a diesel engine as one embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, an air cleaner 3 and an intake valve 15 are provided in order from the upstream side in an air supply passage 2a in an air supply system 2 of a truck diesel engine 1 as a large vehicle.

【0008】また、ディーゼルエンジン1の排気系4
は、ピストン13の頂部に形成された燃焼室1aからの排
気を送給するために共通排気通路4aと、この共通排気
通路4aの下流側端部における接続部6に接続される第
1および第2の分岐排気通路4b,4cと、第1および第
2の分岐排気通路4b,4cの下流側端部における接続部
6に接続される共通排気通路4dとをそなえて構成され
ている。
Also, the exhaust system 4 of the diesel engine 1
Is a common exhaust passage 4a for feeding exhaust gas from the combustion chamber 1a formed at the top of the piston 13 and the first and first connecting portions 6 connected to the connecting portion 6 at the downstream end of the common exhaust passage 4a. It has two branch exhaust passages 4b and 4c and a common exhaust passage 4d connected to the connecting portion 6 at the downstream end of the first and second branch exhaust passages 4b and 4c.

【0009】共通排気通路4aには、排気弁16が設けら
れるとともに、排気温度TEXを検出するための温度セン
サ11fが配設されており、その下流側端部における接続
部6には、第2の分岐通路4cを閉鎖しうる開閉弁8が
設けられている。この開閉弁8は、常時中立位置8Aに
付勢されており、後述するアクチュエータ9の駆動力を
受けて、高温用制御位置(第2の分岐排気通路閉鎖位置)
8B[または低温用制御位置(第1の分岐排気通路閉鎖位
置)8C]へ駆動される。
An exhaust valve 16 is provided in the common exhaust passage 4a, and a temperature sensor 11f for detecting the exhaust temperature T EX is provided in the common exhaust passage 4a. An on-off valve 8 that can close the two branch passages 4c is provided. The on-off valve 8 is always biased to the neutral position 8A, and receives the driving force of an actuator 9 described later, so as to receive a high temperature control position (second branch exhaust passage closed position).
8B [or a low temperature control position (first branch exhaust passage closed position) 8C].

【0010】第1の分岐排気通路4bには、高温用触媒
(例えば、ペロブスカイト)付き捕集部材としてのセラミ
ック製ディーゼルパティキュレートトラップ5aが介挿
されており、このディーゼルパティキュレートトラップ
5aの上流側圧力PI1および下流側圧力P01を検出すべ
く圧力センサ11bから圧力検出通路19a,19bが接続して
いる。第2の分岐排気通路4cには、低温用触媒(例え
ば、白金)付き捕集部材としてのセラミック製ディーゼ
ルパティキュレートトラップ5bが介挿されており、こ
のディーゼルパティキュレートトラップ5bの上流側圧
力PI2および下流側圧力P02を検出すべく圧力センサ11
cから圧力検出通路19c,19dが接続している。
A catalyst for high temperature is provided in the first branch exhaust passage 4b.
A ceramic diesel particulate trap 5a as a trapping member (for example, perovskite) is inserted, and the pressure sensor 11b is used to detect the upstream pressure P I1 and the downstream pressure P 01 of the diesel particulate trap 5a. To the pressure detection passages 19a and 19b. A ceramic diesel particulate trap 5b as a trapping member with a low temperature catalyst (for example, platinum) is inserted in the second branch exhaust passage 4c, and the upstream pressure P I2 of the diesel particulate trap 5b is inserted. And a pressure sensor 11 to detect the downstream pressure P 02.
The pressure detection passages 19c and 19d are connected from c.

【0011】共通排気通路4dには、マフラー7が介挿
されている。また、エンジン1には、クランク軸20から
の回転駆動力を受けて燃料を圧送するための燃料噴射ポ
ンプ12が設けられており、この燃料噴射ポンプ12からの
加圧燃料を受けて燃焼室1aに噴射するための燃料噴射
装置(インジェクタ)14が設けられている。さらに、図1
に示すように、センサ群11からの検出信号を受けて再生
手段17等へ制御信号を出力するための制御手段(ECU)
10が設けられていて、この制御手段10は、エンジン運転
状態に応じたマップを有するメモリ(ROM)18と接続し
ている。
A muffler 7 is inserted in the common exhaust passage 4d. Further, the engine 1 is provided with a fuel injection pump 12 for pumping the fuel by receiving the rotational driving force from the crankshaft 20, and receiving the pressurized fuel from the fuel injection pump 12, the combustion chamber 1a. A fuel injection device (injector) 14 for injecting the fuel is provided. Furthermore, FIG.
As shown in, a control means (ECU) for receiving a detection signal from the sensor group 11 and outputting a control signal to the reproducing means 17 etc.
10 is provided, and this control means 10 is connected to a memory (ROM) 18 having a map according to the engine operating state.

【0012】センサ群11は、図1,2,6に示すように、
ディーゼルエンジン1の運転領域Zがどの運転領域ZA
〜ZEであるか判定すべく、ディーゼルエンジン1のエ
ンジン回転数Nを検出するエンジン回転数センサ11dお
よびディーゼルエンジン1の出力トルクTを検出する出
力トルク検出手段(負荷センサ)11eから構成される運転
領域センサ11aと、触媒付きディーゼルパティキュレー
トトラップ5a,5bの上流側検出圧力PI1,PI2と下流
側検出圧力P01,P02との差圧ΔP[(=PI1−P01)また
は(=PI2−P02)]を検出するための再生時期検出手段
を構成する圧力センサ11b,11cと、上述のエンジン回転
数センサ11dと、燃料噴射量や空気量とエンジン回転数
との比に基づき出力トルクを求める上述の出力トルク検
出手段11eと、共通排気通路4aに介挿されて燃焼室1a
からの排気の温度を検出する排温センサ11fと、燃料噴
射ポンプ12のラック位置を検出するラック位置センサ11
gとをそなえて構成されている。
The sensor group 11 is, as shown in FIGS.
Which operating area Z A of the diesel engine 1 is the operating area Z A
In order to determine whether ~Z is E, and an output torque detecting means (load sensor) 11e for detecting an output torque T of the engine speed sensor 11d and diesel engine 1 to detect an engine rotational speed N of the diesel engine 1 The differential pressure ΔP [(= P I1 −P 01 ) between the operating region sensor 11a and the upstream detection pressures P I1 , P I2 and the downstream detection pressures P 01 , P 02 of the catalyst-attached diesel particulate traps 5a, 5b or (= P I2 −P 02 )], the pressure sensors 11b and 11c constituting the regeneration timing detection means, the above-described engine speed sensor 11d, and the ratio of the fuel injection amount or the air amount to the engine speed. The output torque detecting means 11e for obtaining the output torque based on the above, and the combustion chamber 1a inserted in the common exhaust passage 4a.
Exhaust temperature sensor 11f for detecting the temperature of exhaust gas from the rack and rack position sensor 11 for detecting the rack position of the fuel injection pump 12
It is configured with g and.

【0013】制御手段10は、通常の燃料噴射量および燃
料噴射時期[このとき燃料噴射時期は標準燃料噴射時期
(図7中の符号C1参照)]の制御機能をそなえるととも
に、第1〜第6の制御部10a〜10fをそなえて構成されて
おり、第1の制御部10aは、排温センサ11fからの排気温
度TEXが所定温度T0以上になったとき開閉弁8を高温
位置8Bへ移動させるべくアクチュエータ9へ制御信号
を出力するためのものであり、これにより、低温用触媒
付きディーゼルパティキュレートトラップ5bへ高温の
排気を送ることがない。第2の制御部10bは、再生時期
開始手段として構成されており、圧力センサ11b,11cか
らの検出信号とメモリ18からの各ディーゼルパティキュ
レートトラップ5a,5bにおけるパティキュレート(Pc
t)限界堆積時のフィルタ圧損信号[図5参照]とを比較し
て、ΔP>Plであれば、再生手段17を作動させる。
The control means 10 controls the normal fuel injection amount and the fuel injection timing (at this time, the fuel injection timing is the standard fuel injection timing).
(See reference numeral C 1 in FIG. 7)], and is configured to include first to sixth control units 10a to 10f. The first control unit 10a includes a temperature sensor 11f. Is for outputting a control signal to the actuator 9 to move the on-off valve 8 to the high temperature position 8B when the exhaust temperature T EX of the exhaust gas becomes equal to or higher than the predetermined temperature T 0. High temperature exhaust gas is not sent to the trap 5b. The second control section 10b is configured as a regeneration timing starting means, and detects the detection signals from the pressure sensors 11b and 11c and the particulates (Pc) in the diesel particulate traps 5a and 5b from the memory 18.
t) Comparing with the filter pressure loss signal [see FIG. 5] at the time of limit accumulation, if ΔP> Pl, the regeneration means 17 is operated.

【0014】第3の制御部10cは、再生時期終了手段と
して構成されており、再生中の圧力センサ11b,11cから
の検出信号とメモリ18からの再生中のディーゼルパティ
キュレートトラップ5a,5bにおけるフィルタの初期圧
損信号[図4参照]とを比較して、ΔP≦P0であれば、
再生手段17を全て停止する。また、第4の制御部10dは、
運転領域センサ11aからの検出信号に基づきエンジン1
の運転領域Zが第1の再生(吸気絞り制御)領域ZBであ
ることを判定したときに、吸気絞り機構11aを作動させ
るものである。さらに、第5の制御部10eは、運転領域
センサ11aからの検出信号に基づきエンジン1の運転領
域Zが第2の再生[吸気絞りとタイミングリタード(また
はタイミングアドバンス)との同時制御]領域ZCである
ときに、吸気絞り機構11aと燃料噴射時期遅角機構17c
(または燃料噴射時期進角機構17d)とを同時に作動させ
るものである。
The third control section 10c is configured as a regeneration timing ending means, and detects the detection signals from the pressure sensors 11b and 11c during regeneration and the filters in the diesel particulate traps 5a and 5b from the memory 18 during regeneration. Compared with the initial pressure drop signal [see FIG. 4], if ΔP ≦ P 0 ,
All the reproducing means 17 are stopped. In addition, the fourth control unit 10d
The engine 1 based on the detection signal from the operating area sensor 11a
When the operation area Z is determined to be a first reproduction (intake throttle control) region Z B, in which actuating the intake throttle mechanism 11a. Further, the fifth control unit 10e causes the operating region Z of the engine 1 to perform the second regeneration [simultaneous control of the intake throttle and the timing retard (or timing advance)] region Z C based on the detection signal from the operating region sensor 11a. The intake throttle mechanism 11a and the fuel injection timing retarding mechanism 17c
(Or the fuel injection timing advance mechanism 17d) is operated at the same time.

【0015】つぎに、第6の制御部10fは、運転領域セ
ンサ11aからの検出信号に基づきエンジン1の運転領域
Zが第3の再生[吸気絞りとタイミングリタード(または
タイミングアドバンス)と排気絞り]領域ZDであるとき
に、吸気絞り機構11aと燃料噴射時期遅角機構17c(また
は燃料噴射時期進角機構17d)と排気絞り機構17bとを同
時に作動させるためのものである。再生手段17は、図1
に示すように、吸気弁15を絞ることにより燃焼室1a内
へ送られる冷気を制限して排気温度を上昇させる吸気絞
り機構17aと、排気弁16を絞ることによりエンジン負荷
を増加させるとともに燃料噴射量を増加する排気絞り機
構17bと、燃料噴射装置14から燃焼室1a内へ噴射される
燃料噴射時期を遅角させるための燃料噴射時期遅角機構
(タイミングリタード機構,図6および図8中の符号C2
参照)17cと、燃料噴射時期を進角させるための燃料噴射
時期進角機構(タイミングアドバンス機構,図8中の符号
3参照)17dとをそなえて構成されている。
Next, the sixth control unit 10f causes the operating region Z of the engine 1 to perform the third regeneration [intake throttle and timing retard (or timing advance) and exhaust throttle] based on the detection signal from the operating region sensor 11a. when an area Z D, is intended for actuating the intake throttle mechanism 11a and the fuel injection timing retard mechanism 17c (or fuel injection timing advance mechanism 17d) and the exhaust throttle mechanism 17b and at the same time. The reproducing means 17 is shown in FIG.
As shown in FIG. 3, the intake valve 15 is throttled to restrict the cool air sent into the combustion chamber 1a to raise the exhaust temperature, and the exhaust valve 16 is throttled to increase the engine load and fuel injection. An exhaust throttle mechanism 17b for increasing the amount and a fuel injection timing retarding mechanism for retarding the fuel injection timing injected from the fuel injection device 14 into the combustion chamber 1a.
(Timing retard mechanism, symbol C 2 in FIGS. 6 and 8)
A reference) 17c, the fuel injection timing advance mechanism for advancing the fuel injection timing (timing advance mechanism, and is configured to include a code C 3 reference) 17d in FIG.

【0016】これらの燃料噴射時期遅角機構17cおよび
燃料噴射時期進角機構17dは、燃料噴射時期制御装置17e
を構成している。また、開閉弁駆動用アクチュエータ9
は、接続部6に配設された開閉弁8を、第1および第2
の分岐排気通路4b,4cをともに共通排気通路4aに連通
させる中立位置8Aから第1の分岐排気通路4bのみを
共通排気通路4aに連通させる高温位置(第2の分岐排気
通路閉鎖位置)8Bへ駆動したり、第2の分岐排気通路
4cのみを共通排気通路4aに連通させる低温位置(第1
の分岐排気通路閉鎖位置)8Cへ駆動したりするもの
で、このアクチュエータ9としては、圧縮エア供給源か
らの圧縮エアや圧油を電磁弁を通じ受けて駆動される流
体圧式アクチュエータや電磁式ソレノイドにより駆動さ
れる電磁式アクチュエータが用いられる。
The fuel injection timing retarding mechanism 17c and the fuel injection timing advancing mechanism 17d are provided in the fuel injection timing control device 17e.
Are configured. Further, the actuator 9 for driving the on-off valve
Is the first and second opening / closing valves 8 arranged in the connecting portion 6.
From the neutral position 8A where both the branch exhaust passages 4b, 4c communicate with the common exhaust passage 4a to the high temperature position (second branch exhaust passage closed position) 8B where only the first branch exhaust passage 4b communicates with the common exhaust passage 4a. A low temperature position (first position) for driving or for communicating only the second branch exhaust passage 4c with the common exhaust passage 4a
8C of the branch exhaust passage of the actuator, and the actuator 9 is a fluid pressure actuator or electromagnetic solenoid driven by receiving compressed air or pressure oil from a compressed air supply source through an electromagnetic valve. A driven electromagnetic actuator is used.

【0017】なお、吸気弁15および排気弁16の各アクチ
ュエータは図示を省略されている。本発明の実施例とし
てのディーゼルエンジン用排出ガス後処理装置は上述の
ごとく構成されているので、図3に示すように、制御手
段10により、燃料噴射量および燃料噴射時期を制御され
ている状態で、各センサ11a〜11gからの検出信号を入力
するとともに(ステップb1)、第1の制御部10aにより、
ステップb2,b3において、開閉弁8の開閉駆動が行な
われ、低温用触媒付きディーゼルパティキュレートトラ
ップ5bへ高温の排気が供給されることなく、したがっ
て、SO3が発生しないので、H2SO4が発生するのも
防止できる。また、第2の制御部10bにより、再生時期
の開始が検出されると(ステップb4)、第3の制御部10c
により、再生時期の終了が検出されるまで(ステップb
5)、再生促進状態が維持される。
The actuators of the intake valve 15 and the exhaust valve 16 are not shown. Since the exhaust gas aftertreatment device for a diesel engine as the embodiment of the present invention is configured as described above, as shown in FIG. 3, the control means 10 controls the fuel injection amount and the fuel injection timing. Then, while inputting the detection signals from the respective sensors 11a to 11g (step b1), the first controller 10a
In steps b2 and b3, the opening / closing valve 8 is opened / closed, and high-temperature exhaust gas is not supplied to the diesel particulate trap 5b with a catalyst for low temperature. Therefore, SO 3 is not generated, so that H 2 SO 4 is generated. It can also be prevented from occurring. When the second controller 10b detects the start of the regeneration time (step b4), the third controller 10c
Until the end of the regeneration time is detected by (step b
5) The regeneration promotion state is maintained.

【0018】再生促進状態においては、第3の制御部10
cにより、吸気絞りが行なわれ(ステップb6)、これによ
り、運転領域が第1の再生領域ZB内であれば、再生が
開始して(ステップb7)、この吸気絞りのみによる第1
次再生が行なわれる。この吸気絞りが行なわれても、排
気温度TEXが上昇せず、再生が起こらないときにはステ
ップb7を経てステップb8において、第4の制御部10dに
より、吸気絞りおよびタイミングリタード(または、タ
イミングアドバンス)が行なわれ(ステップb8)、これに
より、運転領域が第2の再生領域Zc内であれば、再生
が開始して(ステップb9)、吸気絞りおよびタイミング
リタード(または、タイミングアドバンス)による第2次
再生が行なわれる。
In the regeneration promoting state, the third control unit 10
By c, the intake throttle is performed (step b6). As a result, if the operating region is within the first regeneration region Z B , regeneration is started (step b7), and the first throttle with only this intake throttle is performed.
Next playback is performed. Even if this intake throttle is performed, if the exhaust temperature T EX does not rise and regeneration does not occur, the intake air throttle and the timing retard (or timing advance) are controlled by the fourth control unit 10d in step b8 through step b8. Is performed (step b8), and if the operating region is within the second regeneration region Zc, the regeneration is started (step b9), and the secondary operation is performed by the intake throttle and the timing retard (or timing advance). Playback is performed.

【0019】この吸気絞りおよびタイミングリタードが
行なわれても、排気温度TEXが上昇せず、再生が起こら
ないときには、ステップb10を経てステップb11におい
て、第5の制御部10eにより、吸気絞り,タイミングリ
タード(または、タイミングアドバンス)および排気絞り
が行なわれ(ステップb11)、合わせて燃料の噴射量の増
加が行なわれ(ステップb12)、これにより、運転領域が
第3の再生領域ZD内であれば、再生が開始して、吸気
絞り,タイミングリタードおよび排気絞りによる第3次
再生が行なわれる。また、各再生段階を経る毎に、初期
圧損P0まで、フィルタ圧損ΔPが戻っているかどうか
確認し、再生が終了していれば、全再生装置を解除する
(ステップb5,b13)。なお、ディーゼルパティキュレー
トの堆積量に対応する圧損ΔPが限界堆積量に対応する
圧損Pl以上であれば、現運転状況が維持される(ステ
ップb12)。
Even if the intake throttle and timing retard are performed, if the exhaust temperature T EX does not rise and regeneration does not occur, in step b11 through step b10, the fifth controller 10e controls the intake throttle and timing. Retardation (or timing advance) and exhaust throttling are performed (step b11), and the fuel injection amount is also increased (step b12), so that the operating region is within the third regeneration region Z D. For example, the regeneration is started, and the third regeneration is performed by the intake throttle, the timing retard and the exhaust throttle. Also, after each regeneration step, it is confirmed whether or not the filter pressure loss ΔP has returned to the initial pressure loss P 0 , and if the regeneration is completed, all regeneration devices are released.
(Steps b5 and b13). If the pressure loss ΔP corresponding to the accumulation amount of diesel particulates is greater than or equal to the pressure loss Pl corresponding to the limit accumulation amount, the current operating condition is maintained (step b12).

【0020】また、ステップb5とステップb6との間
に、運転領域Zが自燃領域ZAであることを検出するス
テップを入れてもよく、各ディーゼルパティキュレート
トラップ5a,5bの下流側の温度を検出して、再生中で
あることを検出するように構成してもよい。また、ステ
ップb8におけるタイミングリタードに代えてタイミン
グアドバンスにしてもよい。すなわち、吸気絞りを行な
うと、図7に示すように、同じ吸気絞り量に対する最大
トルク曲線が低下する。このような吸気絞りを行なって
いる状態は、空気が少ない状態であり、燃焼速度が低下
するが、このような状態でタイミングリタードさせる
と、圧力の低下により、燃焼が生じなくなったり、HC
が増大したりして燃焼が極めて悪化する運転領域ZE
生じる。
Further, a step for detecting that the operating region Z is the self-combustion region Z A may be inserted between step b5 and step b6, and the temperature on the downstream side of each diesel particulate trap 5a, 5b may be adjusted. It may be configured to detect and detect that the reproduction is being performed. Also, timing advance may be used instead of the timing retard in step b8. That is, when the intake throttle is performed, the maximum torque curve for the same intake throttle amount decreases as shown in FIG. In such a state where the intake throttle is performed, the amount of air is small, and the combustion speed is reduced. However, if the timing retard is performed in such a state, the pressure is reduced and combustion does not occur, or the HC
Is increased, and an operating range Z E occurs in which combustion is extremely deteriorated.

【0021】そこで、この運転領域ZEでは、図8に示
すように、最適の標準燃料噴射時期特性C1に対して、
リタードさせた燃料噴射時期遅角特性C2を用いずに、
アドバンスさせた燃料噴射時期進角特性C3を用いるの
である。これにより、運転領域ZE内におけるエンジン
の燃焼状態を改善することができ、しかも、確実な排気
温度の上昇を達成できるのである。さらに、タイミング
アドバンスとタイミングリタードとを適宜組み合わせて
用いてもよい。
Therefore, in this operating region Z E , as shown in FIG. 8, with respect to the optimum standard fuel injection timing characteristic C 1 ,
Without using the retarded fuel injection timing retarding characteristic C 2 ,
The advanced fuel injection timing advance characteristic C 3 is used. As a result, it is possible to improve the combustion state of the engine within the operating region Z E , and it is possible to achieve a reliable increase in exhaust gas temperature. Furthermore, the timing advance and the timing retard may be used in an appropriate combination.

【0022】本実施例によれば、次のような効果ないし
利点を得ることができる。 (1) ディーゼルパティキュレートトラップ5a,5bに再
生用触媒を用いた場合にも、排気温度に応じたディーゼ
ルパティキュレートトラップ5a,5bを切換え使用する
ことができ、エンジンの広範な運転領域に適合させるこ
とができる。 (2) 低温用触媒付きディーゼルパティキュレートトラッ
プ5bへの高温の排気の供給を禁止できるので、ディー
ゼルパティキュレートの発生を低減させることができ
る。 (3) 図6に示すように、符号L1〜L3で示す排気温度T
EXが再生限界温度Tlである等温境界線よりも右上方で
は、この再生限界温度よりも排気温度を高くすることが
でき、これにより再生を適切に行なわせて、エンジンの
運転状態に応じて適切に切換え制御することができる。 (4) タイミングアドバンスにより、吸気絞りによる出力
低下時にも、燃料噴射時期の調整による排気温度の上昇
を行なうことができ、これにより再生を確実に行なえ
る。 (5) 排温が低くて捕集部材内のディーゼルパティキュレ
ートが燃焼しにくいエンジンの中低負荷域においても、
捕集部材内のディーゼルパティキュレートの燃焼を促進
することができ、これにより、再生装置の作動時におけ
る再生を確実に行なうことができる。
According to this embodiment, the following effects and advantages can be obtained. (1) Even when a regeneration catalyst is used for the diesel particulate traps 5a, 5b, the diesel particulate traps 5a, 5b can be switched and used according to the exhaust temperature, and adapted to a wide operating range of the engine. be able to. (2) Since the supply of high-temperature exhaust gas to the diesel particulate trap 5b with a low temperature catalyst can be prohibited, the generation of diesel particulates can be reduced. (3) As shown in FIG. 6, the exhaust gas temperature T indicated by the symbols L 1 to L 3
Exhaust temperature can be made higher than the regeneration limit temperature at the upper right of the isothermal boundary line where EX is the regeneration limit temperature Tl. This allows regeneration to be appropriately performed and is appropriate according to the engine operating state. It can be controlled to switch to. (4) Due to the timing advance, the exhaust temperature can be raised by adjusting the fuel injection timing even when the output is reduced due to the intake throttle, so that the regeneration can be reliably performed. (5) Even in the middle and low load range of the engine where the exhaust temperature is low and the diesel particulates in the collection member are difficult to burn,
Combustion of diesel particulates in the collection member can be promoted, and thereby, regeneration can be reliably performed during operation of the regeneration device.

【0023】なお、上述の実施例において、第1および
第2の分岐排気通路4b,4cを両方設けずに、一方のみ
を設けてもよい。この場合、接続部6,6′は廃止さ
れ、接続部6に配設される開閉弁8およびそのアクチュ
エータ9が省略される。また、第1の制御部10aも省略
される。
In the above embodiment, it is possible to provide only one of the first and second branch exhaust passages 4b and 4c without providing them. In this case, the connecting portions 6 and 6'are abolished, and the opening / closing valve 8 and its actuator 9 arranged in the connecting portion 6 are omitted. Further, the first controller 10a is also omitted.

【0024】[0024]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明のディーゼ
ルエンジン用排出ガス後処理装置によれば、排気中のH
Cの増大を抑制しながら、エンジンの燃焼状態を通常の
燃焼状態から大幅に変化させることなく、捕集部材へ供
給される排気の温度を上昇させることができる利点があ
り、これにより、捕集部材の再生を確実に行なわせるこ
とができる。
As described in detail above, according to the exhaust gas aftertreatment device for a diesel engine of the present invention, the H
While suppressing the increase of C, there is an advantage that the temperature of the exhaust gas supplied to the collecting member can be increased without significantly changing the combustion state of the engine from the normal combustion state. The member can be surely regenerated.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例としてのディーゼルエンジン
用排出ガス後処理装置の制御系を示すブロック図。
FIG. 1 is a block diagram showing a control system of an exhaust gas aftertreatment device for a diesel engine as one embodiment of the present invention.

【図2】上記装置の全体構成を示す模式図。FIG. 2 is a schematic diagram showing the overall configuration of the device.

【図3】上記装置の制御要領を説明するためのフローチ
ャート。
FIG. 3 is a flowchart for explaining a control procedure of the above device.

【図4】上記装置の作用時におけるエンジンの回転速度
とトルクとの関係を示すグラフ。
FIG. 4 is a graph showing the relationship between engine rotation speed and torque during operation of the above-described device.

【図5】上記装置の作用時におけるエンジンの回転速度
とトルクとの関係を示すグラフ。
FIG. 5 is a graph showing the relationship between engine rotation speed and torque during operation of the above device.

【図6】上記装置の作用時におけるエンジンの回転速度
とトルクとの関係を示すグラフ。
FIG. 6 is a graph showing the relationship between engine rotation speed and torque during operation of the above device.

【図7】上記装置の作用時におけるエンジンの回転速度
とトルクとの関係を示すグラフ。
FIG. 7 is a graph showing the relationship between engine rotation speed and torque during operation of the above device.

【図8】上記装置の作用時におけるエンジン回転数と燃
料噴射進角量との関係を示すグラフ。
FIG. 8 is a graph showing a relationship between an engine speed and a fuel injection advance amount when the above device is in operation.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ディーゼルエンジン 1a 燃焼室 2 給気系 2a 給気通路 3 エアクリーナ 4 排気系 4a,4d 共通排気通路 4b 第1の分岐排気通路 4c 第2の分岐排気通路 5a 高温用触媒付き捕集部材としてのディーゼルパテ
ィキュレートトラップ 5b 低温用触媒付き捕集部材としてのディーゼルパテ
ィキュレートトラップ 6,6′ 接続部 7 マフラー 8 開閉弁 9 アクチュエータ 10 制御手段(ECU) 10a〜10f 第1〜第6の制御部 11 センサ群 11a 運転領域センサ 11b,11c 再生時期検出手段を構成する圧力センサ 11d エンジン回転数センサ 11e 出力トルク検出手段(負荷センサ) 11f 排温センサ 11g ラック位置センサ 12 燃料噴射ポンプ 13 ピストン 14 燃料噴射装置(インジェクタ) 15 吸気弁 16 排気弁 17 再生手段 17a 吸気絞り機構 17b 排気絞り機構 17c 燃料噴射時期遅角機構(タイミングリタード機構) 17d 燃料噴射時期進角機構(タイミングアドバンス機
構) 17e 燃料噴射時期制御装置 18 メモリ 19a〜19d 圧力検出通路 20 クランク軸
1 Diesel engine 1a Combustion chamber 2 Air supply system 2a Air supply passage 3 Air cleaner 4 Exhaust system 4a, 4d Common exhaust passage 4b First branch exhaust passage 4c Second branch exhaust passage 5a Diesel as a trapping member for high temperature catalyst Particulate trap 5b Diesel particulate trap as a trapping member with low temperature catalyst 6,6 'Connection part 7 Muffler 8 Open / close valve 9 Actuator 10 Control means (ECU) 10a to 10f First to sixth control part 11 Sensor group 11a Operating area sensor 11b, 11c Pressure sensor constituting regeneration timing detection means 11d Engine speed sensor 11e Output torque detection means (load sensor) 11f Exhaust temperature sensor 11g Rack position sensor 12 Fuel injection pump 13 Piston 14 Fuel injection device (injector) ) 15 Intake valve 16 Exhaust valve 17 Regeneration means 17a Intake throttle mechanism 17b Exhaust throttle mechanism 17c Fuel injection timing retard Organization (timing retard mechanism) 17d the fuel injection timing advance mechanism (timing advance mechanism) 17e fuel injection timing control device 18 memory 19a~19d pressure detection passage 20 crankshaft

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F02D 41/40 D 8011−3G ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Office reference number FI technical display location F02D 41/40 D 8011-3G

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ディーゼルエンジンの排気系に介挿され
て燃焼室から排出されるパティキュレートを捕集するた
めの捕集部材をそなえるとともに、同捕集部材の再生す
べき時期を検出する再生時期検出手段と、同再生時期検
出手段からの再生時期検出信号を受けて上記捕集部材へ
酸素を含む高温ガスを供給しうる再生手段とをそなえ、
同再生手段が、上記エンジンの運転状態に応じて同エン
ジンへ供給される吸気を絞ることにより排気を昇温させ
る吸気絞り機構と、上記エンジンの燃料噴射時期を標準
燃料噴射時期から進角させる燃料噴射進角機構とをそな
えて構成されたことを特徴とする、ディーゼルエンジン
用排出ガス後処理装置。
1. A regeneration timing, which includes a trapping member for trapping particulates discharged from a combustion chamber by being inserted in an exhaust system of a diesel engine, and which detects a timing at which the trapping member should be regenerated. A detection means and a regeneration means capable of supplying a high temperature gas containing oxygen to the collection member in response to a regeneration time detection signal from the regeneration time detection means,
The regeneration means throttles the intake air supplied to the engine according to the operating state of the engine, and an intake throttle mechanism that raises the temperature of the exhaust gas, and a fuel that advances the fuel injection timing of the engine from the standard fuel injection timing. An exhaust gas post-treatment device for a diesel engine, which is configured with an injection advance mechanism.
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