WO2010116548A1 - ディーゼルエンジンの排気処理装置 - Google Patents

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修一 山田
勝支 井上
弘純 桑原
秀機 佐武
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    • F02D41/027—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to purge or regenerate the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/029—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to purge or regenerate the exhaust gas treating apparatus the exhaust gas treating apparatus being a particulate filter
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    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
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    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/08—Exhaust gas treatment apparatus parameters
    • F02D2200/0818—SOx storage amount, e.g. for SOx trap or NOx trap

Definitions

  • the present invention relates to an exhaust gas treatment device for a diesel engine, and more particularly, to an exhaust gas treatment device for a diesel engine that can prevent a large amount of a specific sulfur compound generated during operation near a high load from being accumulated in a DPF.
  • a DPF is arranged in the exhaust path, PM in the exhaust is captured by the DPF, and the control means detects that the PM accumulation amount in the DPF has reached a predetermined PM removal request amount.
  • the diesel engine exhaust treatment apparatus is configured such that the control means causes the DPF temperature raising means to perform the PM removal temperature raising process, and in this PM removal temperature raising process, the temperature of the DPF is increased as compared with the case of normal operation. Yes (see, for example, Patent Document 1).
  • DPF is a diesel particulate filter
  • PM is an abbreviation for particulate matter in exhaust gas (hereinafter the same).
  • This type of exhaust treatment apparatus has the advantage that PM in the exhaust is captured by the DPF and the exhaust is purified, and the PM deposited on the DPF is incinerated and removed by the PM removal temperature raising process, so that the DPF is regenerated.
  • this exhaust treatment device has a problem because there is no means for removing the specific sulfur compound deposited on the DPF during operation near a high load.
  • a large amount of a specific sulfur compound may be deposited on the DPF.
  • the conventional exhaust treatment device there is no means for removing the specific sulfur compound deposited on the DPF at the time of high load operation, and therefore, a large amount of the specific sulfur compound may be deposited on the DPF in the industrial diesel engine.
  • the specific sulfur compound deposited on the DPF causes problems such as a decrease in the PM trapping function of the DPF and corrosion of the DPF housing.
  • the inventors of the present invention have obtained the following knowledge in the course of research and have come to the present invention.
  • the exhaust temperature passed through the DPF is about 300 to 400 ° C. It is suppressed, and specific sulfur compounds are less likely to deposit than DPF tends to deposit PM. For this reason, when the PM accumulation amount in the DPF reaches a predetermined PM removal request value and the PM removal temperature increasing process is performed, the specific sulfur compound with a small accumulation amount is incinerated and removed together with the PM by the PM removal temperature increasing process.
  • the temperature of exhaust gas passing through the DPF is about 400 to 500 ° C, and PM is naturally incinerated and removed during normal operation, and it is difficult to accumulate in the DPF.
  • the production of the specific sulfur compound is promoted and easily deposited on the DPF. For this reason, the specific sulfur compound continues to be deposited over a long period of time without performing the PM removal temperature increasing process without the PM deposition amount in the DPF reaching the PM removal request value.
  • the specific sulfur compound is a sulfur compound that accumulates on the DPF when the temperature of the exhaust gas that passes through the DPF is about 400 to 500 ° C. After the high load continuous operation, when the DPF is gradually cooled and the deposit deposited on the DPF is taken out and analyzed, it is detected as a sulfur compound mainly composed of sulfate hydrate at room temperature.
  • the main invention of claim 1 is as follows. As illustrated in FIG. 1, the DPF (2) is disposed in the exhaust path (1), and the PM in the exhaust (3) is captured by the DPF (2), and the PM deposition amount in the DPF (2) is Based on the fact that the control means (4) has detected that the predetermined PM removal request amount has been reached, the control means (4) causes the DPF temperature raising means (5) to perform the PM removal temperature raising process, In the PM removal temperature raising process, in the exhaust gas treatment apparatus for a diesel engine, the temperature of the DPF (2) is increased as compared with the case of normal operation. As illustrated in FIG.
  • control processing is performed for estimating the accumulated cumulative value of the specific sulfur compound deposited on the DPF (2).
  • the control means (4) is specified as the DPF temperature raising means (5).
  • the invention of claim 1 has the following effects.
  • ⁇ Effect >> It can prevent that a specific sulfur compound accumulates in DPF in large quantities.
  • control processing is performed for estimating the accumulated cumulative value of the specific sulfur compound deposited on the DPF (2).
  • the control means (4) is specified as the DPF temperature raising means (5). Since the temperature increase treatment for removing the sulfur compound is performed, and the temperature increase treatment for removing the specific sulfur compound is performed, the temperature of the DPF (2) is higher than that in the normal operation. Accumulation of a large amount can be prevented. Thereby, the fall of PM capture function of DPF (2), corrosion of DPF housing (7), etc. can be controlled.
  • the invention of claim 2 has the following effect. ⁇ Effect>
  • the specific sulfur compound can be quickly removed.
  • the temperature of the DPF (2) is set higher than in the case of the temperature raising process for removing the PM, so that the specific sulfur compound can be removed quickly.
  • the invention of claim 3 has the following effect in addition to the effect of the invention of claim 1 or claim 2.
  • Unnecessary removal temperature increase processing is not performed when the specific sulfur compound is not deposited so much.
  • the control means when the temperature removal process of PM is performed before the estimated accumulated cumulative value of the specific sulfur compound reaches the predetermined removal request value for the specific sulfur compound, the control means (4) However, since the accumulated accumulation value of the specific sulfur compound is reset and the estimation removal process of the accumulated accumulation value of the specific sulfur compound is resumed after the PM removal temperature increasing process is completed, The accumulated cumulative value of the specific sulfur compound that is removed by incineration is not counted. For this reason, it is possible to accurately estimate the accumulated cumulative value of the specific sulfur compound, and unnecessary removal temperature increase processing is not performed when the specific sulfur compound is not deposited so much.
  • the invention of claim 4 has the following effects in addition to the effects of the inventions of claims 1 to 3. ⁇ Effect> It is possible to improve the estimation accuracy of the accumulated accumulation value of the specific sulfur compound.
  • the high-load operation temperature region is set so as to include a temperature region in which the temperature of the exhaust (3) is at least 400 to 500 ° C. Therefore, deposition of a specific sulfur compound on the DPF (2) is most promoted.
  • the process for estimating the accumulated cumulative value of the specific sulfur compound is performed under the operating conditions, and the accuracy of estimating the accumulated cumulative value of the specific sulfur compound can be increased.
  • the invention of claim 5 has the following effects in addition to the effects of any one of claims 1 to 4. ⁇ Effect> It is possible to improve the estimation accuracy of the accumulated accumulation value of the specific sulfur compound.
  • the control means (4) deposits the specific sulfur compound to be deposited on the DPF (2) based on the map data relating to the amount of the specific sulfur compound deposited per unit time obtained experimentally for each predetermined load at a predetermined engine speed. Since the integrated value is estimated, the estimation accuracy of the accumulated cumulative value of the specific sulfur compound can be increased.
  • the invention of claim 6 has the following effects in addition to the effects of any one of claims 1 to 4. ⁇ Effect> It is possible to improve the estimation accuracy of the accumulated accumulation value of the specific sulfur compound.
  • the control means (4) determines the specific sulfur compound to be deposited on the DPF (2) based on the map data relating to the amount of the specific sulfur compound deposited per unit time obtained experimentally for each predetermined exhaust temperature at a predetermined engine speed. Since the accumulated accumulation value is estimated, the estimation accuracy of the accumulated accumulation value of the specific sulfur compound can be increased.
  • the invention of claim 7 has the following effects in addition to the effects of any one of claims 1 to 6.
  • ⁇ Effect >> While removal of a specific sulfur compound can be accelerated
  • the exhaust gas temperature raising means (6) is used as the DPF temperature raising means (5), and the temperature of the exhaust gas to be passed through the DPF (2) is higher in the removal temperature raising process of the specific sulfur compound than in the case of the PM temperature raising process.
  • the temperature of the exhaust (3) is increased only by less than 25 ° C, the removal of the specific sulfur compound can be promoted and the temperature is increased beyond 75 ° C. In comparison with this, it is possible to suppress the burning of the DPF (2).
  • FIG. 1 and FIG. 2 are diagrams for explaining a diesel engine equipped with an exhaust treatment device according to an embodiment of the present invention.
  • a common rail type diesel engine will be explained.
  • the outline of this diesel engine is as follows. As shown in FIG. 1, the cylinder head (9) is assembled to the upper part of the cylinder block (8), the engine cooling fan (10) is arranged at the front part of the cylinder block (8), and the rear part of the cylinder block (8) is arranged. Has a flywheel (11), and a rotor plate (12) is attached to the flywheel (11). A sensor plate (14) attached to the valve camshaft (13) is disposed at the rear of the cylinder block (8). An exhaust manifold (15) is disposed on one side of the cylinder head (9), and a supercharger (16) is communicated with the exhaust manifold (15).
  • the cylinder head (9) is provided with an injector (17) for each cylinder, and each injector (17) is connected to a common rail (18).
  • Each injector (17) is provided with a solenoid valve (19).
  • a fuel tank (21) is connected to the common rail (18) via a fuel supply pump (20).
  • the target engine speed setting means (22), the actual engine speed detection means (23), the crank angle detection means (24), and the cylinder discrimination means (25) are connected to the electromagnetic of the injector (17) via the control means (4).
  • the valve (19) is linked.
  • the target engine speed setting means (22) is a potentiometer that outputs the target engine speed as a voltage value from the setting position of the speed control lever.
  • the actual engine speed detecting means (23) and the crank angle detecting means (24) are pickup coils facing the outer periphery of the rotor plate (12), and the number of teeth provided at regular intervals on the outer periphery of the rotor plate (12). To detect the actual engine speed and crank angle.
  • the cylinder discriminating means (25) is a sensor for discriminating what stroke the combustion cycle of each cylinder is in by detecting the protrusion provided on the sensor plate (14).
  • the control means (4) is an engine ECU. ECU is an abbreviation for electronic control unit.
  • the control means (4) controls the valve opening timing and the valve opening duration time of the electromagnetic valve (19) of the injector (17) so as to reduce the deviation between the target engine speed and the actual engine speed. ) causes a predetermined amount of fuel to be injected into the combustion chamber at a predetermined injection timing.
  • an exhaust path (1) is provided from the exhaust manifold (15) to the DPF housing (7) through the exhaust turbine (26) of the supercharger (16).
  • a DPF (2) and a combustion catalyst (27) are accommodated in the DPF housing (7).
  • the combustion catalyst (27) is disposed upstream of the DPF (2).
  • the DPF housing (7) includes an exhaust temperature sensor (28) on the DPF (2) inlet side, an exhaust pressure sensor (29) on the DPF (2) inlet side, and an exhaust pressure sensor (30) on the DPF (2) outlet side. These sensors (28), (29) and (30) are linked to the electromagnetic valves (19) of the injectors (17) via the control means (4).
  • the control means (4) Based on the fact that the DPF (2) captures PM in the exhaust (3) and the control means (4) detects that the amount of accumulated PM in the DPF (2) has reached a predetermined PM removal request amount. Then, the control means (4) causes the DPF temperature raising means (5) to perform the PM removal temperature raising process, and in this PM removal temperature raising process, the temperature of the DPF (2) is raised more than in the normal operation. Specifically, the temperature of the exhaust (3) is set to 600 ° C. The temperature of the exhaust (3) is detected by an exhaust temperature sensor (28) on the DPF (2) inlet side and fed back to the control means.
  • the PM accumulation amount is detected by detecting the exhaust pressure on the inlet side and the outlet side of the DPF (2) with the exhaust pressure sensor (29) on the DPF (2) inlet side and the exhaust pressure sensor (30) on the DPF (2) outlet side.
  • the control means (4) estimates based on the map data regarding the PM accumulation amount experimentally obtained for each exhaust pressure and its differential pressure.
  • the DPF temperature raising means (5) is an exhaust gas temperature raising means (6), and comprises a combination of an electromagnetic valve (19) of the injector (17) and a combustion catalyst (27).
  • the combustion catalyst (27) is an oxidation catalyst.
  • the DPF temperature raising means (5) may be a combination of an electromagnetic valve of an exhaust pipe injector that injects fuel into the exhaust path (1) and the combustion catalyst (27), or upstream of the DPF (2). Alternatively, an electric heater incorporated in the DPF (2) may be used.
  • the control means (4) performs processing for estimating the accumulated cumulative value of the specific sulfur compound deposited on the DPF (2). Then, based on the estimated accumulated cumulative value of the specific sulfur compound reaching the predetermined removal request value of the specific sulfur compound, the control means (4) sends the temperature increase of the specific sulfur compound to the DPF temperature raising means (5). In the temperature raising process for removing the specific sulfur compound, the temperature of the DPF (2) was raised as compared with the case of normal operation.
  • the high-load operation temperature range is a temperature range where the temperature of the exhaust (3) is 400 to 600 ° C, and is set to include a temperature range where the temperature of the exhaust (3) is at least 400 to 500 ° C.
  • High-load operation means high-load operation of high-load operation and medium-load operation.
  • the normal operation refers to an operation excluding PM and a specific sulfur compound removal temperature increasing operation.
  • the temperature of the DPF (2) is increased as compared with the case of the PM removal temperature raising process.
  • the temperature of the exhaust gas (3) is set to 50 ° C. higher than that in the case where the exhaust gas temperature raising means (6) is the temperature removing process for removing PM. C.
  • the temperature of the exhaust (3) is preferably increased by 25 to 75 ° C.
  • the control means (4) is configured to deposit the specific sulfur compound. After the accumulated value is reset and the PM removal temperature raising process is completed, the process for estimating the accumulated value of the specific sulfur compound is resumed. At reset, the accumulated accumulation value is set to O.
  • the control means (4) deposits the specific sulfur compound to be deposited on the DPF (2) based on the map data relating to the amount of the specific sulfur compound deposited per unit time obtained experimentally for each predetermined load at a predetermined engine speed. Estimate the integrated value. Instead of this, the control means (4) deposits on the DPF (2) based on the map data relating to the deposition amount of the specific sulfur compound per unit time obtained experimentally for each predetermined exhaust temperature at a predetermined engine speed. You may estimate the accumulation integrated value of the specific sulfur compound to do.
  • step (S1) it is determined in step (S1) whether or not the temperature removal process for PM is in progress. If the determination is negative, in step (S2), whether or not the exhaust gas temperature is in the high-load close operating temperature range. If the determination is affirmative, the accumulated cumulative amount of the specific sulfur compound is estimated in step (S3), and the accumulated cumulative amount of the specific sulfur compound is set to the removal requirement value for the specific sulfur compound in step (S4). If the determination is affirmative, in step (S5), a specific sulfur compound removal temperature raising process is performed, and in step (S6), the accumulated cumulative value of the specific sulfur compound is reset.
  • step (S1) If the determination in step (S1) is affirmative, the accumulated cumulative value of the specific sulfur compound is reset in step (S6). If the determination in step (S4) is negative, the process returns to step (S1). For this reason, when the temperature removal process of PM is performed before the estimated accumulated cumulative value of the specific sulfur compound reaches the predetermined specific sulfur compound removal request value, the control means (4) is configured to control the specific sulfur compound. The accumulated accumulation value of the compound will be reset.

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Abstract

　高負荷寄り運転時に発生する特定硫黄化合物がＤＰＦに多量に堆積するのを防止することができるディーゼルエンジンの排気処理装置を提供する。ＤＰＦ２でのＰＭ堆積量が所定のＰＭ除去要求量に達したことを、制御手段４が検出したことに基づいて、制御手段４がＤＰＦ昇温手段５にＰＭの除去昇温処理を実施させるディーゼルエンジンの排気処理装置において、排気３の温度が所定の高負荷寄り運転温度領域内にある場合には、ＤＰＦ２に堆積する特定硫黄化合物の堆積積算値の推定処理を制御手段４が実施し、推定された特定硫黄化合物の堆積積算値が特定硫黄化合物の所定の除去要求値に達したことに基づいて、制御手段４がＤＰＦ昇温手段５に特定硫黄化合物の除去昇温処理を実施させ、この特定硫黄化合物の除去昇温処理では、通常運転の場合よりもＤＰＦ２の温度を高めるようにした。

Description

ディーゼルエンジンの排気処理装置
　本発明は、ディーゼルエンジンの排気処理装置に関し、詳しくは、高負荷寄り運転時に発生する特定硫黄化合物がＤＰＦに多量に堆積するのを防止することができるディーゼルエンジンの排気処理装置に関する。
　従来、排気経路にＤＰＦを配置し、このＤＰＦで排気中のＰＭを捕捉し、このＤＰＦでのＰＭ堆積量が所定のＰＭ除去要求量に達したことを、制御手段が検出したことに基づいて、制御手段がＤＰＦ昇温手段にＰＭの除去昇温処理を実施させ、このＰＭの除去昇温処理では、通常運転の場合よりもＤＰＦの温度を高めるようにした、ディーゼルエンジンの排気処理装置がある(例えば、特許文献１参照)。
　ＤＰＦはディーゼル・パティキュレート・フィルタ、ＰＭは排気中の粒子状物質の略称である(以下、同じ)。
　この種の排気処理装置では、ＤＰＦで排気中のＰＭが捕捉されて排気が浄化され、ＤＰＦに堆積したＰＭはＰＭの除去昇温処理で焼却除去され、ＤＰＦの再生が図られる利点がある。
　しかし、この排気処理装置では、高負荷寄り運転時にＤＰＦに堆積する特定硫黄化合物を除去する手段がないため、問題がある。
特開２００５－９０３５９号公報(図１、図２参照)
　《問題》　ＤＰＦに特定硫黄化合物が多量に堆積することがある。
　従来の排気処理装置では、高負荷寄り運転時にＤＰＦに堆積する特定硫黄化合物を除去する手段がないため、産業用ディーゼルエンジンでは、ＤＰＦに特定硫黄化合物が多量に堆積することがある。ＤＰＦに堆積した特定硫黄化合物は、ＤＰＦのＰＭ捕捉機能の低下やＤＰＦハウジングの腐食等の問題を惹き起こす。
　本発明者らは、研究の過程で、次の知見を得て、この発明に至った。
　すなわち、自動車用ディーゼルエンジンでは、軽負荷運転が常態であり、ＤＰＦに通過させる排気温度が３００～４００°Ｃ程度であるため、ＰＭの生成が促進されるのに対して特定硫黄化合物の生成は抑制され、ＤＰＦにはＰＭが堆積しやすいのに比べ、特定硫黄化合物は堆積しにくい。このため、ＤＰＦでのＰＭ堆積量が所定のＰＭ除去要求値に達し、ＰＭの除去昇温処理が行われると、堆積量の少ない特定硫黄化合物はＰＭの除去昇温処理によってＰＭとともに焼却除去される。
　しかし、産業用ディーゼルエンジンでは、高負荷連続運転が多く、ＤＰＦに通過させる排気の温度が４００～５００°Ｃ程度となり、ＰＭは通常運転中に自然に焼却除去され、ＤＰＦに堆積しにくいのに比べ、特定硫黄化合物の生成は促進され、ＤＰＦに堆積しやすい。このため、ＤＰＦでのＰＭ堆積量がＰＭ除去要求値に達することなく、ＰＭの除去昇温処理が行われないまま、長期間にわたって特定硫黄化合物が堆積し続ける。
　特定硫黄化合物は、ＤＰＦに通過させる排気の温度が４００～５００°Ｃ程度の時にＤＰＦに堆積する硫黄化合物である。高負荷連続運転の後、ＤＰＦを徐冷し、ＤＰＦに堆積した堆積物を取り出して分析すると、室温では硫酸水化物を主体とする硫黄化合物として検出される。
　主要な請求項１の発明は、次の通りである。
　図１に例示するように、排気経路(１)にＤＰＦ(２)を配置し、このＤＰＦ(２)で排気(３)中のＰＭを捕捉し、このＤＰＦ(２)でのＰＭ堆積量が所定のＰＭ除去要求量に達したことを、制御手段(４)が検出したことに基づいて、制御手段(４)がＤＰＦ昇温手段(５)にＰＭの除去昇温処理を実施させ、このＰＭの除去昇温処理では、通常運転の場合よりもＤＰＦ(２)の温度を高めるようにした、ディーゼルエンジンの排気処理装置において、
　図１に例示するように、排気(３)の温度が所定の高負荷寄り運転温度領域内にある場合には、ＤＰＦ(２)に堆積する特定硫黄化合物の堆積積算値の推定処理を制御手段(４)が実施し、推定された特定硫黄化合物の堆積積算値が特定硫黄化合物の所定の除去要求値に達したことに基づいて、制御手段(４)がＤＰＦ昇温手段(５)に特定硫黄化合物の除去昇温処理を実施させ、この特定硫黄化合物の除去昇温処理では、通常運転の場合よりもＤＰＦ(２)の温度を高めるようにしたことを特徴とするディーゼルエンジンの排気処理装置。
　(請求項１の発明)
　請求項１の発明は、次の効果を奏する。
　《効果》　特定硫黄化合物がＤＰＦに多量に堆積するのを防止することができる。
　図２に例示するように、排気(３)の温度が所定の高負荷寄り運転温度領域内にある場合には、ＤＰＦ(２)に堆積する特定硫黄化合物の堆積積算値の推定処理を制御手段(４)が実施し、推定された特定硫黄化合物の堆積積算値が特定硫黄化合物の所定の除去要求値に達したことに基づいて、制御手段(４)がＤＰＦ昇温手段(５)に特定硫黄化合物の除去昇温処理を実施させ、この特定硫黄化合物の除去昇温処理では、通常運転の場合よりもＤＰＦ(２)の温度を高めるようにしたので、特定硫黄化合物がＤＰＦ(２)に多量に堆積するのを防止することができる。これにより、ＤＰＦ(２)のＰＭ捕捉機能の低下、ＤＰＦハウジング(７)の腐食等を抑制することができる。
　(請求項２の発明)
　請求項２の発明は、請求項１の発明の効果に加え、次の効果を奏する。
　《効果》　特定硫黄化合物の除去を速やかに行うことができる。
　特定硫黄化合物の除去昇温処理では、ＰＭの除去昇温処理の場合よりもＤＰＦ(２)の温度を高くするようにしたので、特定硫黄化合物の除去を速やかに行うことができる。
　(請求項３の発明)
　請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明の効果に加え、次の効果を奏する。
　《効果》　特定硫黄化合物があまり堆積してない場合の不要な除去昇温処理が行われることがない。
　図２に例示するように、推定された特定硫黄化合物の堆積積算値が特定硫黄化合物の所定の除去要求値に達する前にＰＭの除去昇温処理がなされた場合には、制御手段(４)が、前記特定硫黄化合物の堆積積算値をリセットし、ＰＭの除去昇温処理が終了した後に、前記特定硫黄化合物の堆積積算値の推定処理を再開するので、ＰＭの除去昇温処理に伴って焼却除去される特定硫黄化合物の堆積積算値はカウントされない。このため、特定硫黄化合物の堆積積算値の推定を正確に行うことができ、特定硫黄化合物があまり堆積してない場合の不要な除去昇温処理が行われることがない。
　(請求項４の発明)
　請求項４の発明は、請求項１から請求項３の発明の効果に加え、次の効果を奏する。
　《効果》　特定硫黄化合物の堆積積算値の推定精度を高めることができる。
　高負荷寄り運転温度領域は、排気(３)の温度が少なくとも４００～５００°Ｃである温度領域を含むように設定されているので、ＤＰＦ(２)への特定硫黄化合物の堆積が最も促進される運転条件下で特定硫黄化合物の堆積積算値の推定処理が実施され、特定硫黄化合物の堆積積算値の推定精度を高めることができる。
　(請求項５の発明)
　請求項５の発明は、請求項１から請求項４のいずれかの発明の効果に加え、次の効果を奏する。
　《効果》　特定硫黄化合物の堆積積算値の推定精度を高めることができる。
　制御手段(４)は、所定エンジン回転数の所定負荷毎に実験的に求めた単位時間当たりの特定硫黄化合物の堆積量に関するマップデータに基づいて、ＤＰＦ(２)に堆積する特定硫黄化合物の堆積積算値を推定するので、特定硫黄化合物の堆積積算値の推定精度を高めることができる。
　(請求項６の発明)
　請求項６の発明は、請求項１から請求項４のいずれかの発明の効果に加え、次の効果を奏する。
　《効果》　特定硫黄化合物の堆積積算値の推定精度を高めることができる。
　制御手段(４)は、所定エンジン回転数の所定排気温度毎に実験的に求めた単位時間当たりの特定硫黄化合物の堆積量に関するマップデータに基づいて、ＤＰＦ(２)に堆積する特定硫黄化合物の堆積積算値を推定するので、特定硫黄化合物の堆積積算値の推定精度を高めることができる。
　(請求項７の発明)
　請求項７の発明は、請求項１から請求項６のいずれかの発明の効果に加え、次の効果を奏する。
　《効果》　特定硫黄化合物の除去を促進することができるとともに、ＤＰＦの焼損を抑制することができる。
　ＤＰＦ昇温手段(５)として排気ガス昇温手段(６)を用い、特定硫黄化合物の除去昇温処理に当たっては、ＰＭの除去昇温処理の場合よりもＤＰＦ(２)に通過させる排気の温度を２５～７５°Ｃ高くするので、排気(３)の温度を２５°Ｃ未満しか高くしない場合に比べ、特定硫黄化合物の除去を促進することができるとともに、７５°Ｃを越えて高くする場合に比べ、ＤＰＦ(２)の焼損を抑制することができる。
本発明の実施形態に係るディーゼルエンジンの排気処理装置を説明する模式図である。 図１の排気処理装置の制御手段による特定硫黄化合物の除去昇温処理のフローチャートである。
　本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１と図２は本発明の実施形態に係る排気処理装置を備えたディーゼルエンジンを説明する図で、この実施形態ではコモンレール式ディーゼルエンジンについて説明する。
　このディーゼルエンジンの概要は、次の通りである。
　図１に示すように、シリンダブロック(８)の上部にシリンダヘッド(９)を組み付け、シリンダブロック(８)の前部にエンジン冷却ファン(１０)を配置し、シリンダブロック(８)の後部にはフライホイル(１１)を配置し、フライホイル(１１)にロータプレート(１２)を取り付けている。また、シリンダブロック(８)の後部には動弁カム軸(１３)に取り付けたセンサプレート(１４)を配置している。シリンダヘッド(９)の一側には排気マニホルド(１５)を配置し、この排気マニホルド(１５)に過給機(１６)を連通させている。シリンダヘッド(９)には気筒毎にインジェクタ(１７)を配置し、各インジェクタ(１７)はコモンレール(１８)に接続している。各インジェクタ(１７)には電磁弁(１９)が設けられている。コモンレール(１８)には燃料サプライポンプ(２０)を介して燃料タンク(２１)を接続している。
　目標エンジン回転数設定手段(２２)と実エンジン回転数検出手段(２３)とクランク角検出手段(２４)と気筒判別手段(２５)とを制御手段(４)を介してインジェクタ(１７)の電磁弁(１９)に連係させている。目標エンジン回転数設定手段(２２)は、調速レバーの設定位置から目標エンジン回転数を電圧値として出力するポテンショメータである。実エンジン回転数検出手段(２３)とクランク角検出手段(２４)はロータプレート(１２)の外周に臨ませたピックアップコイルで、ロータプレート(１２)の外周に一定間隔で多数設けた歯の数を検出し、実エンジン回転数とクランク角を検出する。気筒判別手段(２５)は、センサプレート(１４)に設けた突起の検出により、各気筒の燃焼サイクルがいかなる行程にあるかを判別するためのセンサである。制御手段(４)は、エンジンＥＣＵである。ＥＣＵは、電子制御ユニットの略称である。
　制御手段(４)は、目標エンジン回転数と実エンジン回転数の偏差を小さくするように、インジェクタ(１７)の電磁弁(１９)の開弁タイミングと開弁継続時間を制御し、インジェクタ(１７)から燃焼室に所定の噴射タイミングで所定量の燃料噴射を行わせる。
　図１に示すように、排気マニホルド(１５)から過給機(１６)の排気タービン(２６)を介してＤＰＦハウジング(７)に至る排気経路(１)を設けている。このＤＰＦハウジング(７)内にＤＰＦ(２)と燃焼触媒(２７)を収容している。この燃焼触媒(２７)はＤＰＦ(２)の上流に配置されている。ＤＰＦハウジング(７)にはＤＰＦ(２)入口側の排気温度センサ(２８)とＤＰＦ(２)入口側の排気圧センサ(２９)とＤＰＦ(２)出口側の排気圧センサ(３０)とが配置され、これら各センサ(２８)(２９)(３０)には制御手段(４)を介して各インジェクタ(１７)の電磁弁(１９)と連係させている。
　ＤＰＦ(２)では排気(３)中のＰＭを捕捉し、このＤＰＦ(２)でのＰＭ堆積量が所定のＰＭ除去要求量に達したことを、制御手段(４)が検出したことに基づいて、制御手段(４)がＤＰＦ昇温手段(５)にＰＭの除去昇温処理を実施させ、このＰＭの除去昇温処理では、通常運転の場合よりもＤＰＦ(２)の温度を高める。具体的には、排気(３)の温度を６００°Ｃとする。排気(３)の温度は、ＤＰＦ(２)入口側の排気温度センサ(２８)で検出し、制御手段にフィードバックする。
　ＰＭ堆積量は、ＤＰＦ(２)入口側の排気圧センサ(２９)とＤＰＦ(２)出口側の排気圧センサ(３０)でＤＰＦ(２)の入口側と出口側の排気圧を検出し、排気圧とその差圧毎に実験的に求めたＰＭ堆積量に関するマップデータに基づいて、制御手段(４)が推定する。
　ＤＰＦ昇温手段(５)は、排気ガス昇温手段(６)であり、インジェクタ(１７)の電磁弁(１９)と燃焼触媒(２７)との組み合わせからなる。すなわち、制御手段(４)が排気行程で電磁弁(１９)を開弁させることにより、いわゆるボスト噴射を行い、未燃燃料を排気(３)中に混入させ、この未燃燃料を燃焼触媒(２７)で燃焼させることにより、その燃焼熱で排気(３)の温度を昇温させる。燃焼触媒(２７)は酸化触媒である。
　ＤＰＦ昇温手段(５)は、排気経路(１)中に燃料を噴射する排気管噴射式のインジェクタの電磁弁と燃焼触媒(２７)の組み合わせであってもよいし、ＤＰＦ(２)の上流、或いはＤＰＦ(２)に組み込んだ電気ヒータであってもよい。
　また、排気(３)の温度が所定の高負荷寄り運転温度領域内にある場合には、ＤＰＦ(２)に堆積する特定硫黄化合物の堆積積算値の推定処理を制御手段(４)が実施し、推定された特定硫黄化合物の堆積積算値が特定硫黄化合物の所定の除去要求値に達したことに基づいて、制御手段(４)がＤＰＦ昇温手段(５)に特定硫黄化合物の除去昇温処理を実施させ、この特定硫黄化合物の除去昇温処理では、通常運転の場合よりもＤＰＦ(２)の温度を高めるようにした。
　高負荷寄り運転温度領域は、排気(３)の温度が４００～６００°Ｃとなる温度領域をいうが、排気(３)の温度が少なくとも４００～５００°Ｃとなる温度領域を含むように設定する。
　高負荷寄り運転とは、高負荷運転及び中負荷運転の高負荷側の運転をいう。通常運転とは、ＰＭや特定硫黄化合物の除去昇温処理運転を除く運転をいう。
　特定硫黄化合物の除去昇温処理では、ＰＭの除去昇温処理の場合よりもＤＰＦ(２)の温度を高める。具体的には、特定硫黄化合物の除去昇温処理に当たっては、排気ガス昇温手段(６)がＰＭの除去昇温処理の場合よりも排気(３)の温度を５０°Ｃ高くし、６５０°Ｃとする。排気(３)の温度は、２５～７５°Ｃ高くするのが望ましい。
　推定された特定硫黄化合物の堆積積算値が所定の特定硫黄化合物の除去要求値に達する前にＰＭの除去昇温処理がなされた場合には、制御手段(４)が、前記特定硫黄化合物の堆積積算値をリセットし、ＰＭの除去昇温処理が終了した後に、前記特定硫黄化合物の堆積積算値の推定処理を再開する。
　リセット時には堆積積算値をＯにする。
　制御手段(４)は、所定エンジン回転数の所定負荷毎に実験的に求めた単位時間当たりの特定硫黄化合物の堆積量に関するマップデータに基づいて、ＤＰＦ(２)に堆積する特定硫黄化合物の堆積積算値を推定する。
　これに代えて、制御手段(４)は、所定エンジン回転数の所定排気温度毎に実験的に求めた単位時間当たりの特定硫黄化合物の堆積量に関するマップデータに基づいて、ＤＰＦ(２)に堆積する特定硫黄化合物の堆積積算値を推定してもよい。
　制御手段による特定硫黄化合物の除去昇温処理の流れは、次の通りである。
　図２に示すように、ステップ(Ｓ１)でＰＭの除去昇温処理中か否かが判定され、判定が否定の場合には、ステップ(Ｓ２)で排気温度が高負荷寄り運転温度領域か否かが判定され、判定が肯定の場合には、ステップ(Ｓ３)で特定硫黄化合物の堆積積算量を推定し、ステップ(Ｓ４)で特定硫黄化合物の堆積積算量が特定硫黄化合物の除去要求値に達したか否かが判定され、判定が肯定の場合には、ステップ(Ｓ５)で特定硫黄化合物の除去昇温処理を実施し、ステップ(Ｓ６)で特定硫黄化合物の堆積積算値をリセットする。
　ステップ(Ｓ１)での判定が肯定の場合には、ステップ(Ｓ６)で特定硫黄化合物の堆積積算値をリセットする。ステップ(Ｓ４)での判定が否定の場合には、ステップ(Ｓ１)に戻る。このため、推定された特定硫黄化合物の堆積積算値が所定の特定硫黄化合物の除去要求値に達する前にＰＭの除去昇温処理がなされた場合には、制御手段(４)が、前記特定硫黄化合物の堆積積算値をリセットすることになる。
(１) 排気経路
(２) ＤＰＦ
(３) 排気
(４) 制御手段
(５) ＤＰＦ昇温手段
(６) 排気ガス昇温手段

Claims (7)

  1. 　排気経路(１)にＤＰＦ(２)を配置し、このＤＰＦ(２)で排気(３)中のＰＭを捕捉し、このＤＰＦ(２)でのＰＭ堆積量が所定のＰＭ除去要求量に達したことを、制御手段(４)が検出したことに基づいて、制御手段(４)がＤＰＦ昇温手段(５)にＰＭの除去昇温処理を実施させ、このＰＭの除去昇温処理では、通常運転の場合よりもＤＰＦ(２)の温度を高めるようにした、ディーゼルエンジンの排気処理装置において、
    　排気(３)の温度が所定の高負荷寄り運転温度領域内にある場合には、ＤＰＦ(２)に堆積する特定硫黄化合物の堆積積算値の推定処理を制御手段(４)が実施し、推定された特定硫黄化合物の堆積積算値が特定硫黄化合物の所定の除去要求値に達したことに基づいて、制御手段(４)がＤＰＦ昇温手段(５)に特定硫黄化合物の除去昇温処理を実施させ、この特定硫黄化合物の除去昇温処理では、通常運転の場合よりもＤＰＦ(２)の温度を高めるようにしたことを特徴とするディーゼルエンジンの排気処理装置。
  2. 　請求項１に記載したディーゼルエンジンの排気処理装置において、
    　特定硫黄化合物の除去昇温処理では、ＰＭの除去昇温処理の場合よりもＤＰＦ(２)の温度を高くするようにした、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気処理装置。
  3. 　請求項１または請求項２に記載したディーゼルエンジンの排気処理装置において、
    　推定された特定硫黄化合物の堆積積算値が所定の特定硫黄化合物の除去要求値に達する前にＰＭの除去昇温処理がなされた場合には、制御手段(４)が、前記特定硫黄化合物の堆積積算値をリセットし、ＰＭの除去昇温処理が終了した後に、前記特定硫黄化合物の堆積積算値の推定処理を再開する、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気処理装置。
  4. 　請求項１から請求項３のいずれか記載したディーゼルエンジンの排気処理装置において、
    　高負荷寄り運転温度領域は、排気(３)の温度が少なくとも４００～５００°Ｃとなる温度領域を含むように設定されている、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気処理装置。
  5. 　請求項１から請求項４のいずれかに記載したディーゼルエンジンの排気処理装置において、
    　制御手段(４)は、所定エンジン回転数の所定負荷毎に実験的に求めた単位時間当たりの特定硫黄化合物の堆積量に関するマップデータに基づいて、ＤＰＦ(２)に堆積する特定硫黄化合物の堆積積算値を推定する、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気処理装置。
  6. 　請求項１から請求項４のいずれかに記載したディーゼルエンジンの排気処理装置において、
    　制御手段(４)は、所定エンジン回転数の所定排気温度毎に実験的に求めた単位時間当たりの特定硫黄化合物の堆積量に関するマップデータに基づいて、ＤＰＦ(２)に堆積する特定硫黄化合物の堆積積算値を推定する、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気処理装置。
  7. 　請求項１から請求項６のいずれかに記載したディーゼルエンジンの排気処理装置において、
    　ＤＰＦ昇温手段(５)として排気ガス昇温手段(６)を用い、
    　特定硫黄化合物の除去昇温処理に当たっては、ＰＭの除去昇温処理の場合よりも排気(３)の温度を２５～７５°Ｃ高くするようにした、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気処理装置。
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