WO2016143605A1 - 排気管燃料噴射器用閉塞防止装置 - Google Patents

排気管燃料噴射器用閉塞防止装置 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to an exhaust pipe fuel injector blockage prevention device for preventing blockage of an exhaust pipe fuel injector.
  • an exhaust pipe fuel injector that injects fuel into exhaust gas in order to raise the exhaust gas temperature and burn particulate matter collected in the diesel particulate filter Is employed (see, for example, Patent Document 1).
  • the exhaust pipe fuel injector determines clogging according to how much the catalyst temperature before fuel addition and the catalyst temperature after fuel addition rises, and it is determined that the exhaust pipe fuel injector is clogged.
  • the after-injection amount is increased to increase the exhaust temperature to remove deposits (see, for example, Patent Document 2).
  • an object of the present invention is to provide an exhaust pipe fuel injector blockage prevention device capable of improving fuel efficiency as compared with the conventional art.
  • the present invention devised to achieve this object includes an obstruction prevention injection execution unit for driving an exhaust pipe fuel injector, and an operation for driving the exhaust pipe fuel injector even when the exhaust temperature exceeds a threshold value.
  • a blockage prevention injection holding unit for holding the drive of the exhaust pipe fuel injector by the blockage prevention injection execution unit until an integrated value of the internal combustion engine speed becomes equal to or greater than a threshold value.
  • the present invention provides a blockage preventing injection execution unit for driving an exhaust pipe fuel injector, and an internal combustion engine speed after driving the exhaust pipe fuel injector even when an exhaust gas temperature exceeds a threshold value.
  • a blockage prevention injection holding unit that holds the drive of the exhaust pipe fuel injector by the blockage prevention injection execution unit until the integrated value of the above time becomes equal to or greater than a threshold value.
  • an automobile 100 to which the present invention is applied is a particulate matter that collects particulate matter (PM) in exhaust gas discharged from an internal combustion engine 101 such as a diesel engine and is discharged into the atmosphere.
  • a diesel particulate filter 102 for reducing the amount of discharged substances is provided, and when the amount of particulate matter deposited on the diesel particulate filter 102 exceeds a threshold value, the temperature of the diesel particulate filter 102 can be regenerated (for example, 500).
  • the particulate matter collected in the diesel particulate filter 102 is maintained at a recyclable temperature for a regeneration duration (for example, about 5 minutes).
  • the diesel particulate filter 102 is regenerated by burning it. There.
  • the internal combustion engine 101 is connected to an intake pipe 103 and is connected to an intake manifold 104 that branches intake air introduced into the internal combustion engine 101 through the intake pipe 103 into each combustion chamber of the internal combustion engine 101, and an exhaust pipe 105. And an exhaust manifold 106 that joins exhaust discharged from the combustion chambers of the internal combustion engine 101 to the exhaust pipe 105.
  • intake air is introduced into the internal combustion engine 101 through the intake pipe 103 and exhaust gas is discharged from the internal combustion engine 101 through the exhaust pipe 105 through a combustion stroke.
  • the intake air introduced into the internal combustion engine 101 is purified through the intake air purification device 109 installed in the intake pipe 103 and exhausted to the atmosphere through the exhaust gas purification device 110 installed in the exhaust pipe 105.
  • the exhaust is purified.
  • an exhaust temperature detector 112 for detecting the exhaust temperature in the vicinity of the exhaust pipe fuel injector 116 is installed in the exhaust manifold 106. Note that the exhaust temperature detector 112 may be installed in the vicinity of the exhaust pipe fuel injector 116 instead of the exhaust manifold 106.
  • the exhaust emission control device 110 includes a soluble organic (SOF) component in particulate matter contained in the exhaust gas discharged into the atmosphere through the exhaust pipe 105 and nitrogen monoxide in the exhaust gas discharged into the atmosphere through the exhaust pipe 105.
  • An oxidation catalyst (DOC) 111 that oxidizes the diesel catalyst, and a diesel particulate filter 102 installed on the exhaust gas downstream side of the oxidation catalyst 111.
  • the supercharger 113 is installed between the intake pipe 103 and the exhaust pipe 105, the prime mover 114 of the supercharger 113 installed in the exhaust pipe 105 is discharged from the internal combustion engine 101. As a result, the compressor 115 of the supercharger 113 installed in the intake pipe 103 is driven, and the intake air introduced into the internal combustion engine 101 through the intake pipe 103 is supercharged.
  • the automobile 100 is discharged into the atmosphere through the exhaust pipe 105 by adding unburned fuel to the exhaust discharged into the atmosphere through the exhaust pipe 105 and oxidizing and burning the unburned fuel with the oxidation catalyst 111.
  • an exhaust pipe fuel injector 116 for injecting fuel in accordance with the indicated fuel injection amount is mounted on the exhaust upstream side of the diesel particulate filter 102.
  • the actual fuel injection amount gradually decreases due to the blockage by the deposit, and there is a possibility that the fuel cannot be injected according to the commanded fuel injection amount.
  • An exhaust pipe fuel injector blockage prevention device 117 for preventing the pipe fuel injector 116 from being blocked is required.
  • An exhaust pipe fuel injector blockage prevention device 117 is realized by a program, hardware, and the like, and is mounted on an internal combustion engine control device (ECU) 118.
  • the exhaust pipe fuel injector A blockage prevention injection execution unit 119 for driving 116 is provided.
  • the blockage prevention injection execution unit 119 drives the exhaust pipe fuel injector 116 to perform blockage prevention injection that injects fuel into the exhaust gas, thereby depositing the deposit that causes the blockage of the exhaust pipe fuel injector 116 together with the fuel. Eject into exhaust and remove.
  • the blockage preventing injection execution unit Blocking prevention injection by 119 is performed. In this case, since fuel is frequently injected, deterioration of fuel consumption cannot be avoided.
  • the exhaust pipe fuel injector blockage prevention device 117 is realized by a program, hardware, and the like, and is mounted on the internal combustion engine control device 118. Even if the exhaust temperature becomes equal to or higher than the threshold value, the exhaust pipe fuel injector 116 is The blockage prevention injection holding unit for holding the drive of the exhaust pipe fuel injector 116 by the blockage prevention injection execution unit 119 until the integrated value of the time when the internal combustion engine rotation speed after driving becomes equal to or higher than the idle rotation speed exceeds the threshold value. 120.
  • the threshold value of the integrated value of the time during which the internal combustion engine speed after the exhaust pipe fuel injector 116 is driven becomes equal to or higher than the idle speed is such that the exhaust pipe fuel injector 116 continues to receive heat damage above the guaranteed temperature. Is determined based on the maximum integrated value at which performance degradation does not occur or the maximum integrated value at which performance degradation does not occur due to blockage of the exhaust pipe fuel injector 116, and the exhaust temperature threshold value is guaranteed by the exhaust pipe fuel injector. It is determined based on the oxidation temperature of the fuel that causes temperature and deposits.
  • the internal combustion engine speed may be detected indirectly based on the crank angle detected by the crank angle detector, or directly by the internal combustion engine speed detector 121 that detects the rotational speed of the rotating shaft. May be detected.
  • the exhaust pipe fuel injector blockage prevention device 117 detects the exhaust temperature by the exhaust temperature detector 112 in step S101, and estimates the ambient temperature of the exhaust pipe fuel injector 116.
  • the blockage preventing injection holding unit 120 determines whether the estimated exhaust gas temperature around the exhaust pipe fuel injector 116 is equal to or higher than a threshold value. If the exhaust gas temperature is not higher than the threshold value, the internal combustion engine is determined in step S103. The integrated value of the time when the rotation speed is equal to or higher than the idle rotation speed is incremented, and the process returns to step S101.
  • the integrated value of the time when the internal combustion engine speed becomes equal to or higher than the idle speed by the blockage preventing injection holding unit 120 in step S104 is the threshold value. If the accumulated value of the time when the internal combustion engine speed becomes equal to or greater than the idle speed is not equal to or greater than the threshold value, the accumulated value where the internal combustion engine speed is equal to or greater than the idle speed is incremented in step S105. The process returns to step S104.
  • the exhaust pipe fuel injector 116 is driven by the obstruction prevention injection execution unit 119 in Step S106 to implement the obstruction prevention injection.
  • the blockage preventing injection holding unit 120 resets the integrated value.
  • the exhaust pipe fuel injector blockage prevention device 117 attempts to remove deposits when the exhaust temperature in the vicinity of the exhaust pipe fuel injector 116 is at least the threshold value and the integrated value is at least the threshold value. Otherwise, defer deposit removal.
  • the fuel injection for preventing the exhaust pipe fuel injector 116 from being blocked can be minimized, and the fuel consumption can be improved as compared with the prior art.
  • the travel distance (for example, calculated based on the rotation pulse of the wheel shaft) after the exhaust pipe fuel injector 116 is driven even when the exhaust gas temperature becomes equal to or higher than the threshold value by the blocking prevention injection holding unit 120 is the threshold value. Until this is the case, it is conceivable to suspend driving of the exhaust pipe fuel injector 116 by the blocking prevention injection execution unit 119.
  • the travel distance after the exhaust pipe fuel injector 116 is driven. Even if the value does not exceed the threshold value, the drive time of the internal combustion engine 101 may be long. In this case, the exhaust pipe fuel injector 116 may be blocked.
  • the exhaust pipe fuel injector blockage prevention device 117 the internal combustion engine speed after the exhaust pipe fuel injector 116 is driven as the reference for suspending the drive of the exhaust pipe fuel injector 116 is the idle speed. Since the integrated value of the above time is used, it is possible to prevent the exhaust pipe fuel injector 116 from being blocked even in a city delivery vehicle or the like.
  • the drive of the exhaust pipe fuel injector 116 is suspended based on the integrated value of the internal combustion engine speed after the exhaust pipe fuel injector 116 is driven.
  • the driving of the exhaust pipe fuel injector 116 may be suspended based on the integrated value of the time when the engine speed after the exhaust pipe fuel injector 116 is driven becomes equal to or higher than the idle speed.
  • the threshold value of the integrated value of the time during which the internal combustion engine speed after the exhaust pipe fuel injector 116 is driven becomes equal to or higher than the idle speed is such that the exhaust pipe fuel injector 116 continues to receive heat damage above the guaranteed temperature. It is determined based on the maximum integrated value at which performance degradation does not occur or the maximum integrated value at which performance degradation does not occur due to blockage of the exhaust pipe fuel injector 116.

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Abstract

　従来よりも燃費を改善することが可能な排気管燃料噴射器用閉塞防止装置を提供する。　排気管燃料噴射器１１６を駆動させる閉塞防止噴射実施部１１９と、排気温度が閾値以上になっても排気管燃料噴射器１１６を駆動させてからの内燃機関回転数の積算値が閾値以上になるまでは閉塞防止噴射実施部１１９による排気管燃料噴射器１１６の駆動を保留する閉塞防止噴射保留部１２０と、を備えている排気管燃料噴射器用閉塞防止装置１１７である。

Description

排気管燃料噴射器用閉塞防止装置
　本発明は、排気管燃料噴射器の閉塞を防止する排気管燃料噴射器用閉塞防止装置に関する。
　従来、ディーゼル機関が搭載されている自動車においては、排気温度を昇温させてディーゼルパティキュレートフィルタに捕集されている粒子状物質を燃焼させるために排気中に燃料を噴射する排気管燃料噴射器が採用されている（例えば、特許文献１を参照）。
　排気管燃料噴射器は、燃料添加前の触媒温度と、燃料添加後の触媒温度を比較してどれだけ上昇したかによって詰りを判定し、排気管燃料噴射器が詰っていると判定されるとアフター噴射量を増量して排気温度を上昇させデポジットを除去している（例えば、特許文献２を参照）。
特開２００６－３１６７５７号公報 特開２０１２－１０２６６９号公報
　しかしながら、排気温度が閾値以上である時に排気管燃料噴射器で燃料を噴射する場合、頻繁に燃料の噴射が行われるため、燃費の悪化を避けられない。
　そこで、本発明の目的は、従来よりも燃費を改善することが可能な排気管燃料噴射器用閉塞防止装置を提供することにある。
　この目的を達成するために創案された本発明は、排気管燃料噴射器を駆動させる閉塞防止噴射実施部と、排気温度が閾値以上になっても前記排気管燃料噴射器を駆動させてからの内燃機関回転数の積算値が閾値以上になるまでは前記閉塞防止噴射実施部による前記排気管燃料噴射器の駆動を保留する閉塞防止噴射保留部と、を備えている排気管燃料噴射器用閉塞防止装置である。
　また、本発明は、排気管燃料噴射器を駆動させる閉塞防止噴射実施部と、排気温度が閾値以上になっても前記排気管燃料噴射器を駆動させてからの内燃機関回転数がアイドル回転数以上となる時間の積算値が閾値以上になるまでは前記閉塞防止噴射実施部による前記排気管燃料噴射器の駆動を保留する閉塞防止噴射保留部と、を備えている排気管燃料噴射器用閉塞防止装置である。
本発明の実施の形態に係る排気管燃料噴射器用閉塞防止装置を示す概略図である。 本発明の実施の形態に係る排気管燃料噴射器用閉塞防止装置の動作を説明する流れ図である。
　以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に順って説明する。
　図１に示すように、本発明が適用される自動車１００は、ディーゼル機関等の内燃機関１０１から排出される排気中の粒子状物質（ＰＭ）を捕集して大気中に排出される粒子状物質の排出量を低減させるディーゼルパティキュレートフィルタ１０２を備えており、ディーゼルパティキュレートフィルタ１０２における粒子状物質の堆積量が閾値を超えた時にディーゼルパティキュレートフィルタ１０２の温度を再生可能温度（例えば、５００℃程度）まで昇温させると共にディーゼルパティキュレートフィルタ１０２の温度を再生持続時間（例えば、５分程度）に亘り再生可能温度に維持してディーゼルパティキュレートフィルタ１０２に捕集されている粒子状物質を燃焼させてディーゼルパティキュレートフィルタ１０２の再生を実施している。
　内燃機関１０１は、吸気管１０３に接続されると共に吸気管１０３を通じて内燃機関１０１に導入される吸気を内燃機関１０１の各燃焼室に分岐させる吸気多岐管１０４と、排気管１０５に接続されると共に内燃機関１０１の各燃焼室から排出される排気を排気管１０５に合流させる排気多岐管１０６と、を備えている。
　吸気多岐管１０４と排気多岐管１０６は、排気再循環（ＥＧＲ）管１０７を通じて連通されているため、内燃機関１０１から排出される排気が再び内燃機関１０１に導入される吸気として環流される。このとき、排気再循環管１０７に設置された排気再循環冷却器１０８を介して排気が冷却されて吸気として環流される。
　内燃機関１０１においては、吸気管１０３を通じて内燃機関１０１に吸気が導入されると共に燃焼行程を経て排気管１０５を通じて内燃機関１０１から排気が排出される。このとき、吸気管１０３に設置された吸気浄化装置１０９を介して内燃機関１０１に導入される吸気が浄化されると共に排気管１０５に設置された排気浄化装置１１０を介して大気中に排出される排気が浄化される。
　また、排気多岐管１０６に排気管燃料噴射器１１６の近傍における排気温度を検出する排気温度検出器１１２が設置されている。なお、排気温度検出器１１２は、排気多岐管１０６ではなく排気管燃料噴射器１１６の近傍に設置されていても構わない。
　排気浄化装置１１０は、排気管１０５を通じて大気中に排出される排気に含まれている粒子状物質中の可溶性有機（ＳＯＦ）成分や排気管１０５を通じて大気中に排出される排気中の一酸化窒素を酸化させる酸化触媒（ＤＯＣ）１１１と、酸化触媒１１１の排気下流側に設置されたディーゼルパティキュレートフィルタ１０２と、を備えている。
　なお、自動車１００においては、吸気管１０３と排気管１０５との間に過給機１１３が設置されているため、排気管１０５に設置された過給機１１３の原動機１１４が内燃機関１０１から排出される排気で駆動されることにより、吸気管１０３に設置された過給機１１３の圧縮機１１５が駆動されて吸気管１０３を通じて内燃機関１０１に導入される吸気が過給される。
　更に、自動車１００は、排気管１０５を通じて大気中に排出される排気中に未燃燃料を添加すると共に未燃燃料を酸化触媒１１１で酸化燃焼させることにより、排気管１０５を通じて大気中に排出される排気温度を昇温させてディーゼルパティキュレートフィルタ１０２の温度を再生可能温度まで昇温させてその状態を維持するため、排気管１０５を通じて大気中に排出される排気中に未燃燃料を添加する手段として、ディーゼルパティキュレートフィルタ１０２の排気上流側で指示燃料噴射量に応じて燃料を噴射する排気管燃料噴射器１１６を搭載している。
　排気管燃料噴射器１１６においては、前述の通り、デポジットによる閉塞で実燃料噴射量が徐々に低下していき、指示燃料噴射量に応じて燃料を噴射することができなくなる虞があるため、排気管燃料噴射器１１６の閉塞を防止する排気管燃料噴射器用閉塞防止装置１１７が必要となる。
　本発明の好適な実施の形態に係る排気管燃料噴射器用閉塞防止装置１１７は、プログラムやハードウェア等で実現されると共に内燃機関制御装置（ＥＣＵ）１１８に実装されており、排気管燃料噴射器１１６を駆動させる閉塞防止噴射実施部１１９を備えている。
　閉塞防止噴射実施部１１９は、排気管燃料噴射器１１６を駆動させて排気中に燃料を噴射する閉塞防止噴射を実施することにより、排気管燃料噴射器１１６の閉塞の原因となるデポジットを燃料と共に排気中に噴射して除去する。
　本願発明では、排気温度検出器１１２で検出される排気温度が排気管燃料噴射器の保証温度やデポジットの原因となる燃料の酸化温度に基づいて決定される閾値以上である時に閉塞防止噴射実施部１１９による閉塞防止噴射を実施する。この場合においては、頻繁に燃料の噴射が行われるため、燃費の悪化を避けられない。
　そのため、排気管燃料噴射器用閉塞防止装置１１７は、プログラムやハードウェア等で実現されると共に内燃機関制御装置１１８に実装されており、排気温度が閾値以上になっても排気管燃料噴射器１１６を駆動させてからの内燃機関回転数がアイドル回転数以上となる時間の積算値が閾値以上になるまでは閉塞防止噴射実施部１１９による排気管燃料噴射器１１６の駆動を保留する閉塞防止噴射保留部１２０を備えている。
　ここで、排気管燃料噴射器１１６を駆動させてからの内燃機関回転数がアイドル回転数以上となる時間の積算値の閾値は、排気管燃料噴射器１１６が保証温度以上の熱害を受け続けた時に性能低下が起きない最大積算値、又は排気管燃料噴射器１１６の閉塞によって性能低下が起きない最大積算値に基づいて決定されており、排気温度の閾値は、排気管燃料噴射器の保証温度やデポジットの原因となる燃料の酸化温度に基づいて決定されている。
　また、内燃機関回転数は、クランク角度検出器で検出されるクランク角度等に基づいて間接的に検出しても良いし、回転軸の回転数を検出する内燃機関回転数検出器１２１で直接的に検出しても良い。
　図２に示すように、排気管燃料噴射器用閉塞防止装置１１７は、ステップＳ１０１で排気温度検出器１１２により排気温度を検出して、排気管燃料噴射器１１６の周辺温度を推定する。ステップＳ１０２で閉塞防止噴射保留部１２０により、推定された排気管燃料噴射器１１６の周辺の排気温度が閾値以上であるか否かを判断し、排気温度が閾値以上でない時はステップＳ１０３で内燃機関回転数がアイドル回転数以上となる時間の積算値をインクリメントしてステップＳ１０１に戻る。
　Ｓ１０２で推定された排気管燃料噴射器１１６の周辺の排気温度が閾値以上である時はステップＳ１０４で閉塞防止噴射保留部１２０により内燃機関回転数がアイドル回転数以上となる時間の積算値が閾値以上であるか否かを判断し、内燃機関回転数がアイドル回転数以上となる時間の積算値が閾値以上でない時はステップＳ１０５で内燃機関回転数がアイドル回転数以上の積算値をインクリメントしてステップＳ１０４に戻る。
　Ｓ１０４で内燃機関回転数がアイドル回転数以上となる時間の積算値が閾値以上である時はステップＳ１０６で閉塞防止噴射実施部１１９により排気管燃料噴射器１１６を駆動させて閉塞防止噴射を実施し、ステップＳ１０７で閉塞防止噴射保留部１２０により積算値をリセットする。
　即ち、排気管燃料噴射器用閉塞防止装置１１７は、排気管燃料噴射器１１６の近傍における排気温度が一度でも閾値以上となり、且つ、積算値が閾値以上となった場合に、デポジットの除去を試み、それ以外の場合に、デポジットの除去を保留する。
　以上の動作により、排気管燃料噴射器１１６の閉塞を防止するための燃料の噴射を最小限に抑えることができ、従来よりも燃費を改善することが可能となる。
　なお、閉塞防止噴射保留部１２０により、排気温度が閾値以上になっても排気管燃料噴射器１１６を駆動させてからの走行距離（例えば、車輪軸の回転パルスに基づいて演算される）が閾値以上になるまでは閉塞防止噴射実施部１１９による排気管燃料噴射器１１６の駆動を保留することも考えられる。
　ところが、都市配送車等の走行時間が短くアイドル時間が長い車両、即ち、走行距離が短いが内燃機関１０１の駆動時間が長い車両においては、排気管燃料噴射器１１６を駆動させてからの走行距離が閾値以上にならなくても内燃機関１０１の駆動時間が長い場合があり、この場合、排気管燃料噴射器１１６の閉塞が発生する虞がある。
　これに対して、排気管燃料噴射器用閉塞防止装置１１７においては、排気管燃料噴射器１１６の駆動を保留する基準として排気管燃料噴射器１１６を駆動させてからの内燃機関回転数がアイドル回転数以上となる時間の積算値を使用しているため、都市配送車等であっても排気管燃料噴射器１１６の閉塞を防止することが可能となる。
　なお、本実施の形態では、排気管燃料噴射器１１６を駆動させてからの内燃機関回転数の積算値に基づいて排気管燃料噴射器１１６の駆動を保留したが、これに置き換えて又は加えて、排気管燃料噴射器１１６を駆動させてからの内燃機関回転数がアイドル回転数以上となる時間の積算値に基づいて排気管燃料噴射器１１６の駆動を保留しても構わない。
　ここで、排気管燃料噴射器１１６を駆動させてからの内燃機関回転数がアイドル回転数以上となる時間の積算値の閾値は、排気管燃料噴射器１１６が保証温度以上の熱害を受け続けた時に性能低下が起きない最大積算値、又は排気管燃料噴射器１１６の閉塞によって性能低下が起きない最大積算値に基づいて決定されている。

Claims (2)

  1. 　排気管燃料噴射器を駆動させる閉塞防止噴射実施部と、
    　排気温度が閾値以上になっても前記排気管燃料噴射器を駆動させてからの内燃機関回転数の積算値が閾値以上になるまでは前記閉塞防止噴射実施部による前記排気管燃料噴射器の駆動を保留する閉塞防止噴射保留部と、
    　を備えていることを特徴とする排気管燃料噴射器用閉塞防止装置。
  2. 　排気管燃料噴射器を駆動させる閉塞防止噴射実施部と、
    　排気温度が閾値以上になっても前記排気管燃料噴射器を駆動させてからの内燃機関回転数がアイドル回転数以上となる時間の積算値が閾値以上になるまでは前記閉塞防止噴射実施部による前記排気管燃料噴射器の駆動を保留する閉塞防止噴射保留部と、
    　を備えていることを特徴とする排気管燃料噴射器用閉塞防止装置。
PCT/JP2016/056228 2015-03-10 2016-03-01 排気管燃料噴射器用閉塞防止装置 Ceased WO2016143605A1 (ja)

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