JP4346989B2 - Exhaust gas purification device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、ディーゼルエンジンなどの内燃機関の排気系に設けられ、排気中のパティキュレートを捕集するフィルタと、フィルタの上流側またはフィルタに設けられた触媒と、フィルタに捕集されたパティキュレートを除去することによってフィルタを再生する再生手段とを備えた内燃機関の排気浄化装置に関する。 The present invention relates to a filter provided in an exhaust system of an internal combustion engine such as a diesel engine, for collecting particulates in the exhaust, a catalyst provided on the upstream side of the filter or in the filter, and the particulates collected in the filter. The present invention relates to an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, which includes a regenerating unit that regenerates a filter by removing gas.
一般に、この種のフィルタにパティキュレート(以下「PM」という)が詰まると、排圧が上昇することによって、内燃機関の出力の低下や燃費の悪化を招く。また、フィルタが詰まった状態から排気温度が上昇すると、フィルタに堆積したPMが急激に燃焼し、フィルタの温度が急上昇することによって、フィルタの亀裂や破損などが生じる。このため、これらを防止するために、フィルタを再生する排気浄化装置が従来から知られており、例えば特許文献1に開示されている。
Generally, when particulates (hereinafter referred to as “PM”) are clogged in this type of filter, exhaust pressure increases, leading to a decrease in output of the internal combustion engine and a deterioration in fuel consumption. Further, when the exhaust gas temperature rises from a state in which the filter is clogged, PM accumulated on the filter burns rapidly, and the filter temperature rapidly rises, resulting in cracking or breakage of the filter. For this reason, in order to prevent these problems, an exhaust emission control device that regenerates a filter is conventionally known, and is disclosed in, for example,
この排気浄化装置では、フィルタに堆積したPMの堆積量を算出し、この算出したPMの堆積量が所定量よりも大きいときに、内燃機関を運転するための燃料以外に、排気行程中に付加的に燃料を燃焼室に噴射するとともに、この付加的な燃料噴射(以下「ポスト噴射」という)が、PMの堆積量が所定量以下になるまで継続される。これにより、未燃燃料を、排気系に流入させ、フィルタの上流側で燃焼させることによって、排気温度を強制的に上昇させ、堆積したPMを燃焼させることで、フィルタにPMが必要以上に堆積しないようにしている。 In this exhaust purification device, the amount of PM deposited on the filter is calculated, and when the calculated amount of PM deposited is larger than a predetermined amount, it is added during the exhaust stroke in addition to the fuel for operating the internal combustion engine. In addition, fuel is injected into the combustion chamber, and this additional fuel injection (hereinafter referred to as “post-injection”) is continued until the accumulated amount of PM becomes a predetermined amount or less. As a result, unburnt fuel flows into the exhaust system and burns upstream of the filter, forcibly raising the exhaust temperature and burning the accumulated PM, so that PM accumulates more than necessary on the filter. I try not to.
しかし、上記の排気浄化装置では、ポスト噴射の実行期間中に未燃燃料が排気系に流入し続けるので、流入した未燃燃料に対する酸素の割合が小さくなり、それにより、未燃燃料が排気系で十分に燃焼しないため、フィルタの温度が速やかに上昇しない。このため、このフィルタの温度の上昇の遅れの間、内燃機関の出力の低下および燃費の悪化などが生じるおそれがある。 However, in the exhaust purification device described above, since the unburned fuel continues to flow into the exhaust system during the post injection execution period, the ratio of oxygen to the inflowed unburned fuel is reduced, and thereby the unburned fuel is discharged into the exhaust system. In this case, the temperature of the filter does not rise quickly. For this reason, the output of the internal combustion engine may be reduced and the fuel consumption may be deteriorated during the delay in the temperature rise of the filter.
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、フィルタを速やかに再生することができるとともに、再生に必要な燃料量を低減することができる内燃機関の排気浄化装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides an exhaust emission control device for an internal combustion engine that can quickly regenerate a filter and reduce the amount of fuel required for regeneration. The purpose is to provide.
上記の目的を達成するため、請求項1に係る発明は、内燃機関3の排気系4に設けられ、排気中のパティキュレートを捕集するフィルタ10と、フィルタ10の上流側またはフィルタ10に設けられた触媒(実施形態における(以下本項において同じ)第1および2酸化触媒7,9)と、フィルタ10に捕集されたパティキュレートを除去することによってフィルタ10を再生する再生手段(ECU2、図2)とを備えた内燃機関の排気浄化装置1であって、フィルタ10を再生すべきか否かを判定する再生判定手段(ECU2、図2のステップS2)と、再生判定手段によってフィルタ10を再生すべきであると判定されたときに、フィルタ10よりも上流側において排気中に未燃燃料が含まれるように燃料を供給する燃料供給手段(インジェクタ3a、ECU2、図2のステップS6およびS7)と、フィルタ10が再生可能な再生温度DPFTREFに達するまで、燃料供給手段による燃料の供給と、燃料の供給の中断を繰り返す燃料供給制御手段(ECU2、図2のステップS4〜S15)と、を備え、燃料供給制御手段による燃料の供給の中断時間(所定時間TPOSTSα)は、燃料の供給時間(所定時間TPOSTα)よりも短い時間に設定されることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention according to
この構成によれば、フィルタを再生すべきであると判定されたときに、排気系のフィルタよりも上流側において排気中に未燃燃料が含まれるように燃料を供給するとともに、この燃料の供給と中断を、フィルタが再生可能な再生温度に達するまで繰り返す。このように、フィルタを再生する必要があるときに、供給した燃料を排気中に未燃燃料として含ませることによって、この未燃燃料が、触媒によって、フィルタよりも上流側またはフィルタにおいて燃焼する。また、フィルタが再生温度に達するまで、燃料の供給と中断とを繰り返すことによって、従来と異なり、未燃燃料に対して酸素を十分に確保することができる。その結果、排気系のフィルタよりも上流側またはフィルタにおいて未燃燃料を十分に燃焼させることができ、それにより、フィルタの温度を再生温度にまで速やかに上昇させることができる。これにより、フィルタに捕集されたパティキュレートを速やかに燃焼させることによって、フィルタを速やかに再生することができる。したがって、フィルタの詰まりを確実に防止できるので、内燃機関の出力の低下および燃費の悪化などを防止することができる。また、燃料の供給と中断を繰り返し行うので、その分、フィルタの再生に必要な燃料量を低減することができる。
また、上述した構成によれば、燃料の供給の中断時間を燃料の供給時間よりも短く設定することにより、燃料の供給時間を十分に確保することで、排気中に未燃燃料を十分に含ませることができる。したがって、燃料の供給の中断による酸素の確保と相まって、フィルタの温度を再生温度までより速やかに上昇させることができる。
According to this configuration, when it is determined that the filter should be regenerated, the fuel is supplied so that unburned fuel is included in the exhaust gas upstream of the exhaust system filter, and the supply of the fuel is performed. And the interruption is repeated until the filter reaches a regeneration temperature at which regeneration is possible. In this way, when it is necessary to regenerate the filter, the supplied fuel is included in the exhaust gas as unburned fuel, whereby the unburned fuel is burned upstream of the filter or in the filter by the catalyst. Also, by repeating the fuel supply and interruption until the filter reaches the regeneration temperature, unlike the conventional case, sufficient oxygen can be secured for the unburned fuel. As a result, unburned fuel can be sufficiently combusted upstream of the exhaust system filter or in the filter, whereby the temperature of the filter can be quickly raised to the regeneration temperature. Thereby, the filter can be quickly regenerated by quickly burning the particulates collected by the filter. Therefore, clogging of the filter can be reliably prevented, so that a decrease in the output of the internal combustion engine and a deterioration in fuel consumption can be prevented. In addition, since the fuel supply and interruption are repeated, the amount of fuel necessary for the regeneration of the filter can be reduced accordingly.
Further, according to the above-described configuration, by setting the fuel supply interruption time to be shorter than the fuel supply time, the fuel supply time is sufficiently ensured, so that the unburned fuel is sufficiently included in the exhaust gas. Can be made. Accordingly, the temperature of the filter can be raised more quickly to the regeneration temperature in combination with the securing of oxygen due to the interruption of the fuel supply.
本発明の請求項2に係る発明は、請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置1において、燃料供給手段は、内燃機関3の燃焼室に、燃料噴射弁3aにより、内燃機関3の膨張行程中または排気行程中に燃料を噴射することによって燃料を供給する(図2のステップS6およびS7)ことを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the exhaust
この構成によれば、燃料噴射弁により、内燃機関の燃焼室に、膨張行程中または排気行程中に燃料を噴射することによって燃料が供給されるので、噴射された燃料が、燃焼室で燃焼せずに、未燃状態で排気系に流入し、触媒によってフィルタよりも上流側またはフィルタにおいて燃焼する。また、再生用の燃料の供給を、内燃機関に一般に設けられた既存の燃料噴射弁を利用して行うので、これを格別の機構を設けることなく行うことができる。 According to this configuration, since the fuel is supplied by injecting the fuel into the combustion chamber of the internal combustion engine during the expansion stroke or the exhaust stroke by the fuel injection valve, the injected fuel is combusted in the combustion chamber. Instead, it flows into the exhaust system in an unburned state and burns upstream of the filter or in the filter by the catalyst. Further, since the fuel for regeneration is supplied by using an existing fuel injection valve generally provided in the internal combustion engine, this can be performed without providing a special mechanism.
本発明の請求項3に係る発明は、請求項1または2に記載の内燃機関の排気浄化装置1において、燃料供給制御手段は、燃料供給手段により供給される燃料の量を、フィルタ10が再生温度DPFTREFに達したとき(ステップ4:YES)には、再生温度DPFTREFに達する前よりも小さな値に制御する(ステップ16)ことを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, in the exhaust
この構成によれば、燃料供給手段により供給される燃料の量が、フィルタが再生温度に達したときには、再生温度に達する前よりも小さな値に制御される。 According to this configuration, when the filter reaches the regeneration temperature, the amount of fuel supplied by the fuel supply means is controlled to a value smaller than before reaching the regeneration temperature.
以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図1に示すように、内燃機関(以下「エンジン」という)3は、4つの気筒#1〜#4を備えた車両用のディーゼルエンジンであり、各気筒のシリンダヘッド(図示せず)には、燃焼室(図示せず)に臨むように燃料噴射弁(以下「インジェクタ」という)3a(燃料供給手段)が取り付けられている。各インジェクタ3aは、コモンレールを介して高圧ポンプ(いずれも図示せず)に接続されている。高圧ポンプは、後述するECU2による制御により、燃料タンク(図示せず)の燃料を、高圧に昇圧した後、コモンレールを介してインジェクタ3aに送り、インジェクタ3aはこの燃料を燃焼室に噴射する。インジェクタ3aの燃料噴射の時間(燃料噴射量)およびタイミングは、ECU2からの駆動信号によって制御される。なお、この燃料噴射は、4つの気筒#1〜#4において、#1→#3→#4→#2の順で行われる。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, an internal combustion engine (hereinafter referred to as “engine”) 3 is a diesel engine for vehicles having four
エンジン3の排気系4は、気筒#1〜#4から排出された排気を下流側に導くための排気マニホルド5と、この排気マニホルド5に連結された排気管6を備えている。排気管6には、上流側から順に、第1酸化触媒7(触媒)、ヒータ付触媒8、第2酸化触媒9(触媒)およびフィルタ10が設けられている。第1および第2酸化触媒7,9は、排気中のHCおよびCOを酸化し、排気を浄化する。ヒータ付触媒8は、ヒータ(図示せず)を備えており、ヒータへの通電により、排気が昇温される。フィルタ10は、排気中の煤などのパティキュレート(以下「PM」という)を捕集することによって、大気中に排出されるPMを低減する。また、フィルタ10は、その表面に第2酸化触媒9と同様の触媒(図示せず)を担持している。
The
また、排気管6には、ヒータ付触媒8よりも上流側に第1温度センサ11が、第2酸化触媒9とフィルタ10の間に第2温度センサ12が、それぞれ取り付けられており、フィルタ10の上流側端部の中央には、第3温度センサ13が取り付けられている。第1温度センサ11は、ヒータ付触媒8よりも上流側の排気の温度(以下「触媒前ガス温度」という)EHCGTを検出する。第2温度センサ12は、フィルタ10のすぐ上流側の排気の温度(以下「フィルタ前ガス温度」という)DPFGTを検出する。第3温度センサ13は、フィルタ10の温度(以下「フィルタ温度」という)DPFTを検出する。これらの検出信号はECU2に出力される。
In addition, a
ECU2には、クランク角センサ14から、パルス信号であるCRK信号およびTDC信号が、アクセル開度センサ15から、アクセルペダル(図示せず)の開度であるアクセル開度APが、それぞれ出力される。このCRK信号は、エンジン3のクランクシャフト(図示せず)の回転に伴い、所定のクランク角度ごとに出力される。ECU2は、このCRK信号に基づき、エンジン回転数NEを求める。TDC信号は、各気筒のピストン(図示せず)が吸気行程開始時のTDC(上死点)付近の所定クランク角度位置にあることを表す信号であり、エンジン3が4気筒タイプの本例では、クランク角180゜ごとに出力される。
From the
ECU2(再生手段、再生判定手段、燃料供給手段、燃料供給制御手段)は、インジェクタ3aなどとともに、本発明に係る排気浄化装置1を構成するものであり、I/Oインターフェース、CPU、RAMおよびROMなどからなるマイクロコンピュータで構成されている。前述した各種センサ11〜15からの検出信号はそれぞれ、I/OインターフェースでA/D変換や整形がなされた後、CPUに入力される。
The ECU 2 (regeneration means, regeneration determination means, fuel supply means, fuel supply control means) constitutes the exhaust
CPUは、これらの入力信号に応じて、エンジン3の運転状態を判別し、判別した運転状態に応じ、ROMに記憶された制御プログラムなどに従って、フィルタ10を再生するためのポスト噴射制御処理を実行する。このポスト噴射制御処理は、エンジン3を運転するための本来の燃料噴射に引き続き、膨張行程中または排気行程中に燃料を付加的に噴射することによって、その燃料を排気系4で燃焼させることでフィルタ温度DPFTを高めて、フィルタ10に堆積したPMを燃焼させて除去し、フィルタ10の再生を行うものである。
The CPU determines the operating state of the
以下、このポスト噴射制御処理について図2を参照しながら説明する。この処理は、TDC信号の入力に同期して割り込み実行される。まず、ステップS1では、フィルタ10に堆積したPMの堆積量(以下「PM堆積量」という)DPFPMSを算出する。具体的には、エンジン回転数NEおよびアクセル開度APに応じて、PM排出量マップ(図示せず)から、エンジン3から排出されたPMの排出量を求めるとともに、フィルタ温度DPFTに基づいて、PM燃焼量テーブルから、フィルタ10で燃焼されたPMの燃焼量を求める。そして、求めたこれらのPM排出量からPM燃焼量を減算することによって、PM堆積量DPFPMSを算出する。PM排出量マップは、エンジン3から排出されるPMの排出量を実験により求めたものであり、同マップでは、エンジン回転数NEが大きいほどおよびアクセル開度APが大きいほど、PM排出量がより大きく設定されている。PM燃焼量テーブルは、フィルタ10で燃焼されるPMの燃焼量を実験により求めたものであり、同マップでは、フィルタ温度DPFTが高いほど、PM燃焼量がより大きく設定されている。
Hereinafter, the post injection control process will be described with reference to FIG. This process is interrupted in synchronization with the input of the TDC signal. First, in step S1, the amount of PM deposited on the filter 10 (hereinafter referred to as “PM deposition amount”) DPFPMS is calculated. Specifically, according to the engine speed NE and the accelerator pedal opening AP, the PM discharge amount (not shown) is obtained from the PM discharge map (not shown), and based on the filter temperature DPFT, From the PM combustion amount table, the combustion amount of PM burned by the
次いで、算出したPM堆積量DPFPMSが、所定の判定値DPFPMREFよりも大きいか否かを判別する(ステップS2)。この答がNOのときには、PM堆積量DPFPMSがそれほど大きくなく、フィルタ10を再生する必要がないとして、後述するポスト噴射中断フラグF_POSTSおよびポスト噴射実行フラグF_POSTを「0」にセットし(ステップS3)、そのまま、本処理を終了する。一方、この答がYESで、DPFPMS>DPFPMREFのときには、PM堆積量DPFPMSが大きく、フィルタ10を再生すべきであると判定し、フィルタ温度DPFTが、フィルタ10を再生可能な所定の再生温度DPFTREF(例えば600℃)よりも大きいか否かを判別する(ステップS4)。
Next, it is determined whether or not the calculated PM deposition amount DPFPMS is larger than a predetermined determination value DFPPMREF (step S2). If this answer is NO, the post-injection interruption flag F_POSTS and the post-injection execution flag F_POST to be described later are set to “0” on the assumption that the PM accumulation amount DPFPMS is not so large and the
この答がNOのときには、フィルタ温度DPFTが低いことにより、フィルタ10に堆積したPMが燃焼しにくいため、フィルタ10を再生すべく、フィルタ温度DPFTを高めるためのポスト噴射制御を、次のステップS5以降において行う。このステップS5では、ポスト噴射中断フラグF_POSTSが「1」であるか否かを判別する。この答がNOのときには、ステップS6において、エンジン回転数NEおよび要求トルクPMCMDREGに応じて、図3に示すポスト噴射量決定マップを検索することにより、ポスト噴射量POSTQを求める。このポスト噴射量POSTQは、ポスト噴射によって燃焼室に噴射すべき燃料の量に相当する。なお、要求トルクPMCMDREGは、エンジン回転数NEおよびアクセル開度APに応じ、要求トルク決定マップ(図示せず)から求められる。
When this answer is NO, since the filter temperature DPFT is low, the PM deposited on the
このポスト噴射量決定マップでは、ポスト噴射量POSTQは、エンジン回転数NEが大きいほど、および要求トルクPMCMDREGが大きいほど、より小さく設定されている。これは、エンジン回転数NEが大きいほど、および要求トルクPMCMDREGが大きいほど、エンジン3の運転のための本来の燃料噴射量がより大きいことによって、排気の温度がより高く、フィルタ温度DPFTがより高い状態にあるので、その分、フィルタ温度DPFTを高めるのに必要なポスト噴射量POSTQが少なくて済むからである。
In this post injection amount determination map, the post injection amount POSTQ is set to be smaller as the engine speed NE is larger and as the required torque PMCMDREG is larger. This is because the higher the engine speed NE and the larger the required torque PMCMDREG, the higher the original fuel injection amount for the operation of the
次いで、ステップS7において、上記ステップS6で求めたポスト噴射量POSTQに基づき、ポスト噴射の開始タイミングであるポスト噴射開始時期POSTTIMを決定する。ポスト噴射開始時期POSTTIMは、膨張行程中の所定のタイミング(例えば圧縮行程終了時のTDC後120゜クランク角)を中心として、ポスト噴射の終了タイミングが排気行程中になるように決定される。これにより、ポスト噴射開始時期POSTTIMは、ポスト噴射量POSTQが大きいほどより進角側に、小さいほどより遅角側に決定される。以上のように、ポスト噴射は、エンジン3の膨張行程中または排気行程中に燃焼室に燃料を噴射することによって行われるので、これにより噴射された燃料の少なくとも一部は、燃焼室で燃焼せずに、未燃燃料として、排気中に含まれ、排気系4に流入する。
Next, in step S7, based on the post injection amount POSTQ obtained in step S6, a post injection start timing POSTTIM, which is a post injection start timing, is determined. The post-injection start timing POSTTIM is determined so that the end timing of the post-injection is in the exhaust stroke, with a predetermined timing in the expansion stroke (for example, 120 ° crank angle after TDC at the end of the compression stroke) as the center. As a result, the post injection start timing POSTTIM is determined to be more advanced as the post injection amount POSTQ is larger, and more retarded as the post injection amount POSTTIM is smaller. As described above, the post-injection is performed by injecting fuel into the combustion chamber during the expansion stroke or exhaust stroke of the
次に、ポスト噴射実行フラグF_POSTが「1」であるか否かを判別する(ステップS8)。この答がNOのときには、ダウンカウント式の実行タイマのタイマ値TPOSTを、所定時間TPOSTα(例えば28sec)(供給時間)にセットする(ステップS9)とともに、ポスト噴射の実行中であることを表すために、ポスト噴射実行フラグF_POSTを「1」にセットし(ステップS10)、ステップS11に進む。このステップS10を実行した後には、上記ステップS8の答がYESになり、その場合には、ステップS9およびS10をスキップし、ステップS11に進む。 Next, it is determined whether or not the post injection execution flag F_POST is “1” (step S8). When this answer is NO, the timer value TPOST of the down-count type execution timer is set to a predetermined time TPOSTα (for example, 28 sec) (supply time) (step S9), and the post-injection is being executed. In addition, the post injection execution flag F_POST is set to “1” (step S10), and the process proceeds to step S11. After executing Step S10, the answer to Step S8 is YES. In this case, Steps S9 and S10 are skipped and the process proceeds to Step S11.
このステップS11では、上記ステップS9でセットした実行タイマのタイマ値TPOSTが、値0であるか否かを判別する。この答がNO、すなわち、ポスト噴射の開始後、所定時間TPOSTαが経過していないときには、ダウンカウント式の中断タイマのタイマ値TPOSTSを、所定時間TPOSTαよりも短い所定時間TPOSTSα(例えば2sec)(中断時間)にセットし(ステップS12)、本処理を終了する。 In step S11, it is determined whether or not the timer value TPOST of the execution timer set in step S9 is 0. If the answer is NO, that is, if the predetermined time TPOSTα has not elapsed after the start of post injection, the timer value TPOSTS of the down-count type interruption timer is set to a predetermined time TPOSTSα (for example, 2 seconds) shorter than the predetermined time TPOSTα (interruption) Time) (step S12), and this process is terminated.
一方、ステップS11の答がYESで、TPOST=0、すなわちポスト噴射の開始後、所定時間TPOSTαが経過したときには、ステップS13において、ポスト噴射量POSTQを値0に設定することにより、ポスト噴射を中断するとともに、そのことを表すために、ポスト噴射中断フラグF_POSTSを「1」にセットした後、ステップS14に進む。また、ステップS13を実行した後には、前記ステップS5の答がYESになり、その場合には、前記ステップS6〜S13をスキップし、ステップS14に進む。 On the other hand, if the answer to step S11 is YES and TPOST = 0, that is, if the predetermined time TPOSTα has elapsed after the start of post injection, the post injection is interrupted by setting the post injection amount POSTQ to a value of 0 in step S13. In addition, in order to express this, the post injection interruption flag F_POSTS is set to “1”, and then the process proceeds to step S14. Further, after executing step S13, the answer to step S5 becomes YES. In this case, the steps S6 to S13 are skipped and the process proceeds to step S14.
このステップS14では、上記ステップS12でセットした中断タイマのタイマ値TPOSTSが、値0であるか否かを判別する。この答がNOのときには、そのまま本処理を終了し、ポスト噴射の中断を継続する。一方、ステップS14の答がYESで、TPOSTS=0、すなわち、ポスト噴射の中断後、所定時間TPOSTSαが経過したときには、ポスト噴射中断フラグF_POSTSおよびポスト噴射実行フラグF_POSTを「0」にリセットし(ステップS15)、本処理を終了する。このステップS15を実行した後には、前記ステップS5の答がNOとなり、その場合には、前記ステップS6以降が実行されることにより、一旦中断されたポスト噴射が再開される。 In step S14, it is determined whether or not the timer value TPOSTS of the interruption timer set in step S12 is 0. When this answer is NO, the present process is terminated as it is, and the post-injection is continued. On the other hand, if the answer to step S14 is YES and TPOSTS = 0, that is, if the predetermined time TPOSTSα has elapsed after the suspension of post injection, the post injection suspension flag F_POSTS and the post injection execution flag F_POST are reset to “0” (step S15), this process is terminated. After executing step S15, the answer to step S5 is NO. In this case, post-injection once suspended is resumed by executing step S6 and subsequent steps.
一方、ステップS4の答がYESで、DPFT>DPFTREF、すなわちフィルタ温度DPFTが再生温度DPFTREFに達したときには、維持ポスト噴射を実行する(ステップS16)とともに、前記ステップS3を実行し、本処理を終了する。この維持ポスト噴射は、フィルタ温度DPFTが低下しないよう、ステップS5以降のポスト噴射よりも全体として少ない噴射量でポスト噴射を実行するものである。 On the other hand, when the answer to step S4 is YES and DPFT> DPFTREF, that is, when the filter temperature DPFT reaches the regeneration temperature DPFTREF, the maintenance post-injection is executed (step S16), and the step S3 is executed and the present process is terminated. To do. This maintenance post-injection performs post-injection with an overall smaller injection amount than post-injection after step S5 so that the filter temperature DPFT does not decrease.
次いで、以上のポスト噴射制御処理によって得られる動作例を、図4を参照しながら説明する。まず、PM堆積量DPFPMSが判定値DPFPMREFよりも大きい場合に(ステップS2:YES)、フィルタ10を再生すべきであると判定し、フィルタ温度DPFTが再生温度DPFTREFよりも低いという条件が成立したときに(ステップS4:NO)、ポスト噴射が開始される(ステップS6,S7、時点t0)。その後、上記の条件が成立している限り、所定時間TPOSTαにわたってポスト噴射が実行される(ステップS6〜S11)。そして、所定時間TPOSTαが経過すると(ステップS11:YES)、ポスト噴射が中断される(ステップS13、時点t1)。その後、所定時間TPOSTSαが経過したときに(ステップS14:YES)、このポスト噴射の中断が終了し、ポスト噴射が再開される(時点t2)。以上の所定時間TPOSTαにわたるポスト噴射の実行、および所定時間TPOSTSαにわたるポスト噴射の中断が、繰り返し行われる。
Next, an operation example obtained by the post injection control process described above will be described with reference to FIG. First, when the PM accumulation amount DPFPMS is larger than the determination value DPFPMREF (step S2: YES), it is determined that the
次に、上述したポスト噴射制御処理を実行した場合、およびポスト噴射を中断せずに継続して実行した従来の場合のフィルタ温度DPFTなどの推移の一例を、図5および図6をそれぞれ参照しながら説明する。 Next, referring to FIG. 5 and FIG. 6 respectively, an example of transition of the filter temperature DPFT and the like in the case where the post injection control process described above is executed and in the conventional case where the post injection is continuously executed without being interrupted. While explaining.
ポスト噴射制御処理を実行した場合には、図5に示すように、時点t0においてポスト噴射が開始されると、それにより排気系4に流入した未燃燃料の一部が第1酸化触媒7によって燃焼することによって、触媒前ガス温度EHCGTは徐々に上昇する。この触媒前ガス温度EHCGTよりも下流側の排気の温度であるフィルタ前ガス温度DPFGTは、上流側での未燃燃料の燃焼による排気温度の上昇および第2酸化触媒9により、より多くの未燃燃料が燃焼することによって、触媒前ガス温度EHCGTよりも高い温度に急激に上昇し、その後、緩やかに上昇する。フィルタ温度DPFTは、フィルタ前ガス温度DPFGTの上昇およびフィルタ10の表面の触媒による未燃燃料のさらなる燃焼によって、フィルタ前ガス温度DPFGTよりも高い温度に急激に上昇し、その後、緩やかに上昇する。また、フィルタ温度DPFTは、時点tαにおいて、フィルタ10に堆積したPMが燃焼可能な所定の温度(以下「燃焼可能温度」という)TREF(例えば600℃)に達している。
When the post-injection control process is executed, as shown in FIG. 5, when the post-injection is started at time t0, a part of the unburned fuel that has flowed into the
これに対して、図6に示す従来の場合には、ポスト噴射の開始後(時点t0以降)、触媒前ガス温度EHCGT、フィルタ前ガス温度DPFGTおよびフィルタ温度DPFTの上昇度合は、ポスト噴射制御処理を実行した場合よりもそれぞれ小さい。このため、フィルタ温度DPFTが燃焼可能温度TREFに達するのは、時点tαよりも非常に遅い時点tβである。以上から、本実施形態のポスト噴射制御処理によって、フィルタ温度DPFTを燃焼可能温度TREFに速やかに上昇させることができることが確認された。 On the other hand, in the conventional case shown in FIG. 6, after the start of post injection (after time t0), the degree of increase in the pre-catalyst gas temperature EHCGT, the pre-filter gas temperature DPFGT, and the filter temperature DPFT is determined by the post injection control process. Each is smaller than if executed. For this reason, the filter temperature DPFT reaches the combustible temperature TREF at a time point tβ that is much later than the time point tα. From the above, it was confirmed that the filter temperature DPFT can be quickly raised to the combustible temperature TREF by the post injection control process of the present embodiment.
以上のように、本実施形態によれば、PM堆積量DPFPMSが判定値DPFPMREFよりも大きい場合に、フィルタ10を再生すべきであると判定し、フィルタ温度DPFTが再生温度DPFTREFよりも低いときに、所定時間TPOSTαにわたるポスト噴射の実行、および所定時間TPOSTSαにわたるポスト噴射の中断を、フィルタ温度DPFTが再生温度DPFTREFに達するまで繰り返し行う。このポスト噴射の実行により、未燃燃料を排気系4に流入させるとともに、ポスト噴射の中断により、未燃燃料に対して酸素を十分に確保できるので、排気系4のフィルタ10よりも上流側およびフィルタ10において、未燃燃料を第2酸化触媒9などによって十分に燃焼させることができる。それにより、フィルタ温度DPFTを再生温度DPFTREFにまで速やかに上昇させることによって、フィルタ10を速やかに再生することができる。したがって、フィルタ10の詰まりを確実に防止できるので、エンジン3の出力の低下および燃費の悪化などを防止することができる。また、所定時間TPOSTSαが所定時間TPOSTαよりも短く設定されていることによって、ポスト噴射の実行時間を十分に確保することで、未燃燃料を排気系4に十分に流入させることができるので、フィルタ温度DPFTを再生温度DPFTREFまでより速やかに上昇させることができる。
As described above, according to the present embodiment, when the PM accumulation amount DPFPMS is larger than the determination value DFPPMREF, it is determined that the
さらに、ポスト噴射の実行期間中に、所定時間TPOSTSαにわたってポスト噴射を中断するので、その分、再生に必要な燃料量を低減することができる。また、ポスト噴射量POSTQを、エンジン回転数NEおよび要求トルクPMCMDREGに応じて決定するので、再生に必要な燃料量をエンジン3の運転状態に応じて適切に設定でき、これをさらに低減することができる。また、ポスト噴射を、既存のインジェクタ3aを利用しながら、格別の機構を設けることなく行うことができる。
Furthermore, since the post-injection is interrupted for a predetermined time TPOSTSα during the post-injection execution period, the amount of fuel necessary for regeneration can be reduced accordingly. Further, since the post injection amount POSTQ is determined according to the engine speed NE and the required torque PMCMDREG, the fuel amount necessary for regeneration can be appropriately set according to the operating state of the
なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、フィルタよりも上流側における排気中への未燃燃料の供給を、インジェクタ3aを用いた燃焼室へのポスト噴射によって行っているが、これに代えて、排気系のフィルタよりも上流側にインジェクタを別個に設け、これにより燃料を噴射するようにしてもよい。また、実施形態では、前述した所定時間TPOSTαおよび所定時間TPOSTSαをそれぞれ、所定の固定値としているが、これらの値を内燃機関の運転状態やフィルタの昇温状態などに応じて設定するようにしてもよい。その場合には、ポスト噴射の実行・中断を、内燃機関の運転状態やフィルタの昇温状態に応じてきめ細かく適切に行うことができるので、本発明の効果をさらに効果的に得ることができる。 In addition, this invention can be implemented in various aspects, without being limited to the described embodiment. For example, in the embodiment, the supply of unburned fuel into the exhaust gas upstream of the filter is performed by post-injection into the combustion chamber using the injector 3a. Alternatively, a separate injector may be provided on the upstream side to inject fuel. In the embodiment, the predetermined time TPOSTα and the predetermined time TPOSTSα are set to predetermined fixed values. These values are set according to the operating state of the internal combustion engine, the temperature rising state of the filter, and the like. Also good. In that case, the execution / interruption of post-injection can be finely and appropriately performed according to the operating state of the internal combustion engine and the temperature rise state of the filter, so that the effects of the present invention can be obtained more effectively.
さらに、実施形態では、フィルタ温度DPFTを、第3温度センサ13によって検出しているが、これに代えて、エンジンの運転状態、例えば燃料噴射量やエンジン回転数などに応じて推定してもよい。また、説明した実施形態は、本発明を、ディーゼルエンジン3に適用した例であるが、本発明はこれに限らず、ディーゼルエンジン以外の各種のエンジン、例えば、ガソリンエンジンやクランク軸を鉛直方向に配置した船外機などのような船舶推進機用エンジンに適用してもよいことはもちろんである。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。
Furthermore, in the embodiment, the filter temperature DPFT is detected by the
1 排気浄化装置
2 ECU(再生手段、再生判定手段、燃料供給手段、燃料供給制 御手段)
3 エンジン
3a インジェクタ(燃料供給手段)
4 排気系
7 第1酸化触媒(触媒)
9 第2酸化触媒(触媒)
10 フィルタ
DPFTREF 再生温度
TPOSTSα 所定時間(中断時間)
TPOSTα 所定時間(供給時間)
1 Exhaust gas purification device
2 ECU (regeneration means, regeneration determination means, fuel supply means, fuel supply control means)
3 Engine
3a Injector (fuel supply means)
4 Exhaust system
7 First oxidation catalyst (catalyst)
9 Second oxidation catalyst (catalyst)
10 Filter DPFTREF Regeneration temperature TPOSTSα Predetermined time (interruption time)
TPOSTα predetermined time (supply time)
Claims (3)
前記フィルタを再生すべきか否かを判定する再生判定手段と、
当該再生判定手段によって前記フィルタを再生すべきであると判定されたときに、前記フィルタよりも上流側において排気中に未燃燃料が含まれるように燃料を供給する燃料供給手段と、
前記フィルタが再生可能な再生温度に達するまで、前記燃料供給手段による燃料の供給と、当該燃料の供給の中断を繰り返す燃料供給制御手段と、を備え、
前記燃料供給制御手段による燃料の供給の中断時間は、燃料の供給時間よりも短い時間に設定されることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 A filter provided in an exhaust system of an internal combustion engine for collecting particulates in the exhaust; a catalyst provided on the upstream side of the filter or in the filter; and removing the particulates collected in the filter An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine comprising a regenerating means for regenerating the filter,
Reproduction determination means for determining whether or not to regenerate the filter;
Fuel supply means for supplying fuel so that unburned fuel is included in the exhaust gas upstream of the filter when the regeneration determination means determines that the filter should be regenerated;
Fuel supply by the fuel supply means, and fuel supply control means for repeating interruption of the fuel supply until the filter reaches a regenerative regeneration temperature ,
An exhaust purification device of an internal combustion engine, wherein the fuel supply control means interrupts the fuel supply in a time shorter than the fuel supply time .
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