JP2005147039A - Exhaust emission control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、排気管の途中に触媒再生型のパティキュレートフィルタを装備した排気浄化装置に関するものである。 The present invention relates to an exhaust emission control device equipped with a catalyst regeneration type particulate filter in the middle of an exhaust pipe.
ディーゼルエンジンから排出されるパティキュレート(Particulate Matter:粒子状物質)は、炭素質から成る煤と、高沸点炭化水素成分から成るSOF分(Soluble Organic Fraction:可溶性有機成分)とを主成分とし、更に微量のサルフェート(ミスト状硫酸成分)を含んだ組成を成すものであるが、この種のパティキュレートの低減対策としては、排気ガスが流通する排気管の途中に、パティキュレートフィルタを装備することが従来より行われている。 Particulate matter (particulate matter) discharged from a diesel engine is mainly composed of soot composed of carbonaceous matter and SOF content (Soluble Organic Fraction) composed of high-boiling hydrocarbon components. The composition contains a small amount of sulfate (mist-like sulfuric acid component). As a measure to reduce this type of particulates, a particulate filter is installed in the middle of the exhaust pipe through which the exhaust gas flows. It has been done conventionally.
この種のパティキュレートフィルタは、コージェライト等のセラミックから成る多孔質のハニカム構造となっており、格子状に区画された各流路の入口が交互に目封じされ、入口が目封じされていない流路については、その出口が目封じされるようになっており、各流路を区画する多孔質薄壁を透過した排気ガスのみが下流側へ排出されるようにしてある。 This type of particulate filter has a porous honeycomb structure made of a ceramic such as cordierite, and the inlets of the flow paths partitioned in a lattice pattern are alternately sealed, and the inlets are not sealed. About the flow path, the exit is sealed, and only the exhaust gas which permeate | transmitted the porous thin wall which divides each flow path is discharged | emitted downstream.
そして、排気ガス中のパティキュレートは、前記多孔質薄壁の内側表面に捕集されて堆積するので、目詰まりにより排気抵抗が増加しないうちにパティキュレートを適宜に燃焼除去してパティキュレートフィルタの再生を図る必要があるが、通常のディーゼルエンジンの運転状態においては、パティキュレートが自己燃焼するほどの高い排気温度が得られる機会が少ないため、例えばアルミナに白金を担持させたものに適宜な量のセリウム等の希土類元素を添加して成る酸化触媒を一体的に担持させた触媒再生型のパティキュレートフィルタの実用化が進められている。 Then, the particulates in the exhaust gas are collected and deposited on the inner surface of the porous thin wall, so that the particulates are appropriately burned and removed before the exhaust resistance increases due to clogging. It is necessary to regenerate, but in normal diesel engine operating conditions, there are few opportunities to obtain exhaust temperatures that are high enough for the particulates to self-combust. For example, an appropriate amount for alumina loaded with platinum A catalyst regeneration type particulate filter in which an oxidation catalyst formed by adding a rare earth element such as cerium is integrally supported is being put to practical use.
即ち、このような触媒再生型のパティキュレートフィルタを採用すれば、捕集されたパティキュレートの酸化反応が促進されて着火温度が低下し、従来より低い排気温度でもパティキュレートを燃焼除去することが可能となるのである。 That is, if such a catalyst regeneration type particulate filter is employed, the oxidation reaction of the collected particulates is promoted to lower the ignition temperature, and the particulates can be burned and removed even at an exhaust temperature lower than the conventional one. It becomes possible.
ただし、この種のパティキュレートフィルタにおいては、排気温度の低いアイドリング状態が長く継続した場合に触媒床温度が低下して活性が下がり、排気ガス中に含まれる未燃燃料の炭化水素がパティキュレートフィルタの酸化触媒上で酸化処理しきれずに徐々に溜まってしまうので、長時間のアイドリング状態を経た後に車両が走行を開始して排気温度が上昇した際に、パティキュレートフィルタに溜まった炭化水素が急激に酸化反応を起こして白煙を生じる虞れがあることが懸念されている。 However, in this type of particulate filter, when the idling state where the exhaust temperature is low continues for a long time, the catalyst bed temperature is lowered and the activity is lowered, and the hydrocarbon of unburned fuel contained in the exhaust gas is removed. As the exhaust gas temperature rises after the vehicle has started running after a long period of idling, hydrocarbons accumulated in the particulate filter suddenly accumulate. There is a concern that white smoke may be generated due to an oxidation reaction.
因みに、このようにアイドリング状態が長く継続してしまうような事態としては、例えば、都心を走る路線バスが激しい渋滞に巻き込まれてしまったような場合や、終点まで到着した路線バスが次の折り返し運行に備えてエンジンをかけたまま待機しているような場合(乗客が着座して待っている場合に冷房等の空調を作動させ続ける必要がある)、或いは、長距離輸送トラックが高速道路等のパーキングでエンジンをかけたまま休憩(仮眠)している場合(冷房等の空調を作動させ続けたい場合)等が想定される。 By the way, as a situation where the idling state continues for a long time like this, for example, when a route bus running in the city center is caught in a heavy traffic jam, or a route bus that arrives at the end point turns back to the next If you are waiting with the engine running in preparation (when passengers are seated and waiting, it is necessary to continue operating air conditioning such as cooling), or long-distance transportation trucks are on highways, etc. It is assumed that there is a break (nap) with the engine running in the parking (when it is desired to continue operating an air conditioner such as cooling).
そして、前述した如きアイドリング状態が長く継続した後の走行開始時における排気ガスの白煙化の対策としては、所定時間以上のアイドリング状態の継続が確認された時に、パティキュレートフィルタより上流側で排気ガスを所定温度以上に昇温する排気昇温手段を作動させ、アイドリング状態が長く継続して大量の炭化水素がパティキュレートフィルタに溜まる前に炭化水素を酸化処理してしまうという昇温制御を用いたものが既に提案されている(例えば先行出願1「特願2002−88508号明細書」、先行出願2「特願2002−296173号明細書」参照)。
And as a countermeasure against exhaust gas whitening at the start of running after the idling state as described above continues for a long time, when it is confirmed that the idling state continues for a predetermined time or longer, the exhaust gas is exhausted upstream from the particulate filter. The exhaust temperature raising means that raises the gas to a predetermined temperature or more is activated, and the temperature rise control is used so that the hydrocarbon is oxidized before the idling state continues for a long time and a large amount of hydrocarbon accumulates in the particulate filter. (See, for example,
これら先行出願1,2にも説明されている通り、排気昇温手段を作動させるにあたっては、吸気温度(外気温度)を計測する温度センサを装備し、その検出温度に基づいて排気昇温手段の作動を待機させるべき待機時間(アイドリング状態の継続により白煙を発生しかねない量の炭化水素がパティキュレートフィルタに溜まってしまうと推定される時間)を決定したり、或いは、パティキュレートフィルタの触媒床温度の代用値として排気温度を計測する温度センサを装備し、その検出温度に基づいて排気昇温手段の作動時間(パティキュレートフィルタ内に溜まった炭化水素を酸化処理してしまうのに要する時間)を決定(先行出願1では作動終了を判定)したりする必要があると考えられる。
As explained in these
即ち、吸気温度(外気温度)が高ければ、アイドリング状態での排気温度の低下が比較的少なくて済むため、排気昇温手段を作動させるための待機時間を少し長めにとっても白煙発生を回避でき、また、パティキュレートフィルタの触媒床温度が十分に高ければ、パティキュレートフィルタ内の炭化水素の酸化処理が効率良く進むものと看做して排気昇温手段の作動時間を少し短めにしても白煙発生を回避できるので、吸気温度(外気温度)やパティキュレートフィルタの触媒床温度に基づき排気昇温手段の待機時間と作動時間を最適化すれば、アイドリング時に昇温制御をかけることによる燃費の悪化を最小限に抑制することができる。 In other words, if the intake air temperature (outside air temperature) is high, the exhaust gas temperature in the idling state can be reduced relatively little, so that the generation of white smoke can be avoided even if the standby time for operating the exhaust gas temperature raising means is slightly longer. Also, if the catalyst bed temperature of the particulate filter is sufficiently high, it can be considered that the oxidation of hydrocarbons in the particulate filter will proceed efficiently, and even if the operating time of the exhaust gas heating means is shortened slightly, it will be white. Smoke generation can be avoided, so if the standby time and operating time of the exhaust temperature raising means are optimized based on the intake air temperature (outside air temperature) and the catalyst bed temperature of the particulate filter, the fuel consumption can be improved by applying temperature rise control during idling Deterioration can be minimized.
しかしながら、このように排気昇温手段の待機時間と作動時間を最適化するとした場合、吸気温度(外気温度)を計測する温度センサや、パティキュレートフィルタの触媒床温度の代用値として排気温度を計測する温度センサが万一故障してしまうと、それ以降の昇温制御が継続できなくなってしまうという問題があった。 However, when the standby time and operating time of the exhaust temperature raising means are optimized in this way, the exhaust temperature is measured as a substitute value for the temperature sensor that measures the intake air temperature (outside air temperature) and the catalyst bed temperature of the particulate filter. In the unlikely event that the temperature sensor to be broken breaks down, there is a problem that the subsequent temperature rise control cannot be continued.
本発明は、上述の実情に鑑みてなされたものであり、排気昇温手段の待機時間や作動時間を最適化するのに必要な温度センサが故障してしまったとしても、アイドリング時の昇温制御を中止せずに支障なく継続し得るようにした排気浄化装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and even if a temperature sensor necessary for optimizing the standby time and operating time of the exhaust gas temperature raising means fails, the temperature rise during idling is reduced. An object of the present invention is to provide an exhaust emission control device capable of continuing without trouble without stopping control.
本発明は、排気管の途中に装備された触媒再生型のパティキュレートフィルタと、該パティキュレートフィルタより上流側で排気ガスを所定温度以上に昇温する排気昇温手段と、外気温度又はエンジン水温を計測する第一の温度センサと、パティキュレートフィルタの触媒床温度の代用値として排気温度を計測する第二の温度センサと、前記第一の温度センサの検出温度に基づき待機時間を決定し且つ前記第二の温度センサの検出温度に基づき作動時間を決定して前記排気昇温手段を間欠的に作動せしめる昇温制御を実行する制御装置とを備えた排気浄化装置であって、前記第一の温度センサの故障時に前記待機時間の制御範囲のうちで最短の待機時間を選定し、前記第二の温度センサの故障時には前記作動時間の制御範囲のうちで最長の作動時間を選定して前記昇温制御を継続するセンサフェールモードを前記制御装置に設定したことを特徴とするものである。 The present invention relates to a catalyst regeneration type particulate filter installed in the middle of an exhaust pipe, an exhaust temperature raising means for raising the exhaust gas temperature to a predetermined temperature or more upstream from the particulate filter, an outside air temperature or an engine water temperature. A first temperature sensor that measures the exhaust temperature, a second temperature sensor that measures the exhaust gas temperature as a substitute value for the catalyst bed temperature of the particulate filter, a standby time is determined based on the detected temperature of the first temperature sensor, and An exhaust emission control device comprising: a control device for determining a working time based on a temperature detected by the second temperature sensor and executing a temperature raising control for intermittently operating the exhaust temperature raising means; When the temperature sensor fails, the shortest standby time is selected from the control range of the standby time, and when the second temperature sensor fails, the longest operation time is selected from the control range of the operation time. The sensor failure modes to continue the heating control by selecting the time and is characterized in that set in the control device.
而して、このようにすれば、第一の温度センサが万一故障してしまったとしても、制御装置がセンサフェールモードに切り替わり、排気昇温手段の作動に関する待機時間の制御範囲のうちで最短の待機時間を選定して昇温制御が継続されるので、仮に第一の温度センサの故障時が、想定される外気温度やエンジン水温の最低条件下(外気温度やエンジン水温に関し炭化水素が最も溜り易い温度条件下)であったとしても、パティキュレートフィルタ内に大量の炭化水素が溜まる前に高頻度で排気昇温手段が作動されて炭化水素の酸化処理が実行される結果、アイドリング状態が長く継続した後の走行開始時における排気ガスの白煙化が確実に防止されることになる。 Thus, in this way, even if the first temperature sensor breaks down, the control device switches to the sensor fail mode, and within the control range of the standby time related to the operation of the exhaust gas temperature raising means. Since the temperature rise control is continued by selecting the shortest standby time, if the first temperature sensor fails, the minimum conditions of the assumed outside air temperature or engine water temperature (the hydrocarbons are not related to the outside air temperature or the engine water temperature). Even if the temperature condition is the most likely to accumulate), the exhaust gas temperature raising means is operated frequently before the large amount of hydrocarbon is accumulated in the particulate filter, and the hydrocarbon oxidation process is executed. As a result, the exhaust gas is surely prevented from becoming white smoke at the start of traveling after a long period of time.
他方、第二の温度センサが万一故障してしまったとしても、制御装置がセンサフェールモードに切り替わり、排気昇温手段の作動時間の制御範囲のうちで最長の作動時間を選定して昇温制御が継続されるので、仮に第二の温度センサの故障時が、寒冷地(冬期)におけるエンジン始動からのアイドリング状態等といったパティキュレートフィルタの触媒床温度を上げるのに最も時間がかかる最悪条件下であったとしても、パティキュレートフィルタ内に溜まった炭化水素が残らず酸化処理されるまで排気昇温手段の作動が継続される結果、アイドリング状態が長く継続した後の走行開始時における排気ガスの白煙化が確実に防止されることになる。 On the other hand, even if the second temperature sensor breaks down, the control device switches to the sensor fail mode and selects the longest operating time within the control range of the operating time of the exhaust gas temperature raising means to raise the temperature. Since the control continues, the worst condition that takes the longest time to raise the catalyst bed temperature of the particulate filter, such as idling state from engine start in cold region (winter), etc. if the second temperature sensor fails Even as a result, the exhaust temperature raising means continues to operate until all the hydrocarbons accumulated in the particulate filter are oxidized, and as a result, the exhaust gas at the start of traveling after the idling state continues for a long time. White smoke is surely prevented.
更に、本発明をより具体的に実施するに際しては、例えば、エンジンの各気筒に対し燃料を噴射する燃料噴射装置を排気昇温手段として採用し、該燃料噴射装置に対し通常のアイドリング時より回転数を上げるべくメイン噴射の一回当たりの噴射量を増加し且つ該メイン噴射直後の燃焼可能なタイミングでアフタ噴射を追加する燃料噴射指令が昇温制御指令として制御装置から出力されるように構成することが可能である。 Furthermore, when the present invention is implemented more specifically, for example, a fuel injection device that injects fuel into each cylinder of the engine is adopted as an exhaust temperature raising means, and the fuel injection device rotates from the normal idling time. A fuel injection command for increasing the injection amount per main injection to increase the number and adding after injection at a combustible timing immediately after the main injection is output from the control device as a temperature increase control command Is possible.
このようにすれば、メイン噴射の一回当たりの噴射量が増加されて回転数が上げられることによりエネルギー投入量が増えて排気温度の上昇が図られ、しかも、アフタ噴射による燃料が出力に転換され難いタイミングで燃焼することによりエンジンの熱効率が下がり、燃料の発熱量のうちの動力に利用されない熱量が増えて排気温度の上昇が図られることになる。 In this way, the injection amount per injection of the main injection is increased and the rotational speed is increased, so that the amount of energy input is increased and the exhaust temperature is increased, and the fuel by the after injection is converted into the output. By burning at a difficult timing, the thermal efficiency of the engine is lowered, and the amount of heat not used for power among the calorific value of the fuel is increased, so that the exhaust temperature is raised.
また、斯かる燃料噴射装置を排気昇温手段として採用した場合には、排気流量を適宜に絞り込む排気絞り手段を排気昇温手段として併用することが好ましく、このようにすれば、前述したエンジン側における回転数の上昇とアフタ噴射の追加に併せて排気絞り手段により排気流量が絞り込まれる結果、その上流側の排気ガスが昇温されることで排気温度が上昇されると共に、排気抵抗が高まることにより気筒内に比較的温度の低い吸気が流入し難くなって比較的温度の高い排気ガスの残留量が増加し、この比較的温度の高い排気ガスを多く含む気筒内の空気が次の圧縮行程で圧縮されて爆発行程を迎えることでも更なる排気温度の上昇が図られることになる。 Further, when such a fuel injection device is employed as the exhaust gas temperature raising means, it is preferable to use an exhaust throttle means for appropriately reducing the exhaust flow rate as the exhaust gas temperature raising means. As a result of the exhaust flow rate being throttled by the exhaust throttling means in conjunction with the increase in the rotation speed and the addition of after injection, the exhaust gas temperature is raised by raising the temperature of the exhaust gas upstream, and the exhaust resistance is increased. This makes it difficult for the intake air having a relatively low temperature to flow into the cylinder, and the residual amount of the exhaust gas having a relatively high temperature increases. The exhaust gas temperature can be further increased by being compressed at the end of the explosion stroke.
上記した本発明の排気浄化装置によれば、排気昇温手段の待機時間や作動時間を最適化するのに必要な温度センサが故障してしまったとしても、制御装置がセンサフェールモードに切り替わり、排気昇温手段の作動に関する待機時間の制御範囲のうちで最短の待機時間が選定される一方、排気昇温手段の作動時間の制御範囲のうちで最長の作動時間が選定されるようになっているので、アイドリング時の昇温制御を中止せずに継続することができ、しかも、アイドリング状態が長く継続した後の走行開始時における排気ガスの白煙化を確実に防止することができるという優れた効果を奏し得る。 According to the above-described exhaust purification device of the present invention, even if the temperature sensor necessary for optimizing the standby time and the operation time of the exhaust gas temperature raising means fails, the control device switches to the sensor failure mode, While the shortest standby time is selected in the control range of the standby time related to the operation of the exhaust temperature raising means, the longest operation time is selected in the control range of the exhaust temperature raising means. Therefore, it is possible to continue the temperature increase control without idling during idling, and to reliably prevent the exhaust gas from becoming white smoke at the start of running after the idling state has continued for a long time. The effects can be achieved.
以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1〜図6は本発明を実施する形態の一例を示すもので、図1中における1はターボチャージャ2を装備したディーゼルエンジンを示しており、エアクリーナ3から導かれた吸気4が吸気管5を通し前記ターボチャージャ2のコンプレッサ2aへと送られ、該コンプレッサ2aで加圧された吸気4がインタークーラ6へと送られて冷却され、該インタークーラ6から更に吸気マニホールド7へと吸気4が導かれてディーゼルエンジン1の各気筒8(図1では直列6気筒の場合を例示している)に分配されるようになっている。
1 to 6 show an example of an embodiment for carrying out the present invention.
更に、このディーゼルエンジン1の各気筒8から排出された排気ガス9は、排気マニホールド10を介しターボチャージャ2のタービン2bへと送られ、該タービン2bを駆動した排気ガス9が排気管11を介し車外へ排出されるようにしてある。
Further, the
また、この排気管11の途中には、酸化触媒を一体的に担持して成る触媒再生型のパティキュレートフィルタ12が装備されており、図2に拡大して示す如く、このパティキュレートフィルタ12は、セラミックから成る多孔質のハニカム構造となっており、格子状に区画された各流路12aの入口が交互に目封じされ、入口が目封じされていない流路12aについては、その出口が目封じされるようになっており、各流路12aを区画する多孔質薄壁12bを透過した排気ガス9のみが下流側へ排出されるようにしてある。
Further, in the middle of the exhaust pipe 11, a catalyst regeneration
更に、パティキュレートフィルタ12の直前位置には、該パティキュレートフィルタ12に捕集されるパティキュレートの燃焼除去を助勢するためのフロースルー型の酸化触媒13が配置されており、図3に拡大して示す如く、この酸化触媒13は、前後方向に開通する多数の流路13a(セル)がセル壁13bにより画定されたハニカム構造を有している。
Further, a flow-through
そして、この前段の酸化触媒13とパティキュレートフィルタ12との間には、前段の酸化触媒13を通過してパティキュレートフィルタ12に入る排気ガス9の温度を触媒床温度の代用値として計測する温度センサ14(第二の温度センサ)が装備されており、該温度センサ14の温度信号14aがエンジン制御コンピュータ(ECU:Electronic Control Unit)を成す制御装置15に対し入力されるようになっている。
Between the
この制御装置15は、エンジン制御コンピュータを兼ねていることから燃料の噴射に関する制御も担うようになっており、より具体的には、アクセル開度をディーゼルエンジン1の負荷として検出するアクセルセンサ16(負荷センサ)からのアクセル開度信号16aと、ディーゼルエンジン1の機関回転数を検出する回転センサ17からの回転数信号17aとに基づき、ディーゼルエンジン1の各気筒8に燃料を噴射する燃料噴射装置18に向け燃料噴射信号18aが出力されるようになっている。
Since this
ここで、前記燃料噴射装置18は、各気筒8毎に装備される複数のインジェクタ19により構成されており、これら各インジェクタ19の電磁弁が前記燃料噴射信号18aにより適宜に開弁制御されて燃料の噴射タイミング(開弁時期)及び噴射量(開弁時間)が適切に制御されるようになっている。
Here, the
また、吸気管5におけるエアクリーナ3とコンプレッサ2aとの間には、吸気4の温度を外気温度として計測する温度センサ20(第一の温度センサ)が装備されており、該温度センサ20の検出信号20aも前記制御装置15に対し入力されるようになっている。
Further, a temperature sensor 20 (first temperature sensor) that measures the temperature of the
そして、前記制御装置15では、アクセル開度信号16a及び回転数信号17aに基づいて通常モードの燃料噴射信号18aが決定されるようになっている一方、後述するアイドリング判定手段によりアイドリング状態が確認されている条件下において、前記温度センサ20の検出温度に基づき待機時間A(図4参照:30分〜4時間程度)を決定すると共に、前記温度センサ14の検出温度に基づき作動時間B(図4参照)を決定して間欠的に通常モードから昇温モードへの切り替えを行い、この昇温モードに切り替わった際には、図4に示す如く、通常のアイドリング時(約450rpm程度)より回転数を上げる制御(450〜1500rpm程度)を実行するべく圧縮上死点(クランク角0゜)付近で行われていたメイン噴射の一回当たりの噴射量を増加すると共に、該メイン噴射直後の燃焼可能なタイミングでアフタ噴射を追加するような噴射パターンの燃料噴射信号18a(燃料噴射指令)が出力されるようになっている。
In the
ただし、この制御装置15には、前記各温度センサ14,20の故障時に備えたセンサフェールモードが更に設定されており、これら各温度センサ14,20からの信号入力がアイドリング条件下で消失した時にセンサフェールモードに切り替わり、このセンサフェールモードにて昇温制御を継続するようにしてある。
However, the
即ち、温度センサ20の故障時に、図5に示す如き待機時間Aの制御範囲のうちで最短の待機時間Aminを選定する一方、温度センサ14の故障時には、図6に示す如き前記作動時間Bの制御範囲のうちで最長の作動時間Bmaxを選定して前記昇温制御を継続するようになっている。
That is, when the
更に、パティキュレートフィルタ12より上流側の適宜位置には、排気管11の流路を適宜な開度に絞り込む開度調整可能な排気ブレーキ21が装備されており、該排気ブレーキ21は、制御装置15からの開度指令信号21aにより開度制御されるようになっているが、本形態例においては、制御装置15にて昇温モードが選択された際に、排気ブレーキ21に対し本来の作動から独立した別の作動を指令し、後述する如き排気温度を上げるための排気絞り手段として排気ブレーキ21を活用できるようにしてある。
Furthermore, an
ここで、前述した制御装置15には、先に説明した各温度センサ14,20、アクセルセンサ16、回転センサ17のほか、ギヤ位置がニュートラルポジションにあることを検出するニュートラルスイッチ22、サイドブレーキが引かれていることを検出するサイドブレーキスイッチ23、車速を検出する車速センサ24の夫々からの検出信号22a,23a及び車速信号24aが入力されるようになっており、これらの信号に基づき車両がアイドリング状態にあるか否かが判定され、アイドリング状態が前記待機時間Aを超えたことが確認された時に間欠的に通常モードから昇温モードへの切り替わりが実行されるようになっている。
Here, in addition to the
より具体的には、回転センサ17により比較的低い所定の回転数域であることが確認され、アクセルセンサ16によりアクセルオフ(負荷が零)が確認され、ニュートラルスイッチ22によりギヤ位置がニュートラルポジションにあることが確認され、サイドブレーキスイッチ23によりサイドブレーキが引かれていることが確認され、車速センサ24により車速が零であることが確認された時に現在の運転状態がアイドリング状態にあると制御装置15で判定されるようになっている。
More specifically, the
ここで、アイドリング状態の判定にあたっては、これらのセンサ類やスイッチ類からの信号を必ずしも全て必要とするわけではなく、少なくとも回転センサ17と、アクセルセンサ16,ニュートラルスイッチ22,サイドブレーキスイッチ23,車速センサ24の何れか一つ以上との組み合わせによりアイドリング判定手段を構成することが可能である。
Here, the determination of the idling state does not necessarily require all signals from these sensors and switches, but at least the
而して、このような制御装置15により本形態例の運転制御を行えば、回転センサ17,アクセルセンサ16,ニュートラルスイッチ22,サイドブレーキスイッチ23,車速センサ24から成るアイドリング判定手段によりアイドリング状態が確認されている条件下で、前記温度センサ20の検出温度に基づいて決定された待機時間Aで制御装置15が通常モードから昇温モードへ切り替わり、制御装置15から燃料噴射装置18に向けメイン噴射の一回当たりの噴射量を増加し且つ該メイン噴射直後の燃焼可能なタイミングでアフタ噴射を追加するような噴射パターンの燃料噴射信号18a(燃料噴射指令)が、前記温度センサ14の検出温度に基づいて決定された作動時間Bに亘り出力され続けることになる。
Thus, when the operation control of this embodiment is performed by such a
この結果、メイン噴射の一回当たりの噴射量が増加されることによりエネルギー投入量が増えて排気温度の上昇が図られ、しかも、アフタ噴射による燃料が出力に転換され難いタイミングで燃焼することによりディーゼルエンジン1の熱効率が下がり、燃料の発熱量のうちの動力に利用されない熱量が増えて排気温度の上昇が図られることになる。
As a result, by increasing the injection amount per main injection, the amount of energy input increases, the exhaust temperature rises, and the fuel from after injection burns at a timing that is difficult to convert to output. The thermal efficiency of the
また、特に本形態例では、排気流量を適宜に絞り込む排気絞り手段を成す排気ブレーキ21を排気昇温手段として併用しているので、前述したディーゼルエンジン1側における回転数の上昇とアフタ噴射の追加に合わせて排気ブレーキ21で排気流量が絞り込まれ、その上流側の排気ガス9が昇温されることで排気温度が上昇されると共に、排気抵抗が高まることにより気筒内に比較的温度の低い吸気が流入し難くなって比較的温度の高い排気ガス9の残留量が増加し、この比較的温度の高い排気ガス9を多く含む気筒内の空気が次の圧縮行程で圧縮されて爆発行程を迎えることでも更なる排気温度の上昇が図られることになる。
In particular, in the present embodiment, the
そして、このようにしてパティキュレートフィルタ12の上流側で排気ガス9が昇温されると、パティキュレートフィルタ12の触媒床温度が高められて酸化触媒の活性化が図られることになり、アイドリング状態が長く継続して大量の炭化水素がパティキュレートフィルタ12に溜められてしまう前に炭化水素が酸化処理されて放出されることになる。
When the temperature of the
この際、温度センサ20が万一故障してしまったとしても、制御装置15がセンサフェールモードに切り替わり、待機時間Aの制御範囲のうちで最短の待機時間Aminを選定して昇温制御が継続されるので、仮に温度センサ20の故障時が、想定される外気温度の最低条件下(炭化水素が最も溜り易い温度条件下)であったとしても、パティキュレートフィルタ12内に大量の炭化水素が溜まる前に高頻度で排気昇温手段が作動されて炭化水素の酸化処理が実行される結果、アイドリング状態が長く継続した後の走行開始時における排気ガスの白煙化が確実に防止されることになる。
At this time, even if the
尚、本形態例では温度センサ20で計測される吸気温度(外気温度)に基づいて待機時間Aを決めているが、吸気温度(外気温度)に替えてエンジン水温を採用し、このエンジン水温に基づいて待機時間Aを決定することも可能である。
In this embodiment, the standby time A is determined based on the intake air temperature (outside air temperature) measured by the
他方、温度センサ14が万一故障してしまったとしても、制御装置15がセンサフェールモードに切り替わり、排気昇温手段の作動時間の制御範囲のうちで最長の作動時間を選定して昇温制御が継続されるので、仮に温度センサ14の故障時が、寒冷地(冬期)におけるエンジン始動からのアイドリング状態等といったパティキュレートフィルタ12の触媒床温度を上げるのに最も時間がかかる最悪条件下であったとしても、パティキュレートフィルタ12内に溜まった炭化水素が残らず酸化処理されるまで排気昇温手段の作動が継続される結果、アイドリング状態が長く継続した後の走行開始時における排気ガス9の白煙化が確実に防止されることになる。
On the other hand, even if the temperature sensor 14 breaks down, the
即ち、図6の右側に例示している通り、寒冷地(冬期)におけるエンジン始動から昇温制御を開始した場合には、エンジンが冷えていて昇温開始時の排気温度が低くなっているため、排気温度を目標温度以上に上げるのにαで示す分だけ余分な時間がかかってしまうが、このような最悪条件下でも走行開始時の白煙発生を防ぐことができるのである。 That is, as illustrated on the right side of FIG. 6, when the temperature increase control is started from the engine start in the cold region (winter), the engine is cooled and the exhaust temperature at the start of the temperature increase is low. Although it takes extra time to increase the exhaust gas temperature above the target temperature, it is possible to prevent the generation of white smoke at the start of traveling even under such worst conditions.
従って、上記形態例によれば、アイドリング状態が長く継続した後の走行開始時における排気ガス9の白煙化を未然に防止するための昇温制御に関し、その待機時間Aや作動時間Bを最適化するのに必要な温度センサ14,20が故障してしまったとしても、制御装置15がセンサフェールモードに切り替わり、待機時間Aの制御範囲のうちで最短の待機時間Aminが選定される一方、作動時間Bの制御範囲のうちで最長の作動時間Bmaxが選定されるようになっているので、アイドリング時の昇温制御を中止せずに継続することができ、しかも、アイドリング状態が長く継続した後の走行開始時における排気ガス9の白煙化を確実に防止することができる。
Therefore, according to the above-described embodiment, the standby time A and the operation time B are optimized for the temperature rise control for preventing the
尚、本発明の排気浄化装置は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、排気昇温手段には図示する例以外の構成を採用しても良いこと、また、前段に酸化触媒を備えないパティキュレートフィルタの場合には出口側の排気温度を触媒床温度の代用値としても良いこと、更に、排気絞り手段を排気ブレーキとは別に設けても良いこと、また、吸気流量を適宜に絞り込む吸気絞り手段を排気絞り手段に替えて採用したり、排気絞り手段と併用したりしても良いこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。 The exhaust emission control device of the present invention is not limited to the above-described embodiment example, and the exhaust gas temperature raising means may adopt a configuration other than the example shown in the figure, and an oxidation catalyst is provided in the previous stage. In the case of a particulate filter that is not equipped, the exhaust temperature on the outlet side may be used as a substitute value for the catalyst bed temperature, the exhaust throttle means may be provided separately from the exhaust brake, and the intake flow rate may be set appropriately. Of course, the intake throttle means for narrowing down may be adopted instead of the exhaust throttle means, or may be used in combination with the exhaust throttle means. In addition, various changes can be made without departing from the scope of the present invention. .
1 ディーゼルエンジン(エンジン)
4 吸気
9 排気ガス
11 排気管
12 パティキュレートフィルタ
13 酸化触媒
14 温度センサ(第二の温度センサ)
14a 温度信号
15 制御装置
18 燃料噴射装置(排気昇温手段)
18a 燃料噴射信号
20 温度センサ(第一の温度センサ)
20a 検出信号
21 排気ブレーキ(排気絞り手段:排気昇温手段)
21a 開度指令信号
1 Diesel engine (engine)
4
18a
21a Opening command signal
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