JP2014173516A - ディーゼルエンジン - Google Patents
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Abstract
【課題】ＤＰＦのＰＭ堆積量が過剰になる不具合を防止することができるディーゼルエンジンを提供する。
【解決手段】ＤＰＦ再生モードでは、ＤＯＣ入口排気温度Ｔが所定のポスト噴射下限温度ＴＮ以上の場合に、燃料噴射制御装置の指令でコモンレール式燃料噴射装置によるメイン噴射後のポスト噴射が実施Ｓ６され、排気に混入された未燃燃料がＤＯＣで触媒燃焼され、排気の昇温で、ＤＰＦに堆積したＰＭが焼却除去される、ディーゼルエンジンにおいて、排気流量の推定値Ｅが所定の基準流量Ｅ１の場合には、ポスト噴射下限温度ＴＮが所定の基準下限温度Ｔ１に設定Ｓ４され、排気流量の推定値Ｅが所定の基準流量Ｅ１未満の少ない流量Ｅ０の場合には、ポスト噴射下限温度ＴＮが上記基準下限温度Ｔ１未満の低い下限温度Ｔ０に設定Ｓ１０される。
【選択図】 図２
【解決手段】ＤＰＦ再生モードでは、ＤＯＣ入口排気温度Ｔが所定のポスト噴射下限温度ＴＮ以上の場合に、燃料噴射制御装置の指令でコモンレール式燃料噴射装置によるメイン噴射後のポスト噴射が実施Ｓ６され、排気に混入された未燃燃料がＤＯＣで触媒燃焼され、排気の昇温で、ＤＰＦに堆積したＰＭが焼却除去される、ディーゼルエンジンにおいて、排気流量の推定値Ｅが所定の基準流量Ｅ１の場合には、ポスト噴射下限温度ＴＮが所定の基準下限温度Ｔ１に設定Ｓ４され、排気流量の推定値Ｅが所定の基準流量Ｅ１未満の少ない流量Ｅ０の場合には、ポスト噴射下限温度ＴＮが上記基準下限温度Ｔ１未満の低い下限温度Ｔ０に設定Ｓ１０される。
【選択図】 図２
Description
本発明は、ディーゼルエンジンに関し、詳しくは、ＤＰＦのＰＭ堆積量が過剰になる不具合を防止することができるディーゼルエンジンに関する。
この明細書、特許請求の範囲、及び図面で用いられる用語のうち、ＤＰＦはディーゼル・パティキュレート・フィルタの略称、ＰＭは排気に含まれる粒子状物質の略称、ＤＯＣはディーゼル酸化触媒の略称である。
この明細書、特許請求の範囲、及び図面で用いられる用語のうち、ＤＰＦはディーゼル・パティキュレート・フィルタの略称、ＰＭは排気に含まれる粒子状物質の略称、ＤＯＣはディーゼル酸化触媒の略称である。
従来、ディーゼルエンジンとして次のようなものがある(例えば、特許文献１参照)。
排気経路に配置されたＤＰＦと、ＤＰＦのＰＭ堆積量の推定装置と、コモンレール式燃料噴射装置と、コモンレール式燃料噴射装置の燃料噴射を制御する燃料噴射制御装置と、ＤＰＦの上流側に配置されたＤＯＣとが設けられ、
ＤＰＦのＰＭ堆積量の推定値が所定のＤＰＦ再生モード開始値に至った場合には、ＤＰＦ再生モードが開始され、ＤＰＦ再生モードでは、ＤＯＣ入口排気温度が所定のポスト噴射下限温度以上の場合に、燃料噴射制御装置の指令でコモンレール式燃料噴射装置によるメイン噴射後のポスト噴射が実施され、
排気に混入された未燃燃料がＤＯＣで触媒燃焼され、排気の昇温で、ＤＰＦに堆積したＰＭが焼却除去される、ディーゼルエンジン。
この種のディーゼルエンジンによれば、ＤＰＦに堆積したＰＭの焼却除去により、ＤＰＦを再生して利用することができる利点がある。
排気経路に配置されたＤＰＦと、ＤＰＦのＰＭ堆積量の推定装置と、コモンレール式燃料噴射装置と、コモンレール式燃料噴射装置の燃料噴射を制御する燃料噴射制御装置と、ＤＰＦの上流側に配置されたＤＯＣとが設けられ、
ＤＰＦのＰＭ堆積量の推定値が所定のＤＰＦ再生モード開始値に至った場合には、ＤＰＦ再生モードが開始され、ＤＰＦ再生モードでは、ＤＯＣ入口排気温度が所定のポスト噴射下限温度以上の場合に、燃料噴射制御装置の指令でコモンレール式燃料噴射装置によるメイン噴射後のポスト噴射が実施され、
排気に混入された未燃燃料がＤＯＣで触媒燃焼され、排気の昇温で、ＤＰＦに堆積したＰＭが焼却除去される、ディーゼルエンジン。
この種のディーゼルエンジンによれば、ＤＰＦに堆積したＰＭの焼却除去により、ＤＰＦを再生して利用することができる利点がある。
しかし、この種のディーゼルエンジンでは、ポスト噴射下限温度がＤＯＣ活性化温度以上の一定値に定められているため、問題がある。
《問題点》 ＤＰＦのＰＭ堆積量が過剰になるおそれがある。
ポスト噴射下限温度がＤＯＣ活性化温度以上の一定値に定められているため、ＤＰＦ再生モードで、軽負荷運転が継続される場合には、ＤＯＣ入口排気温度がポスト噴射下限温度に到達する頻度が少なく、ポスト噴射の機会が失われ、ＤＰＦのＰＭ堆積量が過剰になるおそれがある。
ポスト噴射下限温度がＤＯＣ活性化温度以上の一定値に定められているため、ＤＰＦ再生モードで、軽負荷運転が継続される場合には、ＤＯＣ入口排気温度がポスト噴射下限温度に到達する頻度が少なく、ポスト噴射の機会が失われ、ＤＰＦのＰＭ堆積量が過剰になるおそれがある。
本発明の課題は、ＤＰＦのＰＭ堆積量が過剰になる不具合を防止することができるディーゼルエンジンを提供することにある。
ポスト噴射下限温度がＤＯＣ活性化温度以上の一定値に定められているのは、ポスト噴射時のＤＯＣ入口排気温度をできるだけ高くし、ＤＯＣの酸化機能を十分に活性化させ、ＤＯＣをすり抜ける未燃燃料のスリップ割合を小さくすることが考慮されているためである。
しかし、本発明の発明者らは、研究の結果、排気流量が少ない場合には、ＤＯＣ入口排気温度が比較的低い温度であっても、ＤＯＣの酸化効率が高まり、ＤＯＣをすり抜ける未燃燃料のスリップ割合が少なくなることを発見し、この発明に至った。
しかし、本発明の発明者らは、研究の結果、排気流量が少ない場合には、ＤＯＣ入口排気温度が比較的低い温度であっても、ＤＯＣの酸化効率が高まり、ＤＯＣをすり抜ける未燃燃料のスリップ割合が少なくなることを発見し、この発明に至った。
請求項１に係る発明の発明特定事項は、次の通りである。
図１に例示するように、排気経路(１)に配置されたＤＰＦ(２)と、ＤＰＦ(２)のＰＭ堆積量の推定装置(３)と、コモンレール式燃料噴射装置(４)と、コモンレール式燃料噴射装置(４)の燃料噴射を制御する燃料噴射制御装置(５)と、ＤＰＦ(２)の上流側に配置されたＤＯＣ(６)とが設けられ、
図２(Ａ)に例示するように、ＤＰＦ(２)のＰＭ堆積量の推定値(Ｐ)が所定のＤＰＦ再生モード開始値(Ｐ１)に至った場合には、ＤＰＦ再生モードが開始(Ｓ２)され、ＤＰＦ再生モードでは、ＤＯＣ入口排気温度(Ｔ)が所定のポスト噴射下限温度(ＴＮ)以上の場合に、燃料噴射制御装置(５)の指令でコモンレール式燃料噴射装置(４)によるメイン噴射後のポスト噴射が実施(Ｓ６)され、
図１に例示するように、排気(７)に混入された未燃燃料がＤＯＣ(６)で触媒燃焼され、排気(７)の昇温で、ＤＰＦ(２)に堆積したＰＭが焼却除去される、ディーゼルエンジンにおいて、
図１に例示するように、排気流量の推定装置(８)とポスト噴射下限温度(ＴＮ)の設定装置(９)とが設けられ、
図２(Ａ)(Ｂ)に例示するように、排気流量の推定値(Ｅ)が所定の基準流量(Ｅ１)の場合には、ポスト噴射下限温度(ＴＮ)が所定の基準下限温度(Ｔ１)に設定(Ｓ４)され、排気流量の推定値(Ｅ)が上記基準流量(Ｅ１)未満の少ない流量(Ｅ０)の場合には、ポスト噴射下限温度(ＴＮ)が上記基準下限温度(Ｔ１)未満の低い下限温度(Ｔ０)に設定(Ｓ１０)される、ことを特徴とするディーゼルエンジン。
図１に例示するように、排気経路(１)に配置されたＤＰＦ(２)と、ＤＰＦ(２)のＰＭ堆積量の推定装置(３)と、コモンレール式燃料噴射装置(４)と、コモンレール式燃料噴射装置(４)の燃料噴射を制御する燃料噴射制御装置(５)と、ＤＰＦ(２)の上流側に配置されたＤＯＣ(６)とが設けられ、
図２(Ａ)に例示するように、ＤＰＦ(２)のＰＭ堆積量の推定値(Ｐ)が所定のＤＰＦ再生モード開始値(Ｐ１)に至った場合には、ＤＰＦ再生モードが開始(Ｓ２)され、ＤＰＦ再生モードでは、ＤＯＣ入口排気温度(Ｔ)が所定のポスト噴射下限温度(ＴＮ)以上の場合に、燃料噴射制御装置(５)の指令でコモンレール式燃料噴射装置(４)によるメイン噴射後のポスト噴射が実施(Ｓ６)され、
図１に例示するように、排気(７)に混入された未燃燃料がＤＯＣ(６)で触媒燃焼され、排気(７)の昇温で、ＤＰＦ(２)に堆積したＰＭが焼却除去される、ディーゼルエンジンにおいて、
図１に例示するように、排気流量の推定装置(８)とポスト噴射下限温度(ＴＮ)の設定装置(９)とが設けられ、
図２(Ａ)(Ｂ)に例示するように、排気流量の推定値(Ｅ)が所定の基準流量(Ｅ１)の場合には、ポスト噴射下限温度(ＴＮ)が所定の基準下限温度(Ｔ１)に設定(Ｓ４)され、排気流量の推定値(Ｅ)が上記基準流量(Ｅ１)未満の少ない流量(Ｅ０)の場合には、ポスト噴射下限温度(ＴＮ)が上記基準下限温度(Ｔ１)未満の低い下限温度(Ｔ０)に設定(Ｓ１０)される、ことを特徴とするディーゼルエンジン。
(請求項１に係る発明)
請求項１に係る発明は、次の効果を奏する。
《効果》 ＤＰＦのＰＭ堆積量が過剰になる不具合を防止することができる。
図２(Ａ)(Ｂ)に例示するように、排気流量の推定値(Ｅ)が基準流量(Ｅ１)未満の少ない流量(Ｅ０)の場合には、ポスト噴射下限温度(ＴＮ)が基準下限温度(Ｔ１)未満の低い下限温度(Ｔ０)に設定(Ｓ１０)されるので、ＤＰＦ再生モードで、軽負荷運転が継続する場合でも、ＤＯＣ入口排気温度(Ｔ)がポスト噴射下限温度(ＴＮ)に到達する頻度を多くすることができ、ＤＰＦ(２)のＰＭ堆積量が過剰になる不具合を防止することができる。
請求項１に係る発明は、次の効果を奏する。
《効果》 ＤＰＦのＰＭ堆積量が過剰になる不具合を防止することができる。
図２(Ａ)(Ｂ)に例示するように、排気流量の推定値(Ｅ)が基準流量(Ｅ１)未満の少ない流量(Ｅ０)の場合には、ポスト噴射下限温度(ＴＮ)が基準下限温度(Ｔ１)未満の低い下限温度(Ｔ０)に設定(Ｓ１０)されるので、ＤＰＦ再生モードで、軽負荷運転が継続する場合でも、ＤＯＣ入口排気温度(Ｔ)がポスト噴射下限温度(ＴＮ)に到達する頻度を多くすることができ、ＤＰＦ(２)のＰＭ堆積量が過剰になる不具合を防止することができる。
《効果》 ポスト噴射下限温度が基準下限温度より低い下限温度に設定されても、ＤＯＣをすり抜ける未燃燃料のスリップ割合は小さく維持することができる。
図２(Ａ)(Ｂ)に例示するように、排気流量の推定値(Ｅ)が基準流量(Ｅ１)未満の少ない流量(Ｅ０)の場合には、ポスト噴射下限温度(ＴＮ)が上記基準下限温度(Ｔ１)未満の低い下限温度(Ｔ０)に設定(Ｓ１０)されても、ＤＯＣ(６)をすり抜ける未燃燃料のスリップ割合は小さく維持することができる。
その理由は、排気流量が少ない場合には、排気(７)の流速が遅く、ＤＯＣ(６)と排気(７)中の未燃燃料の接触時間が長くなるため、ＤＯＣ(６)の酸化効率が高まる傾向があり、ポスト噴射下限温度(ＴＮ)が基準下限温度(Ｔ１)未満の低い下限温度(Ｔ０)に設定(Ｓ１０)されても、ＤＯＣ(６)の酸化効率の高まりで、ＤＯＣ(６)の酸化能力が必要な高さに保たれるためと推定される。
図２(Ａ)(Ｂ)に例示するように、排気流量の推定値(Ｅ)が基準流量(Ｅ１)未満の少ない流量(Ｅ０)の場合には、ポスト噴射下限温度(ＴＮ)が上記基準下限温度(Ｔ１)未満の低い下限温度(Ｔ０)に設定(Ｓ１０)されても、ＤＯＣ(６)をすり抜ける未燃燃料のスリップ割合は小さく維持することができる。
その理由は、排気流量が少ない場合には、排気(７)の流速が遅く、ＤＯＣ(６)と排気(７)中の未燃燃料の接触時間が長くなるため、ＤＯＣ(６)の酸化効率が高まる傾向があり、ポスト噴射下限温度(ＴＮ)が基準下限温度(Ｔ１)未満の低い下限温度(Ｔ０)に設定(Ｓ１０)されても、ＤＯＣ(６)の酸化効率の高まりで、ＤＯＣ(６)の酸化能力が必要な高さに保たれるためと推定される。
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 排気流量に応じてポスト噴射下限温度を最適化することができる。
図２(Ａ)(Ｂ)に例示するように、排気流量の推定値(Ｅ)が基準流量(Ｅ１)未満の少ない流量(Ｅ０)の場合には、排気流量の推定値(Ｅ)が少ないほど、ポスト噴射下限温度(ＴＮ)に設定(Ｓ１０)される下限温度(Ｔ０)が低くなるので、排気流量に応じてポスト噴射下限温度(ＴＮ)を最適化することができる。
《効果》 排気流量に応じてポスト噴射下限温度を最適化することができる。
図２(Ａ)(Ｂ)に例示するように、排気流量の推定値(Ｅ)が基準流量(Ｅ１)未満の少ない流量(Ｅ０)の場合には、排気流量の推定値(Ｅ)が少ないほど、ポスト噴射下限温度(ＴＮ)に設定(Ｓ１０)される下限温度(Ｔ０)が低くなるので、排気流量に応じてポスト噴射下限温度(ＴＮ)を最適化することができる。
(請求項３に係る発明)
請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 排気流量が多い場合でも、ＤＯＣをすり抜ける未燃燃料のスリップ割合を小さくすることができる。
排気流量が多い場合でも、ＤＯＣ(６)をすり抜ける未燃燃料のスリップ割合を小さくすることができる。
その理由は、排気流量が多い場合には、排気(７)の流速が速く、ＤＯＣ(６)と排気(７)中の未燃燃料の接触時間が短くなるため、ＤＯＣ(６)の酸化効率が低下する傾向にあるが、図２(Ａ)(Ｂ)に例示するように、排気流量の推定値(Ｅ)が基準流量(Ｅ１)を超える多い流量(Ｅ２)の場合には、ポスト噴射下限温度(ＴＮ)が上記基準下限温度(Ｔ１)よりも高い下限温度(Ｔ２)に設定(Ｓ１１)されるので、高い温度によるＤＯＣ(６)の酸化機能の活性化で、ＤＯＣ(６)の酸化能力が必要な高さに保たれるためと推定される。
請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 排気流量が多い場合でも、ＤＯＣをすり抜ける未燃燃料のスリップ割合を小さくすることができる。
排気流量が多い場合でも、ＤＯＣ(６)をすり抜ける未燃燃料のスリップ割合を小さくすることができる。
その理由は、排気流量が多い場合には、排気(７)の流速が速く、ＤＯＣ(６)と排気(７)中の未燃燃料の接触時間が短くなるため、ＤＯＣ(６)の酸化効率が低下する傾向にあるが、図２(Ａ)(Ｂ)に例示するように、排気流量の推定値(Ｅ)が基準流量(Ｅ１)を超える多い流量(Ｅ２)の場合には、ポスト噴射下限温度(ＴＮ)が上記基準下限温度(Ｔ１)よりも高い下限温度(Ｔ２)に設定(Ｓ１１)されるので、高い温度によるＤＯＣ(６)の酸化機能の活性化で、ＤＯＣ(６)の酸化能力が必要な高さに保たれるためと推定される。
請求項４に係る発明は、請求項３に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 排気流量に応じてポスト噴射下限温度を最適化することができる。
図２(Ａ)(Ｂ)に例示するように、排気流量の推定値(Ｅ)が上記基準流量(Ｅ１)を超える多い流量(Ｅ２)の場合には、排気流量の推定値(Ｅ)が多いほど、ポスト噴射下限温度(ＴＮ)に設定(Ｓ１１)される下限温度(Ｔ２)が高くなるので、排気流量に応じてポスト噴射下限温度(ＴＮ)を最適化することができる。
《効果》 排気流量に応じてポスト噴射下限温度を最適化することができる。
図２(Ａ)(Ｂ)に例示するように、排気流量の推定値(Ｅ)が上記基準流量(Ｅ１)を超える多い流量(Ｅ２)の場合には、排気流量の推定値(Ｅ)が多いほど、ポスト噴射下限温度(ＴＮ)に設定(Ｓ１１)される下限温度(Ｔ２)が高くなるので、排気流量に応じてポスト噴射下限温度(ＴＮ)を最適化することができる。
図１〜図２は本発明の実施形態に係るディーゼルエンジンを説明する図であり、この実施形態では、立形の直列多気筒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は、次のように構成されている。
図１に示すように、シリンダブロック(１０)の上部にシリンダヘッド(１１)が組み付けられ、シリンダブロック(１０)の前部にエンジン冷却ファン(１２)が配置され、シリンダブロック(１０)の後部にフライホイール(１３)が配置されている。シリンダヘッド(１１)の横一側には排気マニホルド(１４)が組み付けられ、排気マニホルド(１４)に過給機(１５)が組み付けられ、過給機(１５)の下流の排気経路(１)に排気浄化装置(１６)が配置されている。シリンダヘッド(１１)にはコモンレール式燃料噴射装置(４)が取り付けられている。
図１に示すように、シリンダブロック(１０)の上部にシリンダヘッド(１１)が組み付けられ、シリンダブロック(１０)の前部にエンジン冷却ファン(１２)が配置され、シリンダブロック(１０)の後部にフライホイール(１３)が配置されている。シリンダヘッド(１１)の横一側には排気マニホルド(１４)が組み付けられ、排気マニホルド(１４)に過給機(１５)が組み付けられ、過給機(１５)の下流の排気経路(１)に排気浄化装置(１６)が配置されている。シリンダヘッド(１１)にはコモンレール式燃料噴射装置(４)が取り付けられている。
コモンレール式燃料噴射装置(４)の構成は、次の通りである。
図１に示すように、燃料タンク(１７)に燃料サプライポンプ(１８)を介してコモンレール(１９)が接続され、コモンレール(１９)に各気筒の燃料インジェクタ(２０)が接続されている。
フライホイール(１３)にパルサロータ(２１)が取り付けられ、パルサロータ(２１)にピックアップコイル(２２)が対向され、動弁カム軸(３４)にカム軸ロータ(２３)が取り付けられ、カム軸ロータ(２３)に気筒判別センサ(２４)が対向され、ピックアップコイル(２２)でエンジン実回転数とクランク角度とが検出され、気筒判別センサ(２４)で所定の気筒の上死点が圧縮上死点か排気上死点であるか等、各気筒の燃焼行程が検出される。目標回転数検出センサ(２５)で調速レバー(２６)の調速位置、すなわちエンジン目標回転数が検出される。
図１に示すように、燃料タンク(１７)に燃料サプライポンプ(１８)を介してコモンレール(１９)が接続され、コモンレール(１９)に各気筒の燃料インジェクタ(２０)が接続されている。
フライホイール(１３)にパルサロータ(２１)が取り付けられ、パルサロータ(２１)にピックアップコイル(２２)が対向され、動弁カム軸(３４)にカム軸ロータ(２３)が取り付けられ、カム軸ロータ(２３)に気筒判別センサ(２４)が対向され、ピックアップコイル(２２)でエンジン実回転数とクランク角度とが検出され、気筒判別センサ(２４)で所定の気筒の上死点が圧縮上死点か排気上死点であるか等、各気筒の燃焼行程が検出される。目標回転数検出センサ(２５)で調速レバー(２６)の調速位置、すなわちエンジン目標回転数が検出される。
図１に示すように、ピックアップコイル(２２)と気筒判別センサ(２４)と目標回転数検出センサ(２５)とが、燃料噴射制御装置(５)を介して燃料インジェクタ(２０)の電磁弁(２７)に連携されている。
燃料噴射制御装置(５)により、エンジン目標回転数とエンジン実回転数との偏差に基づいて、燃料噴射量(メイン噴射量)が演算され、クランク角度に基づく所定のタイミングで燃料インジェクタ(２０)から所定量のメイン噴射が行われる。
燃料噴射制御装置(５)はエンジンＥＣＵ(２８)の演算処理部である。エンジンＥＣＵはエンジン電子制御ユニットの略称である。
燃料噴射制御装置(５)により、エンジン目標回転数とエンジン実回転数との偏差に基づいて、燃料噴射量(メイン噴射量)が演算され、クランク角度に基づく所定のタイミングで燃料インジェクタ(２０)から所定量のメイン噴射が行われる。
燃料噴射制御装置(５)はエンジンＥＣＵ(２８)の演算処理部である。エンジンＥＣＵはエンジン電子制御ユニットの略称である。
排気浄化装置(１６)の構成は、次の通りである。
図１に示すように、排気経路(１)に配置されたＤＰＦ(２)と、ＤＰＦ(２)のＰＭ堆積量の推定装置(３)と、コモンレール式燃料噴射装置(４)と、コモンレール式燃料噴射装置(４)の燃料噴射を制御する燃料噴射制御装置(５)と、ＤＰＦ(２)の上流側に配置されたＤＯＣ(６)とが設けられている。
コモンレール式燃料噴射装置(４)とコモンレール式燃料噴射装置(４)の燃料噴射を制御する燃料噴射制御装置(５)とは、排気浄化装置(１６)の構成要素としても機能する。
図１に示すように、排気経路(１)に配置されたＤＰＦ(２)と、ＤＰＦ(２)のＰＭ堆積量の推定装置(３)と、コモンレール式燃料噴射装置(４)と、コモンレール式燃料噴射装置(４)の燃料噴射を制御する燃料噴射制御装置(５)と、ＤＰＦ(２)の上流側に配置されたＤＯＣ(６)とが設けられている。
コモンレール式燃料噴射装置(４)とコモンレール式燃料噴射装置(４)の燃料噴射を制御する燃料噴射制御装置(５)とは、排気浄化装置(１６)の構成要素としても機能する。
排気浄化装置(１６)の構成要素の内容は、次の通りである。
図１に示すように、ＤＰＦ(２)とＤＯＣ(６)とは、排気浄化ケース(２９)内に収容されている。
ＤＰＦ(２)は、円柱形のセラミックフィルタであり、内部はハニカム構造で、軸長方向に伸びる複数のセル(２ａ)(２ａ)を備え、隣合うセル(２ａ)(２ａ)の入口と出口が交互に目封じされ、セル(２ａ)(２ａ)間の多孔質壁(２ｂ)に排気(７)を通過させ、多孔質壁(２ｂ)で排気(７)中のＰＭを捕捉するウォールフロー型のものである。
ＤＯＣ(６)は、円柱形のセラミック担体に酸化触媒成分を担持させたもので、担体の内部はハニカム構造で、軸長方向に貫通状に伸びる複数のセル(６ａ)を備え、セル(６ａ)内に酸化触媒成分が担持され、セル(６ａ)内に排気(７)を通過させるスルーフロー型のものである。
図１に示すように、ＤＰＦ(２)とＤＯＣ(６)とは、排気浄化ケース(２９)内に収容されている。
ＤＰＦ(２)は、円柱形のセラミックフィルタであり、内部はハニカム構造で、軸長方向に伸びる複数のセル(２ａ)(２ａ)を備え、隣合うセル(２ａ)(２ａ)の入口と出口が交互に目封じされ、セル(２ａ)(２ａ)間の多孔質壁(２ｂ)に排気(７)を通過させ、多孔質壁(２ｂ)で排気(７)中のＰＭを捕捉するウォールフロー型のものである。
ＤＯＣ(６)は、円柱形のセラミック担体に酸化触媒成分を担持させたもので、担体の内部はハニカム構造で、軸長方向に貫通状に伸びる複数のセル(６ａ)を備え、セル(６ａ)内に酸化触媒成分が担持され、セル(６ａ)内に排気(７)を通過させるスルーフロー型のものである。
図１に示すように、ＤＰＦ(２)のＰＭ堆積量の推定装置(３)は、エンジンＥＣＵ(２８)の演算処理部である。排気浄化ケース(２９)には、ＤＰＦ入口排気温度センサ(３０)と、ＤＰＦ入口排気圧センサ(３１)と、ＤＰＦ入口と出口の差圧を検出する差圧センサ(３２)が設けられ、これらセンサ(３０)(３１)(３２)の検出値とＤＰＦでのＰＭ堆積量の相関マップに基づいて、ＤＰＦ(２)のＰＭ堆積量の推定装置(３)により、ＤＰＦ(２)のＰＭ堆積量が推定される。他に、燃料噴射量とＤＰＦ入口排気温度とＤＰＦでのＰＭ堆積量の相関マップに基づいて、更には、エンジン運転時間とＤＰＦでのＰＭ堆積量の相関マップに基づいて、ＤＰＦ(２)のＰＭ堆積量の推定装置(３)により、ＤＰＦ(２)のＰＭ堆積量が推定される。
排気浄化ケース(２９)には、ＤＯＣ入口排気温度センサ(３３)も設けられている。吸気経路(図示せず)には吸気スロットル弁(図示せず)が設けられ、ＤＯＣ入口排気温度(Ｔ)が所定のポスト噴射下限温度(ＴＮ)未満の場合には、吸気スロットルの開度を小さくして、ＤＯＣ入口排気温度(Ｔ)が高められる。
排気浄化ケース(２９)には、ＤＯＣ入口排気温度センサ(３３)も設けられている。吸気経路(図示せず)には吸気スロットル弁(図示せず)が設けられ、ＤＯＣ入口排気温度(Ｔ)が所定のポスト噴射下限温度(ＴＮ)未満の場合には、吸気スロットルの開度を小さくして、ＤＯＣ入口排気温度(Ｔ)が高められる。
ＤＰＦ再生処理の概要は、次の通りである。
図２(Ａ)に示すように、ＤＰＦ(２)のＰＭ堆積量の推定値(Ｐ)が所定のＤＰＦ再生モード開始値(Ｐ１)に至った場合には、ＤＰＦ再生モードが開始(Ｓ２)され、ＤＰＦ再生モードでは、ＤＯＣ入口排気温度(Ｔ)が所定のポスト噴射下限温度(ＴＮ)以上の場合に、燃料噴射制御装置(５)の指令でコモンレール式燃料噴射装置(４)によるメイン噴射後のポスト噴射が実施(Ｓ６)される。
図１に示すように、排気(７)に混入された未燃燃料がＤＯＣ(６)で触媒燃焼され、排気(７)の昇温で、ＤＰＦ(２)に堆積したＰＭが焼却除去されるように構成されている。
図２(Ａ)に示すように、ＤＰＦ(２)のＰＭ堆積量の推定値(Ｐ)が所定のＤＰＦ再生モード開始値(Ｐ１)に至った場合には、ＤＰＦ再生モードが開始(Ｓ２)され、ＤＰＦ再生モードでは、ＤＯＣ入口排気温度(Ｔ)が所定のポスト噴射下限温度(ＴＮ)以上の場合に、燃料噴射制御装置(５)の指令でコモンレール式燃料噴射装置(４)によるメイン噴射後のポスト噴射が実施(Ｓ６)される。
図１に示すように、排気(７)に混入された未燃燃料がＤＯＣ(６)で触媒燃焼され、排気(７)の昇温で、ＤＰＦ(２)に堆積したＰＭが焼却除去されるように構成されている。
メイン噴射とポスト噴射の時期は、次の通りである。
メイン噴射は、クランク角度でその気筒の圧縮上死点０°±５°の範囲内で開始される。
ポスト噴射は、クランク角度でその気筒の圧縮上死点後１００°±４０°の範囲内で開始される。
メイン噴射は、クランク角度でその気筒の圧縮上死点０°±５°の範囲内で開始される。
ポスト噴射は、クランク角度でその気筒の圧縮上死点後１００°±４０°の範囲内で開始される。
図１に示すように、排気流量の推定装置(８)とポスト噴射下限温度(ＴＮ)の設定装置(９)とが設けられている。
図２(Ａ)(Ｂ)に示すように、排気流量の推定値(Ｅ)が所定の基準流量(Ｅ１)の場合には、ポスト噴射下限温度(ＴＮ)が所定の基準下限温度(Ｔ１)に設定(Ｓ４)され、排気流量の推定値(Ｅ)が上記基準流量(Ｅ１)未満の少ない流量(Ｅ０)の場合には、ポスト噴射下限温度(ＴＮ)が上記基準下限温度(Ｔ１)未満の低い下限温度(Ｔ０)に設定(Ｓ１０)される。
図２(Ａ)(Ｂ)に示すように、排気流量の推定値(Ｅ)が所定の基準流量(Ｅ１)の場合には、ポスト噴射下限温度(ＴＮ)が所定の基準下限温度(Ｔ１)に設定(Ｓ４)され、排気流量の推定値(Ｅ)が上記基準流量(Ｅ１)未満の少ない流量(Ｅ０)の場合には、ポスト噴射下限温度(ＴＮ)が上記基準下限温度(Ｔ１)未満の低い下限温度(Ｔ０)に設定(Ｓ１０)される。
図１に示すように、排気流量の推定装置(８)とポスト噴射下限温度(ＴＮ)の設定装置(９)は、いずれもエンジンＥＣＵ(２８)の演算処理部である。吸気経路(図示せず)には吸気流量センサ(図示せず)が設けられ、吸気流量センサの検出値と燃料噴射量とＤＯＣ入口排気温度センサ(３３)とＤＰＦ入口排気温度センサ(３０)とＤＰＦ入口排気圧センサ(３１)の検出値に基づいて、排気流量の推定がなされ、排気流量の推定値(Ｅ)に基づいてポスト噴射下限温度(ＴＮ)の設定が行われる。排気流量の推定装置(８)では、ＤＯＣ(６)を通過する排気流量の推定値(Ｅ)を推定する。基準下限温度(Ｔ１)は２５０°Ｃとされている。
図２(Ｂ)に示すように、排気流量の推定値(Ｅ)が上記基準流量(Ｅ１)未満の少ない流量(Ｅ０)の場合には、排気流量の推定値(Ｅ)が少ないほど、ポスト噴射下限温度(ＴＮ)に設定(Ｓ１０)される下限温度(Ｔ０)が低くなる。
図２(Ａ)(Ｂ)に示すように、排気流量の推定値(Ｅ)が上記基準流量(Ｅ１)を超える多い流量(Ｅ２)の場合には、ポスト噴射下限温度(ＴＮ)が上記基準下限温度(Ｔ１)よりも高い下限温度(Ｔ２)に設定(Ｓ１１)される。
図２(Ｂ)に示すように、排気流量の推定値(Ｅ)が上記基準流量(Ｅ１)を超える多い流量(Ｅ２)の場合には、排気流量の推定値(Ｅ)が多いほど、ポスト噴射下限温度(ＴＮ)に設定(Ｓ１１)される下限温度(Ｔ２)が高くなる。
燃料噴射制御装置(５)による処理の流れは、図２(Ａ)に示す通りである。
ステップ(Ｓ１)では、ＤＰＦ(２)でのＰＭ堆積量の推定値(Ｐ)がＤＰＦ再生モード開始値(Ｐ１)に至ったか否かが判定され、判定が肯定されると、ステップ(Ｓ２)に進む。
ステップ(Ｓ２)では、ＤＰＦ再生モードが開始され、ステップ(Ｓ３)で排気流量の推定値(Ｅ)が所定の基準流量(Ｅ１)と一致するか否かが判定され、判定が肯定されると、ステップ(Ｓ４)に進む。
ステップ(Ｓ４)では、ポスト噴射下限温度(ＴＮ)が所定の基準下限温度(Ｔ１)に設定され、ステップ(Ｓ５)に進む。
ステップ(Ｓ１)では、ＤＰＦ(２)でのＰＭ堆積量の推定値(Ｐ)がＤＰＦ再生モード開始値(Ｐ１)に至ったか否かが判定され、判定が肯定されると、ステップ(Ｓ２)に進む。
ステップ(Ｓ２)では、ＤＰＦ再生モードが開始され、ステップ(Ｓ３)で排気流量の推定値(Ｅ)が所定の基準流量(Ｅ１)と一致するか否かが判定され、判定が肯定されると、ステップ(Ｓ４)に進む。
ステップ(Ｓ４)では、ポスト噴射下限温度(ＴＮ)が所定の基準下限温度(Ｔ１)に設定され、ステップ(Ｓ５)に進む。
ステップ(Ｓ５)では、ＤＯＣ入口排気温度(Ｔ)がポスト噴射下限温度(ＴＮ)以上か否かが判定され、判定が肯定の場合には、ステップ(Ｓ６)に進む。
ステップ(Ｓ６)では、メイン噴射後のポスト噴射が実施され、ステップ(Ｓ７)に進む。
ステップ(Ｓ７)では、ＤＰＦ再生モードの終了条件が満たされたか否かが判定され、判定が肯定の場合には、ステップ(Ｓ８)に進む。ＤＰＦ再生モードの終了条件は、ＤＰＦ再生モードが開始(Ｓ２)されてから、所定温度以上のＤＰＦ入口排気温度(Ｔ)が所定時間継続することである。ＤＰＦ再生モードの終了条件は、ＤＰＦ(２)のＰＭ堆積量の推定値(Ｐ)がＤＰＦ再生モード開始値(Ｐ１)よりも低い値(Ｐ０)に至ることであってもよい。
ステップ(Ｓ８)では、ＤＰＦ再生モードが終了され、ステップ(Ｓ１)に戻る。
ステップ(Ｓ６)では、メイン噴射後のポスト噴射が実施され、ステップ(Ｓ７)に進む。
ステップ(Ｓ７)では、ＤＰＦ再生モードの終了条件が満たされたか否かが判定され、判定が肯定の場合には、ステップ(Ｓ８)に進む。ＤＰＦ再生モードの終了条件は、ＤＰＦ再生モードが開始(Ｓ２)されてから、所定温度以上のＤＰＦ入口排気温度(Ｔ)が所定時間継続することである。ＤＰＦ再生モードの終了条件は、ＤＰＦ(２)のＰＭ堆積量の推定値(Ｐ)がＤＰＦ再生モード開始値(Ｐ１)よりも低い値(Ｐ０)に至ることであってもよい。
ステップ(Ｓ８)では、ＤＰＦ再生モードが終了され、ステップ(Ｓ１)に戻る。
ステップ(Ｓ５)やステップ(Ｓ７)での判定が否定の場合には、ステップ(Ｓ３)に戻る。
ステップ(Ｓ３)での判定が否定の場合には、ステップ(Ｓ９)に進む。
ステップ(Ｓ９)では、排気流量の推定値(Ｅ)が前記基準流量(Ｅ１)未満か否かが判定され、判定が肯定されると、ステップ(Ｓ１０)に進む。
ステップ(Ｓ１０)では、ポスト噴射下限温度(ＴＮ)が前記基準温度(Ｔ１)未満の低い下限温度(Ｔ０)に設定され、ステップ(Ｓ５)に進む。
ステップ(Ｓ９)での判定が否定の場合には、ステップ(Ｓ１１)に進む。
ステップ(Ｓ１１)では、ポスト噴射下限温度(ＴＮ)が前記基準温度(Ｔ１)を超える高い下限温度(Ｔ２)に設定され、ステップ(Ｓ５)に進む。
ステップ(Ｓ３)での判定が否定の場合には、ステップ(Ｓ９)に進む。
ステップ(Ｓ９)では、排気流量の推定値(Ｅ)が前記基準流量(Ｅ１)未満か否かが判定され、判定が肯定されると、ステップ(Ｓ１０)に進む。
ステップ(Ｓ１０)では、ポスト噴射下限温度(ＴＮ)が前記基準温度(Ｔ１)未満の低い下限温度(Ｔ０)に設定され、ステップ(Ｓ５)に進む。
ステップ(Ｓ９)での判定が否定の場合には、ステップ(Ｓ１１)に進む。
ステップ(Ｓ１１)では、ポスト噴射下限温度(ＴＮ)が前記基準温度(Ｔ１)を超える高い下限温度(Ｔ２)に設定され、ステップ(Ｓ５)に進む。
ステップ(Ｓ１)での判定が否定の場合には、ステップ(Ｓ１２)に進む。
ステップ(Ｓ１２)では通常運転モードが設定され、ステップ(Ｓ１)に戻る。
通常運転モードでは、ＤＰＦ再生モードとは異なり、メイン噴射後のポスト噴射は実施されない。
ステップ(Ｓ１２)では通常運転モードが設定され、ステップ(Ｓ１)に戻る。
通常運転モードでは、ＤＰＦ再生モードとは異なり、メイン噴射後のポスト噴射は実施されない。
(１) 排気経路
(２) ＤＰＦ
(３) ＰＭ堆積量の推定装置
(４) コモンレール式燃料噴射装置
(５) 燃料噴射制御装置
(６) ＤＯＣ
(７) 排気
(８) 排気流量の推定装置
(９) ポスト噴射下限温度の設定装置
(Ｐ) ＰＭ堆積量の推定値
(Ｐ１) ＤＰＦ再生モード開始値
(Ｔ) ＤＯＣ入口排気温度
(ＴＮ) ポスト噴射下限温度
(Ｔ１) 基準下限温度
(Ｔ０) Ｔ１未満の低い下限温度
(Ｔ２) Ｔ１を超える高い下限温度
(Ｅ) 排気流量の推定値
(Ｅ１) 基準流量
(Ｅ０) Ｅ１未満の少ない流量
(Ｅ２) Ｅ１を超える多い流量
(Ｓ２) ＤＰＦ再生モードが開始
(Ｓ４) ＴＮがＴ１に設定
(Ｓ７) ポスト噴射が実施
(Ｓ１０) ＴＮがＴ０に設定
(Ｓ１１) ＴＮがＴ２に設定
(２) ＤＰＦ
(３) ＰＭ堆積量の推定装置
(４) コモンレール式燃料噴射装置
(５) 燃料噴射制御装置
(６) ＤＯＣ
(７) 排気
(８) 排気流量の推定装置
(９) ポスト噴射下限温度の設定装置
(Ｐ) ＰＭ堆積量の推定値
(Ｐ１) ＤＰＦ再生モード開始値
(Ｔ) ＤＯＣ入口排気温度
(ＴＮ) ポスト噴射下限温度
(Ｔ１) 基準下限温度
(Ｔ０) Ｔ１未満の低い下限温度
(Ｔ２) Ｔ１を超える高い下限温度
(Ｅ) 排気流量の推定値
(Ｅ１) 基準流量
(Ｅ０) Ｅ１未満の少ない流量
(Ｅ２) Ｅ１を超える多い流量
(Ｓ２) ＤＰＦ再生モードが開始
(Ｓ４) ＴＮがＴ１に設定
(Ｓ７) ポスト噴射が実施
(Ｓ１０) ＴＮがＴ０に設定
(Ｓ１１) ＴＮがＴ２に設定
Claims (4)
- 排気経路(１)に配置されたＤＰＦ(２)と、ＤＰＦ(２)のＰＭ堆積量の推定装置(３)と、コモンレール式燃料噴射装置(４)と、コモンレール式燃料噴射装置(４)の燃料噴射を制御する燃料噴射制御装置(５)と、ＤＰＦ(２)の上流側に配置されたＤＯＣ(６)とが設けられ、
ＤＰＦ(２)のＰＭ堆積量の推定値(Ｐ)が所定のＤＰＦ再生モード開始値(Ｐ１)に至った場合には、ＤＰＦ再生モードが開始(Ｓ２)され、ＤＰＦ再生モードでは、ＤＯＣ入口排気温度(Ｔ)が所定のポスト噴射下限温度(ＴＮ)以上の場合に、燃料噴射制御装置(５)の指令でコモンレール式燃料噴射装置(４)によるメイン噴射後のポスト噴射が実施(Ｓ６)され、
排気(７)に混入された未燃燃料がＤＯＣ(６)で触媒燃焼され、排気(７)の昇温で、ＤＰＦ(２)に堆積したＰＭが焼却除去される、ディーゼルエンジンにおいて、
排気流量の推定装置(８)とポスト噴射下限温度(ＴＮ)の設定装置(９)とが設けられ、
排気流量の推定値(Ｅ)が所定の基準流量(Ｅ１)の場合には、ポスト噴射下限温度(ＴＮ)が所定の基準下限温度(Ｔ１)に設定(Ｓ４)され、排気流量の推定値(Ｅ)が上記基準流量(Ｅ１)未満の少ない流量(Ｅ０)の場合には、ポスト噴射下限温度(ＴＮ)が上記基準下限温度(Ｔ１)未満の低い下限温度(Ｔ０)に設定(Ｓ１０)される、ことを特徴とするディーゼルエンジン。 - 請求項１に記載されたディーゼルエンジンにおいて、
排気流量の推定値(Ｅ)が上記基準流量(Ｅ１)未満の少ない流量(Ｅ０)の場合には、排気流量の推定値(Ｅ)が少ないほど、ポスト噴射下限温度(ＴＮ)に設定(Ｓ１０)される下限温度(Ｔ０)が低くなる、ことを特徴とするディーゼルエンジン。 - 請求項１または請求項２に記載されたディーゼルエンジンにおいて、
排気流量の推定値(Ｅ)が上記基準流量(Ｅ１)を超える多い流量(Ｅ２)の場合には、ポスト噴射下限温度(ＴＮ)が上記基準下限温度(Ｔ１)よりも高い下限温度(Ｔ２)に設定(Ｓ１１)される、ことを特徴とするディーゼルエンジン。 - 請求項３に記載されたディーゼルエンジンにおいて、
排気流量の推定値(Ｅ)が上記基準流量(Ｅ１)を超える多い流量(Ｅ２)の場合には、排気流量の推定値(Ｅ)が多いほど、ポスト噴射下限温度(ＴＮ)に設定(Ｓ１１)される下限温度(Ｔ２)が高くなる、ことを特徴とするディーゼルエンジン。
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