JP2014177890A - Exhaust emission control device for diesel engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ディーゼルエンジンの排気浄化装置に関し、詳しくは、軽負荷運転時でもＤＰＦの再生が容易で、回転も安定化するディーゼルエンジンの排気浄化装置に関する。
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。
The present invention relates to an exhaust gas purification device for a diesel engine, and more particularly to an exhaust gas purification device for a diesel engine that facilitates regeneration of a DPF and stabilizes rotation even during light load operation.
Among terms used in this specification, claims, and drawings, DPF is an abbreviation for diesel particulate filter, PM is an abbreviation for particulate matter contained in exhaust, and DOC is an abbreviation for diesel oxidation catalyst. .
従来、ディーゼルエンジンの排気浄化装置として、次のように構成されたものがある(例えば、特許文献１参照)。
排気経路に設けられたケーシングと、ケーシング内の上流側に収容されたＤＯＣと、ケーシング内の下流側に収容されたＤＰＦと、ＤＰＦに堆積したＰＭの堆積量を推定するＰＭ堆積量推定装置と、ＤＰＦ再生装置と、ＤＰＦ再生制御装置とを備え、ＤＰＦのＰＭ堆積量推定値が所定のＤＰＦ再生値に至ったら、ＤＦＰ再生制御モードが開始され、ＤＰＦ再生制御モードでは、ＤＯＣの入口排気温度がＤＯＣの所定の活性化温度に至ったことに基づいて、ＤＰＦ再生制御装置の指令によりＤＰＦ再生装置で排気中に未燃燃料が混入され、この未燃燃料がＤＯＣで排気中の酸素により触媒燃焼され、排気の昇温により、ＤＰＦに堆積したＰＭが焼却除去されるように構成されている、ディーゼルエンジンの排気浄化装置。
2. Description of the Related Art Conventionally, there is a diesel engine exhaust purification device configured as follows (see, for example, Patent Document 1).
A casing provided in the exhaust path, a DOC accommodated in the upstream side of the casing, a DPF accommodated in the downstream side of the casing, and a PM accumulation amount estimation device for estimating the accumulation amount of PM accumulated in the DPF; The DPF regeneration device and the DPF regeneration control device are provided, and when the estimated PM accumulation amount of the DPF reaches a predetermined DPF regeneration value, the DFP regeneration control mode is started. In the DPF regeneration control mode, the DOC inlet exhaust temperature Based on the fact that has reached the predetermined activation temperature of the DOC, unburned fuel is mixed into the exhaust gas in the DPF regeneration device according to the command of the DPF regeneration control device, and this unburned fuel is catalyzed by oxygen in the exhaust gas at the DOC. An exhaust emission control device for a diesel engine, configured to incinerate and remove PM accumulated in a DPF by combustion and raising the temperature of exhaust gas.
この種の排気浄化装置によれば、ＤＰＦを再生して再利用することができる利点がある。 According to this type of exhaust purification device, there is an advantage that the DPF can be regenerated and reused.
しかし、この従来技術では、軽負荷運転時でのＤＯＣの入口排気温度の昇温手段として、吸気絞り弁のみが用いられているため、問題がある。 However, this conventional technique has a problem because only the intake throttle valve is used as a means for raising the DOC inlet exhaust temperature during light load operation.
《問題点》 軽負荷作業時にはＤＰＦの再生が困難である。
軽負荷運転時でのＤＯＣの入口排気温度の昇温手段として、吸気絞り弁のみが用いられているため、排気の昇温効率が低く、ある程度エンジン負荷が増加しなければ、排気がＤＯＣの活性化温度まで昇温せず、軽負荷運転時にはＤＰＦの再生が困難である。
<< Problem >> It is difficult to regenerate the DPF during light load work.
Since only the intake throttle valve is used as a means for raising the DOC inlet exhaust temperature during light load operation, the exhaust temperature rise efficiency is low, and if the engine load does not increase to some extent, the exhaust is active in the DOC. It is difficult to regenerate the DPF during light load operation without raising the temperature to the conversion temperature.
《問題点》 回転が不安定化することがある。
軽負荷運転時でのＤＯＣの入口排気温度の昇温手段として、吸気絞り弁のみが用いられているため、セタン化の低い燃料を使用されると、吸気不足と着火不良が重なり、回転が不安定化することがある。
<Problem> Rotation may become unstable.
Since only the intake throttle valve is used as a means for raising the DOC inlet exhaust temperature during light load operation, if fuel with low cetaneation is used, insufficient intake and poor ignition overlap, resulting in poor rotation. May stabilize.
本発明の課題は、軽負荷運転時にもＤＰＦの再生が容易で、回転も安定化するディーゼルエンジンの排気浄化装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an exhaust emission control device for a diesel engine that facilitates regeneration of the DPF and stabilizes rotation even during light load operation.
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)に設けられたケーシング(２)と、ケーシング(２)内の上流側に収容されたＤＯＣ(３)と、ケーシング(２)内の下流側に収容されたＤＰＦ(４)と、ＤＰＦ(４)に堆積したＰＭの堆積量を推定するＰＭ堆積量推定装置(５)と、ＤＰＦ再生装置(６)と、ＤＰＦ再生制御装置(７)とを備え、
図１、図３に例示するように、ＤＰＦ(４)のＰＭ堆積量推定値(Ｐ)が所定のＤＰＦ再生値(Ｐ１)に至ったら、ＤＦＰ再生制御モードが開始(Ｓ２)され、ＤＰＦ再生制御モードでは、ＤＯＣ(３)の入口排気温度(Ｔ０)がＤＯＣ(３)の所定の活性化温度(ＴＡ)に至ったことに基づいて、ＤＰＦ再生制御装置(７)の指令によりＤＰＦ再生装置(６)で排気(８)中に未燃燃料が混入され、この未燃燃料がＤＯＣ(３)で排気(８)中の酸素により触媒燃焼され、排気(８)の昇温により、ＤＰＦ(４)に堆積したＰＭが焼却除去されるように構成されている、ディーゼルエンジンの排気浄化装置において、
図１に例示するように、ＤＯＣ(３)の上流側に設けられたケーシング(２)の排気入口室(９)の周壁(９ａ)から外側に排気入口パイプ(１０)が導出され、排気入口パイプ(１０)の中心軸線(１０ａ)が排気入口室(９)の径方向に向けられ、
図２に例示するように、排気入口室(９)内に排気入口パイプ(１０)の中心軸線(１０ａ)に沿う螺旋中心軸(１１ａ)を備えたコイル状電熱ヒータ(１１)が排気入口室(９)の径方向に沿って配置され、図２に例示するように、排気入口パイプ(１０)のパイプ出口(１０ｂ)がコイル状電熱ヒータ(１１)のコイル部分(１１ｂ)のコイル入口(１１ｃ)と対向して連通され、
図１に例示するように、コイル状電熱ヒータ(１１)がＤＰＦ再生制御装置(７)に連携され、図３に例示するように、ＤＯＣ(３)の入口排気温度(Ｔ０)がＤＯＣ(３)の所定の活性化温度(ＴＡ)未満の場合には、ＤＰＦ再生制御装置(７)の指令によりコイル状電熱ヒータ(１１)が発熱(Ｓ８)して、ＤＯＣ(３)の入口排気温度(Ｔ０)が昇温されるように構成されている、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気浄化装置。
Invention specific matters of the invention according to claim 1 are as follows.
As illustrated in FIG. 1, a casing (2) provided in the exhaust path (1), a DOC (3) accommodated on the upstream side in the casing (2), and a downstream side in the casing (2). A stored DPF (4), a PM accumulation amount estimation device (5) for estimating the accumulation amount of PM accumulated in the DPF (4), a DPF regeneration device (6), and a DPF regeneration control device (7). Prepared,
As illustrated in FIG. 1 and FIG. 3, when the PM accumulation amount estimated value (P) of the DPF (4) reaches a predetermined DPF regeneration value (P1), the DFP regeneration control mode is started (S2), and the DPF regeneration is performed. In the control mode, based on the fact that the inlet exhaust temperature (T0) of the DOC (3) has reached the predetermined activation temperature (TA) of the DOC (3), the DPF regeneration device is instructed by the command of the DPF regeneration control device (7). In (6), unburned fuel is mixed into the exhaust (8). This unburned fuel is catalytically burned by oxygen in the exhaust (8) in the DOC (3), and the DPF ( In the exhaust gas purification device for a diesel engine, which is configured so that the PM accumulated in 4) is removed by incineration,
As illustrated in FIG. 1, an exhaust inlet pipe (10) is led out from a peripheral wall (9 a) of an exhaust inlet chamber (9) of a casing (2) provided on the upstream side of the DOC (3). The central axis (10a) of the pipe (10) is directed in the radial direction of the exhaust inlet chamber (9),
As illustrated in FIG. 2, a coiled electric heater (11) having a spiral central axis (11a) along the central axis (10a) of the exhaust inlet pipe (10) is provided in the exhaust inlet chamber (9). As shown in FIG. 2, the pipe outlet (10b) of the exhaust inlet pipe (10) is connected to the coil inlet (11b) of the coil portion (11b) of the coiled electric heater (11). 11c) and communicated with
As illustrated in FIG. 1, the coiled electric heater (11) is linked to the DPF regeneration control device (7), and as illustrated in FIG. 3, the inlet exhaust temperature (T 0) of the DOC (3) is DOC (3 ) Is lower than the predetermined activation temperature (TA), the coiled electric heater (11) generates heat (S8) in response to a command from the DPF regeneration control device (7), and the DOC (3) inlet exhaust temperature ( An exhaust emission control device for a diesel engine, characterized in that T0) is heated.
(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》 軽負荷運転時でもＤＰＦの再生が容易になる。
図１に例示するように、コイル状電熱ヒータ(１１)がＤＰＦ再生制御装置(７)に連携され、図３に例示するように、ＤＯＣ(３)の入口排気温度(Ｔ０)がＤＯＣ(３)の所定の活性化温度(ＴＡ)未満の場合には、ＤＰＦ再生制御装置(７)の指令によりコイル状電熱ヒータ(１１)が発熱(Ｓ８)して、ＤＯＣ(３)の入口排気温度(Ｔ０)が昇温されるように構成されているので、排気(８)の温度が低い軽負荷運転時でもＤＰＦ(４)の再生が容易になる。
(Invention of Claim 1)
The invention according to claim 1 has the following effects.
<Effect> Regeneration of the DPF is facilitated even during light load operation.
As illustrated in FIG. 1, the coiled electric heater (11) is linked to the DPF regeneration control device (7), and as illustrated in FIG. 3, the inlet exhaust temperature (T 0) of the DOC (3) is DOC (3 ) Is lower than the predetermined activation temperature (TA), the coiled electric heater (11) generates heat (S8) in response to a command from the DPF regeneration control device (7), and the DOC (3) inlet exhaust temperature ( Since the temperature of T0) is increased, the regeneration of the DPF (4) is facilitated even during light load operation where the temperature of the exhaust (8) is low.
《効果》 回転が安定化する。
図１、図３に例示するように、コイル状電熱ヒータ(１１)が発熱(Ｓ８)して、ＤＯＣ(３)の入口排気温度(Ｔ０)が昇温されるように構成されているので、セタン化の低い燃料を使用されても、燃料の着火不良が改善され、回転が安定化する。
<Effect> Rotation is stabilized.
As illustrated in FIGS. 1 and 3, the coiled electric heater (11) generates heat (S8), and the inlet exhaust temperature (T0) of the DOC (3) is increased. Even if fuel with low cetaneation is used, poor ignition of fuel is improved and rotation is stabilized.
《効果》 ケーシングの全長を短くすることができる。
図１に例示するように、ＤＯＣ(３)の上流側に設けられたケーシング(２)の排気入口室(９)の周壁(９ａ)から外側に排気入口パイプ(１０)が導出され、排気入口パイプ(１０)の中心軸線(１０ａ)が排気入口室(９)の径方向に向けられ、図２に例示するように、排気入口室(９)内に排気入口パイプ(１０)の中心軸線(１０ａ)に沿う螺旋中心軸(１１ａ)を備えたコイル状電熱ヒータ(１１)が排気入口室(９)の径方向に沿って配置されているので、排気入口パイプ(１０)とコイル状電熱ヒータ(１１)がケーシング(２)の径方向に直列配置され、ケーシング(２)の全長が短くなる。
<Effect> The overall length of the casing can be shortened.
As illustrated in FIG. 1, an exhaust inlet pipe (10) is led out from a peripheral wall (9 a) of an exhaust inlet chamber (9) of a casing (2) provided on the upstream side of the DOC (3). The central axis (10a) of the pipe (10) is directed in the radial direction of the exhaust inlet chamber (9), and as shown in FIG. 2, the central axis of the exhaust inlet pipe (10) (in the exhaust inlet chamber (9)). Since the coiled electric heater (11) having a spiral central axis (11a) along 10a) is arranged along the radial direction of the exhaust inlet chamber (9), the exhaust inlet pipe (10) and the coiled electric heater (11) is arranged in series in the radial direction of the casing (2), and the overall length of the casing (2) is shortened.
《効果》 排気の昇温が速やかに行われる。
図２に例示するように、排気入口パイプ(１０)のパイプ出口(１０ｂ)がコイル状電熱ヒータ(１１)のコイル部分(１１ｂ)のコイル入口(１１ｃ)と対向して連通されているので、排気入口パイプ(１０)のパイプ出口(１０ｂ)から流出した排気(８)がコイル状電熱ヒータ(１１)のコイル部分(１１ｂ)に受け渡され、排気(８)が周囲からコイル部分(１１ｂ)で加温され、排気(８)の昇温が速やかに行われる。
<Effect> The temperature of the exhaust is quickly raised.
As illustrated in FIG. 2, the pipe outlet (10b) of the exhaust inlet pipe (10) communicates with the coil inlet (11c) of the coil portion (11b) of the coiled electric heater (11). The exhaust (8) flowing out from the pipe outlet (10b) of the exhaust inlet pipe (10) is transferred to the coil portion (11b) of the coiled electric heater (11), and the exhaust (8) is sent from the surroundings to the coil portion (11b). The temperature of the exhaust (8) is rapidly increased.
(請求項２に係る発明)
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》 ＤＯＣやＤＰＦでの排気通過やＰＭ堆積の偏りが抑制される。
図２に例示するように、コイル状電熱ヒータ(１１)のコイル部分(１１ｂ)の全域で隣合う線材(１１ｄ)(１１ｄ)の間に隙間(１１ｅ)が設けられているので、コイル状電熱ヒータ(１１)のコイル部分(１１ｂ)内の排気(８)が隙間(１１ｅ)から排気入口室(９)の径方向に広く分散され、ＤＯＣ(３)やＤＰＦ(４)での排気(８)の通過やＰＭ堆積の偏りが抑制される。
(Invention of Claim 2)
The invention according to
<< Effect >> Exhaust passage and PM accumulation in DOC and DPF are suppressed.
As illustrated in FIG. 2, since a gap (11e) is provided between adjacent wires (11d) and (11d) in the entire coil portion (11b) of the coiled electric heater (11), the coiled electric heater The exhaust (8) in the coil part (11b) of the heater (11) is widely dispersed in the radial direction of the exhaust inlet chamber (9) from the gap (11e), and the exhaust (8) in the DOC (3) and DPF (4) ) And PM accumulation are suppressed.
図１〜図３は本発明の実施形態に係るディーゼルエンジンの排気浄化装置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の排気浄化装置について説明する。 1 to 3 are diagrams for explaining an exhaust purification device for a diesel engine according to an embodiment of the present invention. In this embodiment, an exhaust purification device for a vertical in-line multi-cylinder diesel engine will be described.
このエンジンの概要は、次の通りである。
図１に示すように、シリンダブロック(４０)の上部にシリンダヘッド(４１)が組み付けられ、シリンダブロック(４０)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(４０)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(４１)の横一側には排気マニホールド(１４)が組み付けられ、排気マニホールド(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(４１)にはコモンレール式燃料噴射装置(４２)の燃料インジェクタ(２０)が取り付けられている。
The outline of this engine is as follows.
As shown in FIG. 1, the cylinder head (41) is assembled to the upper part of the cylinder block (40), the engine cooling fan (12) is arranged at the front part of the cylinder block (40), and the rear part of the cylinder block (40). A flywheel (13) is arranged on the side. An exhaust manifold (14) is assembled to one side of the cylinder head (41), a supercharger (15) is assembled to the exhaust manifold (14), and an exhaust path (1) downstream of the supercharger (15). An exhaust purification device (16) is disposed in the front. A fuel injector (20) of a common rail fuel injection device (42) is attached to the cylinder head (41).
コモンレール式燃料噴射装置(４２)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。
The configuration of the common rail fuel injection device (42) is as follows.
As shown in FIG. 1, a common rail (19) is connected to a fuel tank (17) via a fuel supply pump (18), and a fuel injector (20) for each cylinder is connected to the common rail (19).
The pulsar rotor (21) is attached to the flywheel (13), the pickup coil (22) is opposed to the pulsar rotor (21), the camshaft rotor (23) is attached to the valve operating camshaft (34), and the camshaft rotor ( 23) is opposed to the cylinder discrimination sensor (24), the pickup engine (22) detects the actual engine speed and the crank angle, and the cylinder discrimination sensor (24) detects the top dead center of the predetermined cylinder as the compression top dead center. The combustion stroke of each cylinder is detected, such as whether it is exhaust top dead center. A target speed detection sensor (25) detects the speed control position of the speed control lever (26), that is, the engine target speed.
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(４５)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(４５)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(４５)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。
As shown in FIG. 1, a pickup coil (22), a cylinder discrimination sensor (24), and a target rotational speed detection sensor (25) are connected to a solenoid valve (20) of a fuel injector (20) via a fuel injection control device (45). 27).
The fuel injection control device (45) calculates the fuel injection amount (main injection amount) based on the deviation between the engine target speed and the actual engine speed, and at a predetermined timing based on the crank angle, the fuel injector (20). A predetermined amount of main injection is performed.
The fuel injection control device (45) is an arithmetic processing unit of the engine ECU (28). Engine ECU is an abbreviation for engine electronic control unit.
排気浄化装置(１６)の概要は、次の通りである。
図１に示すように、排気経路(１)に設けられたケーシング(２)と、ケーシング(２)内の上流側に収容されたＤＯＣ(３)と、ケーシング(２)内の下流側に収容されたＤＰＦ(４)と、ＤＰＦ(４)に堆積したＰＭの堆積量を推定するＰＭ堆積量推定装置(５)と、ＤＰＦ再生装置(６)と、ＤＰＦ再生制御装置(７)とを備えている。
The outline of the exhaust emission control device (16) is as follows.
As shown in FIG. 1, the casing (2) provided in the exhaust path (1), the DOC (3) accommodated on the upstream side in the casing (2), and accommodated on the downstream side in the casing (2). A DPF (4), a PM accumulation amount estimation device (5) for estimating the accumulation amount of PM deposited on the DPF (4), a DPF regeneration device (6), and a DPF regeneration control device (7). ing.
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(４)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(４ａ)(４ａ)を備え、隣合うセル(４ａ)(４ａ)の入口と出口が交互に目封じされ、セル(４ａ)(４ａ)間の多孔質壁(４ｂ)に排気(８)を通過させ、多孔質壁(４ｂ)で排気(８)中のＰＭを捕捉するウォールフロー型のものである。
ＤＯＣ(３)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(３ａ)を備え、セル(３ａ)内に酸化触媒成分が担持され、セル(３ａ)内に排気(８)を通過させるスルーフロー型のものである。
コモンレール式燃料噴射装置(４２)はＤＰＦ再生装置(６)としても機能し、燃料噴射制御装置(４５)はＤＰＦ再生制御装置(７)としても機能する。
ＤＰＦ再生装置(６)は、排気経路(１)内に燃料を噴射する排気管噴射装置であってもよい。
The contents of the components of the exhaust emission control device (16) are as follows.
As shown in FIG. 1, the DPF (4) is a cylindrical ceramic filter, and the inside thereof has a honeycomb structure and includes a plurality of cells (4a) (4a) extending in the axial length direction, and adjacent cells (4a). The inlet and outlet of (4a) are alternately sealed, the exhaust (8) is passed through the porous wall (4b) between the cells (4a) and (4a), and the exhaust (8) is passed through the porous wall (4b). It is a wall flow type that captures PM.
The DOC (3) is a cylindrical ceramic carrier on which an oxidation catalyst component is supported. The inside of the carrier has a honeycomb structure and includes a plurality of cells (3a) extending in the axial length direction. ) Is a through-flow type in which an oxidation catalyst component is supported and the exhaust (8) is passed through the cell (3a).
The common rail fuel injection device (42) also functions as a DPF regeneration device (6), and the fuel injection control device (45) also functions as a DPF regeneration control device (7).
The DPF regeneration device (6) may be an exhaust pipe injection device that injects fuel into the exhaust path (1).
図１に示すように、ＤＰＦ(４)のＰＭ堆積量の推定装置(５)は、エンジンＥＣＵ(２８)の演算処理部である。ケーシング(２)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(４)でのＰＭ堆積量の相関マップに基づいて、ＤＰＦ(４)のＰＭ堆積量の推定装置(５)により、ＤＰＦ(４)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(４)のＰＭ堆積量の推定装置(５)により、ＤＰＦ(４)のＰＭ堆積量が推定される。 As shown in FIG. 1, the PM accumulation amount estimation device (5) of the DPF (4) is an arithmetic processing unit of the engine ECU (28). The casing (2) is provided with a DPF inlet exhaust temperature sensor (30), a DPF inlet exhaust pressure sensor (31), and a differential pressure sensor (32) for detecting a differential pressure between the DPF inlet and the outlet. 30) Based on the correlation map between the detected values of (31) and (32) and the PM deposition amount in the DPF (4), the PM deposition amount estimation device (5) in the DPF (4) causes the PM of the DPF (4) to The amount of deposition is estimated. In addition, based on the correlation map of the fuel injection amount, the DPF inlet exhaust temperature, and the PM accumulation amount at the DPF, and further, based on the correlation map of the engine operation time and the PM accumulation amount at the DPF, the DPF (4) The PM accumulation amount of the DPF (4) is estimated by the PM accumulation amount estimation device (5).
ＤＰＦ再生処理の概要は、次の通りである。
図１、図３に示すように、ＤＰＦ(４)のＰＭ堆積量推定値(Ｐ)が所定のＤＰＦ再生値(Ｐ１)に至ったら、ＤＦＰ再生制御モードが開始(Ｓ２)され、ＤＰＦ再生制御モードでは、ＤＯＣ(３)の入口排気温度(Ｔ０)がＤＯＣ(３)の所定の活性化温度(ＴＡ)に至ったことに基づいて、ＤＰＦ再生制御装置(７)の指令によりＤＰＦ再生装置(６)で排気(８)中に未燃燃料が混入され、この未燃燃料がＤＯＣ(３)で排気(８)中の酸素により触媒燃焼され、排気(８)の昇温により、ＤＰＦ(４)に堆積したＰＭが焼却除去されるように構成されている。
The outline of the DPF regeneration process is as follows.
As shown in FIGS. 1 and 3, when the PM accumulation amount estimated value (P) of the DPF (4) reaches a predetermined DPF regeneration value (P1), the DFP regeneration control mode is started (S2), and the DPF regeneration control is performed. In the mode, based on the fact that the inlet exhaust temperature (T0) of the DOC (3) has reached the predetermined activation temperature (TA) of the DOC (3), the DPF regeneration device (7) is instructed by the command of the DPF regeneration control device (7). In 6), unburned fuel is mixed in the exhaust (8), and this unburned fuel is catalytically burned in the DOC (3) by oxygen in the exhaust (8). When the temperature of the exhaust (8) is increased, DPF (4 ) Is deposited so as to be removed by incineration.
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。
The timing of main injection and post injection is as follows.
The main injection is started within the range of 0 ° ± 5 ° of compression top dead center of the cylinder at the crank angle.
Post injection is started within a range of 100 ° ± 40 ° after the compression top dead center of the cylinder at a crank angle.
図１に示すように、ＤＯＣ(３)の上流側に設けられたケーシング(２)の排気入口室(９)の周壁(９ａ)から外側に排気入口パイプ(１０)が導出され、排気入口パイプ(１０)の中心軸線(１０ａ)が排気入口室(９)の径方向に向けられている。
図２に示すように、排気入口室(９)内に排気入口パイプ(１０)の中心軸線(１０ａ)に沿う螺旋中心軸(１１ａ)を備えたコイル状電熱ヒータ(１１)が排気入口室(９)の径方向に沿って配置されている。
図２に示すように、排気入口パイプ(１０)のパイプ出口(１０ｂ)がコイル状電熱ヒータ(１１)のコイル部分(１１ｂ)のコイル入口(１１ｃ)と対向して連通されている。
図１に示すように、コイル状電熱ヒータ(１１)がＤＰＦ再生制御装置(７)に連携され、図３に示すように、ＤＯＣ(３)の入口排気温度(Ｔ０)がＤＯＣ(３)の所定の活性化温度(ＴＡ)未満の場合には、ＤＰＦ再生制御装置(７)の指令によりコイル状電熱ヒータ(１１)が発熱(Ｓ８)して、ＤＯＣ(３)の入口排気温度(Ｔ０)が昇温されるように構成されている。
As shown in FIG. 1, an exhaust inlet pipe (10) is led out from a peripheral wall (9a) of an exhaust inlet chamber (9) of a casing (2) provided on the upstream side of the DOC (3). The central axis (10a) of (10) is oriented in the radial direction of the exhaust inlet chamber (9).
As shown in FIG. 2, a coiled electric heater (11) having a spiral central axis (11a) along the central axis (10a) of the exhaust inlet pipe (10) is provided in the exhaust inlet chamber (9). 9) is arranged along the radial direction.
As shown in FIG. 2, the pipe outlet (10b) of the exhaust inlet pipe (10) communicates with the coil inlet (11c) of the coil portion (11b) of the coiled electric heater (11).
As shown in FIG. 1, the coiled electric heater (11) is linked to the DPF regeneration control device (7), and the inlet exhaust temperature (T0) of the DOC (3) is DOC (3) as shown in FIG. When the temperature is lower than the predetermined activation temperature (TA), the coiled electric heater (11) generates heat (S8) in response to a command from the DPF regeneration control device (7), and the inlet exhaust temperature (T0) of the DOC (3). Is configured to be heated.
排気入口パイプ(１０)の中心軸線(１０ａ)とコイル状電熱ヒータ(１１)の旋回中心軸線(１１ａ)は重なり合っている。コイル状電熱ヒータ(１１)はシーズヒータであり、ヒータパイプ内にニクロム線と絶縁粉末が収容されている。コイル状電熱ヒータ(１１)のコイル部分(１１ｂ)は円筒形である。コイル状電熱ヒータ(１１)の電源(３９)はエンジンで駆動される発電機であり、コイル状電熱ヒータ(１１)の発熱によりエンジン負荷も増加し、これによる排気(８)の昇温も見込まれる。ＤＰＦ(４)の下流側に設けられたケーシング(２)の排気出口室(５１)にはその径方向に沿って排気出口パイプ(５２)が挿入され、排気出口室(５１)内で排気出口パイプ(５２)の周壁に多数の排気出口孔(５３)が設けられている。 The central axis (10a) of the exhaust inlet pipe (10) and the turning central axis (11a) of the coiled electric heater (11) overlap. The coiled electric heater (11) is a sheathed heater, and nichrome wire and insulating powder are accommodated in the heater pipe. The coil portion (11b) of the coiled electric heater (11) is cylindrical. The power source (39) of the coiled electric heater (11) is a generator driven by the engine, and the engine load increases due to the heat generated by the coiled electric heater (11), and the temperature of the exhaust (8) is also expected to rise. It is. An exhaust outlet pipe (52) is inserted along the radial direction of the exhaust outlet chamber (51) of the casing (2) provided on the downstream side of the DPF (4), and the exhaust outlet in the exhaust outlet chamber (51). A number of exhaust outlet holes (53) are provided in the peripheral wall of the pipe (52).
図２に示すように、コイル状電熱ヒータ(１１)のコイル部分(１１ｂ)の全域で隣合う線材(１１ｄ)(１１ｄ)の間に隙間(１１ｅ)が設けられている。 As shown in FIG. 2, a gap (11e) is provided between adjacent wires (11d) and (11d) over the entire coil portion (11b) of the coiled electric heater (11).
ＤＰＦ再生制御装置(７)による処理の流れは、図３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ＤＯＣの(３)の入口排気温度(Ｔ０)がＤＯＣ(３)の活性化温度(ＴＡ)に至ってい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)ではメイン噴射後のポスト噴射が実施され、ステップ(Ｓ５)に進む。
The flow of processing by the DPF regeneration control device (7) is as shown in FIG.
In step (S1), it is determined whether or not the estimated value (P) of the PM accumulation amount in the DPF (2) has reached the DPF regeneration mode start value (P1). If the determination is affirmative, step (S2) Proceed to
In step (S2), the DPF regeneration mode is started, and in step (S3), it is determined whether or not the inlet exhaust temperature (T0) of DOC (3) has reached the activation temperature (TA) of DOC (3). If the determination is affirmed, the process proceeds to step (S4).
In step (S4), post injection after the main injection is performed, and the process proceeds to step (S5).
ステップ(Ｓ５)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(Ｓ６)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(Ｓ６)では、ＤＰＦ再生モードが終了され、ステップ(Ｓ１)に戻る。
In step (S5), it is determined whether or not the DPF regeneration mode end condition is satisfied. If the determination is affirmative, the process proceeds to step (S6).
The condition for ending the DPF regeneration mode is that the DPF inlet exhaust temperature (T) equal to or higher than a predetermined temperature continues for a predetermined time after the DPF regeneration mode is started (S2). The termination condition of the DPF regeneration mode may be that the estimated value (P) of the PM accumulation amount of the DPF (2) reaches a value (P0) lower than the DPF regeneration mode start value (P1).
In step (S6), the DPF regeneration mode is terminated, and the process returns to step (S1).
ステップ(Ｓ３)での判定が否定である場合には、ステップ(Ｓ７)でＤＰＦ再生制御装置(７)の指令により吸気絞り弁(４９)が絞られ、ステップ(Ｓ８)に進む。
ステップ(Ｓ８)ではコイル状電熱ヒータ(１１)が発熱し、ステップ(Ｓ９)に進む。
ステップ(Ｓ９)では、ＤＯＣ(３)の入口排気温度Ｔ０がＤＯＣ(３)の活性化温度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(Ｓ４)に進み、判定が否定されるとステップ(Ｓ７)に戻る。
If the determination in step (S3) is negative, the intake throttle valve (49) is throttled by a command from the DPF regeneration control device (7) in step (S7), and the process proceeds to step (S8).
In step (S8), the coiled electric heater (11) generates heat, and the process proceeds to step (S9).
In step (S9), it is determined whether or not the inlet exhaust temperature T0 of DOC (3) has reached the activation temperature of DOC (3). If the determination is affirmative, the process proceeds to step (S4), and the determination is denied. Then, the process returns to step (S7).
ステップ(Ｓ１)での判定が否定の場合には、ステップ(Ｓ１０)に進む。
ステップ(Ｓ１０)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。
If the determination in step (S1) is negative, the process proceeds to step (S10).
In step (S10), the normal operation mode is set, and the process returns to step (S1).
In the normal operation mode, unlike the DPF regeneration mode, post-injection after main injection is not performed.
このエンジンは、次の構成も備えている。
図１に示すように、排気マニホールド(１４)からＥＧＲガス導出管(３５)が導出され、このＥＧＲガス導出管(３５)がＥＧＲ弁(３６)を介して吸気マニホールド(３７)に接続され、ＥＧＲガス導出管(３５)の途中にＥＧＲクーラ(３８)が設けられている。
過給機(１５)の排気タービン(４３)から排気経路(１)が導出されている。過給機(１５)のコンプレッサ(４４)から過給パイプ(４６)が導出され、過給パイプ(４６)の導出端が吸気マニホールド(３７)に接続されている。過給パイプ(４６)の途中には、エアフローセンサ(４７)とインタークーラ(４８)と吸気絞り弁(４９)とが設けられている。コンプレッサ(４４)の入口にはエアクリーナ(５０)が接続されている。図１中の符号(２９)で示される矢印は過給空気である。
This engine also has the following configuration.
As shown in FIG. 1, an EGR gas outlet pipe (35) is led out from the exhaust manifold (14), and the EGR gas outlet pipe (35) is connected to the intake manifold (37) via the EGR valve (36). An EGR cooler (38) is provided in the middle of the EGR gas outlet pipe (35).
An exhaust path (1) is led out from an exhaust turbine (43) of the supercharger (15). A supercharging pipe (46) is led out from the compressor (44) of the supercharger (15), and a leading end of the supercharging pipe (46) is connected to the intake manifold (37). An airflow sensor (47), an intercooler (48), and an intake throttle valve (49) are provided in the middle of the supercharging pipe (46). An air cleaner (50) is connected to the inlet of the compressor (44). The arrow shown by the code | symbol (29) in FIG. 1 is supercharging air.
(１) 排気経路
(２) ケーシング
(３) ＤＯＣ
(４) ＤＰＦ
(５) ＰＭ堆積量推定装置
(６) ＤＰＦ再生装置
(７) ＤＰＦ再生制御装置
(８) 排気
(９) 排気入口室
(９ａ) 周壁
(１０) 排気入口パイプ
(１０ａ) 中心軸線
(１０ｂ) パイプ出口
(１１) コイル状電熱ヒータ
(１１ａ) 螺旋中心軸
(１１ｂ) コイル部分
(１１ｃ) コイル入口
(１１ｄ) 線材
(１１ｅ) 隙間
(Ｐ) ＰＭ堆積量推定値
(Ｐ１) ＤＰＦ再生値
(Ｓ２) ＤＦＰ再生制御モードが開始
(Ｔ０) ＤＯＣの入口排気温度
(ＴＡ) 所定の活性化温度
(Ｓ８) コイル状電熱ヒータが発熱
(1) Exhaust route
(2) Casing
(3) DOC
(4) DPF
(5) PM deposition amount estimation device
(6) DPF regenerator
(7) DPF regeneration control device
(8) Exhaust
(9) Exhaust inlet chamber
(9a) Perimeter wall
(10) Exhaust inlet pipe
(10a) Center axis
(10b) Pipe outlet
(11) Coiled electric heater
(11a) Spiral central axis
(11b) Coil part
(11c) Coil entrance
(11d) Wire rod
(11e) Clearance
(P) PM accumulation amount estimate
(P1) DPF regeneration value
(S2) DFP playback control mode starts
(T0) DOC inlet exhaust temperature
(TA) Predetermined activation temperature
(S8) The coiled electric heater generates heat
Claims (2)
ＤＰＦ(４)のＰＭ堆積量推定値(Ｐ)が所定のＤＰＦ再生値(Ｐ１)に至ったら、ＤＦＰ再生制御モードが開始(Ｓ２)され、ＤＰＦ再生制御モードでは、ＤＯＣ(３)の入口排気温度(Ｔ０)がＤＯＣ(３)の所定の活性化温度(ＴＡ)に至ったことに基づいて、ＤＰＦ再生制御装置(７)の指令によりＤＰＦ再生装置(６)で排気(８)中に未燃燃料が混入され、この未燃燃料がＤＯＣ(３)で排気(８)中の酸素により触媒燃焼され、排気(８)の昇温により、ＤＰＦ(４)に堆積したＰＭが焼却除去されるように構成されている、ディーゼルエンジンの排気浄化装置において、
ＤＯＣ(３)の上流側に設けられたケーシング(２)の排気入口室(９)の周壁(９ａ)から外側に排気入口パイプ(１０)が導出され、排気入口パイプ(１０)の中心軸線(１０ａ)が排気入口室(９)の径方向に向けられ、
排気入口室(９)内に排気入口パイプ(１０)の中心軸線(１０ａ)に沿う螺旋中心軸(１１ａ)を備えたコイル状電熱ヒータ(１１)が排気入口室(９)の径方向に沿って配置され、
排気入口パイプ(１０)のパイプ出口(１０ｂ)がコイル状電熱ヒータ(１１)のコイル部分(１１ｂ)のコイル入口(１１ｃ)と対向して連通され、
コイル状電熱ヒータ(１１)がＤＰＦ再生制御装置(７)に連携され、ＤＯＣ(３)の入口排気温度(Ｔ０)がＤＯＣ(３)の所定の活性化温度(ＴＡ)未満の場合には、ＤＰＦ再生制御装置(７)の指令によりコイル状電熱ヒータ(１１)が発熱(Ｓ８)して、ＤＯＣ(３)の入口排気温度(Ｔ０)が昇温されるように構成されている、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気浄化装置。 A casing (2) provided in the exhaust path (1), a DOC (3) accommodated on the upstream side in the casing (2), and a DPF (4) accommodated on the downstream side in the casing (2) A PM accumulation amount estimation device (5) for estimating the amount of PM accumulated in the DPF (4), a DPF regeneration device (6), and a DPF regeneration control device (7),
When the estimated PM accumulation amount (P) of the DPF (4) reaches a predetermined DPF regeneration value (P1), the DFP regeneration control mode is started (S2). In the DPF regeneration control mode, the exhaust from the inlet of the DOC (3) is started. Based on the fact that the temperature (T0) has reached the predetermined activation temperature (TA) of the DOC (3), the DPF regeneration control device (7) commands the exhaust (8) in the exhaust (8). The fuel is mixed, the unburned fuel is catalytically combusted by oxygen in the exhaust (8) in the DOC (3), and the PM deposited on the DPF (4) is incinerated and removed by raising the temperature of the exhaust (8). In an exhaust emission control device for a diesel engine configured as follows:
The exhaust inlet pipe (10) is led out from the peripheral wall (9a) of the exhaust inlet chamber (9) of the casing (2) provided on the upstream side of the DOC (3), and the central axis of the exhaust inlet pipe (10) ( 10a) is directed in the radial direction of the exhaust inlet chamber (9),
A coiled electric heater (11) having a spiral central axis (11a) along the central axis (10a) of the exhaust inlet pipe (10) in the exhaust inlet chamber (9) extends along the radial direction of the exhaust inlet chamber (9). Arranged,
The pipe outlet (10b) of the exhaust inlet pipe (10) communicates with the coil inlet (11c) of the coil portion (11b) of the coiled electric heater (11),
When the coiled electric heater (11) is linked to the DPF regeneration control device (7) and the inlet exhaust temperature (T0) of the DOC (3) is lower than the predetermined activation temperature (TA) of the DOC (3), The coil-shaped electric heater (11) generates heat (S8) in response to a command from the DPF regeneration control device (7), and the inlet exhaust temperature (T0) of the DOC (3) is increased. Diesel engine exhaust gas purification device.
コイル状電熱ヒータ(１１)のコイル部分(１１ｂ)の全域で隣合う線材(１１ｄ)(１１ｄ)の間に隙間(１１ｅ)が設けられている、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気浄化装置。 The exhaust emission control device for a diesel engine according to claim 1,
An exhaust emission control device for a diesel engine, characterized in that a gap (11e) is provided between adjacent wires (11d) and (11d) in the entire coil portion (11b) of the coiled electric heater (11).
Priority Applications (1)
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| JP2013051701A JP2014177890A (en) | 2013-03-14 | 2013-03-14 | Exhaust emission control device for diesel engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (1)
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017223180A (en) * | 2016-06-16 | 2017-12-21 | 株式会社クボタ | diesel engine |
| US10087799B2 (en) | 2015-07-01 | 2018-10-02 | Denso International America, Inc. | Exhaust device and method of manufacturing an exhaust device with a thermally enhanced substrate |
-
2013
- 2013-03-14 JP JP2013051701A patent/JP2014177890A/en active Pending
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| JP2017223180A (en) * | 2016-06-16 | 2017-12-21 | 株式会社クボタ | diesel engine |
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