JP2015209838A - Diesel engine exhaust treatment device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ディーゼルエンジンの排気処理装置に関し、詳しくは、ＤＰＦ再生に要する燃料消費を抑制することができるディーゼルエンジンの排気処理装置に関する。 The present invention relates to an exhaust treatment device for a diesel engine, and more particularly to an exhaust treatment device for a diesel engine that can suppress fuel consumption required for DPF regeneration.
従来、ディーゼルエンジンの排気処理装置として、次のものがある(例えば、特許文献１参照)。
燃料噴射装置とＤＯＣとＤＰＦと制御装置を備え、
ＤＰＦで排気中のＰＭが捕捉され、ＤＰＦのＰＭ堆積推定値が所定のＤＰＦ再生必要値に至り、ＤＰＦの再生開始条件が満たされた場合には、制御装置の制御でＤＰＦ再生処理が実施され、燃料噴射装置による燃料噴射で排気中に燃料が混入され、排気中の未燃の燃料がＤＯＣで触媒燃焼されて、排気が昇温され、この排気の熱でＤＰＦに堆積したＰＭが燃焼除去されるように構成された、ディーゼルエンジンの排気処理装置。
ＤＯＣはディーゼル酸化触媒の略称、ＤＰＦはディーゼル・パティキュレート・フィルタの略称、ＰＭは粒子状物質の略称である。
2. Description of the Related Art Conventionally, there are following diesel engine exhaust treatment devices (see, for example, Patent Document 1).
A fuel injection device, a DOC, a DPF, and a control device;
When PM in the exhaust is captured by the DPF, the estimated PM accumulation value of the DPF reaches a predetermined DPF regeneration required value, and the DPF regeneration start condition is satisfied, the DPF regeneration process is performed under the control of the control device. The fuel is injected into the exhaust by the fuel injection device, the unburned fuel in the exhaust is catalytically combusted in the DOC, the exhaust is heated, and the PM accumulated in the DPF is burned and removed by the heat of the exhaust An exhaust treatment device for a diesel engine configured to be
DOC is an abbreviation for diesel oxidation catalyst, DPF is an abbreviation for diesel particulate filter, and PM is an abbreviation for particulate matter.
この種の排気処理装置によれば、ＤＰＦ再生処理により、ＤＰＦを再利用することができる利点がある。 This type of exhaust treatment apparatus has an advantage that the DPF can be reused by the DPF regeneration process.
この種の排気処理装置では、ＤＰＦ再生に要する燃料の総噴射量は、一定量に定められている。 In this type of exhaust treatment device, the total fuel injection amount required for DPF regeneration is set to a fixed amount.
《問題点》 ＤＰＦ再生に要する燃料消費量が比較的多い。
ＤＰＦ再生に要する燃料の総噴射量は、一定量に定められているが、ＤＰＦ再生に要する燃料消費量が比較的多い。
<< Problem >> The amount of fuel consumed for DPF regeneration is relatively large.
The total fuel injection amount required for DPF regeneration is set to a fixed amount, but the fuel consumption required for DPF regeneration is relatively large.
本発明の課題は、ＤＰＦ再生に要する燃料消費量を少なくすることができるディーゼルエンジンの排気処理装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an exhaust treatment device for a diesel engine that can reduce fuel consumption required for DPF regeneration.
本発明の発明者らは、研究の結果、次の知見を得て、この発明に至った。
すなわち、低負荷側運転時には高負荷側運転時よりもＤＰＦに堆積するＰＭ中のＳＯＦ分の割合が多くなり、ＤＰＦ再生処理では低い熱量でＰＭの焼却除去が可能となるため、低負荷側運転後のＤＰＦ再生処理では、ＤＰＦの再生終了に要する燃料の総噴射量を少なく設定することにより、ＤＰＦ再生に要する燃料消費量を少なくすることができる。
ＳＯＦ分は、可溶性有機成分の略称である。
As a result of research, the inventors of the present invention have obtained the following knowledge and have reached the present invention.
That is, the ratio of SOF in the PM accumulated in the DPF is larger during low load side operation than during high load side operation, and in the DPF regeneration process, PM can be incinerated and removed with a low amount of heat. In the subsequent DPF regeneration process, the fuel consumption required for DPF regeneration can be reduced by setting the total fuel injection amount required for the completion of regeneration of the DPF to be small.
SOF is an abbreviation for a soluble organic component.
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、燃料噴射装置(１)とＤＯＣ(２)とＤＰＦ(３)と制御装置(４)を備え、
ＤＰＦ(３)で排気(５)中のＰＭが捕捉され、ＤＰＦ(３)のＰＭ堆積推定値が所定のＤＰＦ再生必要値に至り、ＤＰＦ(３)の再生開始条件が満たされた場合には、図３に例示するように、制御装置(４)の制御でＤＰＦ再生処理が実施(Ｓ９)され、図１に例示する燃料噴射装置(１)による燃料噴射で排気(５)中に燃料(６)が混入され、排気(５)中の未燃の燃料(６)がＤＯＣ(２)で触媒燃焼されて、排気(５)が昇温され、この排気(５)の熱でＤＰＦ(３)に堆積したＰＭが燃焼除去されるように構成された、ディーゼルエンジンの排気処理装置において、
図１に例示するように、運転時間積算装置(７)と運転割合演算装置(８)を備え、
図３に例示するように、運転時間積算装置(７)で、所定の積算開始時点(Ｔ０)からの総運転時間(ＴＴ)が積算(Ｓ２)されるとともに、総運転時間(ＴＴ)中の低負荷及び／又は無負荷の低負荷側運転時間(ＬＴ)が積算(Ｓ３)され、ＤＰＦ(３)の再生開始条件が満たされた場合には、運転割合演算装置(８)で、総運転時間(ＴＴ)に対する低負荷側運転時間(ＬＴ)の運転割合(ＬＴ／ＴＴ)が演算(Ｓ５)され、この運転割合(ＬＴ／ＴＴ)が所定値以上の場合には、制御装置(４)で低負荷側運転後のＤＰＦ(３)の再生終了条件が設定(Ｓ７)され、所定値未満の場合には、高負荷側運転後のＤＰＦ(３)の再生終了条件が設定(Ｓ８)され、
図２(Ｃ)に例示するように、低負荷側運転後のＤＰＦ(３)の再生終了に要する燃料(６)の総噴射量(ＬＱ)は、高負荷側運転後のＤＰＦ(３)の再生終了に要する燃料(６)の総噴射量(ＨＱ)よりも少なく設定される、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気処理装置。
Invention specific matters of the invention according to
As illustrated in FIG. 1, a fuel injection device (1), a DOC (2), a DPF (3), and a control device (4) are provided.
When PM in the exhaust (5) is captured by the DPF (3), the PM accumulation estimated value of the DPF (3) reaches a predetermined DPF regeneration required value, and the regeneration start condition of the DPF (3) is satisfied As illustrated in FIG. 3, the DPF regeneration process is performed under the control of the control device (4) (S9), and the fuel (in the exhaust (5) is injected into the exhaust (5) by the fuel injection device (1) illustrated in FIG. 6) is mixed, the unburned fuel (6) in the exhaust (5) is catalytically combusted in the DOC (2), the temperature of the exhaust (5) is increased, and the DPF (3) is heated by the heat of the exhaust (5). In an exhaust treatment device for a diesel engine configured to burn and remove PM accumulated in
As illustrated in FIG. 1, an operation time integrating device (7) and an operation ratio calculating device (8) are provided.
As illustrated in FIG. 3, the total operation time (TT) from a predetermined integration start time (T0) is integrated (S2) and the total operation time (TT) during the operation time integration device (7). When the low load and / or no load low load side operation time (LT) is integrated (S3) and the regeneration start condition of the DPF (3) is satisfied, the operation ratio calculation device (8) The operation ratio (LT / TT) of the low load side operation time (LT) with respect to the time (TT) is calculated (S5), and when this operation ratio (LT / TT) is a predetermined value or more, the control device (4) The regeneration end condition for the DPF (3) after the low load side operation is set (S7), and if it is less than the predetermined value, the regeneration end condition for the DPF (3) after the high load side operation is set (S8). ,
As illustrated in FIG. 2 (C), the total injection amount (LQ) of the fuel (6) required for the completion of regeneration of the DPF (3) after the low load side operation is equal to that of the DPF (3) after the high load side operation. An exhaust treatment apparatus for a diesel engine, characterized in that it is set to be smaller than a total injection amount (HQ) of fuel (6) required for completion of regeneration.
(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再生処理に要する燃料消費量を少なくすることができる。
図２(Ｃ)に例示するように、低負荷側運転後のＤＰＦ(３)の再生終了に要する燃料(６)の総噴射量(ＬＱ)は、高負荷側運転後のＤＰＦ(３)の再生終了に要する燃料(６)の総噴射量(ＨＱ)よりも少なく設定されるので、ＤＰＦ再生処理に要する燃料消費量を少なくすることができる。
(Invention of Claim 1)
The invention according to
<Effect> It is possible to reduce the fuel consumption required for the DPF regeneration process.
As illustrated in FIG. 2 (C), the total injection amount (LQ) of the fuel (6) required for the completion of regeneration of the DPF (3) after the low load side operation is equal to that of the DPF (3) after the high load side operation. Since it is set to be smaller than the total injection amount (HQ) of the fuel (6) required for the end of regeneration, the fuel consumption required for the DPF regeneration process can be reduced.
《効果》 ＤＰＦ再生時にＰＭの燃え残りが生じる不具合は生じない。
低負荷側運転時には高負荷側運転時よりもＤＰＦ(３)に堆積するＰＭ中のＳＯＦ分の割合が多くなり、ＤＰＦ再生処理では低い熱量でＰＭの焼却除去が可能となるため、低負荷側運転後のＤＰＦ再生処理では、燃料(６)の総噴射量が少なくても、ＤＰＦ再生時にＰＭの燃え残りが生じる不具合は生じない。
<Effect> There is no problem that PM remains unburned during DPF regeneration.
Since the ratio of SOF in the PM accumulated in the DPF (3) is larger during low load operation than during high load operation, and the DPF regeneration process enables incineration and removal of PM with a low amount of heat. In the DPF regeneration process after operation, even if the total injection amount of the fuel (6) is small, there is no problem that PM remains unburned during the DPF regeneration.
《効果》 エンジン発電機等での利用価値が高い。
低負荷側運転時間(ＬＴ)が長いエンジン発電機等での利用価値が高い。
<Effect> High utility value for engine generators.
The utility value of engine generators with long low load side operation time (LT) is high.
(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》 ＤＰＦの熱損傷の防止や再生処理に要する時間の短縮を図ることができる。
ポスト噴射で昇温される排気(５)の目標温度が低減される場合には、ＤＰＦ(３)に堆積したＰＭの急激な燃焼が抑制され、これに起因するＤＰＦ(３)の熱損傷の防止を図ることができ、この目標温度の維持時間が低減される場合には、ＤＰＦ再生処理に要する時間の短縮を図ることができる。
(Invention of Claim 2)
The invention according to
<Effect> It is possible to prevent thermal damage of the DPF and shorten the time required for the regeneration process.
When the target temperature of the exhaust gas (5) heated by the post-injection is reduced, the rapid combustion of PM deposited on the DPF (3) is suppressed, and thermal damage to the DPF (3) due to this is suppressed. When the target temperature maintenance time is reduced, the time required for the DPF regeneration process can be shortened.
(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》 低負荷側運転後のＤＰＦの再生終了に要する燃料の総噴射量がより適正化される。
図２(Ｃ)に例示するように、低負荷側運転後のＤＰＦ(３)の再生終了条件は、前記運転割合(ＬＴ／ＴＴ)が大きいほど、メイン噴射とポスト噴射による燃料(６)の総噴射量(ＬＱ)が低減されるように設定されるので、低い熱量で焼却除去されるＳＯＦ分が多いほど燃料(６)の総噴射量(ＬＱ)が低減されることにより、ＰＭの成分比率に応じて、低負荷側運転後のＤＰＦ(３)の再生終了に要する燃料(６)の総噴射量がより適正化される。
(Invention of Claim 3)
The invention according to claim 3 has the following effect in addition to the effect of the invention according to
<Effect> The total fuel injection amount required for the completion of regeneration of the DPF after the low load side operation is made more appropriate.
As illustrated in FIG. 2C, the regeneration end condition of the DPF (3) after the low load side operation is that the fuel (6) by the main injection and the post injection is larger as the operation ratio (LT / TT) is larger. Since the total injection amount (LQ) is set so as to be reduced, the more the SOF that is incinerated and removed with a lower calorific value, the lower the total injection amount (LQ) of the fuel (6). Depending on the ratio, the total injection amount of the fuel (6) required for the end of regeneration of the DPF (3) after the low load side operation is made more appropriate.
(請求項４に係る発明)
請求項４に係る発明は、請求項１から請求項３のいずれかに係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 ポスト噴射燃料によるエンジンオイルの希釈を抑制することができる。
図３に例示するように、ＤＰＦ再生処理が実施(Ｓ９)される場合には、図１に例示する燃料噴射装置(１)による燃焼室へのメイン噴射とメイン噴射後の燃焼室へのポスト噴射が行われ、ポスト噴射で排気(５)中に燃料(６)が混入されるように構成されているので、低負荷側運転後のＤＰＦ(３)の再生終了時には、高負荷側運転後のＤＰＦ(３)の再生終了時よりもポスト噴射の燃料(６)の噴射量を減少させることができ、ポスト噴射燃料によるエンジンオイルの希釈を抑制することができる。
(Invention of Claim 4)
The invention according to
<< Effect >> Dilution of engine oil by post-injected fuel can be suppressed.
As illustrated in FIG. 3, when the DPF regeneration process is performed (S9), the fuel injection device (1) illustrated in FIG. 1 performs main injection into the combustion chamber and post to the combustion chamber after main injection. Since the injection is performed and the fuel (6) is mixed into the exhaust (5) by the post injection, at the end of regeneration of the DPF (3) after the low load side operation, after the high load side operation The amount of post-injected fuel (6) can be reduced more than when the regeneration of the DPF (3) is completed, and dilution of engine oil by post-injected fuel can be suppressed.
(請求項５に係る発明)
請求項５に係る発明は、請求項１から請求項３のいずれかに係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 排気管噴射燃料の排出による白煙の発生を抑制することができる。
図３に例示するように、ＤＰＦ再生処理が実施(Ｓ９)される場合には、燃料噴射装置(１)による燃焼室へのメイン噴射と排気管への排気管噴射が行われ、排気管噴射で排気(５)中に燃料(６)が混入されるように構成されているので、低負荷側運転後のＤＰＦ(３)の再生終了時には、高負荷側運転後のＤＰＦ(３)の再生終了時よりも排気管噴射の燃料(６)の噴射量を減少させることができ、排気管噴射燃料の排出による白煙の発生を抑制することができる。
(Invention according to claim 5)
The invention according to
<< Effect >> Generation | occurrence | production of the white smoke by discharge | emission of exhaust pipe injection fuel can be suppressed.
As illustrated in FIG. 3, when the DPF regeneration process is performed (S9), main injection into the combustion chamber and exhaust pipe injection into the exhaust pipe are performed by the fuel injection device (1), and exhaust pipe injection is performed. Therefore, when the regeneration of the DPF (3) after the low load side operation is completed, the regeneration of the DPF (3) after the high load side operation is completed. The injection amount of the fuel (6) for exhaust pipe injection can be reduced from that at the end, and the generation of white smoke due to the discharge of the exhaust pipe injection fuel can be suppressed.
(請求項６に係る発明)
請求項６に係る発明は、請求項１から請求項５のいずれかに係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 総運転時間の積算の精度を高めることができる。
図２(Ｂ)に例示する総運転時間(ＴＴ)の積算開始時点(Ｔ０)は、エンジン出荷後またはＤＰＦ交換後に図３に例示するＤＰＦ再生処理が実施(Ｓ９)されていない場合には、エンジン出荷後またはＤＰＦ交換後のエンジン運転開始時点とされ、ＤＰＦ再生処理が実施(Ｓ９)されていた場合には、直近のＤＰＦ再生処理が終了(Ｓ１１)された後のエンジン運転開始時点とされているので、総運転時間(ＴＴ)の積算開始時点(Ｔ０)の設定が最適化され、総運転時間(ＴＴ)の積算の精度を高めることができる。
(Invention of Claim 6)
The invention according to
<Effect> The accuracy of the total operation time can be increased.
The total start time (T0) of the total operation time (TT) illustrated in FIG. 2B is the time when the DPF regeneration process illustrated in FIG. 3 is not performed (S9) after engine shipment or after DPF replacement. If the DPF regeneration process has been performed (S9) after engine shipment or DPF replacement, the engine operation start time after the most recent DPF regeneration process has been completed (S11). Therefore, the setting of the integration start time (T0) of the total operation time (TT) is optimized, and the accuracy of the integration of the total operation time (TT) can be improved.
(請求項７に係る発明)
請求項７に係る発明は、請求項１から請求項６のいずれかに係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 ＤＰＦ再生処理を効率化することができる。
ＤＰＦ(３)の再生開始条件は、ＤＰＦ(３)のＰＭ堆積推定値が所定の再生必要値に至るとともに、ＤＯＣ(２)を通過する排気(５)の温度が所定の触媒活性化温度に至った場合とされているので、ＤＯＣ(３)が活性化されてからＤＰＦ(３)の再生が開始され、ＤＯＣ(２)による燃料(６)の触媒燃焼を有効利用することができ、ＤＰＦ再生処理を効率化することができる。
(Invention of Claim 7)
The invention according to
<Effect> The efficiency of the DPF regeneration process can be improved.
The regeneration start condition of the DPF (3) is that the estimated PM deposition value of the DPF (3) reaches a predetermined regeneration necessary value, and the temperature of the exhaust (5) passing through the DOC (2) is set to a predetermined catalyst activation temperature. Therefore, after the DOC (3) is activated, the regeneration of the DPF (3) is started, and the catalytic combustion of the fuel (6) by the DOC (2) can be effectively used. The reproduction process can be made efficient.
(請求項８に係る発明)
請求項８に係る発明は、請求項７に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 ＤＰＦの再生開始の遅れを防止することができる。
ＰＭ堆積推定値は、総運転時間(ＴＴ)、総運転時間(ＴＴ)内でのエンジン回転数(Ｎ)と燃料噴射量(Ｑ)と排気温度、ＤＰＦ(３)の入口と出口の差圧に基づいてそれぞれ推定され、各ＰＭ堆積推定値のいずれかがＤＰＦ再生必要値に至った場合には、前記ＤＰＦ(３)の再生開始条件のＰＭ堆積推定値に関する条件が満たされるので、一のＰＭ堆積推定値に誤った過少推定があっても、他のＰＭ堆積推定値によって再生開始条件が満たされ、誤った過少推定によるＰＭの過剰堆積が防止され、ＰＭの過剰堆積に起因する急激な燃焼によるＤＰＦ(３)の熱損傷を防止することができる。
(Invention of Claim 8)
The invention according to
<Effect> A delay in the start of regeneration of the DPF can be prevented.
The estimated PM deposition values are the total operating time (TT), engine speed (N), fuel injection amount (Q), exhaust temperature within the total operating time (TT), and differential pressure between the DPF (3) inlet and outlet. When any one of the PM deposition estimated values reaches the DPF regeneration required value, the condition regarding the PM deposition estimated value of the regeneration start condition of the DPF (3) is satisfied. Even if there is an erroneous underestimation in the PM deposition estimated value, the regeneration start condition is satisfied by the other PM deposition estimated value, and the PM excessive accumulation due to the erroneous underestimation is prevented. Thermal damage of the DPF (3) due to combustion can be prevented.
(請求項９に係る発明)
請求項９に係る発明は、請求項７または請求項８に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 ＤＰＦの再生を速やかに開始することができる。
図１に例示するように、ＤＯＣ(２)を通過する排気(５)の温度がＤＯＣ(２)の触媒活性化温度に至っていない場合には、制御手段(４)の制御により、補助排気昇温装置(９)で排気(５)の温度が昇温されるように構成されているので、ＤＰＦ(３)の再生を速やかに開始することができる。
(Invention according to claim 9)
The invention according to
<Effect> DPF regeneration can be started promptly.
As illustrated in FIG. 1, when the temperature of the exhaust gas (5) passing through the DOC (2) does not reach the catalyst activation temperature of the DOC (2), the control means (4) controls to increase the auxiliary exhaust gas. Since the temperature of the exhaust (5) is raised by the temperature device (9), regeneration of the DPF (3) can be started promptly.
(請求項１０に係る発明)
請求項１０に係る発明は、請求項９に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 燃料消費量の抑制を図ることができる。
図１に例示するように、補助排気昇温装置(９)が吸気絞り弁(１０)を備えているので、排気(５)の昇温の一部が燃料増量を伴わない吸気絞りによって実施され、燃料消費量の抑制を図ることができる。
(Invention of Claim 10)
The invention according to claim 10 has the following effect in addition to the effect of the invention according to
<Effect> It is possible to reduce fuel consumption.
As illustrated in FIG. 1, since the auxiliary exhaust temperature raising device (9) includes the intake throttle valve (10), part of the temperature increase of the exhaust (5) is performed by the intake throttle without accompanying fuel increase. In addition, it is possible to reduce fuel consumption.
(請求項１１に係る発明)
請求項１１に係る発明は、請求項９または請求項１０に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 排気の昇温時間を短縮することができる。
図１に例示するように、補助排気昇温装置(９)が電熱ヒータ(１１)を備えているので、排気(５)の昇温の一部が燃料増量を伴わない吸気絞りによって実施され、燃料消費量の抑制を図ることができる。
(Invention of Claim 11)
The invention according to claim 11 has the following effect in addition to the effect of the invention according to
<Effect> The temperature raising time of the exhaust can be shortened.
As illustrated in FIG. 1, since the auxiliary exhaust temperature raising device (9) includes the electric heater (11), a part of the temperature rise of the exhaust (5) is performed by an intake throttle that does not accompany fuel increase, It is possible to reduce fuel consumption.
(請求項１２に係る発明)
請求項１２に係る発明は、請求項１１に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 排気の昇温時間を短縮することができる。
エンジン本体(１２)に発電機(１３)が接続され、この発電機(１３)から前記電熱ヒータ(１１)に電力が供給されるように構成されているので、電熱ヒータ(１１)の発熱で排気(５)を昇温できるとともに、電熱ヒータ(１１)への通電がエンジン負荷となってエンジンのメイン噴射量が増加し、燃焼熱で排気(５)を昇温でき、排気(５)の昇温時間を短縮することができる。
(Invention of Claim 12)
The invention according to
<Effect> The temperature raising time of the exhaust can be shortened.
Since the generator (13) is connected to the engine body (12) and power is supplied from the generator (13) to the electric heater (11), the electric heater (11) generates heat. The temperature of the exhaust (5) can be raised, the energization of the electric heater (11) becomes an engine load, the amount of main injection of the engine increases, the temperature of the exhaust (5) can be raised by combustion heat, and the exhaust (5) The temperature raising time can be shortened.
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処理装置を説明する図であり、この実施形態では、立形の直列４気筒ディーゼルエンジンの排気処理装置について説明する。 1 to 3 are diagrams for explaining an exhaust treatment device for a diesel engine according to an embodiment of the present invention. In this embodiment, an exhaust treatment device for a vertical in-line four-cylinder diesel engine will be explained.
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、このエンジンは、４本のシリンダ(１４)と、シリンダヘッド(１５)とを備え、シリンダヘッド(１５)の左右一側には吸気マニホルド(２２)が、他側には排気マニホルド(２５)が組み付けられている。シリンダ(１４)を備えたシリンダブロック(図外)の後部にはフライホイール(１６)が配置されている。
シリンダヘッド(１５)には、シリンダ(１４)毎にインジェクタ(１７)が配置され、各インジェクタ(１７)はコモンレール(１８)に接続されている。コモンレール(１８)には、燃料サプライポンプ(１９)を介して燃料タンク(２０)の燃料(６)が圧送される。各インジェクタ(１７)の電磁弁は、制御装置(４)に接続され、制御装置(４)からの制御信号で、開弁タイミングと開弁期間が制御され、所定のタイミングで所定量の燃料(６)が燃焼室(２１)に供給される。スロットル開度センサ(２７)と実回転速度センサ(２８)とが制御装置(４)に接続され、目標回転速度と実回転速度の回転偏差に基づいて、制御手段(４)のガバナ機能により、メイン噴射の噴射量が調節される。
制御装置(４)は、エンジンＥＣＵ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り、マイコンである。吸気マニホルド(２２)に吸気(２６)を供給する吸気経路(２３)には吸気流量センサ(２４)が配置されている。
The outline of this engine is as follows.
As shown in FIG. 1, the engine includes four cylinders (14) and a cylinder head (15). An intake manifold (22) is provided on the left and right sides of the cylinder head (15), and the other side is provided. Is fitted with an exhaust manifold (25). A flywheel (16) is disposed at the rear of a cylinder block (not shown) provided with the cylinder (14).
In the cylinder head (15), an injector (17) is arranged for each cylinder (14), and each injector (17) is connected to a common rail (18). The fuel (6) in the fuel tank (20) is pumped to the common rail (18) via the fuel supply pump (19). The solenoid valve of each injector (17) is connected to the control device (4), the valve opening timing and the valve opening period are controlled by a control signal from the control device (4), and a predetermined amount of fuel (at a predetermined timing) 6) is supplied to the combustion chamber (21). A throttle opening sensor (27) and an actual rotational speed sensor (28) are connected to the control device (4). Based on the rotational deviation between the target rotational speed and the actual rotational speed, the governor function of the control means (4) The injection amount of the main injection is adjusted.
The control device (4) is an engine ECU. The engine ECU is an abbreviation for engine electronic control unit and is a microcomputer. An intake flow rate sensor (24) is disposed in an intake passage (23) for supplying intake air (26) to the intake manifold (22).
排気処理装置の概要は、次の通りである。
図１に示すように、排気処理装置は、燃料噴射装置(１)とＤＯＣ(２)とＤＰＦ(３)と制御装置(４)を備えている。
この排気処理装置によれば、ＤＰＦ(３)で排気(５)中のＰＭが捕捉され、ＤＰＦ(３)のＰＭ堆積推定値が所定のＤＰＦ再生必要値に至り、ＤＰＦ(３)の再生開始条件が満たされた場合には、図３に示すように、制御装置(４)の制御でＤＰＦ再生処理が実施(Ｓ９)され、図１に示す燃料噴射装置(１)による燃料噴射で排気(５)中に燃料(６)が混入され、排気(５)中の未燃の燃料(６)がＤＯＣ(２)で触媒燃焼されて、排気(５)が昇温され、この排気(５)の熱でＤＰＦ(３)に堆積したＰＭが燃焼除去されるように構成されている。
The outline of the exhaust treatment device is as follows.
As shown in FIG. 1, the exhaust treatment device includes a fuel injection device (1), a DOC (2), a DPF (3), and a control device (4).
According to this exhaust treatment apparatus, PM in the exhaust (5) is captured by the DPF (3), the estimated PM accumulation value of the DPF (3) reaches a predetermined DPF regeneration required value, and regeneration of the DPF (3) is started. When the condition is satisfied, as shown in FIG. 3, the DPF regeneration process is performed (S9) under the control of the control device (4), and the exhaust (with the fuel injection by the fuel injection device (1) shown in FIG. 5) Fuel (6) is mixed in, unburned fuel (6) in exhaust (5) is catalytically combusted in DOC (2), exhaust (5) is heated, and this exhaust (5) The PM accumulated on the DPF (3) is burned and removed by the heat of.
燃料噴射装置(１)はコモンレール式燃料噴射装置である。ＤＯＣ(２)とＤＰＦ(３)とは排気処理ケース(３３)に収容され、ＤＯＣ(２)は上流側、ＤＰＦ(３)は下流側に配置されている。ＤＯＣは、ディーゼル酸化触媒の略称であり、スルーフロー形のセラミックハニカムに酸化触媒成分を担持させたものである。ＤＰＦは、ディーゼル・パティキュレート・フィルタの略称であり、ウォールフロー形のセラミックハニカムで、隣り合うセルの入口と出口を交互に目止めし、隣り合うセルの間の壁でＰＭを捕捉する。ＰＭは、粒子状物質の略称である。 The fuel injection device (1) is a common rail fuel injection device. The DOC (2) and the DPF (3) are accommodated in an exhaust treatment case (33), the DOC (2) is disposed on the upstream side, and the DPF (3) is disposed on the downstream side. DOC is an abbreviation for diesel oxidation catalyst, and an oxidation catalyst component is supported on a through-flow type ceramic honeycomb. DPF is an abbreviation for diesel particulate filter, and is a wall-flow type ceramic honeycomb that alternately stops the inlet and outlet of adjacent cells and captures PM at the wall between adjacent cells. PM is an abbreviation for particulate matter.
排気処理装置の特徴は、次の通りである。
図１に示すように、運転時間積算装置(７)と運転割合演算装置(８)を備えている。
図３に示すように、運転時間積算装置(７)で、所定の積算開始時点(Ｔ０)からの総運転時間(ＴＴ)が積算(Ｓ２)されるとともに、総運転時間(ＴＴ)中の低負荷及び／又は無負荷の低負荷側運転時間(ＬＴ)が積算(Ｓ３)され、ＤＰＦ(３)の再生開始条件が満たされた場合には、運転割合演算装置(８)で、総運転時間(ＴＴ)に対する低負荷側運転時間(ＬＴ)の運転割合(ＬＴ／ＴＴ)が演算(Ｓ５)され、この運転割合(ＬＴ／ＴＴ)が所定値以上の場合には、制御装置(４)で低負荷側運転後のＤＰＦ(３)の再生終了条件が設定(Ｓ７)され、所定値未満の場合には、高負荷側運転後のＤＰＦ(３)の再生終了条件が設定(Ｓ８)される。
図２(Ｃ)に例示するように、低負荷側運転後のＤＰＦ(３)の再生終了に要する燃料(６)の総噴射量(ＬＱ)は、高負荷側運転後のＤＰＦ(３)の再生終了に要する燃料(６)の総噴射量(ＨＱ)よりも少なく設定される。
低負荷側運転時間(ＬＴ)は、無負荷のみ、無負荷を含まない低負荷のみの運転時間としてもよい。
The features of the exhaust treatment device are as follows.
As shown in FIG. 1, an operation time integrating device (7) and an operation ratio calculating device (8) are provided.
As shown in FIG. 3, the total operating time (TT) from a predetermined integration start time (T0) is integrated (S2) and low during the total operating time (TT) by the operating time integrating device (7). When the load and / or no load low load side operation time (LT) is integrated (S3) and the regeneration start condition of the DPF (3) is satisfied, the operation ratio calculation device (8) The operation ratio (LT / TT) of the low load side operation time (LT) with respect to (TT) is calculated (S5), and when this operation ratio (LT / TT) is equal to or greater than a predetermined value, the control device (4) The regeneration end condition of the DPF (3) after the low load side operation is set (S7), and if it is less than the predetermined value, the regeneration end condition of the DPF (3) after the high load side operation is set (S8). .
As illustrated in FIG. 2 (C), the total injection amount (LQ) of the fuel (6) required for the completion of regeneration of the DPF (3) after the low load side operation is equal to that of the DPF (3) after the high load side operation. It is set smaller than the total injection amount (HQ) of the fuel (6) required for the end of regeneration.
The low load side operation time (LT) may be an operation time for only no load or only for a low load not including no load.
図１に示すように、運転時間積算装置(７)と運転割合演算装置(８)は、いずれも制御装置(４)の演算処理部である。図２(Ａ)に示すように、横軸にエンジン回転数(Ｎ)、縦軸に燃料噴射量(Ｑ)をとった全負荷曲線のグラフの内部領域を所定の低負荷側噴射位置で横切る境界(Ｄ)で上下に区画し、下側の領域を低負荷側運転領域(Ｌ)とし、上側の領域を高負荷側運転領域(Ｈ)とし、エンジン回転数(Ｎ)と燃料噴射量(Ｑ)が低負荷側運転領域(Ｌ)に入っている場合には、低負荷側運転と判定され、高負荷側運転領域(Ｈ)に入っている場合には、高負荷側運転と判定される。
そして、図２(Ｂ)に示すように、総運転時間(ＴＴ)に対する低負荷側運転時間(ＬＴ)の運転割合(ＬＴ／ＴＴ)が０．６以上の場合には、低負荷側運転後のＤＰＦ(３)の再生終了条件が設定され、０．６未満の場合には、高負荷側運転後のＤＰＦ(３)の再生終了条件が設定される。
As shown in FIG. 1, the operation time integration device (7) and the operation ratio calculation device (8) are both arithmetic processing units of the control device (4). As shown in FIG. 2A, the internal region of the graph of the full load curve with the engine speed (N) on the horizontal axis and the fuel injection amount (Q) on the vertical axis crosses at a predetermined low load side injection position. The upper region is defined as the low load side operation region (L), the upper region is defined as the high load side operation region (H), and the engine speed (N) and the fuel injection amount ( When Q) is in the low load side operation region (L), it is determined as low load side operation, and when it is in the high load side operation region (H), it is determined as high load side operation. The
As shown in FIG. 2 (B), when the operation ratio (LT / TT) of the low load side operation time (LT) to the total operation time (TT) is 0.6 or more, after the low load side operation The regeneration end condition of the DPF (3) is set, and when it is less than 0.6, the regeneration end condition of the DPF (3) after the high load side operation is set.
低負荷側運転後のＤＰＦ(３)の再生終了条件は、高負荷側運転後のＤＰＦ(３)の再生終了条件に比べ、昇温される排気(５)の目標温度と、この目標温度の維持時間がそれぞれ低減されている。すなわち、高負荷側運転後のＤＰＦ(３)の再生終了には、ＤＰＦ入口に流入する排気(５)の温度が６００°Ｃ以上で１０分維持されることが必要であるのに対し、低負荷側運転後のＤＰＦ(３)の再生終了には、ＤＰＦ入口に流入する排気の温度が５００°Ｃ以上で３〜５分維持されることで足りる。
低負荷側運転後のＤＰＦ(３)の再生終了条件は、ポスト噴射で昇温される排気(５)の目標温度と、この目標温度の維持時間の少なくとも一方が低減されるものであってもよい。
すなわち、上記高負荷側運転後のＤＰＦ(３)の再生終了条件に対し、低負荷側運転後のＤＰＦ(３)の再生終了条件は、ＤＰＦ入口に流入する排気の温度が６００°Ｃ以上で３〜５分維持されることとしてもよいし、５００°Ｃ以上で１０分維持されることとしてもよい。
The regeneration end condition of the DPF (3) after the low load side operation is the target temperature of the exhaust gas (5) to be heated and the target temperature compared to the regeneration end condition of the DPF (3) after the high load side operation. Each maintenance time is reduced. That is, at the end of regeneration of the DPF (3) after the high load side operation, the temperature of the exhaust (5) flowing into the DPF inlet needs to be maintained at 600 ° C or higher for 10 minutes, For completion of regeneration of the DPF (3) after the load side operation, it is sufficient that the temperature of the exhaust gas flowing into the DPF inlet is maintained at 500 ° C. or more for 3 to 5 minutes.
The regeneration termination condition of the DPF (3) after the low load side operation is such that at least one of the target temperature of the exhaust (5) heated by the post injection and the maintenance time of the target temperature is reduced. Good.
That is, in contrast to the regeneration end condition of the DPF (3) after the high load side operation, the regeneration end condition of the DPF (3) after the low load side operation is that the temperature of the exhaust gas flowing into the DPF inlet is 600 ° C or higher. It is good also as maintaining for 3 to 5 minutes, and good also as maintaining for 10 minutes at 500 degreeC or more.
図２(Ｃ)に示すように、低負荷側運転後のＤＰＦ(３)の再生終了条件は、前記運転割合(ＬＴ／ＴＴ)が大きいほど、燃料(６)の総噴射量(ＬＱ)が低減されるように設定される。
すなわち、前記運転割合(ＬＴ／ＴＴ)が０．６の場合には、低負荷側運転後のＤＰＦ(３)の再生終了に要する燃料(６)の総噴射量(ＬＱ)は、高負荷側運転後のＤＰＦ(３)の再生終了に要する燃料(６)の総噴射量(ＨＱ)を１．０とした場合、総噴射量(ＬＱ)は０．３とし、運転割合(ＬＴ／ＴＴ)が０．８の場合には、総噴射量(ＬＱ)は０．２としている。
As shown in FIG. 2C, the regeneration end condition of the DPF (3) after the low load side operation is that the total injection amount (LQ) of the fuel (6) increases as the operation ratio (LT / TT) increases. It is set to be reduced.
That is, when the operation ratio (LT / TT) is 0.6, the total injection amount (LQ) of the fuel (6) required for the completion of regeneration of the DPF (3) after the low load side operation is the high load side. When the total injection amount (HQ) of the fuel (6) required for completion of regeneration of the DPF (3) after operation is 1.0, the total injection amount (LQ) is 0.3 and the operation ratio (LT / TT) Is 0.8, the total injection amount (LQ) is 0.2.
図３に示すように、ＤＰＦ再生処理が実施(Ｓ９)される場合には、図１に示す燃料噴射装置(１)による燃焼室へのメイン噴射とメイン噴射後の燃焼室へのポスト噴射が行われ、ポスト噴射で排気(５)中に燃料(６)が混入されるように構成されている。
ポスト噴射は、メイン噴射の後、膨張行程中及び／又は排気行程中に行われる後噴射である。
As shown in FIG. 3, when the DPF regeneration process is performed (S9), main injection into the combustion chamber and post-injection into the combustion chamber after the main injection are performed by the fuel injection device (1) shown in FIG. The fuel (6) is mixed into the exhaust (5) by post injection.
The post-injection is a post-injection performed after the main injection, during the expansion stroke and / or during the exhaust stroke.
図３に示すように、ＤＰＦ再生の燃料噴射方式として、ポスト噴射方式に代え、排気管噴射方式を用いることができる。排気管噴射方式では、ＤＰＦ再生処理が実施(Ｓ９)される場合には、燃料噴射装置(１)による燃焼室への噴射と排気管への排気管噴射が行われ、排気管噴射で排気(５)中に燃料(６)が混入される。
この場合、燃料噴射装置(１)は、燃焼室に燃料を噴射するインジェクタと排気管に燃料を噴射するインジェクタとが必要になる。
As shown in FIG. 3, an exhaust pipe injection method can be used as a DPF regeneration fuel injection method instead of the post injection method. In the exhaust pipe injection method, when the DPF regeneration process is performed (S9), the fuel injection device (1) performs the injection into the combustion chamber and the exhaust pipe into the exhaust pipe. 5) Fuel (6) is mixed in.
In this case, the fuel injection device (1) requires an injector for injecting fuel into the combustion chamber and an injector for injecting fuel into the exhaust pipe.
図２(Ｂ)に示す総運転時間(ＴＴ)の積算開始時点(Ｔ０)は、エンジン出荷後またはＤＰＦ交換後に、図３に示すＤＰＦ再生処理が実施(Ｓ９)されていない場合には、エンジン出荷後またはＤＰＦ交換後のエンジン運転開始時点とされ、ＤＰＦ再生処理が実施(Ｓ９)されていた場合には、直近のＤＰＦ再生処理が終了(Ｓ１１)された後のエンジン運転開始時点とされている。 The total start time (T0) of the total operation time (TT) shown in FIG. 2B is the engine start time after engine shipment or DPF replacement when the DPF regeneration process shown in FIG. 3 is not performed (S9). When the engine operation is started after shipment or after DPF replacement and the DPF regeneration process has been performed (S9), the engine operation start time after the most recent DPF regeneration process is completed (S11). Yes.
ＤＰＦ(３)の再生開始条件は、ＤＰＦ(３)のＰＭ堆積推定値が所定のＤＰＦ再生必要値に至るとともに、ＤＯＣ(２)を通過する排気(５)の温度がＤＯＣ(２)の触媒活性化温度に至った場合とされている。ＤＯＣ(２)の触媒活性化温度は２５０°Ｃである。 The regeneration start condition of the DPF (3) is that the estimated PM deposition value of the DPF (3) reaches a predetermined required DPF regeneration value, and the temperature of the exhaust (5) passing through the DOC (2) is DOC (2). It is said that the activation temperature has been reached. The catalyst activation temperature of DOC (2) is 250 ° C.
ＰＭ堆積推定値は、総運転時間(ＴＴ)、エンジン回転数(Ｎ)と燃料噴射量(Ｑ)と排気温度、ＤＰＦ(３)の入口と出口の差圧に基づいてそれぞれ推定され、各ＰＭ堆積推定値のいずれかがＤＰＦ再生必要値に至った場合には、前記ＤＰＦ(３)の再生開始条件のＰＭ堆積推定値に関する条件が満たされる。
ＰＭ堆積推定値は、総運転時間(ＴＴ)に対応して実験的に求められたＰＭ堆積量の推定マップ、エンジン回転数(Ｎ)と燃料噴射量(Ｑ)と排気温度に対応して実験的に求められＰＭ堆積量の推定マップ、実験的に求められたＤＰＦ(３)の入口と出口の差圧に対応して実験的に求められたＰＭ堆積量の推定マップに基づいて推定される。
The estimated PM accumulation value is estimated based on the total operating time (TT), the engine speed (N), the fuel injection amount (Q), the exhaust temperature, and the differential pressure between the inlet and outlet of the DPF (3). When any of the estimated deposition values reaches the DPF regeneration required value, the condition regarding the estimated PM deposition value of the regeneration start condition of the DPF (3) is satisfied.
The estimated PM deposition value is an experimental map that corresponds to the estimated PM deposition amount map that corresponds to the total operating time (TT), engine speed (N), fuel injection amount (Q), and exhaust temperature. Estimated based on the estimated PM deposition amount map, and the experimentally determined PM deposition amount estimation map corresponding to the differential pressure between the inlet and outlet of the DPF (3). .
図１に示すように、ＤＯＣ(２)の入口側にはＤＯＣ入口排気温度センサ(２９)が、ＤＰＦ(３)の入口側にはＤＰＦ入口排気温度センサ(３０)とＤＰＦ入口排気圧センサ(３１)がそれぞれ配置され、ＤＰＦ(３)の入口側と出口側には差圧センサ(３２)が跨設されている。 As shown in FIG. 1, a DOC inlet exhaust temperature sensor (29) is provided on the inlet side of the DOC (2), and a DPF inlet exhaust temperature sensor (30) and a DPF inlet exhaust pressure sensor (30) are provided on the inlet side of the DPF (3). 31) are arranged, and a differential pressure sensor (32) is straddled between the inlet side and the outlet side of the DPF (3).
図１に示すように、補助排気昇温装置(９)を備えている。
ＤＯＣ(２)を通過する排気(５)の温度がＤＯＣ(２)の触媒活性化温度に至っていない場合には、制御手段(４)の制御により、補助排気昇温装置(９)で排気(５)の温度が昇温されるように構成されている。
As shown in FIG. 1, an auxiliary exhaust temperature raising device (9) is provided.
When the temperature of the exhaust (5) passing through the DOC (2) does not reach the catalyst activation temperature of the DOC (2), the auxiliary exhaust temperature raising device (9) controls the exhaust (9) under the control of the control means (4). The temperature of 5) is increased.
図１に示すように、補助排気昇温装置(９)が吸気絞り弁(１０)を備えている。
補助排気昇温装置(９)が電熱ヒータ(１１)を備えている。
エンジン本体(１２)に発電機(１３)が接続され、この発電機(１３)から前記電熱ヒータ(１１)に電力が供給されるように構成されている。
電気ヒータ(１１)はバッテリ(図外)から電力が供給されるものであってもよい。
As shown in FIG. 1, the auxiliary exhaust temperature raising device (9) includes an intake throttle valve (10).
The auxiliary exhaust temperature raising device (9) includes an electric heater (11).
A generator (13) is connected to the engine body (12), and electric power is supplied from the generator (13) to the electric heater (11).
The electric heater (11) may be supplied with electric power from a battery (not shown).
図３に示すように、制御装置による制御の流れは、次の通りである。
ステップ(Ｓ１)で積算開始時点(Ｔ０)が設定され、ステップ(Ｓ２)で積算開示時点(Ｔ０)からの総運転時間(ＴＴ)が積算され、ステップ(Ｓ３)で総運転時間(ＴＴ)中の低負荷側運転時間(ＬＴ)が積算され、ステップ(Ｓ４)でＤＰＦ(３)の再生開始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、総運転時間(ＴＴ)に対する低負荷側運転時間(ＬＴ)の運転割合(ＬＴ／ＴＴ)が演算される。ステップ(Ｓ４)での判定が否定の場合には、ステップ(Ｓ２)に戻る。
As shown in FIG. 3, the flow of control by the control device is as follows.
The integration start time (T0) is set in step (S1), the total operation time (TT) from the integration disclosure time (T0) is integrated in step (S2), and the total operation time (TT) is in step (S3). The low load side operation time (LT) is accumulated, and it is determined in step (S4) whether the regeneration start condition of the DPF (3) is satisfied. If the determination is affirmative, the total operation time (TT) The operation ratio (LT / TT) of the low load side operation time (LT) with respect to is calculated. If the determination in step (S4) is negative, the process returns to step (S2).
ステップ(Ｓ６)では運転割合(ＬＴ／ＴＴ)が０．６以上か否かが判定され、判定が肯定の場合には、ステップ(Ｓ７)で低負荷側運転後のＤＰＦ(３)の再生終了条件が設定され、ステップ(Ｓ６)での判定が否定の場合には、ステップ(Ｓ８)で高負荷側運転後のＤＰＦ(３)の再生終了条件が設定される。
ステップ(Ｓ７)とステップ(Ｓ８)の後は、いずれもステップ(Ｓ９)に移行し、ステップ(Ｓ９)ではＤＰＦ再生処理が実施され、ステップ(Ｓ１０)ではＤＰＦ(３)の再生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(Ｓ１１)でＤＰＦ再生処理が終了され、ステップ(Ｓ１０)での判定が否定の場合には、ステップ(Ｓ９)に戻る。ステップ(Ｓ１１)の後は、ステップ(Ｓ１)に戻る。
In step (S6), it is determined whether or not the operation ratio (LT / TT) is 0.6 or more. If the determination is affirmative, regeneration of DPF (3) after low-load operation is completed in step (S7). If the condition is set and the determination in step (S6) is negative, the regeneration end condition for the DPF (3) after the high load side operation is set in step (S8).
After step (S7) and step (S8), the process proceeds to step (S9). In step (S9), the DPF regeneration process is performed, and in step (S10), the regeneration end condition of DPF (3) is satisfied. If the determination is affirmative, the DPF regeneration process is terminated in step (S11), and if the determination in step (S10) is negative, the process returns to step (S9). After step (S11), the process returns to step (S1).
(１) 燃料噴射装置
(２) ＤＯＣ
(３) ＤＰＦ
(４) 制御装置
(５) 排気
(６) 燃料
(７) 運転時間積算装置
(８) 運転割合演算装置
(Ｔ０) 積算開始時点
(ＴＴ) 総運転時間
(ＬＴ) 低負荷側運転時間
(ＬＴ／ＬＴ) 運転割合
(ＬＱ) 低負荷側運転後のＤＰＦの再生終了に要する燃料の総噴射量
(Ｎ) エンジン回転数
(Ｑ) 燃料噴射量
(Ｓ２) 総運転時間が積算
(Ｓ３) 低負荷側運転時間が積算
(Ｓ５) 運転割合が演算
(Ｓ７) 低負荷側運転後のＤＰＦの再生終了条件が設定
(Ｓ８) 高負荷側運転後のＤＰＦの再生終了処理が設定
(Ｓ９) ＤＰＦ再生処理が実施
(９) 補助排気昇温装置
(１０) 吸気絞り弁
(１１) 電熱ヒータ
(１２) エンジン本体
(１３) 発電機
(1) Fuel injection device
(2) DOC
(3) DPF
(4) Control device
(5) Exhaust
(6) Fuel
(7) Operating time accumulator
(8) Operation ratio calculation device
(T0) Accumulation start time
(TT) Total operation time
(LT) Low load side operation time
(LT / LT) Operating ratio
(LQ) Total fuel injection required for completion of DPF regeneration after low-load operation
(N) Engine speed
(Q) Fuel injection amount
(S2) Total operation time is accumulated
(S3) Low load side operation time is integrated
(S5) Operation ratio is calculated
(S7) DPF regeneration end condition after low load operation is set
(S8) DPF regeneration end processing after high load operation is set
(S9) DPF regeneration process implemented
(9) Auxiliary exhaust temperature raising device
(10) Inlet throttle valve
(11) Electric heater
(12) Engine body
(13) Generator
Claims (12)
ＤＰＦ(３)で排気(５)中のＰＭが捕捉され、ＤＰＦ(３)のＰＭ堆積推定値が所定のＤＰＦ再生必要値に至り、ＤＰＦ(３)の再生開始条件が満たされた場合には、制御装置(４)の制御でＤＰＦ再生処理が実施(Ｓ９)され、燃料噴射装置(１)による燃料噴射で排気(５)中に燃料(６)が混入され、排気(５)中の未燃の燃料(６)がＤＯＣ(２)で触媒燃焼されて、排気(５)が昇温され、この排気(５)の熱でＤＰＦ(３)に堆積したＰＭが燃焼除去されるように構成された、ディーゼルエンジンの排気処理装置において、
運転時間積算装置(７)と運転割合演算装置(８)を備え、
運転時間積算装置(７)で、所定の積算開始時点(Ｔ０)からの総運転時間(ＴＴ)が積算(Ｓ２)されるとともに、総運転時間(ＴＴ)中の低負荷及び／又は無負荷の低負荷側運転時間(ＬＴ)が積算(Ｓ３)され、ＤＰＦ(３)の再生開始条件が満たされた場合には、運転割合演算装置(８)で、総運転時間(ＴＴ)に対する低負荷側運転時間(ＬＴ)の運転割合(ＬＴ／ＴＴ)が演算(Ｓ５)され、この運転割合(ＬＴ／ＴＴ)が所定値以上の場合には、制御装置(４)で低負荷側運転後のＤＰＦ(３)の再生終了条件が設定(Ｓ７)され、所定値未満の場合には、高負荷側運転後のＤＰＦ(３)の再生終了条件が設定(Ｓ８)され、
低負荷側運転後のＤＰＦ(３)の再生終了に要する燃料(６)の総噴射量(ＬＱ)は、高負荷側運転後のＤＰＦ(３)の再生終了に要する燃料(６)の総噴射量(ＨＱ)よりも少なく設定される、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気処理装置。 A fuel injection device (1), a DOC (2), a DPF (3) and a control device (4);
When PM in the exhaust (5) is captured by the DPF (3), the PM accumulation estimated value of the DPF (3) reaches a predetermined DPF regeneration required value, and the regeneration start condition of the DPF (3) is satisfied Then, the DPF regeneration process is performed under the control of the control device (4) (S9), the fuel (6) is mixed into the exhaust (5) by the fuel injection by the fuel injection device (1), and the exhaust (5) Combustion fuel (6) is catalytically combusted in DOC (2), exhaust gas (5) is heated, and PM deposited on DPF (3) is burned and removed by the heat of exhaust gas (5). In a diesel engine exhaust treatment device,
It is equipped with an operation time integration device (7) and an operation ratio calculation device (8).
The total operation time (TT) from the predetermined integration start time (T0) is integrated (S2) by the operation time integration device (7), and low load and / or no load during the total operation time (TT) When the low load side operation time (LT) is integrated (S3) and the regeneration start condition of the DPF (3) is satisfied, the operation ratio calculation device (8) uses the low load side with respect to the total operation time (TT). The operation ratio (LT / TT) of the operation time (LT) is calculated (S5), and when the operation ratio (LT / TT) is equal to or greater than a predetermined value, the DPF after the low load operation is performed by the control device (4). The regeneration end condition of (3) is set (S7), and if it is less than the predetermined value, the regeneration end condition of the DPF (3) after the high load side operation is set (S8),
The total injection amount (LQ) of fuel (6) required for completion of regeneration of DPF (3) after low load side operation is the total injection of fuel (6) required for completion of regeneration of DPF (3) after high load side operation. An exhaust treatment device for a diesel engine, wherein the exhaust gas treatment device is set to be less than a quantity (HQ).
低負荷側運転後のＤＰＦ(３)の再生終了条件は、高負荷側運転後のＤＰＦ(３)の再生終了条件に比べ、昇温される排気(５)の目標温度と、この目標温度の維持時間の少なくとも一方が低減されている、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気処理装置。 In the exhaust treatment device for a diesel engine according to claim 1,
The regeneration end condition of the DPF (3) after the low load side operation is the target temperature of the exhaust gas (5) to be heated and the target temperature compared to the regeneration end condition of the DPF (3) after the high load side operation. An exhaust treatment apparatus for a diesel engine, characterized in that at least one of the maintenance times is reduced.
低負荷側運転後のＤＰＦ(３)の再生終了条件は、前記運転割合(ＬＴ／ＴＴ)が大きいほど、燃料(６)の総噴射量(ＬＱ)が低減されるように設定される、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気処理装置。 In the exhaust treatment device for a diesel engine according to claim 1 or 2,
The regeneration end condition of the DPF (3) after the low load side operation is set so that the total injection amount (LQ) of the fuel (6) is reduced as the operation ratio (LT / TT) is increased. An exhaust treatment device for diesel engines.
ＤＰＦ再生処理が実施(Ｓ９)される場合には、燃料噴射装置(１)による燃焼室へのメイン噴射とメイン噴射後の燃焼室へのポスト噴射が行われ、ポスト噴射で排気(５)中に燃料(６)が混入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処理装置。 In the exhaust treatment device for a diesel engine according to any one of claims 1 to 3,
When the DPF regeneration process is performed (S9), main injection into the combustion chamber and post-injection into the combustion chamber after the main injection are performed by the fuel injection device (1). An exhaust treatment device for a diesel engine, characterized in that fuel (6) is mixed in the diesel engine.
ＤＰＦ再生処理が実施(Ｓ９)される場合には、燃料噴射装置(１)による燃焼室への噴射と排気管への排気管噴射が行われ、排気管噴射で排気(５)中に燃料(６)が混入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処理装置。 In the exhaust treatment device for a diesel engine according to any one of claims 1 to 3,
When the DPF regeneration process is performed (S9), the fuel injection device (1) performs the injection into the combustion chamber and the exhaust pipe into the exhaust pipe, and the exhaust (5) contains fuel ( 6) An exhaust treatment device for a diesel engine, characterized in that 6) is mixed.
総運転時間(ＴＴ)の積算開始時点(Ｔ０)は、エンジン出荷後またはＤＰＦ交換後にＤＰＦ再生処理が実施(Ｓ９)されていない場合には、エンジン出荷後またはＤＰＦ交換後のエンジン運転開始時点とされ、ＤＰＦ再生処理が実施(Ｓ９)されていた場合には、直近のＤＰＦ再生処理が終了(Ｓ１１)された後のエンジン運転開始時点とされている、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気処理装置。 In the exhaust treatment device for a diesel engine according to any one of claims 1 to 5,
The total start time (T0) of the total operation time (TT) is the engine operation start time after engine shipment or after DPF replacement if DPF regeneration processing is not performed (S9) after engine shipment or DPF replacement. If the DPF regeneration process has been carried out (S9), the exhaust operation of the diesel engine is characterized by being the engine operation start time after the most recent DPF regeneration process is finished (S11). apparatus.
ＤＰＦ(３)の再生開始条件は、ＤＰＦ(３)のＰＭ堆積推定値が所定のＤＰＦ再生必要値に至るとともに、ＤＯＣ(２)を通過する排気(５)の温度が所定の触媒活性化温度に至った場合とされている、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気処理装置。 In the exhaust treatment device of the diesel engine according to any one of claims 1 to 6,
The regeneration start condition of the DPF (3) is that the estimated PM deposition value of the DPF (3) reaches a predetermined required DPF regeneration value, and the temperature of the exhaust (5) passing through the DOC (2) is a predetermined catalyst activation temperature. An exhaust treatment device for a diesel engine, characterized in that
ＰＭ堆積推定値は、総運転時間(ＴＴ)、エンジン回転数(Ｎ)と燃料噴射量(Ｑ)と排気温度、ＤＰＦ(３)の入口と出口の差圧に基づいてそれぞれ推定され、各ＰＭ堆積推定値のいずれかがＤＰＦ再生必要値に至った場合には、前記ＤＰＦ(３)の再生開始条件のＰＭ堆積推定値に関する条件が満たされる、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気処理装置。 In the exhaust treatment device for a diesel engine according to claim 7,
The estimated PM accumulation value is estimated based on the total operating time (TT), the engine speed (N), the fuel injection amount (Q), the exhaust temperature, and the differential pressure between the inlet and outlet of the DPF (3). An exhaust treatment apparatus for a diesel engine, characterized in that, when any of the estimated accumulation values reaches a DPF regeneration required value, a condition regarding the estimated PM accumulation value of the regeneration start condition of the DPF (3) is satisfied.
補助排気昇温装置(９)を備え、
ＤＯＣ(２)を通過する排気(５)の温度がＤＯＣ(２)の触媒活性化温度に至っていない場合には、制御手段(４)の制御により、補助排気昇温装置(９)で排気(５)の温度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処理装置。 In the exhaust treatment device for a diesel engine according to claim 7 or 8,
With an auxiliary exhaust heating device (9),
When the temperature of the exhaust (5) passing through the DOC (2) does not reach the catalyst activation temperature of the DOC (2), the auxiliary exhaust temperature raising device (9) controls the exhaust (9) under the control of the control means (4). An exhaust treatment device for a diesel engine, characterized in that the temperature of 5) is increased.
補助排気昇温装置(９)が吸気絞り弁(１０)を備えている、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気処理装置。 In the exhaust treatment device of the diesel engine according to claim 9,
An exhaust treatment device for a diesel engine, characterized in that the auxiliary exhaust temperature raising device (9) includes an intake throttle valve (10).
補助排気昇温装置(９)が電熱ヒータ(１１)を備えている、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気処理装置。 In the exhaust treatment device for a diesel engine according to claim 9 or 10,
An exhaust treatment device for a diesel engine, characterized in that the auxiliary exhaust temperature raising device (9) includes an electric heater (11).
エンジン本体(１２)に発電機(１３)が接続され、この発電機(１３)から前記電熱ヒータ(１１)に電力が供給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処理装置。 The exhaust gas treatment apparatus for a diesel engine according to claim 11,
A diesel engine exhaust characterized in that a generator (13) is connected to the engine body (12) and power is supplied from the generator (13) to the electric heater (11). Processing equipment.
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