JP6394308B2 - Exhaust gas purification device for internal combustion engine - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関する。   The present invention relates to an exhaust emission control device for an internal combustion engine.

ディーゼルエンジンから排出される排気ガスには、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）及び粒子状物質（ＰＭ）等の汚染物質が含まれている。これ等汚染物質による大気汚染を防止するため、排気ガス環流装置（ＥＧＲ）、コモンレール式高圧燃料噴射装置、ディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）、ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）等を用いる技術が従来開発されている。   Exhaust gas discharged from a diesel engine contains contaminants such as carbon monoxide (CO), hydrocarbons (HC), nitrogen oxides (NOx), and particulate matter (PM). In order to prevent air pollution caused by these pollutants, technologies using an exhaust gas recirculation device (EGR), a common rail type high pressure fuel injection device, a diesel oxidation catalyst (DOC), a diesel particulate filter (DPF), etc. have been developed. Yes.

上述のＤＰＦは、エンジンの排気管の途中に設けられ排気ガス中の粒子状物質を直接捕集するものでありフィルタ状に形成されている。しかし、ＤＰＦは粒子状物質の捕集に伴って目詰まりが進行してこれにより排気ガス圧力が上昇するため、捕集し堆積した粒子状物質を定期的に除去する、いわゆる再生処理動作が必要である。従来の再生処理動作は、燃料噴射時期を遅らせることによるエンジン排気温度の昇温、あるいは燃料をポスト噴射することによりＤＯＣへの炭化水素供給に基づく発熱等により、ＤＰＦ温度を概ね６００℃以上に昇温させて粒子状物質を燃焼除去させている。このような従来技術の一例として、再生処理動作時における温度制御時のアンダーシュート量を制御してフィルタを再生可能な温度範囲に迅速かつ正確に制御すると共に、フィルタ昇温に要する燃料噴射量の低減を達成可能な技術が知られている（例えば「特許文献１」参照）。   The above-mentioned DPF is provided in the middle of the exhaust pipe of the engine and directly collects particulate matter in the exhaust gas, and is formed in a filter shape. However, since the clogging of DPF progresses as particulate matter is collected and the exhaust gas pressure rises, so-called regeneration treatment operation is required to periodically remove the collected and accumulated particulate matter. It is. In the conventional regeneration processing operation, the DPF temperature is raised to about 600 ° C. or more by raising the engine exhaust temperature by delaying the fuel injection timing or by generating heat based on the hydrocarbon supply to the DOC by post-injecting fuel. The particulate matter is burned and removed by heating. As an example of such a prior art, the undershoot amount at the time of temperature control during the regeneration processing operation is controlled to quickly and accurately control the filter within a reproducible temperature range, and the fuel injection amount required for the temperature rise of the filter is controlled. A technique capable of achieving reduction is known (see, for example, “Patent Document 1”).

特許第４３７１０４５号公報Japanese Patent No. 4371405

上述したＤＰＦは排気管上流にＤＯＣ（ＯＳＣ材を担持）を有しているが、再生処理動作の期間が長い場合には再生処理動作中にＤＯＣの酸素放出量が減少してＤＰＦの燃焼温度が下がるため、燃料のポスト噴射量が増加すると共に噴射期間も長くなり燃費が悪化すると共に、燃料によるエンジンオイルの希釈現象（オイルダイリューション）が発生する虞があるという問題点がある。
本発明は上述の問題点を解決し、燃費向上を図ることができると共にエンジンオイルの希釈現象の発生を防止することが可能な内燃機関の排気浄化装置の提供を目的とする。 The DPF described above has a DOC (supporting OSC material) upstream of the exhaust pipe. However, if the period of the regeneration process is long, the oxygen release amount of the DOC decreases during the regeneration process and the combustion temperature of the DPF As a result, the fuel post-injection amount increases, the injection period becomes longer, the fuel consumption deteriorates, and the engine oil dilution phenomenon (oil dilution) may occur.
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an exhaust purification device for an internal combustion engine that can solve the above-described problems and can improve the fuel consumption and prevent the occurrence of engine oil dilution.

請求項１記載の発明は、内燃機関の排気通路に配設され排気中の粒子状物質を捕集するフィルタと、前記粒子状物質を除去して前記フィルタを再生させる再生処理動作の要否を判断するフィルタ再生判断手段と、前記フィルタ再生判断手段によって前記再生処理動作が必要と判断された際に、燃焼ガスに対して燃料を噴射して前記フィルタを昇温させる昇温手段と、前記フィルタ中の前記粒子状物質の残量を検出する残量検出手段とを備え、前記昇温手段は、前記残量検出手段により検出された前記粒子状物質の残量が所定値以上の場合に、単位時間当たりの噴射量を第１噴射量で噴射した後に前記第１噴射量より多い第２噴射量で噴射する第１噴射パターンを断続的に繰り返して行うように噴射し、前記残量検出手段により検出された前記粒子状物質の残量が所定値未満の場合に、前記第１噴射量での噴射を断続させる第２噴射パターンを行うよう噴射することを特徴とする。   According to the first aspect of the present invention, there is provided a filter that is disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine and collects particulate matter in the exhaust, and a regeneration processing operation that removes the particulate matter and regenerates the filter. A filter regeneration determining means for determining; a temperature raising means for injecting fuel into combustion gas to raise the temperature of the filter when the filter regeneration determining means determines that the regeneration processing operation is necessary; and the filter A remaining amount detecting means for detecting the remaining amount of the particulate matter in the temperature rising means, when the remaining amount of the particulate matter detected by the remaining amount detecting means is a predetermined value or more, The remaining amount detecting means performs injection such that a first injection pattern is injected intermittently and repeatedly at a second injection amount that is greater than the first injection amount after the injection amount per unit time is injected at the first injection amount. Detected by If the remaining amount of child-like substance is less than a predetermined value, characterized by injection to perform the second injection pattern is intermittently injected in the first injection quantity.

請求項２記載の発明は、請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置において、さらに前記燃料を貯容する燃料容器内の燃料残量が減少するに伴い前記所定値を大きくすることを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the first aspect, the predetermined value is increased as the remaining amount of fuel in the fuel container for storing the fuel further decreases. .

請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の内燃機関の排気浄化装置において、さらに前記昇温手段は、前記燃料を貯容する燃料容器内の燃料残量が所定量以下となった場合に前記第２噴射パターンにて噴射を行うことを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the first or second aspect, the temperature raising means further includes a case where the remaining amount of fuel in the fuel container for storing the fuel becomes a predetermined amount or less. The second injection pattern is used for injection.

請求項４記載の発明は、請求項１から３までの何れか一つに記載の内燃機関の排気浄化装置において、さらに前記フィルタまたは前記フィルタ近傍の温度を検出するフィルタ温度検出手段を有し、前記昇温手段による噴射時間は前記フィルタ温度検出手段によって検出された温度に基づいて決定されることを特徴とする。   The invention according to claim 4 is the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, further comprising a filter temperature detecting means for detecting a temperature of the filter or the vicinity of the filter, The injection time by the temperature raising means is determined based on the temperature detected by the filter temperature detecting means.

請求項５記載の発明は、請求項１から４までの何れか一つに記載の内燃機関の排気浄化装置において、さらに前記フィルタ再生判断手段は、前記残量検出手段による検出結果により前記再生処理動作の要否を判断することを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, in the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to any one of the first to fourth aspects, the filter regeneration determination unit further includes the regeneration process based on a detection result by the remaining amount detection unit. It is characterized by determining the necessity of operation.

本発明によれば、燃料残量が少なくなるに連れてポスト噴射によって消費される燃料を少なくすることができるので、燃費向上を図ることができると共に車両走行時において運転者の意図しない時期に燃料がなくなることを防止できる。さらに、再生処理動作中にポスト噴射を停止させてＯＳＣ材に酸素を吸蔵させているのでポスト噴射による燃料噴射を低減することができ、エンジンオイル希釈現象の発生を防止することもできる。   According to the present invention, fuel consumed by post-injection can be reduced as the remaining amount of fuel decreases, so that fuel efficiency can be improved and fuel can be used at a time not intended by the driver during vehicle travel. Can be prevented from disappearing. Furthermore, since post-injection is stopped during the regeneration processing operation and oxygen is occluded in the OSC material, fuel injection by post-injection can be reduced, and engine oil dilution can be prevented.

本発明の第１の実施形態を適用可能なディーゼルエンジンの排気浄化装置の概略図である。1 is a schematic diagram of an exhaust emission control device for a diesel engine to which a first embodiment of the present invention can be applied. 本発明の第１の実施形態における燃料噴射を説明する図である。It is a figure explaining fuel injection in a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第１の実施形態におけるポスト噴射処理を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the post injection process in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施形態における燃料噴射の態様を示す線図である。It is a diagram which shows the aspect of the fuel injection in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施形態における燃料噴射の態様を示す線図である。It is a diagram which shows the aspect of the fuel injection in the 2nd Embodiment of this invention.

図１は、本発明の第１の実施形態を示すディーゼルエンジンの排気浄化装置の概略構成図である。同図において内燃機関である多気筒ディーゼルエンジン（以下エンジンという）１はシリンダヘッド２及びシリンダブロック３を有しており、シリンダブロック３のシリンダボア内にはピストン４が往復動自在に配設されている。シリンダボアの内壁面及びピストン４の頂面及びシリンダヘッド２の下面とで燃焼室５が形成されている。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an exhaust emission control device for a diesel engine showing a first embodiment of the present invention. In the figure, a multi-cylinder diesel engine (hereinafter referred to as an engine) 1 which is an internal combustion engine has a cylinder head 2 and a cylinder block 3, and a piston 4 is disposed in a cylinder bore of the cylinder block 3 so as to be capable of reciprocating. Yes. A combustion chamber 5 is formed by the inner wall surface of the cylinder bore, the top surface of the piston 4, and the lower surface of the cylinder head 2.

シリンダヘッド２には吸気弁６で開閉される吸気ポート７が形成されており、吸気ポート７には吸気マニホールドを含む吸気通路８が接続されている。さらにシリンダヘッド２には排気弁９で開閉される排気ポート１０が形成されており、排気ポート１０には排気マニホールドを含む排気通路１１が接続されている。   An intake port 7 that is opened and closed by an intake valve 6 is formed in the cylinder head 2, and an intake passage 8 including an intake manifold is connected to the intake port 7. Further, an exhaust port 10 that is opened and closed by an exhaust valve 9 is formed in the cylinder head 2, and an exhaust passage 11 including an exhaust manifold is connected to the exhaust port 10.

吸気通路８と排気通路１１との間には可変容量式ターボチャージャ（ＶＧＴ）１２が設けられており、ＶＧＴ１２によって加圧された吸気がインタークーラ１３で冷却されて燃焼室５に供給されるように構成されている。また、インタークーラ１３よりも下流側の吸気通路８とＶＧＴ１２よりも上流側の排気通路１１とは、排気ガス環流通路（ＥＧＲ通路）１４で接続されている。ＥＧＲ通路１４にはＥＧＲバルブ１５が設けられており、ＥＧＲバルブ１５によってＥＧＲ通路１４に流れる排気ガス量が制御される。さらにＶＧＴ１２よりも下流側の排気通路１１には、排気ガス流れの上流側から順にディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）１６とディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）１７とが設けられている。ＤＰＦ１７は、触媒としてＯＳＣ材を担持している。   A variable capacity turbocharger (VGT) 12 is provided between the intake passage 8 and the exhaust passage 11 so that the intake air pressurized by the VGT 12 is cooled by the intercooler 13 and supplied to the combustion chamber 5. It is configured. The intake passage 8 downstream of the intercooler 13 and the exhaust passage 11 upstream of the VGT 12 are connected by an exhaust gas recirculation passage (EGR passage) 14. The EGR passage 14 is provided with an EGR valve 15, and the amount of exhaust gas flowing through the EGR passage 14 is controlled by the EGR valve 15. Furthermore, a diesel oxidation catalyst (DOC) 16 and a diesel particulate filter (DPF) 17 are provided in the exhaust passage 11 downstream of the VGT 12 in order from the upstream side of the exhaust gas flow. The DPF 17 carries an OSC material as a catalyst.

さらにシリンダヘッド２には、各気筒の燃焼室５内に燃料を直接噴射する電子制御式の昇温手段である燃料噴射弁１９が配設されており、燃料噴射弁１９にはコモンレール２０から所定の圧力に制御された高圧燃料が供給される。燃料は、エンジン１に連動して回転駆動される燃料供給ポンプ２１によって燃料容器である燃料タンク１８からコモンレール２０に供給される。燃料噴射弁１９は、アクセル開度を検出する図示しないアクセルセンサからの開度信号とエンジン回転数を検出する図示しない回転数検出センサからの回転数信号とが入力される制御手段（ＥＣＵ）３０によって開閉駆動制御され、開弁時間の長さに応じた噴射量で燃料を噴射する。ＥＣＵ３０は、入力された各信号に基づいて目標燃料噴射量及び目標噴射時期を検索し、目標燃料噴射量及び目標噴射時期となるように燃料噴射弁１９が有する電磁弁の開閉時期を制御する。燃料タンク１８内には、内部に貯容された燃料の量をリニアに検出するフロートセンサ２７が設けられている。フロートセンサ２７によって検出された燃料残量は、燃料残量情報としてＥＣＵ３０に入力される。   Further, the cylinder head 2 is provided with a fuel injection valve 19 which is an electronically controlled temperature raising means for directly injecting fuel into the combustion chamber 5 of each cylinder. The high pressure fuel controlled to the pressure of is supplied. Fuel is supplied to the common rail 20 from a fuel tank 18 that is a fuel container by a fuel supply pump 21 that is rotationally driven in conjunction with the engine 1. The fuel injection valve 19 is a control means (ECU) 30 to which an opening degree signal from an accelerator sensor (not shown) for detecting the accelerator opening degree and a rotation speed signal from a rotation speed detection sensor (not shown) for detecting the engine speed are input. Is controlled to open and close, and the fuel is injected at an injection amount corresponding to the length of the valve opening time. The ECU 30 searches for the target fuel injection amount and the target injection timing based on each input signal, and controls the opening / closing timing of the solenoid valve of the fuel injection valve 19 so as to be the target fuel injection amount and the target injection timing. A float sensor 27 that linearly detects the amount of fuel stored inside is provided in the fuel tank 18. The remaining amount of fuel detected by the float sensor 27 is input to the ECU 30 as remaining fuel information.

さらにＥＣＵ３０には、ＤＰＦ１７の温度を検出すべくＤＰＦ１７の入口に取り付けられたフィルタ温度検出手段としての温度センサ２２の検出信号が入力される。温度センサ２２としては、直接ＤＰＦ１７の温度を検出するものの他、運転状態やＤＰＦ１７近傍の温度からＤＰＦ１７の温度を推定するものであってもよい。また符号２５は、ＥＧＲバルブ１５とＶＧＴ１２と同様に、ＥＣＵ３０によってエンジン１の運転状態に応じて駆動制御される電子制御式のスロットルバルブを示している。   Further, the ECU 30 receives a detection signal of a temperature sensor 22 as filter temperature detection means attached to the inlet of the DPF 17 in order to detect the temperature of the DPF 17. The temperature sensor 22 may be a sensor that directly detects the temperature of the DPF 17 or may estimate the temperature of the DPF 17 from an operating state or a temperature in the vicinity of the DPF 17. Reference numeral 25 denotes an electronically controlled throttle valve that is driven and controlled by the ECU 30 in accordance with the operating state of the engine 1, similarly to the EGR valve 15 and the VGT 12.

排気通路１１には、ＤＯＣ１６の直上流位置で分岐する第１の分岐通路２３と、ＤＰＦ１７の直下流位置で分岐する第２の分岐通路２４とが設けられており、各分岐通路２３，２４には各分岐通路２３，２４の差圧を検出する差圧センサ２６が配設されている。差圧センサ２６によって検出された検出値は、ＥＣＵ３０に入力される。   The exhaust passage 11 is provided with a first branch passage 23 that branches at a position immediately upstream of the DOC 16 and a second branch passage 24 that branches at a position immediately downstream of the DPF 17. Is provided with a differential pressure sensor 26 for detecting the differential pressure between the branch passages 23 and 24. The detection value detected by the differential pressure sensor 26 is input to the ECU 30.

図２は燃料噴射弁１９による燃料の噴射状態を示す図であり、ピストン４のほぼ圧縮上死点で噴射を行うメイン噴射に先立ち、噴射率を理想的な状態に近付けるためにプレ噴射が行われる。そして、メイン噴射に引き続き膨張行程でアフタ噴射が行われると共に、膨張行程または排気行程においてポスト噴射が行われる。アフタ噴射は、ポスト噴射に先立ち予め高温の排気ガスをＤＰＦ１７に供給してＤＰＦ１７をある程度高温にするためになされる。本発明の特徴は、ＤＰＦ１７を再生させるために行うポスト噴射の燃料噴射制御である。   FIG. 2 is a diagram showing the state of fuel injection by the fuel injection valve 19. Prior to the main injection in which the piston 4 is injected at the compression top dead center, pre-injection is performed in order to bring the injection rate close to the ideal state. Is called. Then, after the main injection, after injection is performed in the expansion stroke, and post injection is performed in the expansion stroke or the exhaust stroke. After-injection is performed in order to increase the temperature of the DPF 17 to some extent by supplying high-temperature exhaust gas to the DPF 17 in advance prior to post-injection. A feature of the present invention is post-injection fuel injection control performed to regenerate the DPF 17.

次に、図３を用いてＥＣＵ３０によるＤＰＦ１７の再生処理動作時における燃料噴射制御を説明する。先ず、イグニッションオンに伴いイニシャライズが行われる（ＳＴ０１）。ここでＥＣＵ３０の制御パラメータが初期状態に戻され、以下の制御に備えられる。   Next, fuel injection control during the regeneration processing operation of the DPF 17 by the ECU 30 will be described with reference to FIG. First, initialization is performed with the ignition turned on (ST01). Here, the control parameters of the ECU 30 are returned to the initial state and prepared for the following control.

次にエンジン制御用のパラメータであるアクセル開度及びエンジン回転数が取得され（ＳＴ０２）、取得されたアクセル開度及びエンジン回転数に基づいてプレ噴射とメイン噴射とを合わせた全噴射量が演算される（ＳＴ０３）。そして、全噴射量とエンジン回転数とに基づいてプレ噴射量及びプレ噴射時期が演算され（ＳＴ０４）、さらに全噴射量とエンジン回転数とに基づいてメイン噴射量及びメイン噴射時期が演算される（ＳＴ０５）。   Next, the accelerator opening and the engine speed, which are parameters for engine control, are acquired (ST02), and the total injection amount of the pre-injection and the main injection is calculated based on the acquired accelerator opening and the engine speed. (ST03). Then, the pre-injection amount and the pre-injection timing are calculated based on the total injection amount and the engine speed (ST04), and the main injection amount and the main injection timing are calculated based on the total injection amount and the engine speed. (ST05).

次に、差圧センサ２６の検出値に基づいてＤＰＦ１７の前後差圧が所定値Ａよりも大きいか否かを判定する（ＳＴ０６）。これは、ＥＣＵ３０がフィルタ再生判断手段として機能するものであり、所定値Ａは許容される前後差圧の上限値を考慮して設定され、前後差圧すなわち内燃機関の背圧があまり大きくならないように設定されている。前後差圧が所定値Ａよりも大きいと判断されると、ＤＰＦ１７に堆積した粒子状物質の量がＤＰＦ１７の再生必要レベルに達したものと判断され、以下に再生処理動作が行われる。   Next, based on the detected value of the differential pressure sensor 26, it is determined whether or not the differential pressure across the DPF 17 is greater than a predetermined value A (ST06). This is because the ECU 30 functions as a filter regeneration determination means, and the predetermined value A is set in consideration of the upper limit value of the allowable front-rear differential pressure, so that the front-rear differential pressure, that is, the back pressure of the internal combustion engine does not become too large. Is set to If it is determined that the front-rear differential pressure is greater than the predetermined value A, it is determined that the amount of particulate matter deposited on the DPF 17 has reached the level required for regeneration of the DPF 17, and the regeneration processing operation is performed below.

ステップＳＴ０６において前後差圧が所定値Ａよりも大きいと判断されると、再生処理動作待ちフラグがｆｗ＝１とセットされる（ＳＴ０７）。フラグがセットされると、ＤＰＦ１７が再生必要であることを示し、他の制御ルーチンで参照されたり車両内のＥＣＵに報知されたりすることとなる。次に、温度センサ２２により検出された検出温度と閾値である所定温度を比較し、検出温度が所定温度よりも高いか否かを判定する（ＳＴ０８）。ここで所定温度は、ＤＰＦ１７に捕集された粒子状物質の浄化が可能な温度の下限値を考慮して設定されている。   If it is determined in step ST06 that the front-rear differential pressure is greater than the predetermined value A, the regeneration processing operation waiting flag is set to fw = 1 (ST07). When the flag is set, it indicates that the DPF 17 needs to be regenerated and is referred to in another control routine or notified to the ECU in the vehicle. Next, the detected temperature detected by the temperature sensor 22 is compared with a predetermined temperature that is a threshold value to determine whether or not the detected temperature is higher than the predetermined temperature (ST08). Here, the predetermined temperature is set in consideration of the lower limit value of the temperature at which the particulate matter collected by the DPF 17 can be purified.

次に、再生処理動作を実行するフラグをセットし（ＳＴ０９）、続いて全噴射量及びエンジン回転数に基づいてポスト噴射量及びポスト噴射時期を演算し（ＳＴ１０）、さらに検出温度に基づいてポスト噴射量初期値を演算し（ＳＴ１１）、そして検出温度に基づいてポスト噴射量の単位時間当たりの増量値を演算する（ＳＴ１２）。ポスト噴射量初期値及びポスト噴射量の単位時間当たりの増量値は、共に検出温度が低いほど小さな値に設定される。これ等は、検出温度に対してポスト噴射量初期値及びポスト噴射量の単位時間当たりの増量値がそれぞれ対応するマップをＥＣＵ３０に記憶させ、このマップに基づいて設定する。次に、再生処理中のポスト噴射量をリセットし（ＳＴ１３）、これ等の再生処理動作の内容を規定するパラメータを設定した後に再生処理動作が実行される（ＳＴ１４）。   Next, a flag for executing the regeneration processing operation is set (ST09), and then the post injection amount and the post injection timing are calculated based on the total injection amount and the engine speed (ST10), and further the post injection based on the detected temperature. An injection amount initial value is calculated (ST11), and an increase value per unit time of the post injection amount is calculated based on the detected temperature (ST12). Both the initial value of the post injection amount and the increase value per unit time of the post injection amount are set to smaller values as the detected temperature is lower. For these, the ECU 30 stores a map in which the post-injection amount initial value and the post-injection amount increase value per unit time correspond to the detected temperature, and is set based on this map. Next, the post-injection amount during the regeneration process is reset (ST13), and after setting parameters that define the content of these regeneration process operations, the regeneration process operation is executed (ST14).

ステップＳＴ０６において前後差圧が所定値Ａよりも小さいと判断されると、この状態は再生処理動作中または再生処理動作の非実行状態で粒子状物質の堆積量が未だ再生必要レベルには達していないということである。この場合、先ず再生処理動作実行フラグがセットされているか否かが判定され（ＳＴ１５）、セットされている場合にはＤＰＦ１７の前後差圧が所定値Ｂ以下か否かを判定する（ＳＴ１６）。所定値ＢはＤＰＦ１７における粒子状物質の堆積量が十分に減少し、内燃機関の背圧が十分に低下したと判断される圧力値に設定されている。前後差圧が所定値Ｂ以下であると判定されると再生処理動作が完了したものであると判断され（ＳＴ１７）、前後差圧が所定値Ｂよりも大きいと判定されるとポスト噴射終了フラグがセットされているか否かが判定される（ＳＴ１８）。そして、ポスト噴射終了フラグがセットされていないと判定されるとステップＳＴ１４に進んでポスト噴射が行われる。   If it is determined in step ST06 that the differential pressure before and after is smaller than the predetermined value A, this state is during the regeneration processing operation or in the non-execution state of the regeneration processing operation, and the amount of accumulated particulate matter has yet reached the necessary regeneration level. That is not. In this case, it is first determined whether or not the regeneration processing operation execution flag is set (ST15). If it is set, it is determined whether or not the differential pressure across the DPF 17 is equal to or less than a predetermined value B (ST16). The predetermined value B is set to a pressure value at which it is determined that the amount of particulate matter accumulated in the DPF 17 is sufficiently reduced and the back pressure of the internal combustion engine is sufficiently reduced. When it is determined that the front-rear differential pressure is less than or equal to the predetermined value B, it is determined that the regeneration processing operation has been completed (ST17), and when it is determined that the front-rear differential pressure is greater than the predetermined value B, the post-injection end flag It is determined whether or not is set (ST18). If it is determined that the post injection end flag is not set, the routine proceeds to step ST14 where post injection is performed.

ここで、本発明の第１の実施形態における特徴部を説明する。本発明の第１の実施形態では、ＤＰＦ１７の再生処理動作時における燃料噴射弁１９によるポスト噴射を、図４に示すグラフに基づいて行っている。このポスト噴射は、初期の単位時間当たりの燃料噴射量を従来よりも抑制した第１噴射量とし、温度センサ２２により検出されたＤＰＦ１７の温度が所定温度Ａ以上となったところで単位時間当たりの燃料噴射量を第１噴射量よりも多い第２噴射量に増量する。ＤＰＦ１７はポスト噴射により温度が上昇して付着した粒子状物質が燃焼除去され、やがて担持したＯＳＣ材の酸素放出量が減少するためにポスト噴射を継続していても温度が低下し始める。そして、ＤＰＦ１７の温度が所定温度Ｂ以下となったところでポスト噴射を停止し、さらに温度が低下してＤＰＦ１７の温度が所定温度Ｃ以下となったところで第１噴射量のポスト噴射を再開させてＤＰＦ１７の温度を所定温度Ａまで上昇させる。このポスト噴射の一時停止により、ＯＳＣ材に酸素を吸蔵させて酸素放出量を回復させている。図４に示した一時停止を含む１回の動作サイクルが第１噴射パターンであり、以下はこの第１噴射パターンを繰り返し行う。   Here, the characteristic part in the 1st Embodiment of this invention is demonstrated. In the first embodiment of the present invention, the post injection by the fuel injection valve 19 during the regeneration processing operation of the DPF 17 is performed based on the graph shown in FIG. This post-injection is a first injection amount in which the initial fuel injection amount per unit time is suppressed as compared with the conventional case, and the fuel per unit time when the temperature of the DPF 17 detected by the temperature sensor 22 exceeds a predetermined temperature A. The injection amount is increased to a second injection amount that is larger than the first injection amount. The temperature of the DPF 17 is increased by the post injection, and the adhering particulate matter is burned and removed, and the oxygen release amount of the loaded OSC material is reduced, so that the temperature starts to decrease even if the post injection is continued. Then, when the temperature of the DPF 17 becomes equal to or lower than the predetermined temperature B, the post injection is stopped, and when the temperature further decreases and the temperature of the DPF 17 becomes equal to or lower than the predetermined temperature C, the post injection of the first injection amount is restarted. Is raised to a predetermined temperature A. By temporarily stopping the post injection, oxygen is stored in the OSC material to recover the oxygen release amount. One operation cycle including the temporary stop shown in FIG. 4 is the first injection pattern, and the first injection pattern is repeated below.

このとき、２回目以降の第１噴射パターンにおいて、フロートセンサ２７によって検出された燃料残量に基づき、第２噴射量での単位時間当たりでの燃料噴射量を減少させる。そして、差圧センサ２６による検出値が図３に示すステップＳＴ０６の所定値Ａ以下となると、ＤＰＦ１７に付着した粒子状物質が除去されたと判断されてＤＰＦ１７の再生処理動作が終了する。なお、１回目の第１噴射パターンは、ＤＰＦ１７の温度が立ち上がるのを待つために第１噴射量での噴射時間が２回目よりも長くなっている。第１噴射パターンにおける２回目以降の第１噴射量での噴射時間は、２回目と同様の噴射時間となる。   At this time, in the second and subsequent first injection patterns, the fuel injection amount per unit time at the second injection amount is decreased based on the remaining fuel amount detected by the float sensor 27. When the value detected by the differential pressure sensor 26 is equal to or less than the predetermined value A in step ST06 shown in FIG. 3, it is determined that the particulate matter adhering to the DPF 17 has been removed, and the regeneration processing operation of the DPF 17 ends. In the first injection pattern of the first time, the injection time at the first injection amount is longer than the second time in order to wait for the temperature of the DPF 17 to rise. The injection time at the first injection amount for the second and subsequent times in the first injection pattern is the same as the second injection time.

上述の構成によれば、燃料残量が少なくなるに連れてポスト噴射によって消費される燃料を少なくすることができるので、燃費向上を図ることができると共に車両走行時において運転者の意図しない時期に燃料がなくなることを防止しつつ、再生処理動作中にポスト噴射を停止させてＯＳＣ材に酸素を吸蔵させているのでエンジンオイルの希釈現象の発生を防止することができる。   According to the above-described configuration, the fuel consumed by the post-injection can be reduced as the remaining amount of fuel decreases, so that fuel consumption can be improved and the vehicle is not intended when the vehicle travels. While preventing the fuel from running out, post-injection is stopped during the regeneration processing operation, and oxygen is occluded in the OSC material, so that it is possible to prevent the engine oil from being diluted.

第１の実施形態において、第１噴射パターンにおける第２噴射量での単位時間当たりの燃料噴射量を減少させる方法としては、コモンレール２０からの燃料供給圧力を減少させて燃料噴射弁１９からの燃料噴射量を減少させる方法、燃料噴射弁１９が有する電磁弁の開閉時間を短くして燃料噴射時間を短くする方法、両方を併用する方法が挙げられる。噴射量を減少させる方法によれば図４における第１噴射パターンの第２噴射量での高さが減少し、燃料噴射時間を短くする方法によれば図４における第１噴射パターンの第２噴射量での噴射時間が減少し、何れの方法においても第１噴射パターンの第２噴射量での総燃料噴射量（面積）が減少することとなる。   In the first embodiment, as a method of reducing the fuel injection amount per unit time at the second injection amount in the first injection pattern, the fuel supply pressure from the common rail 20 is reduced to reduce the fuel from the fuel injection valve 19. A method of reducing the injection amount, a method of shortening the opening / closing time of the solenoid valve of the fuel injection valve 19 to shorten the fuel injection time, and a method of using both in combination. According to the method of reducing the injection amount, the height of the first injection pattern in FIG. 4 at the second injection amount is reduced, and according to the method of shortening the fuel injection time, the second injection of the first injection pattern in FIG. The injection time by the amount is reduced, and the total fuel injection amount (area) at the second injection amount of the first injection pattern is reduced by any method.

次に、本発明の第２の実施形態を説明する。第２の実施形態では、ＤＰＦ１７の再生処理動作時における燃料噴射弁１９によるポスト噴射を、上述した第１噴射パターンを断続的に繰り返して行う他、図５に示すグラフに基づいて行っている。図５に示すポスト噴射は、初期の単位時間当たりの燃料噴射量を上述した第１噴射量とし、温度センサ２２により検出されたＤＰＦ１７の温度が所定温度Ａ以上となったところでポスト噴射を停止し、その後ＤＰＦ１７の温度が所定温度Ｂ以下となったところでポスト噴射を再開させてＤＰＦ１７の温度を所定温度Ａまで上昇させる。この第１噴射量によるポスト噴射を断続させる方式が第２噴射パターンである。このポスト噴射の一時停止により、ＯＳＣ材に酸素を吸蔵させて酸素放出量を回復させている。   Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the second embodiment, post injection by the fuel injection valve 19 during the regeneration processing operation of the DPF 17 is performed based on the graph shown in FIG. 5 in addition to intermittently repeating the first injection pattern described above. In the post-injection shown in FIG. 5, the initial fuel injection amount per unit time is set as the first injection amount described above, and the post-injection is stopped when the temperature of the DPF 17 detected by the temperature sensor 22 exceeds the predetermined temperature A. Thereafter, when the temperature of the DPF 17 becomes equal to or lower than the predetermined temperature B, the post injection is resumed and the temperature of the DPF 17 is raised to the predetermined temperature A. A method of intermittently post-injecting the first injection amount is the second injection pattern. By temporarily stopping the post injection, oxygen is stored in the OSC material to recover the oxygen release amount.

第２の実施形態では、上述した第１の実施形態で示した第１噴射パターンを断続的に繰り返して行うポスト噴射を行い、フロートセンサ２７によって検出された燃料残量が所定量（例えば１０リットル）以下となった場合に、第２噴射パターンに切り替えてポスト噴射を行う。そして、差圧センサ２６による検出値が図３に示すステップＳＴ０６の所定値Ａ以下となると、ＤＰＦ１７に付着した粒子状物質が除去されたと判断されてＤＰＦ１７の再生処理動作が終了する。なお、第２噴射パターンにおける１回目のポスト噴射は、ＤＰＦ１７の温度が立ち上がるのを待つために２回目よりも長くなっている。２回目以降のポスト噴射は、２回目と同様の噴射時間となる。   In the second embodiment, post injection is performed in which the first injection pattern shown in the first embodiment described above is intermittently repeated, and the remaining amount of fuel detected by the float sensor 27 is a predetermined amount (for example, 10 liters). ) When the following occurs, switch to the second injection pattern and perform post injection. When the value detected by the differential pressure sensor 26 is equal to or less than the predetermined value A in step ST06 shown in FIG. 3, it is determined that the particulate matter adhering to the DPF 17 has been removed, and the regeneration processing operation of the DPF 17 ends. The first post injection in the second injection pattern is longer than the second in order to wait for the temperature of the DPF 17 to rise. The second and subsequent post injections have the same injection time as the second injection.

上述の構成によれば、燃料残量が少なくなるに連れてポスト噴射によって消費される燃料を少なくすることができ、燃料残量が所定量以下となった場合にはさらにポスト噴射によって消費される燃料を少なくすることができるので、燃費向上をより一層図ることができると共に車両走行時において運転者の意図しない時期に燃料がなくなることを確実に防止しつつ、再生処理動作中にポスト噴射を停止させてＯＳＣ材に酸素を吸蔵させているのでエンジンオイルの希釈現象の発生を防止することができる。   According to the above-described configuration, the fuel consumed by the post injection can be reduced as the remaining amount of fuel decreases, and further consumed by the post injection when the remaining fuel amount becomes a predetermined amount or less. Since fuel can be reduced, fuel consumption can be further improved, and post-injection is stopped during regeneration processing while reliably preventing fuel from running out at times not intended by the driver during vehicle travel. Since the OSC material stores oxygen, the engine oil dilution phenomenon can be prevented.

上述した第１及び第２の各実施形態では、ＤＰＦ１７の再生処理動作としてポスト噴射を行う例を示したが、本発明が適用可能な範囲はポスト噴射には限られず、排気管内に直接燃料噴射を行う排気管噴射においても本発明は適用可能である。   In each of the first and second embodiments described above, an example in which post-injection is performed as the regeneration processing operation of the DPF 17 has been described. However, the scope of application of the present invention is not limited to post-injection, and direct fuel injection into the exhaust pipe The present invention can also be applied to the exhaust pipe injection for performing the above.

次に、本発明の第３の実施形態を説明する。この第３の実施形態では、所定の負荷で差圧センサ２６によって検出された検出値に基づいてＤＰＦ１７内に残存している粒子状物質の残量を推定し、この残量に基づいてＤＰＦ１７の再生処理動作時におけるポスト噴射の方式を変化させている。この第３の実施形態において差圧センサ２６は残量検出手段として機能し、ＥＣＵ３０は差圧センサ２６の検出値からＤＰＦ１７内に残存している粒子状物質の残量を推定する。差圧センサ２６の検出値と粒子状物質の残量との関係は、マップ化されてＥＣＵ３０内の記憶手段内に記憶されている。   Next, a third embodiment of the present invention will be described. In the third embodiment, the remaining amount of the particulate matter remaining in the DPF 17 is estimated based on the detection value detected by the differential pressure sensor 26 with a predetermined load, and based on this remaining amount, the DPF 17 The post injection method during the regeneration processing operation is changed. In this third embodiment, the differential pressure sensor 26 functions as a remaining amount detecting means, and the ECU 30 estimates the remaining amount of particulate matter remaining in the DPF 17 from the detection value of the differential pressure sensor 26. The relationship between the detected value of the differential pressure sensor 26 and the remaining amount of the particulate matter is mapped and stored in the storage means in the ECU 30.

第３の実施形態では、ＤＰＦ１７の再生処理動作時における燃料噴射弁１９によるポスト噴射を、ＤＰＦ１７内に残存している粒子状物質の残量が所定値Ｚ以上である場合には上述した第１噴射パターンを断続的に繰り返して行い、所定値Ｚ未満である場合には上述した第２噴射パターンで行う。そして、差圧センサ２６による検出値が図３に示すステップＳＴ０６の所定値Ａ以下となると、ＤＰＦ１７に付着した粒子状物質が除去されたと判断されてＤＰＦ１７の再生処理動作が終了する。   In the third embodiment, post injection by the fuel injection valve 19 during the regeneration processing operation of the DPF 17 is performed when the remaining amount of particulate matter remaining in the DPF 17 is equal to or greater than the predetermined value Z. The injection pattern is intermittently repeated, and when it is less than the predetermined value Z, the above-described second injection pattern is used. When the value detected by the differential pressure sensor 26 is equal to or less than the predetermined value A in step ST06 shown in FIG. 3, it is determined that the particulate matter adhering to the DPF 17 has been removed, and the regeneration processing operation of the DPF 17 ends.

上述の構成によれば、粒子状物質の残量が多い場合には多くの燃料を噴射して短時間で粒子状物質の除去を行い、粒子状物質の残量が少ない場合には少ない燃料で粒子状物質の除去を行うので、燃費向上を図ることができると共に再生処理動作中にポスト噴射を停止させてＯＳＣ材に酸素を吸蔵させているのでエンジンオイルの希釈現象の発生を防止することができる。   According to the above-described configuration, when the remaining amount of the particulate matter is large, a large amount of fuel is injected to remove the particulate matter in a short time, and when the remaining amount of the particulate matter is small, the amount of fuel is small. Since particulate matter is removed, fuel consumption can be improved and post-injection is stopped during the regeneration processing operation, and oxygen is occluded in the OSC material, thereby preventing the occurrence of engine oil dilution. it can.

次に、本発明の第４の実施形態を説明する。この第４の実施形態では、第３の実施形態で示した制御に加え、フロートセンサ２７によって検出された燃料残量に基づき所定値Ｚを変化させ、燃料残量が減少するに連れて所定値Ｚを大きくさせる。この構成によれば、第３の実施形態で示した作用効果に加え、燃料残量が少なくなるに連れて燃料消費が少ない第２噴射パターンの選択範囲が広がるので、燃費向上を図ることができると共に車両走行時において運転者の意図しない時期に燃料がなくなることを防止することができる。   Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. In the fourth embodiment, in addition to the control shown in the third embodiment, the predetermined value Z is changed based on the remaining fuel amount detected by the float sensor 27, and the predetermined value is decreased as the remaining fuel amount decreases. Increase Z. According to this configuration, in addition to the operational effects shown in the third embodiment, the selection range of the second injection pattern that consumes less fuel as the remaining amount of fuel decreases becomes wider, so that fuel efficiency can be improved. At the same time, it is possible to prevent the fuel from running out when the vehicle is not intended.

次に、本発明の第５の実施形態を説明する。この第５の実施形態では、第３または第４の実施形態で示した制御に加え、フロートセンサ２７によって検出された燃料残量が所定量（例えば１０リットル）以下となった場合に、第２噴射パターンに切り替えてポスト噴射を行う。この構成によれば、第３または第４の実施形態で示した作用効果に加え、燃料残量が所定量以下となった場合にはさらにポスト噴射によって消費される燃料を少なくすることができるので、燃費向上をより一層図ることができると共に車両走行時において運転者の意図しない時期に燃料がなくなることを確実に防止することができる。   Next, a fifth embodiment of the present invention will be described. In the fifth embodiment, in addition to the control shown in the third or fourth embodiment, when the remaining amount of fuel detected by the float sensor 27 falls below a predetermined amount (for example, 10 liters), the second Switch to the injection pattern and perform post injection. According to this configuration, in addition to the operational effects shown in the third or fourth embodiment, when the remaining fuel amount becomes a predetermined amount or less, the fuel consumed by the post injection can be further reduced. In addition, fuel consumption can be further improved and fuel can be reliably prevented from running out at a time unintended by the driver during vehicle travel.

上述した第３及び第４及び第５の各実施形態では、ＤＰＦ１７の再生処理動作としてポスト噴射を行う例を示したが、本発明が適用可能な範囲はポスト噴射には限られず、排気管内に直接燃料噴射を行う排気管噴射においても本発明は適用可能である。   In each of the third, fourth, and fifth embodiments described above, the example in which the post injection is performed as the regeneration processing operation of the DPF 17 has been shown. However, the range in which the present invention can be applied is not limited to the post injection, but in the exhaust pipe. The present invention can also be applied to exhaust pipe injection in which direct fuel injection is performed.

１ 内燃機関（エンジン）
１１ 排気通路
１７ フィルタ（ＤＰＦ）
１８ 燃料容器（燃料タンク）
１９ 昇温手段（燃料噴射弁）
２２ フィルタ温度検出手段（温度センサ）
２６ 残量検出手段（差圧センサ）
３０ フィルタ再生判断手段（ＥＣＵ） 1 Internal combustion engine
11 Exhaust passage 17 Filter (DPF)
18 Fuel container (fuel tank)
19 Temperature raising means (fuel injection valve)
22 Filter temperature detection means (temperature sensor)
26 Remaining amount detection means (differential pressure sensor)
30 Filter regeneration judgment means (ECU)

Claims (5)

内燃機関の排気通路に配設され排気中の粒子状物質を捕集するフィルタと、前記粒子状物質を除去して前記フィルタを再生させる再生処理動作の要否を判断するフィルタ再生判断手段と、前記フィルタ再生判断手段によって前記再生処理動作が必要と判断された際に、燃焼ガスに対して燃料を噴射して前記フィルタを昇温させる昇温手段と、前記フィルタ中の前記粒子状物質の残量を検出する残量検出手段とを備え、
前記昇温手段は、前記残量検出手段により検出された前記粒子状物質の残量が所定値以上の場合に、単位時間当たりの噴射量を第１噴射量で噴射した後に前記第１噴射量より多い第２噴射量で噴射する第１噴射パターンを断続的に繰り返して行うように噴射し、前記残量検出手段により検出された前記粒子状物質の残量が所定値未満の場合に、前記第１噴射量での噴射を断続させる第２噴射パターンを行うよう噴射することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 A filter that is disposed in an exhaust passage of the internal combustion engine and collects particulate matter in the exhaust; filter regeneration judgment means that judges whether or not a regeneration processing operation for removing the particulate matter and regenerating the filter is necessary; A temperature raising means for injecting fuel into combustion gas to raise the temperature of the filter when the filter regeneration judging means determines that the regeneration processing operation is necessary; and a residual particulate matter in the filter. A remaining amount detecting means for detecting the amount,
When the remaining amount of the particulate matter detected by the remaining amount detecting unit is equal to or greater than a predetermined value, the temperature raising unit is configured to inject the first injection amount after injecting the injection amount per unit time with the first injection amount. When the remaining amount of the particulate matter detected by the remaining amount detecting means is less than a predetermined value, the first injection pattern that is injected with a larger second injection amount is injected intermittently and repeatedly. An exhaust emission control device for an internal combustion engine, wherein injection is performed so as to perform a second injection pattern for intermittently injecting injection at a first injection amount. 請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置において、
前記燃料を貯容する燃料容器内の燃料残量が減少するに伴い前記所定値を大きくすることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 1,
An exhaust emission control device for an internal combustion engine, wherein the predetermined value is increased as a remaining amount of fuel in a fuel container for storing the fuel decreases. 請求項１または２記載の内燃機関の排気浄化装置において、
前記昇温手段は、前記燃料を貯容する燃料容器内の燃料残量が所定量以下となった場合に前記第２噴射パターンにて噴射を行うことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 1 or 2,
The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, wherein the temperature raising means performs injection in the second injection pattern when a remaining amount of fuel in a fuel container storing the fuel becomes a predetermined amount or less. 請求項１から３までの何れか一つに記載の内燃機関の排気浄化装置において、
前記フィルタまたは前記フィルタ近傍の温度を検出するフィルタ温度検出手段を有し、前記昇温手段による噴射時間は前記フィルタ温度検出手段によって検出された温度に基づいて決定されることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 The exhaust emission control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3,
An internal combustion engine comprising: a filter temperature detecting means for detecting a temperature of the filter or the vicinity of the filter; and an injection time by the temperature raising means is determined based on a temperature detected by the filter temperature detecting means. Exhaust purification equipment. 請求項１から４までの何れか一つに記載の内燃機関の排気浄化装置において、
前記フィルタ再生判断手段は、前記残量検出手段による検出結果により前記再生処理動作の要否を判断することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 The exhaust emission control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4,
The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine, wherein the filter regeneration determining means determines whether or not the regeneration processing operation is necessary based on a detection result by the remaining amount detecting means.

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