JP6718316B2 - diesel engine - Google Patents
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Description
本発明は、ディーゼルエンジンに関し、詳しくは、ＤＯＣ再生処理での電気ヒータの消費電力を小さくすることができるディーゼルエンジンに関する。 The present invention relates to a diesel engine, and more particularly, to a diesel engine capable of reducing the power consumption of an electric heater in a DOC regeneration process.
従来、エンジンＥＣＵと、ＤＯＣと、ＤＯＣの排気上流側に配置された電気ヒータを備え、エンジンＥＣＵの指令で、ＤＯＣ再生処理の実施がなされ、ＤＯＣ再生処理では、電気ヒータの発熱で、ＤＯＣに詰まった未燃焼堆積物が焼却されるように構成された、ディーゼルエンジの発明がある(例えば、特許文献１参照)。 Conventionally, an engine ECU, a DOC, and an electric heater arranged on the exhaust upstream side of the DOC are provided, and a DOC regeneration process is performed in response to a command from the engine ECU. There is a diesel engine invention configured to incinerate a clogged unburned deposit (see, for example, Patent Document 1).
この種の発明では、ＤＯＣ再生処理によりＤＯＣの機能を回復することができる利点がある。 This type of invention has an advantage that the DOC function can be restored by the DOC reproduction process.
特許文献１の発明では、電気ヒータはＤＯＣから離間した位置に配置され、エンジンＥＣＵの指令で、ＤＰＦの再生終了後、エンジン運転中にＤＯＣ再生処理の実施がなされるように構成されている。
In the invention of
《問題点》 ＤＯＣ再生処理での電気ヒータの消費電力が大きくなる。
特許文献１の発明では、電気ヒータはＤＯＣから離間した位置に配置されているため、ＤＯＣ再生処理で、電気ヒータの熱は排気を介してＤＯＣに詰った未燃焼堆積物に間接的に伝達され、電気ヒータから未燃焼堆積物への熱の伝達ロスが大きくなる。また、この発明では、エンジン運転中に、ＤＯＣ再生処理の実施がなされるため、電気ヒータから未燃焼堆積物に伝わった熱が排気で持ち去られる。このような理由により、特許文献１の発明では、未燃焼堆積物の焼却に対する電気ヒータの熱効率が低く、その分、ＤＯＣ再生処理での電気ヒータの消費電力が大きくなる。
<<Problem>> The electric power consumption of the electric heater in the DOC regeneration process increases.
In the invention of
本発明の課題は、ＤＯＣ再生処理での消費電力を小さくすることができる、ディーゼルエンジンを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a diesel engine that can reduce power consumption in DOC regeneration processing.
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、エンジンＥＣＵ(５)と、排気経路(１)に配置されたＤＯＣ(２)と、ＤＯＣ(２)の排気上流側に配置された電気ヒータ(３)を備え、
図２に例示するように、エンジンＥＣＵ(５)の指令で、ＤＯＣ再生処理の実施(Ｓ２３)がなされ、ＤＯＣ再生処理では、図１に例示する電気ヒータ(３)の発熱で、ＤＯＣ(２)に詰まった未燃焼堆積物が焼却されるように構成された、ディーゼルエンジンにおいて、
図１に例示するように、エンジン停止操作装置(６)を備え、
電気ヒータ(３)はＤＯＣ入口(２ａ)に沿って配置され、
図２に例示するように、エンジン停止操作装置(６)がエンジン停止操作された場合、その検出に基づくエンジンＥＣＵ(５)の指令で、エンジン停止中に、ＤＯＣ再生処理の実施(Ｓ２３)がなされるように構成され、
図２に例示するＤＯＣ再生処理(Ｓ２３)では、図１に例示するＤＯＣ入口(２ａ)に沿う電気ヒータ(３)の発熱で、ＤＯＣ(２)に詰まった未燃焼燃料やＰＭの混合物からなる未燃焼堆積物が焼却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。
The matters specifying the invention according to
As illustrated in FIG. 1, the engine ECU (5), the DOC (2) arranged in the exhaust path (1), and the electric heater (3) arranged on the exhaust upstream side of the DOC (2) are provided,
As illustrated in FIG. 2, a DOC regeneration process is performed (S23) in response to a command from the engine ECU (5). In the DOC regeneration process, heat generated by the electric heater (3) illustrated in FIG. In a diesel engine configured to incinerate unburned deposits clogged in ),
As illustrated in FIG. 1, an engine stop operating device (6) is provided,
The electric heater (3) is arranged along the DOC inlet (2a),
As illustrated in FIG. 2, when the engine stop operating device (6) is operated to stop the engine, a command from the engine ECU (5) based on the detection causes the execution of the DOC regeneration process (S23) while the engine is stopped. Configured to be done ,
In the DOC regeneration process (S23) illustrated in FIG. 2, heat generated by the electric heater (3) along the DOC inlet (2a) illustrated in FIG. 1 is composed of a mixture of unburned fuel and PM clogged in the DOC (2). A diesel engine, characterized in that the unburned deposits are configured to be incinerated.
(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》 ＤＯＣ再生処理での電気ヒータの消費電力を小さくすることができる。
本発明では、図１に例示するように、電気ヒータ(３)はＤＯＣ入口(２ａ)に沿って配置されるため、電気ヒータ(３)の発熱は、ＤＯＣ(２)に詰った未燃焼堆積物に直接に伝わり、電気ヒータ(３)から未燃焼堆積物への熱の伝達ロスが小さくなる。また、図２に例示するように、エンジン停止中に、ＤＯＣ再生処理(Ｓ２３)がなされるため、電気ヒータ(３)から未燃焼堆積物に伝わった熱が排気(９)で持ち去られることがない。これらの理由から、本発明では、未燃焼堆積物の焼却に対する電気ヒータ(３)の熱効率が高く、その分、ＤＯＣ再生処理(Ｓ２３)での電気ヒータ(３)の消費電力を小さくすることができる。
(Invention of Claim 1)
The invention according to
<<Effect>> It is possible to reduce the power consumption of the electric heater in the DOC regeneration process.
In the present invention, as illustrated in FIG. 1, since the electric heater (3) is arranged along the DOC inlet (2a), the heat generated by the electric heater (3) is generated by the unburned accumulation of the DOC (2). The heat transfer loss from the electric heater (3) to the unburned deposit is reduced because the heat is transferred directly to the product. Further, as illustrated in FIG. 2, since the DOC regeneration process (S23) is performed while the engine is stopped, the heat transferred from the electric heater (3) to the unburned deposits may be carried away by the exhaust gas (9). Absent. For these reasons, in the present invention, the thermal efficiency of the electric heater (3) for incineration of unburned deposits is high, and the power consumption of the electric heater (3) in the DOC regeneration process (S23) can be reduced accordingly. it can.
(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》 排気上流側ＤＯＣの再生時間を短縮することができる。
本発明では、図１に例示するように、ＤＯＣ(２)は、排気上流側ＤＯＣ(２ｂ)とその排気下流側に配置された排気下流側ＤＯＣ(２ｃ)で構成され、排気上流側ＤＯＣ(２ｂ)は排気下流側ＤＯＣ(２ｃ)よりも熱容量が小さく、電気ヒータ(３)は、排気上流側ＤＯＣ(２ｂ)のＤＯＣ入口(２ａ)に沿って配置されているため、電気ヒータ(３)の熱で排気上流側ＤＯＣ(２ｂ)の温度が速やかに上昇し、排気上流側ＤＯＣ(２ｂ)に詰っている未燃焼堆積物が速やかに焼却され、ＤＯＣ(２)の再生時間を短縮することができる。
(Invention of Claim 2)
The invention according to
<<Effect>> The regeneration time of the exhaust upstream DOC can be shortened.
In the present invention, as illustrated in FIG. 1, the DOC (2) is composed of an exhaust upstream DOC (2b) and an exhaust downstream DOC (2c) arranged on the exhaust downstream side thereof, and the exhaust upstream DOC ( 2b) has a smaller heat capacity than the exhaust downstream DOC (2c), and the electric heater (3) is arranged along the DOC inlet (2a) of the exhaust upstream DOC (2b), so the electric heater (3) The temperature of the exhaust upstream DOC (2b) rises rapidly due to the heat of the exhaust gas, the unburned deposits clogged in the exhaust upstream DOC (2b) are quickly incinerated, and the regeneration time of the DOC (2) is shortened. You can
(請求項３に係る発明)
請求項３に係る発明は、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》 ＤＰＦの再生効率を高めることができる。
本発明では、図３に例示するように、ＤＯＣ活性化処理では、エンジン運転中に、電気ヒータ(３)の発熱で、排気上流側ＤＯＣ(２ｂ)の推定温度(Ｔ)が活性化温度領域(Ｔ２)まで昇温された場合、その検出に基づくエンジンＥＣＵ(５)の指令で、ＤＰＦ再生処理(Ｓ８)がなされるため、排気(９)の温度が低い無負荷や軽負荷運転中でも、速やかに排気上流側ＤＯＣ(２ｂ)が活性化され、排気(９)が昇温され、排気下流側ＤＯＣ(２ｃ)も活性化され、更に排気(９)が昇温され、ＤＰＦ(２)の再生効率を高めることができる。
(Invention of Claim 3)
The invention according to
<<Effect>> The regeneration efficiency of the DPF can be improved.
According to the present invention, as illustrated in FIG. 3, in the DOC activation process, the estimated temperature (T) of the exhaust upstream DOC (2b) is activated by the heat generated by the electric heater (3) during engine operation. When the temperature is raised to (T2), the DPF regeneration process (S8) is performed by the command of the engine ECU (5) based on the detection, so that the exhaust (9) temperature is low even under no load or light load operation. The exhaust upstream DOC (2b) is rapidly activated, the exhaust (9) is heated, the exhaust downstream DOC (2c) is also activated, and the exhaust (9) is further heated, and the DPF (2) The regeneration efficiency can be improved.
(請求項４に係る発明)
請求項４に係る発明は、請求項３に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 電気ヒータによる無駄な電力消費を抑制することができる。
本発明では、図３に例示するように、ＤＯＣ活性化処理の実施で、排気上流側ＤＯＣ(２ｂ)の推定温度(Ｔ)が活性化温度領域(Ｔ２)に到った場合、その検出に基づくエンジンＥＣＵ(５)の指令で、電気ヒータ(３)への印加電流値(Ｉ)を減少(Ｓ７)させるように構成されているため、排気上流側ＤＯＣ(２ｂ)の活性化後は、電気ヒータ(３)による無駄な電力消費を抑制することができる。
(Invention of Claim 4)
The invention according to
<<Effect>> It is possible to suppress unnecessary power consumption by the electric heater.
In the present invention, as illustrated in FIG. 3, when the estimated temperature (T) of the exhaust upstream DOC (2b) reaches the activation temperature region (T2) by the execution of the DOC activation process, it is possible to detect it. Based on a command from the engine ECU (5) based on this, the current value (I) applied to the electric heater (3) is configured to decrease (S7). Therefore, after activation of the exhaust upstream DOC (2b), It is possible to suppress wasteful power consumption by the electric heater (3).
(請求項５に係る発明)
請求項５に係る発明は、請求項３または請求項４に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 ＤＰＦの再生効率を高めることができる。
本発明では、図５(Ａ)に例示するように、ハニカム構造体(１０)のうち、中心ハニカム部(１０ｄ)のみが前記電気ヒータ(３)とされているため、排気経路(１)外への熱の逃げが起こり難い中心ハニカム部(１０ｄ)の電気ヒータ(３)により排気(９)が昇温され、排気(９)の昇温効率が高まり、排気(９)の温度が低い無負荷や軽負荷運転時でも、速やかに排気上流側ＤＯＣ(２ｂ)が活性化され、ＤＰＦ(２)の再生効率を高めることができる。
(Invention of Claim 5)
The invention according to
<<Effect>> The regeneration efficiency of the DPF can be improved.
In the present invention, as shown in FIG. 5(A), since only the central honeycomb portion (10d) of the honeycomb structure (10) is the electric heater (3), the outside of the exhaust path (1) The temperature of the exhaust gas (9) is increased by the electric heater (3) of the central honeycomb portion (10d) where the heat is not easily released to the exhaust gas (9) and the temperature of the exhaust gas (9) is low. Even under load or light load operation, the exhaust upstream DOC (2b) is quickly activated, and the regeneration efficiency of the DPF (2) can be enhanced.
(請求項６に係る発明)
請求項６に係る発明は、請求項５に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 ＤＰＦの再生効率を高めることができる。
本発明では、図５(Ａ)に例示するように、電気ヒータ(３)を構成する中心ハニカム部(１０ｄ)は、その周囲を取り囲む周囲ハニカム部(１０ｅ)よりも高いセル密度で構成されているため、電気ヒータ(３)の放熱面積が広く、排気(９)の昇温効率が高まり、排気(９)温度が低い無負荷や軽負荷運転時でも、速やかに排気上流側ＤＯＣ(２ｂ)が活性化され、ＤＰＦ(２)の再生効率を高めることができる。
(Invention of Claim 6)
The invention according to
<<Effect>> The regeneration efficiency of the DPF can be improved.
In the present invention, as illustrated in FIG. 5(A), the central honeycomb portion (10d) that constitutes the electric heater (3) has a higher cell density than the surrounding honeycomb portion (10e) surrounding the periphery. Therefore, the heat dissipation area of the electric heater (3) is large, the temperature raising efficiency of the exhaust gas (9) is increased, and the exhaust gas upstream side DOC (2b) can be quickly operated even when the exhaust gas (9) temperature is low and no load operation. Are activated and the regeneration efficiency of the DPF (2) can be enhanced.
図１〜図５は本発明の実施形態に係るディーゼルエンジンエンジンを説明する図であり、この実施形態では、立形の直列４気筒ディーゼルエンジンについて説明する。 1 to 5 are diagrams illustrating a diesel engine engine according to an embodiment of the present invention. In this embodiment, a vertical in-line 4-cylinder diesel engine will be described.
エンジンの構成は、次の通りである。
クランク軸(１１)の架設方向を前後方向、フライホイール(１２)の配置された側を後側、その反対側を前側、前後方向と直交するエンジン幅方向を横方向とする。
図１に示すように、このエンジンは、シリンダヘッド(１３)の横一側に組みつけられた吸気マニホルド(１４)と、シリンダヘッド(１３)の横他側に組み付けられた排気マニホルド(１５)を備えている。
図１に示すように、このエンジンは、エンジンＥＣＵ(５)を備えている。
エンジンＥＣＵは、電子制御ユニットの略称で、エンジンＥＣＵ(５)はマイコンである。
The engine configuration is as follows.
The installation direction of the crankshaft (11) is the front-rear direction, the side on which the flywheel (12) is arranged is the rear side, the opposite side is the front side, and the engine width direction orthogonal to the front-rear direction is the lateral direction.
As shown in FIG. 1, this engine includes an intake manifold (14) mounted on one side of the cylinder head (13) and an exhaust manifold (15) mounted on the other side of the cylinder head (13). Equipped with.
As shown in FIG. 1, this engine includes an engine ECU (5).
The engine ECU is an abbreviation for an electronic control unit, and the engine ECU (5) is a microcomputer.
図１に示すように、このエンジンは、排気装置を備えている。
排気装置は、排気マニホルド(１５)と、排気マニホルド(１５)に設けられた過給機(１６)の排気タービン(１６ａ)と、排気タービン(１６ａ)の排気出口(１６ｂ)から導出された排気導出通路(１６ｃ)を備えている。
As shown in FIG. 1, this engine includes an exhaust device.
The exhaust device includes an exhaust manifold (15), an exhaust turbine (16a) of a supercharger (16) provided on the exhaust manifold (15), and an exhaust gas (16b) of an exhaust turbine (16a). The outlet passage (16c) is provided.
図１に示すように、このエンジンは、吸気装置を備えている。
吸気装置は、過給機(１６)のコンプレッサ(１６ｄ)と、コンプレッサ(１６ｄ)の吸気入口(１６ｅ)の吸気上流側に設けられたエアフローセンサ(１７)と、コンプレッサ(１６ｄ)の過給気出口(１６ｆ)と吸気マニホルド(１４)の間に配置されたインタークーラ(１８)と、インタークーラ(１８)と吸気マニホルド(１４)の間に配置された吸気絞り弁(１９)と、排気マニホルド(１５)と吸気マニホルド(１４)の間に配置されたＥＧＲクーラ(２０)と、ＥＧＲクーラ(２０)と吸気マニホルド(１４)の間に配置されたＥＧＲ弁(２１)を備えている。ＥＧＲは、排気ガス還流の略称である。
吸気絞り弁(１９)とＥＧＲ弁(２１)は、いずれも電動式開閉弁で、これらはエンジンＥＣＵ(５)を介して電源(４)に電気的に接続されている。エアフローセンサ(１７)は吸気温度センサを備え、エンジンＥＣＵ(５)に電気的に接続されている。電源(４)はバッテリである。
As shown in FIG. 1, this engine includes an intake device.
The intake device includes a compressor (16d) of the supercharger (16), an air flow sensor (17) provided upstream of the intake inlet (16e) of the compressor (16d), and a supercharged air of the compressor (16d). An intercooler (18) arranged between the outlet (16f) and the intake manifold (14), an intake throttle valve (19) arranged between the intercooler (18) and the intake manifold (14), and an exhaust manifold. It is provided with an EGR cooler (20) arranged between (15) and the intake manifold (14) and an EGR valve (21) arranged between the EGR cooler (20) and the intake manifold (14). EGR is an abbreviation for exhaust gas recirculation.
Both the intake throttle valve (19) and the EGR valve (21) are electrically operated opening/closing valves, and these are electrically connected to a power source (4) via an engine ECU (5). The air flow sensor (17) includes an intake air temperature sensor and is electrically connected to the engine ECU (5). The power source (4) is a battery.
図１に示すように、このエンジンは、燃料噴射装置を備えている。
燃料噴射装置は、各燃焼室(２３)に設けられた燃料噴射弁(２４)と、燃料噴射弁(２４)から噴射する燃料を蓄圧するコモンレール(２５)と、コモンレール(２５)に燃料タンク(２６)から燃料を圧送する燃料サプライポンプ(２７)を備えている。
燃料噴射弁(２４)は電磁式開閉弁を備え、燃料サプライポンプ(２７)は、電動式調圧弁を備え、これらはエンジンＥＣＵ(５)を介して電源(４)に電気的に接続されている。
As shown in FIG. 1, this engine includes a fuel injection device.
The fuel injection device includes a fuel injection valve (24) provided in each combustion chamber (23), a common rail (25) for accumulating fuel injected from the fuel injection valve (24), and a fuel tank () on the common rail (25). It is equipped with a fuel supply pump (27) for pumping fuel from 26).
The fuel injection valve (24) is provided with an electromagnetic on-off valve, the fuel supply pump (27) is provided with an electric pressure regulating valve, and these are electrically connected to the power source (4) via the engine ECU (5). There is.
図１に示すように、このエンジンは、調速装置を備えている。
調速装置は、エンジンの目標回転数を設定するアクセルレバー(２８)の設定位置を検出するアクセルセンサ(２９)と、エンジンの実回転数を検出する実回転数センサ(３０)を備え、これらセンサ(２９)(３０)はエンジンＥＣＵ(５)に電気的に接続されている。
As shown in FIG. 1, this engine includes a speed governor.
The speed governor includes an accelerator sensor (29) that detects a setting position of an accelerator lever (28) that sets a target engine speed, and an actual engine speed sensor (30) that detects an actual engine speed. The sensors (29) (30) are electrically connected to the engine ECU (5).
図１に示すように、このエンジンは、始動装置を備えている。
始動装置は、スタータモータ(３１)と、キースイッチ(２２)を備え、スタータモータ(３１)とキースイッチ(２２)は、エンジンＥＣＵ(５)を介して電源(４)に電気的に接続されている。キースイッチ(２２)は、ＯＦＦ位置と、ＯＮ位置と、スタート位置を備えている。
As shown in FIG. 1, this engine includes a starting device.
The starting device includes a starter motor (31) and a key switch (22), and the starter motor (31) and the key switch (22) are electrically connected to a power source (4) via an engine ECU (5). ing. The key switch (22) has an OFF position, an ON position, and a start position.
エンジンＥＣＵ(５)は、次のような運転制御を行うように構成されている。
エンジンの目標回転数と実回転数の回転数偏差を小さくするように、燃料噴射弁(２４)からの燃料噴射量や噴射タイミングを設定し、負荷変動によるエンジンの回転数変動を小さくする。
エンジンの回転数と負荷と吸気量と吸気温度に応じ、吸気絞り弁(１９)とＥＧＲ弁(２１)の開度を調節し、吸気量やＥＧＲ率を調節する。
キースイッチ(２２)がスタート位置に投入されると、スタータモータ(３１)を駆動し、エンジンの始動を行う。キースイッチ(２２)がＯＮ位置に投入されると、電源(４)からエンジン各部への通電により、エンジン運転状態が維持され、キースイッチ(２２)がＯＦＦ位置に投入されると、燃料噴射弁(２４)からの燃料噴射が停止され、エンジンが停止される。
The engine ECU (5) is configured to perform the following operation control.
The fuel injection amount and the injection timing from the fuel injection valve (24) are set so as to reduce the deviation between the target engine speed and the actual engine speed, and the engine speed fluctuation due to load fluctuation is reduced.
The opening amounts of the intake throttle valve (19) and the EGR valve (21) are adjusted according to the engine speed, load, intake amount, and intake temperature to adjust the intake amount and EGR rate.
When the
このエンジンは、排気処理装置を備えている。
図１に示すように、排気処理装置は、エンジンＥＣＵ(５)と、ＤＯＣ(２)と、ＤＯＣ(２)の排気上流側に配置された電気ヒータ(３)を備えている。
図２に示すように、この排気処理装置では、エンジンＥＣＵ(５)の指令で、ＤＯＣ再生処理(Ｓ２３)がなされ、ＤＯＣ再生処理(Ｓ２３)では、図１に示す電気ヒータ(３)の発熱で、ＤＯＣ(２)に詰まった未燃焼堆積物を焼却するように構成されているため、ＤＯＣ再生処理でＤＯＣ(２)の機能を回復することができる。
未燃焼堆積物は、未燃焼燃料やＰＭの混合物である。ＰＭは、粒子状物質の略称である。
This engine is equipped with an exhaust treatment device.
As shown in FIG. 1, the exhaust treatment device includes an engine ECU (5), a DOC (2), and an electric heater (3) arranged on the exhaust upstream side of the DOC (2).
As shown in FIG. 2, in this exhaust treatment device, a DOC regeneration process (S23) is performed in response to a command from the engine ECU (5), and in the DOC regeneration process (S23), heat generation of the electric heater (3) shown in FIG. 1 is performed. Then, since the unburned deposits clogged in the DOC(2) are incinerated, the function of the DOC(2) can be restored by the DOC regeneration process.
The unburned deposit is a mixture of unburned fuel and PM. PM is an abbreviation for particulate matter.
図１に示すように、排気処理装置は、エンジン停止操作装置(６)を備えている。
電気ヒータ(３)はＤＯＣ入口(２ａ)に沿って配置されている。
図４に示すように、排気処理装置は、エンジン停止操作装置(６)がエンジン停止操作された場合、その検出に基づくエンジンＥＣＵ(５)の指令で、エンジン停止中に、ＤＯＣ再生処理の実施(Ｓ２３)がなされるように構成されている。
このように、排気処理装置では、電気ヒータ(３)はＤＯＣ入口(２ａ)に沿って配置されているため、電気ヒータ(３)の発熱は、ＤＯＣ(２)に詰った未燃焼堆積物に直接に伝わり、電気ヒータ(３)から未燃焼堆積物への熱の伝達ロスが小さくなる。また、エンジン停止中に、ＤＯＣ再生処理の実施(Ｓ２３)がなされるため、電気ヒータ(３)から未燃焼堆積物に伝わった熱が排気(９)で持ち去られることがない。これらの理由から、本発明では、未燃焼堆積物の焼却に対する電気ヒータ(３)の熱効率が高まり、その分、ＤＯＣ再生処理での電気ヒータ(３)の消費電力を小さくすることができる。
As shown in FIG. 1, the exhaust treatment device includes an engine stop operating device (6).
The electric heater (3) is arranged along the DOC inlet (2a).
As shown in FIG. 4, when the engine stop operating device (6) is operated to stop the engine, the exhaust treatment device uses a command from the engine ECU (5) based on detection of the engine stop operation device to perform the DOC regeneration process while the engine is stopped. (S23) is performed.
As described above, in the exhaust treatment device, since the electric heater (3) is arranged along the DOC inlet (2a), the heat generated by the electric heater (3) is generated by unburned deposits clogged in the DOC (2). Directly transmitted, heat transfer loss from the electric heater (3) to the unburned deposit is reduced. Further, since the DOC regeneration process is performed (S23) while the engine is stopped, the heat transferred from the electric heater (3) to the unburned deposits is not carried away by the exhaust gas (9). For these reasons, in the present invention, the thermal efficiency of the electric heater (3) for incineration of unburned deposits is increased, and the power consumption of the electric heater (3) in the DOC regeneration process can be reduced accordingly.
図１に示すように、排気処理装置では、ＤＯＣ(２)は、排気上流側ＤＯＣ(２ｂ)とその排気下流側に配置された排気下流側ＤＯＣ(２ｃ)で構成され、排気上流側ＤＯＣ(２ｂ)は排気下流側ＤＯＣ(２ｃ)よりも熱容量が小さく、電気ヒータ(３)は、排気上流側ＤＯＣ(２ｂ)のＤＯＣ入口(２ａ)に沿って配置されている。
このため、この排気処理装置では、電気ヒータ(３)の熱で排気上流側ＤＯＣ(２ｂ)の温度が速やかに上昇し、排気上流側ＤＯＣ(２ｂ)に詰っている未燃焼堆積物が速やかに焼却され、ＤＯＣ(２)の再生時間を短縮することができる。
As shown in FIG. 1, in the exhaust treatment device, the DOC(2) is composed of an exhaust upstream DOC(2b) and an exhaust downstream DOC(2c) arranged downstream of the exhaust DOC(2c). 2b) has a smaller heat capacity than the exhaust downstream DOC (2c), and the electric heater (3) is arranged along the DOC inlet (2a) of the exhaust upstream DOC (2b).
Therefore, in this exhaust treatment device, the temperature of the exhaust upstream DOC (2b) rapidly rises due to the heat of the electric heater (3), and the unburned deposits clogged in the exhaust upstream DOC (2b) rapidly. Since it is incinerated, the reproduction time of the DOC (2) can be shortened.
ＤＯＣは、ディーゼル酸化触媒の略称である。
図１に示すように、ＤＯＣ(２)を構成する排気上流側ＤＯＣ(２ｂ)と排気下流側ＤＯＣ(２ｃ)は、いずれも酸化触媒成分を担持する担体を備えている。
担体は、内部に軸長方向に沿う多数のセルが貫通状に並設されたフロースルー型のメタルハニカムであり、セル内に白金やパラジウムやロジウム等の酸化触媒成分が担持されている。
図１に示すように、排気上流側ＤＯＣ(２ｂ)は、排気下流側ＤＯＣ(２ｃ)と、同一素材、同一外形、同一セル密度ではあるが、排気下流側ＤＯＣ(２ｃ)よりも軸長寸法が短く、小容積で、熱容量が小さくなるように構成されている。排気上流側ＤＯＣ(２ｂ)は、電気ヒータ(４)とは電気的に絶縁されている。
DOC is an abbreviation for diesel oxidation catalyst.
As shown in FIG. 1, the exhaust upstream DOC (2b) and the exhaust downstream DOC (2c) that constitute the DOC (2) each include a carrier that carries an oxidation catalyst component.
The carrier is a flow-through type metal honeycomb in which a large number of cells along the axial direction are arranged side by side in a penetrating manner, and an oxidation catalyst component such as platinum, palladium or rhodium is carried in the cells.
As shown in FIG. 1, the exhaust upstream DOC (2b) has the same material, the same outer shape, and the same cell density as the exhaust downstream DOC (2c), but has a longer axial dimension than the exhaust downstream DOC (2c). Is short, has a small volume, and has a small heat capacity. The exhaust upstream DOC (2b) is electrically insulated from the electric heater (4).
図１に示すように、エンジン停止操作装置(６)には、キースイッチ(２２)が用いられ、キースイッチ(２２)のＯＦＦ位置への投入操作がエンジン停止操作となる。
図２に示すように、ＤＯＣ再生処理は、キースイッチ(２２)でエンジン停止操作がされた場合、その検出に基づくエンジンＥＣＵ(５)の指令により、エンジン停止処理の度に行われる。
ＤＯＣ再生処理は、排気上流側ＤＯＣ(２ｂ)への未燃焼堆積物の堆積量が所定の再生必要値に至り、かつキースイッチ(２２)でエンジン停止操作がされた場合に限り、行うようにしてもよい。排気上流側ＤＯＣ(２ｂ)への未燃焼堆積物の堆積量は、エンジン運転時の排気温度の累積データに基づいて推定することができる。
エンジン停止処理では、燃料噴射弁(２４)からの燃料噴射が停止され、エンジンが停止される。
As shown in FIG. 1, a key switch (22) is used in the engine stop operating device (6), and an operation of inserting the key switch (22) to the OFF position is an engine stop operation.
As shown in FIG. 2, when the engine stop operation is performed by the key switch (22), the DOC regeneration process is performed every time the engine stop process is performed by a command of the engine ECU (5) based on the detection.
The DOC regeneration process should be performed only when the amount of unburned deposits accumulated on the exhaust upstream DOC (2b) reaches a predetermined regeneration required value and the engine is operated by the key switch (22). May be. The amount of unburned deposits accumulated on the exhaust gas upstream DOC (2b) can be estimated based on the accumulated data of the exhaust gas temperature during engine operation.
In the engine stop process, the fuel injection from the fuel injection valve (24) is stopped and the engine is stopped.
図２に示すエンジンＥＣＵ(５)によるＤＯＣ再生処理の流れは次の通りである。
ステップ(Ｓ２１)では、エンジン停止操作装置(６)がエンジン停止操作されたか否かが判定され、判定が肯定されるまで、判定が繰り返され、判定が肯定されると、ステップ(Ｓ２２)に進む。
ステップ(Ｓ２２)では、エンジン停止処理がなされ、ステップ(Ｓ２３)に進む。エンジン停止処理では、燃料噴射弁(２４)からの燃料噴射が停止され、エンジンが停止される。
ステップ(Ｓ２３)では、ＤＯＣ再生処理がなされ、処理は終了する。
ＤＯＣ再生処理は、所定時間、電気ヒータ(３)の発熱がなされ、その後、自動的に終了する。
ＤＯＣ再生処理は、排気上流側ＤＯＣ(２ｂ)への未燃焼堆積物の堆積量推定値が所定の再生終了値に至った後、終了してもよい。
The flow of DOC regeneration processing by the engine ECU (5) shown in FIG. 2 is as follows.
In step (S21), it is determined whether the engine stop operating device (6) has been operated to stop the engine. The determination is repeated until the determination is affirmative. When the determination is positive, the process proceeds to step (S22). ..
In step (S22), engine stop processing is performed, and the process proceeds to step (S23). In the engine stop process, the fuel injection from the fuel injection valve (24) is stopped and the engine is stopped.
In step (S23), DOC reproduction processing is performed, and the processing ends.
The DOC regeneration process heats the electric heater (3) for a predetermined time, and then automatically ends.
The DOC regeneration process may be terminated after the estimated amount of unburned deposits accumulated on the exhaust gas upstream DOC (2b) reaches a predetermined regeneration end value.
図１に示すように、排気処理装置は、排気下流側ＤＯＣ(２ｃ)の排気下流側に配置されたＤＰＦ(７)と、排気上流側ＤＯＣ(２ｂ)の排気上流側に配置された燃料供給装置(８)を備えている。
図３に示すように、排気処理装置は、次のように構成されている。
ＤＰＦ(７)のＰＭ堆積量推定値(Ｆ)が所定のＤＰＦ再生開始判定値(ＦＳ)に至っているが、排気上流側ＤＯＣ(２ｂ)の推定温度(Ｔ)が排気上流側ＤＯＣ(２ｂ)の活性化温度領域(Ｔ２)に至っていない場合、その検出に基づくエンジンＥＣＵ(５)の指令で、ＤＯＣ活性化処理がなされる。
ＤＯＣ活性化処理では、エンジン運転中に、電気ヒータ(３)の発熱(Ｓ４)で、排気上流側ＤＯＣ(２ｂ)の推定温度(Ｔ)が活性化温度領域(Ｔ２)まで昇温され、その検出に基づくエンジンＥＣＵ(５)の指令で、ＤＰＦ再生処理(Ｓ８)がなされ、ＤＰＦ再生処理では、エンジン運転中、燃料供給装置(８)から排気(９)中に燃料が供給され、この燃料の排気上流側ＤＯＣ(２ｂ)での触媒燃焼で、排気(９)が昇温され、この排気(９)の熱で、ＤＰＦ(７)に堆積されたＰＭが焼却されるように構成されている。
このため、排気処理装置では、排気(９)の温度が低い無負荷や軽負荷運転中でも、速やかな排気上流側ＤＯＣ(２ｂ)の活性化で、排気(９)が昇温され、排気下流側ＤＯＣ(２ｃ)も活性化され、更に排気(９)が昇温され、ＤＰＦ(２)の再生効率を高めることができる。
As shown in FIG. 1, the exhaust treatment device includes a DPF (7) arranged downstream of the exhaust downstream DOC (2c) and a fuel supply arranged upstream of the exhaust upstream DOC (2b). It is equipped with a device (8).
As shown in FIG. 3, the exhaust treatment device is configured as follows.
The estimated PM deposition amount (F) of the DPF (7) has reached a predetermined DPF regeneration start determination value (FS), but the estimated temperature (T) of the exhaust upstream DOC (2b) is the exhaust upstream DOC (2b). If the activation temperature range (T2) has not been reached, the DOC activation process is performed by a command from the engine ECU (5) based on the detection.
In the DOC activation processing, the estimated temperature (T) of the exhaust upstream DOC (2b) is raised to the activation temperature region (T2) by heat generation (S4) of the electric heater (3) during engine operation, and A DPF regeneration process (S8) is performed by a command of the engine ECU (5) based on the detection. In the DPF regeneration process, fuel is supplied from the fuel supply device (8) into the exhaust gas (9) during operation of the engine. The catalytic combustion in the exhaust upstream DOC (2b) raises the temperature of the exhaust gas (9), and the heat of the exhaust gas (9) incinerates the PM accumulated in the DPF (7). There is.
Therefore, in the exhaust treatment device, the exhaust gas (9) is heated quickly by the activation of the exhaust gas upstream side DOC (2b) even under no load or light load operation where the temperature of the exhaust gas (9) is low and the exhaust gas downstream side is exhausted. The DOC (2c) is also activated, the temperature of the exhaust gas (9) is further raised, and the regeneration efficiency of the DPF (2) can be increased.
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、ＤＰＦ(７)は、排気(９)に含まれるＰＭを捕捉する。
ＤＰＦ(７)は、内部に軸長方向に沿う多数のセルが並設され、隣り合うセルの入口と出口が交互に目封じされたウォールフロー型のセラミックハニカムである。
DPF is an abbreviation for diesel particulate filter, and the DPF (7) traps PM contained in the exhaust gas (9) .
The DPF (7) is a wall-flow type ceramic honeycomb in which a large number of cells are arranged side by side in the axial direction and the inlets and outlets of adjacent cells are alternately plugged.
図１に示すように、ＤＯＣ(２)とＤＰＦ(７)は、排気経路(１)に配置されている。
排気経路(１)は、排気タービン(１６ａ)の排気出口(１６ｂ)から導出された排気導出通路(１６ｃ)の下流に配置され、途中に上流側ＤＯＣ収容ケース(１ａ)と、その排気下流側に配置された下流側ＤＯＣ収容ケース(１ｂ)を備え、上流側ＤＯＣ収容ケース(１ａ)に電気ヒータ(３)と排気上流側ＤＯＣ(２ｂ)が収容され、下流側ＤＯＣ収容ケース(１ｂ)に排気下流側ＤＯＣ(２ｃ)とＤＰＦ(７)が収容され、ＤＰＦ(７)は排気下流側ＤＯＣ(２ｃ)の排気下流側に収容されている。
As shown in FIG. 1, the DOC (2) and the DPF (7) are arranged in the exhaust path (1).
The exhaust path (1) is arranged downstream of the exhaust outlet passage (16c) led out from the exhaust outlet (16b) of the exhaust turbine (16a), and the upstream DOC housing case (1a) and the exhaust downstream side thereof are provided on the way. The downstream DOC storage case (1b), the electric heater (3) and the exhaust upstream DOC (2b) are stored in the upstream DOC storage case (1a), and the downstream DOC storage case (1b) is stored in the downstream DOC storage case (1b). The exhaust downstream DOC (2c) and the DPF (7) are accommodated, and the DPF (7) is accommodated on the exhaust downstream side of the exhaust downstream DOC (2c).
ＤＰＦ(７)のＰＭ堆積量の推定は、次のようにして行われる。
排気処理装置は、ＤＰＦ(７)の出入口の差圧を検出する差圧センサ(３２)を備え、差圧センサ(３２)はエンジンＥＣＵ(５)に電気的に接続され、ＤＰＦ(７)の出入口の差圧に基づいて、エンジンＥＣＵ(５)がＤＰＦ(７)に堆積したＰＭの堆積量の推定値を演算する。
The estimation of the PM accumulation amount of the DPF (7) is performed as follows.
The exhaust treatment device includes a differential pressure sensor (32) that detects a differential pressure between the inlet and outlet of the DPF (7), and the differential pressure sensor (32) is electrically connected to the engine ECU (5) and is connected to the DPF (7). The engine ECU (5) calculates an estimated value of the amount of PM accumulated in the DPF (7) based on the pressure difference between the inlet and outlet.
排気上流側ＤＯＣ(２ｂ)の温度推定は、次のようにして行われる。
図１に示すように、排気処理装置は、排気上流側ＤＯＣ(２ｂ)のＤＯＣ入口側排気温度センサ(３９)とＤＯＣ出口側排気温度センサ(３８)を備え、これらセンサ(３９)(３８)はエンジンＥＣＵ(５)に電気的に接続されている。エンジンＥＣＵ(５)では、これらセンサ(３９)(３８)からの排気温度の情報に基づいて、排気上流側ＤＯＣ(２ｂ)の推定温度を演算する。
The temperature estimation of the exhaust upstream DOC (2b) is performed as follows.
As shown in FIG. 1, the exhaust treatment device includes a DOC inlet side exhaust temperature sensor (39) and a DOC outlet side exhaust temperature sensor (38) of the exhaust upstream DOC (2b), and these sensors (39) (38) Is electrically connected to the engine ECU (5). The engine ECU (5) calculates the estimated temperature of the exhaust upstream DOC (2b) based on the exhaust temperature information from these sensors (39) (38) .
排気上流側ＤＯＣ(２ｂ)の活性化判定は、次のようにして行われる。
図４(Ａ)に示すように、排気上流側ＤＯＣ(２ｂ)のＤＯＣ入口側排気温度センサ(３９)やＤＯＣ出口側排気温度センサ(３８)からの温度情報や排気(９)への燃料の供給量の情報に基づいて、エンジンＥＣＵ(５)が排気上流側ＤＯＣ(２ｂ)の出口排気温度の理論温度を演算し、その理論温度が活性化判定温度(ｔ１)に達し、その実測温度が理論温度と一致した時に、排気上流側ＤＯＣ(２ｂ)の推定温度(Ｔ)が活性化温度領域(Ｔ２)にあるものとして、排気上流側ＤＯＣ(２ｂ)の活性化判定がなされる。
The activation determination of the exhaust upstream DOC (2b) is performed as follows.
As shown in FIG. 4(A), temperature information from the DOC inlet side exhaust temperature sensor (39) and the DOC outlet side exhaust temperature sensor (38) of the exhaust upstream side DOC (2b) and fuel to the exhaust (9) Based on the information on the supply amount, the engine ECU (5) calculates the theoretical temperature of the outlet exhaust temperature of the exhaust upstream DOC (2b), the theoretical temperature reaches the activation judgment temperature (t1), and the measured temperature is When the estimated temperature (T) of the exhaust upstream DOC (2b) is in the activation temperature region (T2) when the theoretical temperature matches, the activation determination of the exhaust upstream DOC (2b) is made.
図４(Ｂ)に示すように、排気処理装置は、排気上流側ＤＯＣ(２ｂ)の活性化判定があった場合、その検出に基づくエンジンＥＣＵ(５)の指令で、電気ヒータ(３)への印加電流値(Ｉ)を減少(Ｓ７)させるように構成されている。
このため、排気処理装置では、排気上流側ＤＯＣ(２ｂ)の活性化後は、電気ヒータ(３)による無駄な電力消費を抑制することができる。
As shown in FIG. 4(B), when the exhaust upstream side DOC (2b) is determined to be activated, the exhaust treatment device sends a command to the electric heater (3) to the engine ECU (5) based on the detection. The applied current value (I) is reduced (S7).
Therefore, in the exhaust treatment device, after the activation of the exhaust upstream DOC (2b), useless power consumption by the electric heater (3) can be suppressed.
図４(Ｂ)に示すように、電気ヒータ(３)の発熱処理では、最初、電気ヒータ(３)への印加電流値(Ｉ)が最大値に設定され、図４(Ａ)に示すように、排気(９)への燃料供給が開始され、排気上流側ＤＯＣ(２ｂ)の活性化判定がなされると、図４(Ｂ)に示すように、電気ヒータ(３)への印加電流値(Ｉ)が減少される。この印加電流値(Ｉ)は、次第に減少され、最終的に０となる。 As shown in FIG. 4(B), in the heat generation process of the electric heater (3), first, the applied current value (I) to the electric heater (3) is set to the maximum value, and as shown in FIG. 4(A). When the fuel supply to the exhaust gas (9) is started and the activation judgment of the exhaust gas upstream side DOC (2b) is made, the current value applied to the electric heater (3) is changed as shown in FIG. 4(B). (I) is reduced. This applied current value (I) is gradually reduced and finally becomes zero.
排気下流側ＤＯＣ(２ｃ)の温度推定は、次のようにして行われる。
図１に示すように、排気処理装置は、排気下流側ＤＯＣ(２ｃ)のＤＯＣ入口側排気温度センサ(３９)とＤＯＣ出口側排気温度センサ(３８)を備え、これらセンサ(３９)(３８)はエンジンＥＣＵ(５)に電気的に接続されている。エンジンＥＣＵ(５)では、これらセンサ(３９)(３８)からの排気温度の情報に基づいて、排気下流側ＤＯＣ(２ｃ)の推定温度を演算する。
排気下流側ＤＯＣ(２ｃ)の活性化判定は、排気上流側ＤＯＣ(２ｂ)の活性化判定と同様にして行うことができる。
The temperature estimation of the exhaust downstream DOC (2c) is performed as follows.
As shown in FIG. 1, the exhaust treatment device includes a DOC inlet side exhaust temperature sensor (39) and a DOC outlet side exhaust temperature sensor (38) of the exhaust downstream side DOC (2c), and these sensors (39) (38) Is electrically connected to the engine ECU (5). The engine ECU (5) calculates the estimated temperature of the exhaust downstream DOC (2c) based on the information on the exhaust temperature from these sensors (39) (38).
The activation determination of the exhaust downstream DOC (2c) can be performed in the same manner as the activation determination of the exhaust upstream DOC (2b).
燃料供給装置(８)には、コモンレール式の燃料噴射装置が用いられ、ＤＰＦ再生処理では、燃料噴射弁(２４)からポスト噴射がなされ、燃料が排気(９)に混入され、この燃料が排気上流側ＤＯＣ(２ｂ)で触媒燃焼されることにより、排気(９)の昇温で、ＤＰＦ(７)に堆積したＰＭが焼却される。
ポスト噴射とは、燃焼サイクル中、燃料噴射弁(２４)からメイン噴射後、膨張行程または排気行程で燃焼室(２３)に行われる燃料噴射である。
ポスト噴射によるＤＰＦ再生処理は、排気上流側ＤＯＣ(２ｂ)の推定温度(Ｔ)が所定の活性化温度領域(Ｔ２)まで昇温された後に行われるが、排気(９)の温度が低い場合、その検出に基づくエンジンＥＣＵ(５)の指令により、吸気絞り弁(１９)の開度を絞り、補助的に排気(９)を昇温させる。
ＤＰＦ再生処理では、ＤＰＦ(７)の入口排気温度が所定の再生可能温度を維持するよう、ポスト噴射量が調節される。
ＤＰＦ再生処理では、ポスト噴射に代え、排気管に設けた燃料噴射弁から排気に燃料を噴射する排気管噴射を行ってもよい。
A common rail type fuel injection device is used for the fuel supply device (8). In the DPF regeneration process, post injection is performed from the fuel injection valve (24), fuel is mixed into the exhaust gas (9), and this fuel is exhausted. By the catalytic combustion in the upstream DOC (2b), the temperature of the exhaust (9) rises, and the PM accumulated in the DPF (7) is incinerated.
The post-injection is fuel injection performed in the combustion chamber (23) in the expansion stroke or the exhaust stroke after the main injection from the fuel injection valve (24) during the combustion cycle.
The DPF regeneration process by post injection is performed after the estimated temperature (T) of the exhaust upstream DOC (2b) is raised to a predetermined activation temperature region (T2), but when the temperature of the exhaust (9) is low. In response to a command from the engine ECU (5) based on the detection, the opening of the intake throttle valve (19) is throttled to supplementally raise the temperature of the exhaust (9).
In the DPF regeneration process, the post injection amount is adjusted so that the inlet exhaust gas temperature of the DPF (7) maintains a predetermined reproducible temperature.
In the DPF regeneration process, instead of post injection, exhaust pipe injection may be performed in which fuel is injected into the exhaust from a fuel injection valve provided in the exhaust pipe.
ＤＰＦ(７)に堆積するＰＭ堆積量推定値がＤＰＦ(７)の再生終了判定値(ＦＦ)を下回った場合、その検出に基づくエンジンＥＣＵ(５)の指令により、ＤＰＦ再生処理は終了する。
ＤＰＦ再生処理は、ＤＰＦ(７)の再生処理が開始された後、ＤＰＦ(７)の入口排気温度が所定の再生可能温度を維持した時間が所定の再生終了判定値に至った場合に終了させてもよい。ＤＰＦ(７)の入口排気温度は、排気下流側ＤＯＣ(２ｃ)のＤＯＣ出口側排気温度センサ(３８)で検出することができる。
なお、排気処理装置は、ＤＰＦ(７)の出口側排気温度センサ(３３)を備え、ＤＰＦ(７)の排気側出口温度が所定の異常燃焼基準値を越えた場合、その検出に基づくエンジンＥＣＵ(５)の指令により、ＤＰＦ再生処理を緊急終了させる。
When the estimated PM accumulation amount accumulated in the DPF (7) is below the regeneration end determination value (FF) of the DPF (7), the DPF regeneration process is terminated by a command from the engine ECU (5) based on the detection.
The DPF regeneration processing is ended when the time during which the inlet exhaust gas temperature of the DPF (7) maintains a predetermined reproducible temperature after the regeneration processing of the DPF (7) reaches a predetermined regeneration end determination value. May be. The inlet exhaust gas temperature of the DPF (7) can be detected by the DOC outlet exhaust gas temperature sensor (38) of the exhaust downstream DOC (2c).
The exhaust treatment device is provided with an outlet side exhaust temperature sensor (33) of the DPF (7), and when the exhaust side outlet temperature of the DPF (7) exceeds a predetermined abnormal combustion reference value, the engine ECU based on the detection. The DPF regeneration process is terminated urgently by the command of (5).
図１に示すように、排気処理装置は、排気上流側ＤＯＣ(２ｂ)のＤＯＣ入口(２ａ)に沿うハニカム構造体(１０)を備えている。
図５(Ａ)に示すように、ハニカム構造体(１０)は、排気経路(１)の排気通過方向に貫通する多数のセル(１０ａ)(１０ｂ)を備え、ハニカム構造体(１０)のうち、中心ハニカム部(１０ｄ)のみが前記電気ヒータ(３)とされている。
このため、排気処理装置では、排気経路(１)外への熱の逃げが起こり難い中心ハニカム部(１０ｄ)の電気ヒータ(３)により排気(９)が昇温され、排気(９)の昇温効率が高まり、排気温度が低い無負荷や軽負荷運転時でも、速やかに排気上流側ＤＯＣ(２ｂ)が活性化され、ＤＰＦ(２)の再生効率を高めることができる。
電気ヒータ(３)を周囲から取り囲む周囲ハニカム部(１０ｅ)は、絶縁体(１０ｆ)を介して電気ヒータ(３)と電気的に絶縁されている。
As shown in FIG. 1, the exhaust treatment device includes a honeycomb structure (10) along the DOC inlet (2a) of the exhaust upstream DOC (2b).
As shown in FIG. 5(A), the honeycomb structure (10) includes a large number of cells (10a) (10b) penetrating in the exhaust passage (1) in the exhaust passage direction. Only the central honeycomb portion (10d) serves as the electric heater (3).
For this reason, in the exhaust treatment device, the temperature of the exhaust gas (9) is raised by the electric heater (3) of the central honeycomb portion (10d) in which heat does not easily escape to the outside of the exhaust path (1), and the temperature of the exhaust gas (9) rises. Even if the exhaust temperature is low and the exhaust temperature is low and the engine is operating under no load or light load, the exhaust upstream DOC (2b) is quickly activated, and the regeneration efficiency of the DPF (2) can be increased.
The peripheral honeycomb portion (10e) surrounding the electric heater (3) from the periphery is electrically insulated from the electric heater (3) through the insulator (10f).
図５(Ａ)に示すように、電気ヒータ(３)を構成する中心ハニカム部(１０ｄ)は周囲ハニカム部(１０ｅ)よりも高いセル密度で構成されている。
このため、排気処理装置では、電気ヒータ(３)の放熱面積が広く、排気(９)の昇温効率が高まり、排気温度が低い無負荷や軽負荷運転時でも、速やかに排気上流側ＤＯＣ(２ｂ)が活性化され、ＤＰＦ(２)の再生効率を高めることができる。
セル密度は、ハニカム構造体(１０)の中心軸線(１０ｃ)と直交する面の単位面積当たりのセルの数で示され、数値が大きい程、セル密度は高くなる。
As shown in FIG. 5(A), the central honeycomb portion (10d) forming the electric heater (3) has a higher cell density than the surrounding honeycomb portion (10e).
Therefore, in the exhaust treatment device, the heat radiating area of the electric heater (3) is wide, the temperature raising efficiency of the exhaust gas (9) is increased, and the exhaust gas upstream DOC( 2b) is activated, and the regeneration efficiency of DPF(2) can be increased.
The cell density is indicated by the number of cells per unit area of the plane orthogonal to the central axis (10c) of the honeycomb structure (10). The larger the value, the higher the cell density.
図５(Ａ)(Ｂ)に示すハニカム構造体(１０)と排気上流側ＤＯＣ(２ｂ)の関係は、次の通りである。
図５(Ａ)に示すハニカム構造体(１０)は、電気ヒータ(３)となる中心ハニカム部(１０ｄ)と、電気ヒータ(３)を周囲から取り囲む周囲ハニカム部(１０ｅ)のいずれも、内部に軸長方向に沿う多数のセルが貫通状に並設されたフロースルー式のメタルハニカムである。ハニカム構造体(１０)と排気上流側ＤＯＣ(２ｂ)はいずれも円筒径で同じ外径寸法となっており、ハニカム構造体(１０)の中心軸線(１０ｃ)と排気上流側ＤＯＣ(２ｂ)の中心軸線(２ｄ)は同一の直線状に位置し、ハニカム構造体(１０)の電気ヒータ(３)は、排気上流側ＤＯＣ(２ｂ)の中心部(３６)と対向し、ハニカム構造体(１０)の周囲ハニカム部(１０ｅ)は、排気上流側ＤＯＣ(２ｂ)の中心部(３６)を取り囲む周囲部(３７)と対向している。ハニカム構造体(１０)の周囲ハニカム部(１０ｅ)と排気上流側ＤＯＣ(２ｂ)のセル密度は同じに設定されている。
The relationship between the honeycomb structure (10) and the exhaust upstream DOC (2b) shown in FIGS. 5A and 5B is as follows.
In the honeycomb structure (10) shown in FIG. 5(A), both the central honeycomb portion (10d) which becomes the electric heater (3) and the peripheral honeycomb portion (10e) which surrounds the electric heater (3) from the inside are formed. Is a flow-through type metal honeycomb in which a large number of cells along the axial direction are arranged side by side in a penetrating manner. Both the honeycomb structure (10) and the exhaust upstream DOC (2b) have the same outer diameter with a cylindrical diameter, and the central axis (10c) of the honeycomb structure (10) and the exhaust upstream DOC (2b) are The central axis (2d) is located in the same straight line, and the electric heater (3) of the honeycomb structure (10) faces the central portion (36) of the exhaust upstream DOC (2b), and the honeycomb structure (10) The peripheral honeycomb portion (10e) of () is opposed to the peripheral portion (37) surrounding the central portion (36) of the exhaust upstream DOC (2b). The cell density of the surrounding honeycomb portion (10e) of the honeycomb structure (10) and the exhaust upstream DOC (2b) are set to be the same.
図３に示すエンジンＥＣＵ(５)によるＤＯＣ活性化処理とＤＰＦ再生処理の流れは、次の通りである。
ステップ(Ｓ１)では、ＤＰＦ(７)のＰＭ堆積量の推定が行われ、ステップ(Ｓ２)に進む。
ステップ(Ｓ２)では、ＤＰＦ(７)のＰＭ堆積量の推定値(Ｆ)がＤＰＦ再生開始の判定値(ＦＳ)以上であるか否かが判定され、判定が肯定されるまで、ステップ(Ｓ１)とステップ(Ｓ２)が繰り返され、ステップ(Ｓ２)での判定が肯定されると、ステップ(Ｓ３)に進む。
ステップ(Ｓ３)では、排気上流側ＤＯＣ(２ｂ)の推定温度(Ｔ)が活性化判定温度(Ｔ１)以上か否かが判定され、判定が否定された場合、すなわち、排気上流側ＤＯＣ(２ｂ)の推定温度(Ｔ)が活性化必要温度領域(Ｔ０)にある場合、ステップ(Ｓ４)に進み、ＤＯＣ活性化処理がなされる。
The flow of DOC activation processing and DPF regeneration processing by the engine ECU (5) shown in FIG. 3 is as follows.
In step (S1), the PM accumulation amount of the DPF (7) is estimated, and the process proceeds to step (S2).
In step (S2), it is determined whether or not the estimated value (F) of the PM accumulation amount of the DPF (7) is equal to or greater than the determination value (FS) of the DPF regeneration start, and until the determination is affirmative, step (S1 ) And step (S2) are repeated, and when the determination in step (S2) is affirmed, the process proceeds to step (S3).
In step (S3), it is determined whether the estimated temperature (T) of the exhaust upstream DOC (2b) is equal to or higher than the activation determination temperature (T1), and if the determination is negative, that is, the exhaust upstream DOC (2b). If the estimated temperature (T) of) is in the activation required temperature region (T0), the process proceeds to step (S4), and the DOC activation process is performed.
ステップ(Ｓ４)では、電気ヒータ(３)が発熱され、ステップ(Ｓ５)に進む。ステップ(Ｓ４)での電気ヒータ(３)への印加電流値(Ｉ)は最大値に設定されている。
ステップ(Ｓ５)では、排気(９)への燃料供給が開始され、ステップ(Ｓ６)に進む。
ステップ(Ｓ６)では、排気上流側ＤＯＣ(２ｂ)の推定温度(Ｔ)が活性化判定温度(Ｔ１)以上か否かが判定され、判定が肯定された場合、すなわち、排気上流側ＤＯＣ(２ｂ)の推定温度(Ｔ)が活性化温度領域(Ｔ２)にある場合、ステップ(Ｓ７)に進む。
ステップ(Ｓ７)では、電気ヒータ(３)への印加電流値(Ｉ)を減少させ、ＤＯＣ再生処理を終了し、ステップ(Ｓ８)に進む。
In step (S4), the electric heater (3) generates heat, and the process proceeds to step (S5). The applied current value (I) to the electric heater (3) in step (S4) is set to the maximum value.
In step (S5), fuel supply to the exhaust gas (9) is started, and the process proceeds to step (S6).
In step (S6), it is determined whether the estimated temperature (T) of the exhaust upstream DOC (2b) is equal to or higher than the activation determination temperature (T1), and if the determination is affirmative, that is, the exhaust upstream DOC (2b). If the estimated temperature (T) of) is in the activation temperature region (T2), the process proceeds to step (S7).
In step (S7), the current value (I) applied to the electric heater (3) is decreased, the DOC regeneration process is terminated, and the process proceeds to step (S8).
ステップ(Ｓ８)では、ＤＰＦ再生処理がなされ、ステップ(Ｓ９)に進む。
ステップ(Ｓ９)では、ＤＰＦ(７)のＰＭ堆積量の推定が行われ、ステップ(Ｓ１０)に進む。
ステップ(Ｓ１０)では、ＤＰＦ(７)のＰＭ堆積量推定値(Ｆ)がＤＰＦ再生終了判定値(ＦＦ)以下であるか否かが判定され、判定が肯定された場合、ステップ(Ｓ１１)に進む。ステップ(Ｓ１１)では、ＤＰＦ再生処理が終了され、ステップ(Ｓ１)に戻る。
In step (S8), DPF regeneration processing is performed, and the process proceeds to step (S9).
In step (S9), the PM accumulation amount of the DPF (7) is estimated, and the process proceeds to step (S10).
In step (S10), it is determined whether the PM accumulation amount estimation value (F) of the DPF (7) is less than or equal to the DPF regeneration end determination value (FF). If the determination is affirmative, the process proceeds to step (S11). move on. In step (S11), the DPF regeneration process is completed, and the process returns to step (S1).
ステップ(Ｓ３)で、判定が否定された場合、すなわち、排気上流側ＤＯＣ(２ｂ)の推定温度(Ｔ)が活性化温度領域(Ｔ２)にある場合、ステップ(Ｓ８)に進み、ＤＯＣ活性化処理を行うことなく、ステップ(Ｓ８)でＤＰＦ再生処理を行う。
ステップ(Ｓ６)で、判定が否定された場合、すなわち、排気上流側ＤＯＣ(２ｂ)の推定温度(Ｔ)が活性化必要温度領域(Ｔ０)にある場合、ステップ(Ｓ４)に戻り、ＤＯＣ再生処理を継続する。
ステップ(Ｓ１０)で、判定が否定された場合、すなわち、ＤＰＦ(７)のＰＭ堆積量推定値(Ｆ)がＤＰＦ再生終了の判定値(ＦＦ)を超えている場合、ステップ(Ｓ３)に戻り、再度、ＤＯＣ活性化処理の要否を判定する。
When the determination is negative in step (S3), that is, when the estimated temperature (T) of the exhaust upstream DOC (2b) is in the activation temperature region (T2), the process proceeds to step (S8) to activate the DOC. The DPF regeneration process is performed in step (S8) without performing the process.
If the determination is negative in step (S6), that is, if the estimated temperature (T) of the exhaust upstream DOC (2b) is in the activation required temperature region (T0), the process returns to step (S4) and the DOC regeneration is performed. Continue processing.
When the determination is negative in step (S10), that is, when the PM accumulated amount estimation value (F) of the DPF (7) exceeds the determination value (FF) of DPF regeneration end, the process returns to step (S3). Then, the necessity of the DOC activation process is determined again.
(２)…ＤＯＣ、(２ａ)…ＤＯＣ入口、(２ｂ)…排気上流側ＤＯＣ、(２ｃ)…排気下流側ＤＯＣ、(３)…電気ヒータ、(５)…エンジンＥＣＵ、(６)…エンジン停止操作装置、(７)…ＤＰＦ、(８)…燃料供給装置、(９)…排気、(１０)…ハニカム構造体、(１０ａ)…セル、(１０ｂ)…セル、(１０ｄ)…中心ハニカム部、(１０ｅ)…周囲ハニカム部、(Ｆ)…ＰＭ堆積量推定値、(ＦＳ)…ＤＰＦ再生開始判定値、(Ｔ)…ＤＯＣの推定温度、(Ｔ２)…活性化温度領域、(Ｓ２)…電気ヒータの発熱、(Ｓ７)…印加電流値を減少、(Ｓ８)…ＤＰＦ再生処理、(Ｓ２３)…ＤＯＣ再生処理、(Ｉ)…印加電流値。 (2)...DOC, (2a)...DOC inlet, (2b)...Exhaust upstream DOC, (2c)...Exhaust downstream DOC, (3)...Electric heater, (5)...Engine ECU, (6)...Engine Stop operation device, (7)... DPF, (8)... Fuel supply device, (9)... Exhaust gas, (10)... Honeycomb structure, (10a)... Cell, (10b)... Cell, (10d)... Central honeycomb Section, (10e)... Surrounding honeycomb section, (F)... PM deposition amount estimated value, (FS)... DPF regeneration start determination value, (T)... Estimated temperature of DOC, (T2)... Activation temperature region, (S2 )... Heat generation of the electric heater, (S7)... Decrease applied current value, (S8)... DPF regeneration process, (S23)... DOC regeneration process, (I)... Applied current value.
Claims (6)
エンジンＥＣＵ(５)の指令で、ＤＯＣ再生処理(Ｓ２３)がなされ、ＤＯＣ再生処理(Ｓ２３)では、電気ヒータ(３)の発熱で、ＤＯＣ(２)に詰まった未燃焼堆積物が焼却されるように構成された、ディーゼルエンジンにおいて、
エンジン停止操作装置(６)を備え、
電気ヒータ(３)はＤＯＣ入口(２ａ)に沿って配置され、
エンジン停止操作装置(６)がエンジン停止操作された場合、その検出に基づくエンジンＥＣＵ(５)の指令で、エンジン停止中に、ＤＯＣ再生処理(Ｓ２３)がなされるように構成され、
ＤＯＣ再生処理(Ｓ２３)では、ＤＯＣ入口(２ａ)に沿う電気ヒータ(３)の発熱で、ＤＯＣ(２)に詰まった未燃焼燃料やＰＭの混合物からなる未燃焼堆積物が焼却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。 An engine ECU (5), a DOC (2), and an electric heater (3) arranged on the exhaust upstream side of the DOC (2),
The DOC regeneration process (S23) is performed according to a command from the engine ECU (5). In the DOC regeneration process (S23), the unheated deposits clogged in the DOC (2) are incinerated by the heat generated by the electric heater (3). In a diesel engine configured as
Equipped with an engine stop operating device (6),
The electric heater (3) is arranged along the DOC inlet (2a),
When the engine stop operating device (6) is operated to stop the engine, a DOC regeneration process (S23) is performed while the engine is stopped by a command from the engine ECU (5) based on the detection .
In the DOC regeneration process (S23), the heat generated by the electric heater (3) along the DOC inlet (2a) is used to incinerate unburned deposits made of a mixture of unburned fuel and PM clogged in the DOC (2). Diesel engine characterized by being configured.
ＤＯＣ(２)は、排気上流側ＤＯＣ(２ｂ)とその排気下流側に配置された排気下流側ＤＯＣ(２ｃ)で構成され、排気上流側ＤＯＣ(２ｂ)は排気下流側ＤＯＣ(２ｃ)よりも熱容量が小さく、電気ヒータ(３)は、排気上流側ＤＯＣ(２ｂ)のＤＯＣ入口(２ａ)に沿って配置されている、ことを特徴とするディーゼルエンジン。 In the diesel engine according to claim 1,
The DOC(2) is composed of an exhaust upstream DOC(2b) and an exhaust downstream DOC(2c) arranged on the exhaust downstream thereof, and the exhaust upstream DOC(2b) is more than the exhaust downstream DOC(2c). A diesel engine, which has a small heat capacity, and in which the electric heater (3) is arranged along the DOC inlet (2a) of the exhaust upstream DOC (2b).
排気下流側ＤＯＣ(２ｃ)の排気下流側に配置されたＤＰＦ(７)と、排気上流側ＤＯＣ(２ｂ)の排気上流側に配置された燃料供給装置(８)を備え、
ＤＰＦ(７)のＰＭ堆積量推定値(Ｆ)が所定のＤＰＦ再生開始判定値(ＦＳ)に至っているが、排気上流側ＤＯＣ(２ｂ)の推定温度(Ｔ)が排気上流側ＤＯＣ(２ｂ)の活性化温度領域(Ｔ２)に至っていない場合、その検出に基づくエンジンＥＣＵ(５)の指令で、ＤＯＣ活性化処理がなされ、
ＤＯＣ活性化処理では、エンジン運転中に、電気ヒータ(３)の発熱(Ｓ４)で、排気上流側ＤＯＣ(２ｂ)の推定温度(Ｔ)が活性化温度領域(Ｔ２)まで昇温され、その検出に基づくエンジンＥＣＵ(５)の指令で、ＤＰＦ再生処理(Ｓ８)がなされ、ＤＰＦ再生処理では、エンジン運転中、燃料供給装置(８)から排気(９)中に燃料が供給され、この燃料の排気上流側ＤＯＣ(２ｂ)での触媒燃焼で、排気(９)が昇温され、この排気(９)の熱で、ＤＰＦ(７)に堆積されたＰＭが焼却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。 In the diesel engine according to claim 2,
A DPF (7) arranged on the exhaust downstream side of the exhaust downstream DOC (2c), and a fuel supply device (8) arranged on the exhaust upstream side of the exhaust upstream DOC (2b),
The estimated PM deposition amount (F) of the DPF (7) has reached a predetermined DPF regeneration start determination value (FS), but the estimated temperature (T) of the exhaust upstream DOC (2b) is the exhaust upstream DOC (2b). If the activation temperature range (T2) is not reached, the DOC activation process is performed by the command of the engine ECU (5) based on the detection,
In the DOC activation processing, the estimated temperature (T) of the exhaust upstream DOC (2b) is raised to the activation temperature region (T2) by heat generation (S4) of the electric heater (3) during engine operation, and A DPF regeneration process (S8) is performed by a command of the engine ECU (5) based on the detection. In the DPF regeneration process, fuel is supplied from the fuel supply device (8) into the exhaust gas (9) during operation of the engine. The catalytic combustion in the exhaust upstream DOC (2b) raises the temperature of the exhaust gas (9), and the heat of the exhaust gas (9) incinerates the PM accumulated in the DPF (7). The diesel engine is characterized by
ＤＯＣ活性化処理の実施で、排気上流側ＤＯＣ(２ｂ)の推定温度(Ｔ)が活性化温度領域(Ｔ２)に到った場合、その検出に基づくエンジンＥＣＵ(５)の指令で、電気ヒータ(３)への印加電流値(Ｉ)を減少(Ｓ７)させ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。 In the diesel engine according to claim 3,
When the estimated temperature (T) of the exhaust upstream DOC (2b) reaches the activation temperature region (T2) during the DOC activation process, the electric heater is commanded by the engine ECU (5) based on the detection. A diesel engine, which is configured to reduce (S7) an applied current value (I) to (3).
排気上流側ＤＯＣ(２ｂ)のＤＯＣ入口(２ａ)に沿うハニカム構造体(１０)を備え、ハニカム構造体(１０)は、排気経路(１)の排気通過方向に貫通する多数のセル(１０ａ)(１０ｂ)を備え、ハニカム構造体(１０)のうち、中心ハニカム部(１０ｄ)のみが前記電気ヒータ(３)とされている、ことを特徴とするディーゼルエンジン。 In the diesel engine according to claim 3 or 4,
The honeycomb structure (10) is provided with the DOC inlet (2a) of the exhaust upstream DOC (2b), and the honeycomb structure (10) has a large number of cells (10a) penetrating in the exhaust passage direction of the exhaust path (1). A diesel engine comprising (10b), wherein only the central honeycomb portion (10d) of the honeycomb structure (10) is used as the electric heater (3).
電気ヒータ(３)を構成する中心ハニカム部(１０ｄ)は、その周囲を取り囲む周囲ハニカム部(１０ｅ)よりも高いセル密度で構成されている、ことを特徴とするディーゼルエンジン。 The diesel engine according to claim 5,
A diesel engine characterized in that the central honeycomb portion (10d) constituting the electric heater (3) has a higher cell density than the surrounding honeycomb portion (10e) surrounding the periphery.
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