JP6867278B2 - エンジン - Google Patents

エンジン Download PDF

Info

Publication number
JP6867278B2
JP6867278B2 JP2017244512A JP2017244512A JP6867278B2 JP 6867278 B2 JP6867278 B2 JP 6867278B2 JP 2017244512 A JP2017244512 A JP 2017244512A JP 2017244512 A JP2017244512 A JP 2017244512A JP 6867278 B2 JP6867278 B2 JP 6867278B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
exhaust
catalyst
temperature
upstream side
throttle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2017244512A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2019112954A (ja
Inventor
勝支 井上
勝支 井上
宏昭 岡野
宏昭 岡野
正徳 藤原
正徳 藤原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kubota Corp
Original Assignee
Kubota Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kubota Corp filed Critical Kubota Corp
Priority to JP2017244512A priority Critical patent/JP6867278B2/ja
Priority to EP18205064.1A priority patent/EP3502431B1/en
Priority to CN201811461969.3A priority patent/CN109944669B/zh
Priority to US16/212,839 priority patent/US10890090B2/en
Publication of JP2019112954A publication Critical patent/JP2019112954A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6867278B2 publication Critical patent/JP6867278B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/023Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles
    • F01N3/0235Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles using exhaust gas throttling means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N11/00Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity
    • F01N11/002Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity the diagnostic devices measuring or estimating temperature or pressure in, or downstream of the exhaust apparatus
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/023Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles
    • F01N3/025Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles using fuel burner or by adding fuel to exhaust
    • F01N3/0253Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles using fuel burner or by adding fuel to exhaust adding fuel to exhaust gases
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/033Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters in combination with other devices
    • F01N3/035Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters in combination with other devices with catalytic reactors, e.g. catalysed diesel particulate filters
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N9/00Electrical control of exhaust gas treating apparatus
    • F01N9/002Electrical control of exhaust gas treating apparatus of filter regeneration, e.g. detection of clogging
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/021Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine
    • F02D41/0235Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/024Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to increase temperature of the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/025Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to increase temperature of the exhaust gas treating apparatus by changing the composition of the exhaust gas, e.g. for exothermic reaction on exhaust gas treating apparatus
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/021Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine
    • F02D41/0235Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/027Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to purge or regenerate the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/029Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to purge or regenerate the exhaust gas treating apparatus the exhaust gas treating apparatus being a particulate filter
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D43/00Conjoint electrical control of two or more functions, e.g. ignition, fuel-air mixture, recirculation, supercharging or exhaust-gas treatment
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D9/00Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits
    • F02D9/04Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits concerning exhaust conduits
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2240/00Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being
    • F01N2240/36Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being an exhaust flap
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2430/00Influencing exhaust purification, e.g. starting of catalytic reaction, filter regeneration, or the like, by controlling engine operating characteristics
    • F01N2430/06Influencing exhaust purification, e.g. starting of catalytic reaction, filter regeneration, or the like, by controlling engine operating characteristics by varying fuel-air ratio, e.g. by enriching fuel-air mixture
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2560/00Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
    • F01N2560/06Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being a temperature sensor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2900/00Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
    • F01N2900/04Methods of control or diagnosing
    • F01N2900/0416Methods of control or diagnosing using the state of a sensor, e.g. of an exhaust gas sensor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2900/00Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
    • F01N2900/06Parameters used for exhaust control or diagnosing
    • F01N2900/14Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the exhaust gas
    • F01N2900/1404Exhaust gas temperature
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2900/00Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
    • F01N2900/06Parameters used for exhaust control or diagnosing
    • F01N2900/16Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the exhaust apparatus, e.g. particulate filter or catalyst
    • F01N2900/1602Temperature of exhaust gas apparatus
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2900/00Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
    • F01N2900/06Parameters used for exhaust control or diagnosing
    • F01N2900/16Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the exhaust apparatus, e.g. particulate filter or catalyst
    • F01N2900/1626Catalyst activation temperature
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01PCOOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P2060/00Cooling circuits using auxiliaries
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01PCOOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P3/00Liquid cooling
    • F01P3/20Cooling circuits not specific to a single part of engine or machine
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00Input parameters for engine control
    • F02D2200/02Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/08Exhaust gas treatment apparatus parameters
    • F02D2200/0802Temperature of the exhaust gas treatment apparatus
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40Engine management systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Description

本発明は、エンジンに関し、詳しくは、DPF再生処理が促進されるエンジンに関する。
従来、排気絞装置と触媒とDPFと排気温度センサを設けた排気導出経路と、排気温度センサと排気絞装置を連携させた制御装置を備えたエンジンがある(例えば、特許文献1参照)。
特開2010−185340号公報(図1,図2参照)
《問題点》 DPF再生処理が停滞するおそれがある。
特許文献1のエンジンでは、制御装置の制御で、触媒活性化処理と、その後のDPF再生処理がなされるように構成されているが、触媒活性化処理からDPF再生処理移行時に、排気絞装置が急激に開き、排圧の急低下で、排気の温度が急低下し、ポスト噴射等による未燃燃料の供給が停止され、DPF再生が停滞するおそれがある。
本発明の課題は、DPF再生が促進されるエンジンを提供することにある。
(請求項1に係る発明の発明特定事項)
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(A)〜(C)に例示するように、DPF(12)の排気上流側に配置された触媒(4)と排気温度センサ(9)と排気絞装置(8)と、排気温度センサ(9)と排気絞装置(8)を連携させた制御装置(10)を備え、
図1(A)〜(C)、図4に例示するように、制御装置(10)の制御で、触媒活性化処理と、その後のDPF再生処理がなされ、触媒活性化処理では、触媒(4)の排気出口(4b)での排気(5)の目標温度が第1の温度領域(E1)に設定されて、排気絞装置(8)の開度が制御され、DPF再生処理では、前記目標温度が第2の温度領域(E2)に設定されるとともに、DPF(12)の排気入口(12a)の排気(5)の目標温度が第3の温度領域(E3)に設定されて、排気絞装置(8)の開度が制御されるとともに、排気(5)中に未燃燃料が供給されるように構成され、
図4に例示するように、第1の温度領域(E1)よりも第2の温度領域(E2)が高く、第2の温度領域(E2)よりも第3の温度領域(E3)が高く、第1の温度領域(E1)と第2の温度領域(E2)の温度差(T12)が第2の温度領域(E2)と第3の温度領域(E3)の温度差(T23)よりも大きくなるように設定され、
図1(A)に例示するように、前記触媒(4)が排気絞装置(8)の排気上流側に配置された絞上流側の触媒(4)とされ、
DPF(12)の排気上流側に前記触媒(4)とは別の触媒が配置され、この別の触媒が排気絞装置(8)の排気下流側に配置された絞下流側触媒(11)とされ、
絞上流側の触媒(4)と排気下流側触媒(11)にはいずれもDOCが用いられ、
図1(A)に例示するように、排気マニホルド(1)のマニホルド出口(1a)に過給機(6)が取り付けられ、絞上流側の触媒(4)が、過給機(6)のタービン出口(6a)に接続された触媒ケース(3)内に収容されている、ことを特徴とするエンジン。
(請求項5に係る発明の発明特定事項)
請求項5に係る発明の発明特定事項は、次の通りである。
請求項1から請求項4のいずれかに記載されたエンジンにおいて、
図1(A)に例示するように、排気マニホルド(1)のマニホルド出口(1a)に過給機(6)が取り付けられ、絞上流側の触媒(4)が、過給機(6)のタービン出口(6a)に接続された触媒ケース(3)内に収容されていることに代えて、
図1(B)に例示するように、排気マニホルド(1)のマニホルド出口(1a)に排気中継管(7)となるエルボ管が取り付けられ、絞上流側の触媒(4)が、エルボ管出口に接続された触媒ケース(3)内に収容されている、ことを特徴とするエンジン。
本発明は、次の効果を奏する。
《効果》 DPF再生が促進される。
触媒活性化処理からDPF再生処理移行時に、未燃燃料の触媒燃焼で排気(5)が昇温しても、高い第2の温度領域(E2)を目標温度とするDPF再生処理では排気絞装置(8)の開きが緩やかになり、排気絞装置(8)の急激な開きに伴う不慮の事態、すなわち、背圧の急低下で、排気(5)の温度が急低下し、ポスト噴射等による未燃燃料の供給が停止され、DPF再生が停滞するという不慮の事態が起こりにくく、DPF再生が促進される。
本発明の第1実施形態に係るエンジンの排気装置を説明する模式図で、図1(A)は基本例、図1(B)は触媒ケースの取り付け構造が異なる変形例、図1(C)は排気温度センサの配置が異なる変形例を示す。 図1のエンジンの水冷装置を説明する模式図である。 図1のエンジンの目詰まり解消モードの制御を説明するフローチャートである。 図1のエンジンのDPF再生モードの制御を説明するフローチャートである。 本発明の第2実施形態に係るエンジンの水冷装置を説明する模式図である。
図1〜図4は発明の第1実施形態に係るエンジンを説明する図、図5は本発明の第2実施形態に係るエンジンを説明する図である。
各実施形態では、いずれも立形の水冷直列多気筒ディーゼルエンジンが用いられている。
本発明の第1実施形態に係るエンジンについて説明する。
図1(A)に示すように、このエンジンは、シリンダブロック(20a)と、シリンダブロック(20a)の上部に取り付けられたシリンダヘッド(20b)を備えている。クランク軸(14)の架設方向を前後方向、その一方を前、他方を後として、シリンダブロック(20a)の前部に、冷却水ポンプ(25)と調時伝動ケース(15)が組み付けられている。冷却水ポンプ(25)のポンプ入力軸には、エンジン冷却ファン(16)が取り付けられ、冷却水ポンプ(25)とエンジン冷却ファン(16)はファンベルト(17)を介してクランク軸(14)で駆動される。エンジン冷却ファン(16)の前方には、ラジエータ(26)が配置されている。シリンダブロック(20a)の後部には、クランク軸(14)の後端部に取り付けられたフライホイール(14a)が配置されている。
図1(A)に示すように、エンジンの幅方向を横方向として、シリンダヘッド(20b)の横一側に排気マニホルド(1)が組み付けられ、排気マニホルド(1)のマニホルド出口(1a)から排気導出経路(2)が導出されている。排気導出経路(2)は、排気上流側から順に配置された、過給機(6)と、触媒ケース(3)と、排気絞装置(8)と、排気浄化ケース(18)を備え、排気マニホルド(1)のマニホルド出口(1a)から流出した排気(5)は、過給機(6)のタービン、触媒ケース(3)、排気絞装置(8)、排気浄化ケース(18)を順に通過して放出される。
図1(A)に示すように、シリンダヘッド(20b)の横他側に吸気マニホルド(30)が組み付けられ、吸気マニホルド(30)のマニホルド入口(30a)に過給パイプ(31)を介して過給機(6)のコンプレッサ出口(6b)が接続され、コンプレッサ入口(6c)には、エアフローセンサケース(32)を介してエアクリーナ(33)が接続され、エア(34)は、エアクリーナ(33)、過給機(6)のコンプレッサ、過給パイプ(31)、マニホルド入口(30a)を順に介して吸気マニホルド(30)に過給される。
図1(A)に示すように、排気マニホルド(1)からEGRガス導出経路(19)が導出され、EGRガス導出経路(19)は、導出上流側から順に、EGRクーラ(23)と、EGR弁装置(27)を備え、EGRガス導出経路(19)の導出端は、吸気マニホルド(30)のマニホルド入口(30a)に接続され、排気マニホルド(1)の排気(5)から分流した排気の一部は、EGRガス(23a)として、EGRクーラ(23)、EGR弁装置(27)を順に介して吸気マニホルド(30)に供給される。
このエンジンは、コモンレール式燃焼噴射装置の燃料噴射弁(35)と、この燃料噴射弁(35)の開弁を制御する制御装置(10)を備え、制御装置(10)は、所定のセンサで検出されたエンジン目標回転数と、エンジン実回転数と、エンジン負荷と、吸気量と、吸気温度とに基づいて、燃料噴射弁(35)からの燃料の噴射タイミングと噴射量を設定する。
制御装置(10)には、エンジンECUが用いられている。ECUは、電子制御ユニットの略称であり、マイコンである。
図1(A)(B)に示すように、このエンジンは、排気マニホルド(1)と、排気マニホルド(1)のマニホルド出口(1a)から導出された排気導出経路(2)と、排気導出経路(2)に設けられた触媒ケース(3)と、触媒ケース(3)に収容された触媒(4)を備えている。
クランク軸(14)の架設方向を前後方向として、排気マニホルド(1)と触媒ケース(3)がいずれも前後方向に架設されて、前後方向と直交する方向に並んで配置されている。
このエンジンは、次の利点を備えている。
触媒ケース(3)が排気マニホルド(1)のマニホルド出口(1a)に近い位置に配置され、マニホルド出口(1a)から流出した排気(5)の温度が触媒(4)に到達するまでに低下しにくく、触媒(4)の活性化が促進される。
触媒ケース(3)からの放熱が排気マニホルド(1)の壁(1b)からの輻射熱で抑制され、触媒(4)の温度が低下しにくく、触媒(4)の活性化温度が維持されやすい。
排気マニホルド(1)と触媒ケース(3)は、上下に配置され、触媒ケース(3)が上、排気マニホルド(1)が下である。
触媒ケース(3)は、金属製で、排気マニホルド(1)の上側の壁(1b)の上方で、この壁(1b)に沿って配置されている。
排気マニホルド(1)と触媒ケース(3)は、触媒ケース(3)が下、排気マニホルド(1)が上であってもよい。
排気マニホルド(1)と触媒ケース(3)は、同じ高さで左右横並びに配置されていてもよいし、異なる高さで左右横並びに配置されていてもよい。
この排気絞装置(8)の排気上流側の触媒(4)は、排気(5)中の有害成分を浄化し、未燃燃料を触媒燃焼させる排気浄化や排気昇温用の触媒である。
触媒(4)にはDOCが用いられている。DOCはディーゼル酸化触媒の略称である。DOC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ハニカム型のものである。DOCには、セル内に酸化触媒成分が担持されている。DOCでは、排気(5)中のHC(炭化水素)やCO(一酸化炭素)が酸化され、H2O(水)やCO2となる。また、DOCでは、排気(5)中に供給された未燃燃料が触媒燃焼され、排気(5)の温度が上がり、下流に配置されたDPF(12)の再生が図られる。
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、排気(5)に含まれるPMを捕捉する。PMは、粒子状物質の略称である。
DPF(12)は、内部に軸長方向に沿う多数のセルが並設され、隣り合うセルの排気入口(12a)と排気出口(12b)が交互に目封じされたウォールフローハニカム型のものである。
このエンジンでは、触媒(4)には、DOC(ディーゼル酸化触媒)を用い、SCR触媒や、NOX吸蔵還元触媒は用いていない。
SCR触媒は、選択触媒還元(Selective Catalytic Reduction)型の触媒の略称で、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ハニカム型のものが用いられ、その排気上流側には尿素水インジェクタが配置され、尿素水を排気中に噴射することにより高温下でアンモニアガスを得、このアンモニアによりNOx(窒素酸化物)を還元し、N2(窒素ガス)とH2O(水蒸気)を得る。
NOX吸蔵還元触媒は、排気中のNOXを一時的に吸蔵し、後に還元(N2化)する触媒である。
図1(A)に示すように、排気マニホルド(1)のマニホルド出口(1a)に取り付けられた過給機(6)を備え、触媒ケース(3)は、過給機(6)のタービン出口(6a)に取り付けられている。
このエンジンは、次の利点を備えている。
触媒ケース(3)が排気マニホルド(1)のマニホルド出口(1a)に近い位置に配置され、触媒(4)の活性化が促進されやすい。
このエンジンでは、図1(A)に示すように、前記触媒(4)が排気絞装置(8)の排気上流側に配置された絞上流側の触媒(4)とされ、DPF(12)の排気上流側に前記触媒(4)とは別の触媒が配置され、この別の触媒が排気絞装置(8)の排気下流側に配置された絞下流側触媒(11)とされ、絞上流側の触媒(4)と排気下流側触媒(11)にはいずれもDOCが用いられ、図1(A)に示すように、排気マニホルド(1)のマニホルド出口(1a)に過給機(6)が取り付けられ、排気上流側の触媒(4)が、過給機(6)のタービン出口(6a)に接続された触媒ケース(3)内に収容されている。
図1(B)に示すように、触媒ケース(3)の取り付けは、次のように変形したものであってもよい。
すなわち、排気マニホルド(1)のマニホルド出口(1a)に取り付けられた排気中継管(7)を備え、触媒ケース(3)は排気中継管(7)の中継管出口(7a)に取り付けられているものであってもよい。
この場合にも、エンジンには上記同様の次の利点がある。
すなわち、触媒ケース(3)が排気マニホルド(1)のマニホルド出口(1a)に近い位置に配置され、触媒(4)の活性化が促進される。
排気中継管(7)にはエルボ管が用いられている。
このエンジンでは、図1(A)に示すように、排気マニホルド(1)のマニホルド出口(1a)に過給機(6)が取り付けられ、絞上流側の触媒(4)が、過給機(6)のタービン出口(6a)に接続された触媒ケース(3)内に収容されていることに代えて、図1(B)に示すように、排気マニホルド(1)のマニホルド出口(1a)に排気中継管(7)となるエルボ管が取り付けられ、絞上流側の触媒(4)が、エルボ管出口に接続された触媒ケース(3)内に収容されているものであってもよい。
図1(A)に示すように、絞上流側の触媒(4)の排気下流に設けられた排気絞装置(8)を備えている。
このエンジンは、次の利点を備えている。
排気絞装置(8)の絞りによる背圧の上昇で、排気(5)の温度が上昇し、絞上流側の触媒(4)の温度が上昇し、絞上流側の触媒(4)の排気入口(4a)に付着する未燃付着物の焼却や絞上流側の触媒(4)の活性化が促進される。
絞上流側の触媒(4)の排気入口(4a)に付着する未燃付着物は、メイン噴射燃料の未燃燃料とPMの混合物であり、エンジン負荷が小さく、排気温度が低い場合には、絞上流側の触媒(4)に堆積しやすく、絞上流側の触媒(4)の排気入口(4a)を目詰まりさせる。
図1(A)に示すように、絞上流側の触媒(4)と排気絞装置(8)の間に配置された排気温度センサ(9)と、排気温度センサ(9)と排気絞装置(8)を連携させる制御装置(10)を備え、制御装置(10)は、排気温度センサ(9)で検出された排気(5)の温度に基づいて、排気絞装置(8)の開度を調節するように構成されている。
このエンジンは、次の利点を備えている。
排気絞装置(8)の上流側の排気(5)の温度を直接に検出する排気温度センサ(9)により、排気絞装置(8)の上流側排気(5)の温度の上昇を速やかに検出することができ、排気絞装置(8)の開度の制御遅れが起こりにくく、排気(5)の温度が上がり過ぎず、排気絞装置(8)の熱劣化が抑制される。
図1(C)に示すように、排気絞装置(8)の排気下流側直近位置に配置された排気温度センサ(9)と、排気温度センサ(9)と排気絞装置(8)を連携させる制御装置(10)を備え、制御装置(10)は、排気温度センサ(9)で検出された排気(5)の温度に基づいて、排気絞装置(8)の開度を調節するように構成されていてもよい。
この場合、このエンジンは、次の利点を備えている。
排気絞装置(8)の排気下流側直近位置の排気(5)の温度を検出する排気温度センサ(9)により、排気絞装置(8)の上流側の排気(5)の温度の上昇を速やかに検出することができ、排気絞装置(8)の開度の制御遅れが起こりにくく、排気(5)の温度が上がり過ぎず、排気絞装置(8)の熱劣化が抑制される。
排気絞装置(8)から排気温度センサ(9)までの離間距離は、排気絞装置(8)から絞下流側触媒(11)までの離間距離よりも十分に短く、前者は後者の2分の1未満とするのが望ましく、後者の3分の1未満とするのがより望ましい。
図1(A)に示すように、排気絞装置(8)の下流に配置された絞下流側触媒(11)を備え、制御装置(10)は、前記排気温度センサ(9)で検出された排気(5)の温度に基づいて、排気絞装置(8)の絞下流側触媒(11)の排気入口(11a)側の排気(5)の温度を推定し、この排気(5)の温度の推定に基づいて、絞下流側触媒(11)を用いた排気処理の制御を行うように構成されている。
このエンジンは、次の利点を備えている。
排気絞装置(8)の制御に用いる排気温度センサ(9)が絞下流側触媒(11)を用いた排気処理の制御にも兼用され、排気温度センサの数が少なくなる。
この絞下流側触媒(11)も絞上流側の触媒(4)と同様の触媒を用いることができる。この絞下流側触媒(11)には、絞上流側の触媒(4)と同じDOCが用いられている。
図1(A)に示すように、絞下流側触媒(11)を用いた排気処理は、排気(5)中に供給した未燃燃料を絞下流側触媒(11)で触媒燃焼させる排気昇温処理を伴う。
このエンジンは、次の利点を備えている。
絞下流側触媒(11)の排気昇温処理でDPF(12)の再生が促進される。
絞下流側触媒(11)とDPF(12)は、排気浄化ケース(18)に収容され、排気上流側に絞下流側触媒(11)が配置され、排気下流側にDPF(12)が配置されている。
水冷装置の構成は、次の通りである。
図2に示すように、エンジン本体(20)を水冷するメイン水路(21)と、メイン水路(21)から分岐されたバイパス水路(22)を備え、バイパス水路(22)に排気絞装置(8)が接続されている。
このエンジンは、次の利点を備えている。
排気(5)で加熱される排気絞装置(8)が水冷され、排気絞装置(8)の温度が下がり、排気絞装置(8)の熱劣化が抑制される。
排気絞装置(8)は、排気絞弁(8a)と、弁ケース(8b)と、弁ケース(8b)に沿う水ジャケット(8c)と、水ジャケット(8c)を貫通する弁駆動アクチュエータ(8d)を備え、排気絞装置(8)へのバイパス冷却水(22a)は、水ジャケット(8c)を通過し、弁ケース(8b)と弁駆動アクチュエータ(8d)を水冷する。
図2に示すように、EGRクーラ(23)と、エンジン本体(20)を水冷するメイン水路(21)からそれぞれ個別に分岐された一対のバイパス水路(22)(24)を備え、排気絞装置(8)とEGRクーラ(23)は、一対のバイパス水路(22)(24)にそれぞれ個別に接続されている。
このエンジンは、次の利点を備えている。
排気絞装置(8)とEGRクーラ(23)がそれぞれ個別に接続された一対のバイパス水路(22)(24)の各水路抵抗は小さく、排気絞装置(8)へのバイパス冷却水(22a)の供給量が多く、排気絞装置(8)の温度が下がり、排気絞装置(8)の熱劣化が抑制される。
一対のバイパス水路(22)(24)の各水路抵抗は小さく、EGRクーラ(23)へのバイパス冷却水(24a)の供給量が多くなり、EGRガス(23a)の温度が下がり、EGRガス(23a)の密度が高まり、EGR率が高まる。
EGRクーラ(23)は、EGRガス(23a)を通過させる複数本の放熱パイプ(23b)と、並設された放熱パイプ(23b)を取り囲む水ジャケット(23c)を備え、水ジャケット(23c)を通過するバイパス冷却水(24a)で、EGRガス(23a)が水冷される。
図2に示すように、メイン水路(21)は、冷却水ポンプ(25)の駆動で、メイン冷却水(21a)が、シリンダブロック(20a)の水ジャケット(20d)と、シリンダヘッド(20b)の水ジャケット(20e)と、ラジエータ(26)の順に循環するように構成されている。
EGRクーラ(23)が接続されたバイパス水路(24)は、シリンダブロック(20a)の水ジャケット(20d)から分岐されている。
このエンジンは、次の利点を備えている。
シリンダヘッド(20b)で高温になる前の比較的低温のメイン冷却水(21a)から分流したバイパス冷却水(24a)がEGRクーラ(23)に供給され、EGRクーラ(23)の冷却性能が高まる。
排気絞装置(8)が接続されたバイパス水路(22)は、シリンダヘッド(20b) の水ジャケット(20e)から分岐されている。
このエンジンは、次の利点を備えている。
シリンダブロック(20a)とシリンダヘッド(20b)の熱を吸収した適温のバイパス冷却水(22a)が高温の排気絞装置(8)に供給され、排気絞装置(8)の過冷却による作動不良が抑制される。
図2に示すように、クランク軸(14)の架設方向を前後方向、その任意の一方を前側、他方を後側として、シリンダヘッド(20b)の水ジャケット(20e)は、ラジエータ(26)にメイン冷却水(21a)を送り出すメイン冷却水出口(20c)を前側に備え、排気絞装置(8)が接続されたバイパス水路(22)は、シリンダヘッド(20b)の水ジャケット(20e)の後側から分岐されている。
このエンジンは、次の利点を備えている。
メイン冷却水出口(20c)に至る前の比較的低温のメイン冷却水(21a)から分流されたバイパス冷却水(22a)が排気絞装置(8)に供給され、排気絞装置(8)の冷却性能が高まる。
図2に示すように、EGR弁装置(27)を備え、EGR弁装置(27)は、前記一対のバイパス水路(22)(24)以外で、メイン水路(21)から分岐されたバイパス水路(28)に接続されている。
このエンジンは、次の利点を備えている。
EGRクーラ(23)と排気絞装置(8)の接続されていないバイパス水路(28)の水路抵抗は小さく、EGR弁装置(27)へのバイパス冷却水(28a)の供給量が多くなり、EGR弁装置(27)の温度が下がり、EGR弁装置(27)の熱劣化が抑制される。
EGR弁装置(27)は、EGR弁(27a)と、弁ケース(27b)と、弁ケース(27b)に沿う水ジャケット(27c)と、水ジャケット(27c)に貫通させた弁駆動アクチュエータ(27d)を備え、EGR弁装置(27)へのバイパス冷却水(28a)は、水ジャケット(27c)を通過し、弁ケース(27b)と弁駆動アクチュエータ(27d)を水冷する。
図2に示すように、EGR弁装置(27)に接続されたバイパス水路(28)は、シリンダブロック(20a)の水ジャケット(20d)から分岐されている。
このエンジンは、次の利点を備えている。
シリンダヘッド(20b)で高温になる前の比較的低温のメイン冷却水(21a)から分流したバイパス冷却水(28a)がEGR弁装置(27)に供給され、EGR弁装置(27)の冷却性能を高まる。
エンジンの制御の流れは、次の通りである。
このエンジンでは、制御装置(10)で次の制御がなされる。
図3に示す目詰まり解消モードは、絞上流側の触媒(4)の排気入口(4a)が未燃付着物で目詰まりしていると判定された場合に、実施される。
図4に示すDPF再生モードは、DPF(12)にPMが堆積し、DPF再生要求があった場合に、実施される。
目詰まり解消モードの実施中に、DPF再生要求があった場合には、目詰まり解消モードで絞上流側の触媒(4)の排気入口(4a)の目詰まりが解消された後に、DPF再生モードが実施される。
DPF再生モードの実施中に、絞上流側の触媒(4)の目詰まり判定が肯定された場合には、目詰まり解消モードで絞上流側の触媒(4)の排気入口(4a)の目詰まりが解消された後に、DPF再生モードが再開される。
図3に示すように、ステップ(S1)で絞上流側の触媒(4)の排気入口(4a)が未燃付着物で目詰まりしているか否かが判定される。ステップ(S1)での目詰まりの判定が否定されると、判定が肯定されるまで、ステップ(S1)を繰り返す。
絞上流側の触媒(4)の排気出口(4b)の排気温度センサ(9)で検出された排気(5)の温度が所定の低温状態を継続して維持した時間の累積が所定時間に到達していない場合には、目詰まりはないものと推定され、ステップ(S1)での判定が否定され、上記時間の累積が所定時間に到達した場合には、目詰まりしたものと推定され、ステップ(S1)での判定が肯定される。絞上流側の触媒(4)の排気入口(4a)と排気出口(4b)の差圧を検出し、差圧が所定圧以上である場合には、目詰まりの判定が肯定され、差圧が所定圧未満である場合には、目詰まりの判定が否定されるようにしてもよい。
ステップ(S1)での判定が肯定されると、ステップ(S2−1)に移行する。
ステップ(S2−1)では、前記排気温度センサ(9)で検出された排気(5)の温度が排気入口(4a)に付着する未燃付着物の焼却温度領域にあるか否かが判定され、判定が肯定されると、ステップ(S3)に移行する。ステップ(S2−1)での判定が否定されると、ステップ(S2−2)で、排気絞装置(8)の開度が調節される。焼却温度領域は、例えば、400°C〜450°Cに設定され、排気(5)の検出温度がこの領域未満である場合には、排気絞装置(8)の開度を小さくするよう調節され、排気(5)の温度がこの領域を超える場合には、排気絞装置(8)の開度を大きくするよう調節される。
ステップ(S3)では、絞上流側の触媒(4)の目詰まりが解消したか否かが判定される。ステップ(S3)での判定が肯定されるとステップ(S4)に移行する。ステップ(S3)での判定が否定されると、ステップ(S2−1)に戻る。
ステップ(S3)で、前記排気温度センサ(9)で検出された排気(5)の温度が未燃付着物の焼却温度に維持された時間の累積が所定時間に到達した場合には、目詰まりが解消したものと推定され、ステップ(S3)での判定が肯定され、上記時間の累積が所定時間に到達していない場合には、目詰まりが解消していないものと推定され、ステップ(S3)での判定が否定される。絞上流側の触媒(4)の排気入口(4a)と排気出口(4b)の差圧を検出し、差圧が所定圧未満である場合には、ステップ(S3)での判定が肯定され、差圧が所定圧以上である場合には、ステップ(S3)での判定が否定されるようにしてもよい。
ステップ(S4)では、排気絞装置(8)の開度が全開にされ、ステップ(S1)に戻る。
図4に示すように、ステップ(S5)では、DPF再生要求があるか否かが判定され、再生要求判定が肯定されると、ステップ(S6−1)に移行され、DPF再生モードとなる。
DPF再生要求は、DPF(12)に堆積したPMの堆積推定値が所定値に到達した場合に制御装置(10)によりなされる。
PMの堆積推定値は、DPF(12)の排気入口(12a)と排気出口(12b)の差圧を検出し、差圧が所定圧以上である場合には、DPF再生が要求され、差圧が所定圧未満である場合には、DPF再生は要求されない。
図4に示すDPF再生モードでは、前記排気温度センサ(9)で検出される排気(5)の目標排気温度が絞上流側の触媒(4)と絞下流側触媒(11)の活性化に適合する触媒活性化温度領域に設定される。
図4に示すステップ(S6−1)では、前記排気センサ(9)で検出される排気(5)の温度が触媒活性化温度領域か否か判定され、ステップ(S6−1)での判定が肯定されると、ステップ(S7)に移行する。ステップ(S6−1)での判定が否定されると、ステップ(S6−2)で排気絞装置(8)の開度が調節され、ステップ(S6−1)に戻る。
触媒活性化温度領域は、例えば、250°C〜300°Cに設定され、前記排気温度センサ(9)で検出された排気(5)の温度がこの領域未満である場合には、排気絞装置(8)の開度を小さくするように調節され、排気(5)の温度がこの領域を超える場合には、排気絞装置(8)の開度を大きくするように調節され、排気(5)の温度が目標排気温度である触媒活性化温度領域に収められる。
排気(5)の温度が目標排気温度である触媒活性化温度領域に至った後は、制御手段(10)で、前記排気センサ(9)で検出される排気(5)の目標排気温度がDPF(12)の再生温度に適合するDPF再生温度領域に設定される。DPF再生温度領域は、触媒活性化温度領域よりも高く、例えば500°C〜550°Cに設定される。
これにより、DPF(12)の排気入口(12a)の温度は、DPF(12)の再生に適した600°C〜650°Cに調節される。
ステップ(S7)では、ポスト噴射がなされ、ステップ(S8−1)に移行する。
ポスト噴射とは、燃焼サイクル中、燃料噴射弁(35)からメイン噴射後、膨張行程または排気行程で燃焼室(36)に行われる燃料噴射である。
ポスト噴射によって排気(5)中に供給された未燃燃料は、絞上流側の触媒(4)と絞下流側触媒(11)で触媒燃焼され、排気(5)の温度が上がり、DPF(12)に堆積したPMが焼却除去され、DPF(12)が再生される。
燃料噴射弁(35)から噴射されるポスト噴射の噴射タイミングと噴射量は、エアフローセンサケース(32)で検出された吸気量と、絞上流側の触媒(4)と排気絞装置(8)の間の背圧センサ(40)及び排気温度センサ(9)で検出された背圧及び排気(5)の温度と、DPF(12)の排気入口(12a)の排気温度センサ(38)で検出された排気(5)の温度等に基づいて、制御装置(10)で設定され、制御される。
排気(5)への未燃燃料の供給は、ポスト噴射の他、排気導出経路(2)中に燃料噴射ノズルで燃料を噴射する排気管噴射によって行うこともできる。
ステップ(S8−1)では、前記排気温度センサ(9)で検出される排気(5)の温度が触媒燃焼温度領域か否かが判定され、ステップ(S8−1)での判定が肯定されると、ステップ(S9)に移行し、ステップ(S8−1)での判定が否定されると、ステップ(S8−2)で排気絞装置(8)の開度が調節され、ステップ(S7)に戻る。排気温度センサ(9)で検出された排気(5)の温度が触媒燃焼温度領域未満である場合には、排気絞装置(8)の開度を小さくするように調節され、排気(5)の温度がこの領域を超える場合には、排気絞装置(8)の開度を大きくするように調節され、排気(5)の検出温度が目標排気温度である触媒燃焼温度領域に収められる。
ステップ(S9)では、DPF(12)の排気入口(12a)の排気温度センサ(38)で検出した排気(5)の温度がDPF再生温度領域か否かが判定され、ステップ(S9)での判定が否定されると、ステップ(S10)に移行し、ステップ(S9)での判定が肯定されると、ステップ(S7)に戻る。
ステップ(S10)では、DPF再生が終了したか否かが判定され、判定が肯定されると、ステップ(S11)で排気絞装置(8)の開度が全開にされ、ステップ(S5)に戻る。ステップ(S10)での判定が否定されるとステップ(S7)に戻る。
DPF(12)の排気入口(12a)の排気温度センサ(38)で検出した排気(5)の温度がDPF再生温度領域に維持された時間の累積が所定時間に到達した場合、ステップ(S10)での判定が肯定され、到達していない場合、ステップ(S10)での判定が否定される。このDPF再生温度領域は、例えば600°C〜650°Cに設定する。差圧センサ(37)でDPF(12)の排気入口(12a)と排気出口(12b)の差圧を検出し、差圧が所定圧未満である場合には、ステップ(S10)での判定が肯定され、差圧が所定圧以上である場合には、ステップ(S10)での判定が否定されるようにしてもよい。DPF(12)の排気出口(12b)側の排気温度センサ(39)で検出した排気(5)の温度が所定の上限温度を超える異常温度に到達した場合には、DPF再生を緊急停止させる。上限温度は、例えば700°Cに設定する。
DPF再生に関する主要な構成と利点は、次の通りである。
図1(A)〜(C)に示すように、DPF(12)の排気上流側に配置された絞上流側の触媒(4)と排気温度センサ(9)と排気絞装置(8)と、排気温度センサ(9)と排気絞装置(8)を連携させた制御装置(10)を備えている。
図1(A)〜(C)、図4に示すように、制御装置(10)の制御で、触媒活性化処理と、その後のDPF再生処理がなされ、触媒活性化処理では、絞上流側の触媒(4)の排気出口(4b)での排気(5)の目標温度が第1の温度領域(E1)に設定されて、排気絞装置(8)の開度が制御され、DPF再生処理では、前記目標温度が第2の温度領域(E2)に設定されるとともに、DPF(12)の排気入口(12a)の排気(5)の目標温度が第3の温度領域(E3)に設定されて、排気絞装置(8)の開度が制御されるとともに、排気(5)中に未燃燃料が供給されるように構成されている。
図4に示すように、第1の温度領域(E1)よりも第2の温度領域(E2)が高く、第2の温度領域(E2)よりも第3の温度領域(E3)が高く、第1の温度領域(E1)と第2の温度領域(E2)の温度差(T12)が第2の温度領域(E2)と第3の温度領域(E3)の温度差(T23)よりも大きくなるように設定されている。
このエンジンでは、次の利点がある。
触媒活性化処理からDPF再生処理移行時に、未燃燃料の触媒燃焼で排気(5)が昇温しても、高い第2の温度領域(E2)を目標温度とするDPF再生処理では排気絞装置(8)の開きが緩やかになり、排気絞装置(8)の急激な開きに伴う不慮の事態、すなわち、背圧の急低下で、排気(5)の温度が急低下し、ポスト噴射等による未燃燃料の供給が停止され、DPF再生が停滞するという不慮の事態が起こりにくく、DPF再生が促進される。
図4に示すように、触媒活性化の第1の温度領域(E1)と触媒燃焼の第2の温度領域(E2)の温度差(T12)は、最小200°C〜最大300°Cの範囲となり、触媒燃焼の温度領域(E2)とDPF再生の第3の温度領域(T3)の温度差(T23)は、最小50°C〜最大150°Cの範囲となる。
図4に示すように、温度差(T12)(T23)の比率は、最大300:50、最小200:150、すなわち最大6:1、最小1.3:1となる。
温度差(T12)(T23)の比率が6:1を超えて温度差(T12)が大きくなると、触媒燃焼の第2の温度領域(E2)が高くなり過ぎ、排気絞装置(8)が熱劣化しやすく、1.3:1未満を下回って温度差(T12)が小さくなると、触媒燃焼の第2の温度領域(E2)が低くなり過ぎ、DPF再生処理での排気絞装置(8)の開きが急激になり、排気絞装置(8)の急激な開きに伴う不慮の事態、すなわち、背圧の急低下で、排気(5)の温度が急低下し、ポスト噴射等による未燃燃料の供給が停止され、DPF再生が停滞するという不慮の事態が起こりやすく、DPF再生が停滞する。
ポスト噴射は、排気(5)の温度が触媒活性化温度領域を下回ると、停止される。
図1(A)〜(C)、図3に示すように、絞上流側の触媒(4)の排気入口(4a)が未燃付着物で目詰まりした場合には、制御装置(10)の制御で、目詰まり解消処理がなされ、目詰まり解消処理では、絞上流側の触媒(4)の排気入口(4a)での排気(5)の目標温度が未燃付着物の焼却温度領域(E0)に設定されて、排気絞装置(8)の開度が制御されるように構成されている。
このエンジンでは、次の利点がある。
目詰まり解消処理により、絞上流側の触媒(4)の排気入口(4a)を目詰まりさせる未燃付着物が焼却され、絞上流側の触媒(4)の排気入口(4a)の目詰まりが抑制される。
次に第2実施形態について説明する。
第2実施形態のエンジンは、次の点が第1実施形態と異なる。
図5に示すように、バイパス水路(22)に排気絞装置(8)とEGR弁装置(27)が直列に接続されている。
このエンジンでは、次の利点がある。
バイパス通路(22)の共用で、バイパス水路の数が少なくなる。
また、排気絞装置(8)とEGR弁装置(27)が接続されたバイパス水路(22)にはEGRクーラ(23)が接続されていないため、排気絞装置(8)とEGR弁装置(27)の水路抵抗でEGRクーラ(23)へのバイパス冷却水(24a)の供給量が少なくなるおそれはなく、EGRクーラ(23)の冷却効率が高く維持され、EGR率が低下しない。
図5に示すように、前記バイパス水路(22)の上流側にEGR弁装置(27)が接続され、下流側に排気絞装置(8)が接続されている。
このエンジンでは、EGR弁装置(27)の熱を吸収した適温のバイパス冷却水(22a)が高温の排気絞装置(8)に供給され、排気絞装置(8)の過冷却による作動不良が抑制される。
図1(A)に示すように、EGR弁装置(27)は、EGRクーラ(23)よりもEGRガス(23a)の流路下流側に配置されている。
このエンジンでは、EGR弁装置(27)にはEGRクーラ(23)で冷却された比較的低温のEGRガス(23a)が供給されるため、EGR弁装置(27)の熱負荷は小さく、図5に示すように、排気絞装置(8)の水路抵抗でバイパス冷却水(22a)の供給量が減少した場合であっても、EGR弁装置(27)の冷却に支障はなく、EGR弁装置(27)の熱劣化は抑制される。
図5に示すように、メイン水路(21)は、冷却水ポンプ(25)の駆動で、メイン冷却水(21a)が、シリンダブロック(20a)の水ジャケット(20d)と、シリンダヘッド(20b)の水ジャケット(20e)と、ラジエータ(26)の順に循環するように構成されている。
前記バイパス通路(22)は、シリンダブロック(20a)の水ジャケット(20d)から導出されている。
このエンジンでは、次の利点がある。
シリンダヘッド(20b)で高温になる前の比較的低温のメイン冷却水(21a)から分流したバイパス冷却水(22a)がEGR弁装置(27)と排気絞装置(8)に供給され、EGR弁装置(27)と排気絞装置(8)の冷却性能が高まる。
図5に示すように、排気絞装置(8)が接続されたバイパス通路(22)は、シリンダブロック(20a)の水ジャケット(20d)から導出されている。
このエンジンでは、次の利点がある。
シリンダヘッド(20b)で高温になる前の比較的低温のメイン冷却水(21a)から分流したバイパス冷却水(22a)が排気絞装置(8)に供給され、排気絞装置(8)の冷却性能が高まる。
図5に示すように、EGR弁装置(27)が接続されたバイパス通路(22)は、シリンダブロック(20a)の水ジャケット(20d)から導出されている。
このエンジンでは、次の利点がある。
シリンダヘッド(20b)で高温になる前の比較的低温のメイン冷却水(21a)から分流したバイパス冷却水(22a)がEGR弁装置(27)に供給され、EGR弁装置(27)の冷却性能が高まる。
他の構成や機能については、第1実施形態のエンジンと同じであり、図5中、第1実施形態と同一の要素には、図2等と同一の符号を付しておく。
(1)…排気マニホルド、(1a)…排気出口、(1b)…壁、(2)…排気導出経路、(3)…触媒ケース、(4)…触媒、(5)…排気、(6)…過給機、(6a)…タービン出口、(7)…排気中継管、(7a)…中継管出口、(8)…排気絞装置、(9)…排気温度センサ、(10)…制御装置、(11)…絞下流側触媒、(11a)…排気入口、(T1)…触媒活性化温度領域と触媒燃焼温度領域の温度差、(T2)…触媒燃焼温度領域とDPF再生温度領域の温度差。

Claims (6)

  1. DPF(12)の排気上流側に配置された触媒(4)と排気温度センサ(9)と排気絞装置(8)と、排気温度センサ(9)と排気絞装置(8)を連携させた制御装置(10)を備え、
    制御装置(10)の制御で、触媒活性化処理と、その後のDPF再生処理がなされ、触媒活性化処理では、触媒(4)の排気出口(4b)での排気(5)の目標温度が第1の温度領域(E1)に設定されて、排気絞装置(8)の開度が制御され、DPF再生処理では、前記目標温度が第2の温度領域(E2)に設定されるとともに、DPF(12)の排気入口(12a)の排気(5)の目標温度が第3の温度領域(E3)に設定されて、排気絞装置(8)の開度が制御されるとともに、排気(5)中に未燃燃料が供給されるように構成され、
    第1の温度領域(E1)よりも第2の温度領域(E2)が高く、第2の温度領域(E2)よりも第3の温度領域(E3)が高く、第1の温度領域(E1)と第2の温度領域(E2)の温度差(T12)が第2の温度領域(E2)と第3の温度領域(E3)の温度差(T23)よりも大きくなるように設定され、
    前記触媒(4)が排気絞装置(8)の排気上流側に配置された絞上流側の触媒(4)とされ、
    DPF(12)の排気上流側に前記触媒(4)とは別の触媒が配置され、この別の触媒が排気絞装置(8)の排気下流側に配置された絞下流側触媒(11)とされ、
    絞上流側の触媒(4)と排気下流側触媒(11)にはいずれもDOCが用いられ、
    排気マニホルド(1)のマニホルド出口(1a)に過給機(6)が取り付けられ、排気上流側の触媒(4)が、過給機(6)のタービン出口(6a)に接続された触媒ケース(3)内に収容されている、ことを特徴とするエンジン。
  2. 請求項1に記載されたエンジンにおいて、
    排気温度センサ(9)は、絞上流側の触媒(4)とその排気下流側の排気絞装置(8)の間に配置されている、ことを特徴とするエンジン。
  3. 請求項1に記載されたエンジンにおいて、
    排気温度センサ(9)は、絞上流側の触媒(4)の排気下流側の排気絞装置(8)の直近の排気下流位置に配置されている、ことを特徴とするエンジン。
  4. 請求項1から請求項3のいずれかに記載されたエンジンにおいて、
    絞上流側の触媒(4)の排気入口(4a)が未燃付着物で目詰まりした場合には、制御装置(10)の制御で、目詰まり解消処理がなされ、目詰まり解消処理では、絞上流側の触媒(4)の排気入口(4a)での排気(5)の目標温度が未燃付着物の焼却温度領域(E0)に設定されて、排気絞装置(8)の開度が制御されるように構成されている、ことを特徴とするエンジン。
  5. 請求項1から請求項4のいずれかに記載されたエンジンにおいて、
    排気マニホルド(1)のマニホルド出口(1a)に過給機(6)が取り付けられ、絞上流側の触媒(4)が、過給機(6)のタービン出口(6a)に接続された触媒ケース(3)内に収容されていることに代えて、
    排気マニホルド(1)のマニホルド出口(1a)に排気中継管(7)となるエルボ管が取り付けられ、絞上流側の触媒(4)が、エルボ管出口に接続された触媒ケース(3)内に収容されている、ことを特徴とするエンジン。
  6. 請求項1から請求項5のいずれかに記載されたエンジンにおいて、
    EGRクーラ(23)と、エンジン本体(20)を水冷するメイン水路(21)からそれぞれ個別に分岐された一対のバイパス水路(22)(24)を備え、排気絞装置(8)とEGRクーラ(23)は、一対のバイパス水路(22)(24)にそれぞれ個別に接続されている、ことを特徴とするエンジン。
JP2017244512A 2017-12-20 2017-12-20 エンジン Active JP6867278B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017244512A JP6867278B2 (ja) 2017-12-20 2017-12-20 エンジン
EP18205064.1A EP3502431B1 (en) 2017-12-20 2018-11-08 Engine
CN201811461969.3A CN109944669B (zh) 2017-12-20 2018-11-30 发动机
US16/212,839 US10890090B2 (en) 2017-12-20 2018-12-07 Engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017244512A JP6867278B2 (ja) 2017-12-20 2017-12-20 エンジン

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019112954A JP2019112954A (ja) 2019-07-11
JP6867278B2 true JP6867278B2 (ja) 2021-04-28

Family

ID=64267602

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017244512A Active JP6867278B2 (ja) 2017-12-20 2017-12-20 エンジン

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10890090B2 (ja)
EP (1) EP3502431B1 (ja)
JP (1) JP6867278B2 (ja)
CN (1) CN109944669B (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7070512B2 (ja) 2019-06-18 2022-05-18 株式会社デンソー 状態推定装置及び状態推定方法
CN113623053B (zh) * 2021-09-13 2023-02-17 一汽解放汽车有限公司 柴油机颗粒捕集再生***及其控制方法
CN114033532B (zh) * 2021-11-08 2022-12-30 凯龙高科技股份有限公司 Dpf主动再生周期确定方法、装置、电子设备及存储介质

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3024780B2 (ja) * 1990-07-25 2000-03-21 日産ディーゼル工業株式会社 ディーゼルエンジンの排気浄化装置
JP4042399B2 (ja) * 2001-12-12 2008-02-06 三菱自動車工業株式会社 排気浄化装置
JP2004183506A (ja) * 2002-11-29 2004-07-02 Mitsubishi Fuso Truck & Bus Corp 車両の排気浄化装置
JP4977993B2 (ja) * 2005-10-19 2012-07-18 いすゞ自動車株式会社 ディーゼルエンジンの排気浄化装置
JP4789242B2 (ja) * 2005-12-09 2011-10-12 Udトラックス株式会社 排気浄化装置
JP3979437B1 (ja) * 2006-03-17 2007-09-19 いすゞ自動車株式会社 排気ガス浄化システムの制御方法及び排気ガス浄化システム
JP4748396B2 (ja) * 2006-12-04 2011-08-17 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気絞り弁故障診断装置
DE102008038720A1 (de) * 2008-08-12 2010-02-18 Man Nutzfahrzeuge Ag Verfahren und Vorrichtung zur Regeneration eines im Abgasstrang einer Brennkraftmaschine angeordneten Partikelfilters
JP4848406B2 (ja) * 2008-09-18 2011-12-28 三菱重工業株式会社 Dpfの再生制御装置
CN101676531B (zh) * 2008-09-19 2012-07-04 通用汽车环球科技运作公司 用于微粒过滤器再生的温度控制***和方法
JP5328023B2 (ja) 2009-02-12 2013-10-30 ヤンマー株式会社 エンジン
JP5585226B2 (ja) * 2010-06-11 2014-09-10 いすゞ自動車株式会社 排ガス浄化システム
CN102269035B (zh) * 2011-06-22 2014-04-23 安徽艾可蓝节能环保科技有限公司 柴油机尾气颗粒捕捉器辅热再生***的燃油燃烧控制***
JP2013241859A (ja) * 2012-05-18 2013-12-05 Isuzu Motors Ltd 排気ガス浄化システム及び排気ガス浄化方法
US9611772B2 (en) * 2013-01-31 2017-04-04 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Abnormality detection system of internal combustion engine
JP6072910B2 (ja) * 2013-06-28 2017-02-01 ヤンマー株式会社 排気ガス浄化装置
JP6602557B2 (ja) * 2015-05-29 2019-11-06 三菱重工エンジン&ターボチャージャ株式会社 排ガス処理装置の再生制御装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP3502431A1 (en) 2019-06-26
EP3502431B1 (en) 2020-06-17
US10890090B2 (en) 2021-01-12
US20190186315A1 (en) 2019-06-20
CN109944669A (zh) 2019-06-28
JP2019112954A (ja) 2019-07-11
CN109944669B (zh) 2022-02-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6641238B2 (ja) ディーゼルエンジン
JP4665633B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP6867278B2 (ja) エンジン
JP6851959B2 (ja) エンジン
JP7017479B2 (ja) エンジン
JP4830870B2 (ja) 内燃機関用制御装置
US20060196176A1 (en) Apparatus for adjusting the temperature of exhaust gases
JP6901963B2 (ja) エンジン
JP2011144747A (ja) ディーゼルエンジンの排気浄化装置
JP6858696B2 (ja) エンジン
JP6817926B2 (ja) エンジン
JP5625716B2 (ja) 内燃機関の冷却装置
JP6817925B2 (ja) エンジン
JP6120649B2 (ja) Egr装置
JP6964046B2 (ja) エンジン
CN109944668B (zh) 发动机
KR102630317B1 (ko) 엔진 작업기
JP2019112953A (ja) エンジン
JP2020002868A (ja) エンジン
JP2020002869A (ja) エンジン
JP2009250099A (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP6962262B2 (ja) 排気処理システム
JP6769415B2 (ja) 排気処理装置
JP6459425B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP6197663B2 (ja) Egr制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20191225

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20201126

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20201208

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210208

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20210324

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20210408

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6867278

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150