JP2009121264A - Exhaust gas after-treatment device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、排気後処理装置に係り、特に、ディーゼルエンジンの排気中に含まれるパティキュレートマターを捕捉するフィルタの再生時における過昇温を防止する技術に関する。 The present invention relates to an exhaust aftertreatment device, and more particularly to a technique for preventing an excessive temperature rise during regeneration of a filter that captures particulate matter contained in exhaust of a diesel engine.
車両用ディーゼルエンジンの排気通路には一般に排気浄化触媒とともに煤等のパティキュレートマター(PM)を捕捉するフィルタが介装されており、これにより排気中の有害物質(CO、HC、NOx等)が酸化或いは還元されて除去されるとともに、PMの大気中への放散が防止される。
ところで、フィルタにはPMが堆積するが、当該PMはフィルタを加熱昇温することで燃焼除去され、これによりフィルタの再生が図られる。従って、一般に、フィルタへのPMの堆積量に応じて適宜フィルタを強制的に加熱昇温する、所謂強制再生が行われている。
The exhaust passage of a vehicle diesel engine generally includes a filter that captures particulate matter (PM) such as soot together with an exhaust purification catalyst, so that harmful substances (CO, HC, NOx, etc.) in the exhaust are contained. While being removed by oxidation or reduction, the emission of PM into the atmosphere is prevented.
By the way, although PM accumulates on the filter, the PM is burned and removed by heating and heating the filter, thereby regenerating the filter. Therefore, generally, so-called forced regeneration is performed in which the filter is forcibly heated and heated appropriately according to the amount of PM deposited on the filter.
フィルタを加熱昇温するには、排気温度を上昇させることが有効であり、例えばディーゼルエンジンにおいて主噴射後の排気行程中に副燃料噴射(ポスト噴射)を行い、未燃燃料を排気通路内或いはフィルタ上流側に設けた酸化触媒で反応させて排気温度を昇温させる技術が開発されている。
また、PMは主として炭化水素(HC)成分であることから、例えばフィルタへのPMの堆積量が多いような場合には、ポスト噴射により排気温度を昇温させるとPMが瞬時に燃焼してフィルタが過昇温し熱劣化するおそれがあるため、このような過昇温を防止すべく、強制再生時であっても排気後処理装置へのHCの吸着量に応じてポスト噴射を中止する技術が公知である(特許文献1参照)。
Also, since PM is mainly a hydrocarbon (HC) component, for example, when the amount of PM deposited on the filter is large, when the exhaust temperature is raised by post injection, the PM instantly burns and the filter In order to prevent such excessive temperature rise, the technology that stops post-injection according to the amount of HC adsorbed to the exhaust aftertreatment device even during forced regeneration to prevent such excessive temperature rise Is known (see Patent Document 1).
一方、近年では、フィルタ上流側に設けた酸化触媒での反応を有効に活用すべく、強制再生時において酸化触媒上流側の排気通路に別途燃料噴射(排気管内燃料噴射)を行うことが考えられている。これにより、フィルタの昇温速度を速め、フィルタの強制再生を効果的に実施可能である。
さらに、このような排気管内燃料噴射を行う場合であってもフィルタ上流側の酸化触媒を活性状態にする必要があることから、一般には排気温度を高めるべく併せてポスト噴射を行うようにしている。
On the other hand, recently, in order to effectively utilize the reaction at the oxidation catalyst provided on the upstream side of the filter, it is conceivable to separately inject fuel (injection into the exhaust pipe) into the exhaust passage upstream of the oxidation catalyst during forced regeneration. ing. Thereby, the temperature increase rate of the filter can be increased, and the forced regeneration of the filter can be effectively performed.
Further, even when such fuel injection in the exhaust pipe is performed, it is necessary to activate the oxidation catalyst on the upstream side of the filter. Therefore, post injection is generally performed in order to increase the exhaust temperature. .
しかしながら、排気管内燃料噴射とポスト噴射とを行うようにすると、運転条件によってはポスト噴射による燃料(HC)の多くが酸化触媒に達することがあり(HCスリップ)、この場合、フィルタへのPMの堆積量に因るのみならず、排気管内燃料噴射とともに当該HCスリップによる燃料が併せて酸化触媒で反応してフィルタが過昇温し易いという問題がある。 However, if fuel injection in the exhaust pipe and post-injection are performed, depending on the operating conditions, much of the fuel (HC) by post-injection may reach the oxidation catalyst (HC slip), and in this case, the amount of PM to the filter Not only due to the amount of deposit, but also there is a problem that the fuel of the HC slip together with the fuel injection in the exhaust pipe reacts with the oxidation catalyst and the filter easily overheats.
また、このようなポスト噴射によるHCスリップの発生は、不必要に燃料噴射を行うものであるため、燃費悪化に繋がり好ましいことではない。
この場合、強制再生中であっても例えば排気管内燃料噴射とポスト噴射とを共に中止することでフィルタの過昇温を防止することが考えられるが、このように排気管内燃料噴射とポスト噴射とを共に中止するようにすると、ポスト噴射の中止後に酸化触媒が活性状態でなくなっていることがあり、その後に排気管内燃料噴射とポスト噴射とを再開しようとしても、酸化触媒が改めて活性状態になるまで待つ必要があり、フィルタを速やかに加熱昇温させることができないという問題がある。
In addition, the occurrence of HC slip due to such post injection is not preferable because fuel injection is unnecessarily led to deterioration of fuel consumption.
In this case, it is conceivable to prevent overheating of the filter by stopping both fuel injection in the exhaust pipe and post injection, for example, even during forced regeneration. If both are stopped, the oxidation catalyst may not be in an active state after the post-injection is stopped, and then the oxidation catalyst becomes active again even if the fuel injection in the exhaust pipe and the post-injection are restarted. There is a problem that the filter cannot be heated and heated quickly.
このように排気管内燃料噴射とポスト噴射とを速やかに再開できないと、全体として強制再生に時間を要し、ディーゼルエンジンひいては車両の運転に影響を与え兼ねず、好ましいことではない。
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、燃費の悪化を防止しつつパティキュレートマターを捕捉するフィルタを過昇温なく速やかに再生可能な排気後処理装置を提供することにある。
Thus, if the fuel injection in the exhaust pipe and the post-injection cannot be resumed promptly, it takes time for the forced regeneration as a whole, which may affect the operation of the diesel engine and the vehicle, which is not preferable.
The present invention has been made to solve such problems, and an object of the present invention is to provide an exhaust that can quickly regenerate a filter that captures particulate matter while preventing deterioration of fuel consumption without overheating. It is to provide a post-processing apparatus.
上記目的を達成するため、請求項1の排気後処理装置は、内燃機関の排気通路に設けられ、排気中のパティキュレートマターを捕捉するフィルタと、前記排気通路に前記フィルタの排気上流に位置して設けられた酸化触媒と、内燃機関の燃料噴射弁により主燃料噴射を行った後、排気行程で副燃料噴射を行う燃料噴射制御手段と、前記排気通路に前記酸化触媒の排気上流に位置して設けられ、該酸化触媒に燃料を供給する排気通路燃料供給手段と、前記フィルタに捕捉されたパティキュレートマターを除去して該フィルタの再生が必要なとき、前記燃料噴射制御手段により前記副燃料噴射を行うことで排気温度を上昇させて前記酸化触媒を昇温させるとともに、前記排気通路燃料供給手段により前記酸化触媒に燃料の供給を行うことで酸化反応を生起させて前記フィルタを昇温させ、前記フィルタに捕捉されたパティキュレートマターを燃焼除去して前記フィルタを強制的に再生させる強制再生手段と、前記強制再生手段により前記フィルタを強制的に再生させる際の前記フィルタの排気流入口部分の目標温度を設定するフィルタ入口目標温度設定手段と、前記フィルタの排気流入口部分の温度を検出するフィルタ入口温度検出手段とを備え、前記強制再生手段は、前記フィルタ入口目標温度設定手段により設定された目標温度と前記フィルタ入口温度検出手段により検出された温度との差が所定値以上であるとき、少なくとも前記副燃料噴射を中止することを特徴とする。
In order to achieve the above object, an exhaust aftertreatment device according to
請求項2の排気後処理装置は、請求項1において、前記強制再生手段は、前記フィルタ入口目標温度設定手段により設定された目標温度と前記フィルタ入口温度検出手段により検出された温度との差が所定値以上であるとき、前記排気通路燃料供給手段による燃料の供給を中止し、所定時間経過後に前記副燃料噴射を中止することを特徴とする。
請求項3の排気後処理装置は、請求項1または2において、前記強制再生手段は、前記フィルタ入口目標温度設定手段により設定された目標温度と前記フィルタ入口温度検出手段により検出された温度との差が前記所定値より小さい第2所定値未満になると、前記副燃料噴射及び前記排気通路燃料供給手段による燃料の供給を再開することを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, there is provided the exhaust aftertreatment device according to the first aspect, wherein the forced regeneration means has a difference between a target temperature set by the filter inlet target temperature setting means and a temperature detected by the filter inlet temperature detection means. When it is equal to or greater than a predetermined value, the supply of fuel by the exhaust passage fuel supply means is stopped, and the auxiliary fuel injection is stopped after a lapse of a predetermined time.
According to a third aspect of the present invention, there is provided the exhaust aftertreatment device according to the first or second aspect, wherein the forced regeneration means is configured to obtain a target temperature set by the filter inlet target temperature setting means and a temperature detected by the filter inlet temperature detecting means. When the difference becomes less than a second predetermined value which is smaller than the predetermined value, the sub fuel injection and the fuel supply by the exhaust passage fuel supply means are resumed.
請求項1の排気後処理装置によれば、燃料噴射制御手段による副燃料噴射と排気通路燃料供給手段による燃料の供給とを行うことでフィルタの強制再生を行う場合において、フィルタ入口目標温度設定手段により設定された目標温度とフィルタ入口温度検出手段により検出された温度との差が所定値以上であるときには、少なくとも副燃料噴射が中止される。
According to the exhaust aftertreatment device of
従って、フィルタの排気流入口部分の温度が予め設定した目標温度よりも所定値以上高い場合には、フィルタは昇温傾向にあり、このとき内燃機関の運転条件が変化する等して副燃料噴射による燃料(HC)が酸化触媒に達する所謂HCスリップが発生すると、当該HCスリップによる燃料と排気通路燃料供給手段による燃料とが共に酸化触媒上で反応し、フィルタはさらに昇温して過昇温のおそれがあるが、少なくとも副燃料噴射を中止することにより、フィルタの過昇温を防止でき、フィルタの熱劣化を未然に防止してフィルタの耐久性能を向上させることができる。また、副燃料噴射を中止することで、無駄な燃料噴射を排除して燃費の悪化をも防止することができる。 Accordingly, when the temperature of the exhaust inlet portion of the filter is higher than a preset target temperature by a predetermined value or more, the filter tends to rise in temperature, and at this time, the operating condition of the internal combustion engine changes, for example, the auxiliary fuel injection When a so-called HC slip occurs in which the fuel (HC) from the fuel reaches the oxidation catalyst, both the fuel from the HC slip and the fuel from the exhaust passage fuel supply means react on the oxidation catalyst, and the temperature of the filter further rises and overheats. However, at least by stopping the auxiliary fuel injection, it is possible to prevent excessive temperature rise of the filter, to prevent thermal deterioration of the filter, and to improve the durability of the filter. Further, by canceling the auxiliary fuel injection, it is possible to eliminate useless fuel injection and prevent deterioration of fuel consumption.
請求項2の排気後処理装置によれば、フィルタ入口目標温度設定手段により設定された目標温度とフィルタ入口温度検出手段により検出された温度との差が所定値以上であるときには、排気通路燃料供給手段による燃料の供給が中止され、所定時間経過後に副燃料噴射が中止される。
従って、副燃料噴射のみならず排気通路燃料供給手段による燃料の供給を中止することで、より一層フィルタの過昇温を防止できる一方、酸化触媒上での酸化反応も中止されるために酸化触媒が活性状態でなくなることがあり、この場合には副燃料噴射と排気通路燃料供給手段による燃料の供給とを再開しようとしても酸化触媒が再び活性状態になるのを待つ必要があるのであるが、副燃料噴射については排気通路燃料供給手段による燃料の供給の中止よりも所定時間遅らせて中止することにより、酸化触媒を活性状態に維持可能となり、副燃料噴射と排気通路燃料供給手段による燃料の供給とを速やかに再開することができる。これにより、強制再生を短時間で完了でき、フィルタを過昇温なく速やかに再生可能であり、例えば排気後処理装置が車両に搭載されている場合において、車両の運転フィーリングの向上を図ることができる。
According to the exhaust aftertreatment device of the second aspect, when the difference between the target temperature set by the filter inlet target temperature setting means and the temperature detected by the filter inlet temperature detection means is equal to or greater than a predetermined value, the exhaust passage fuel supply is performed. The fuel supply by the means is stopped, and the auxiliary fuel injection is stopped after a predetermined time.
Therefore, by stopping not only the sub fuel injection but also the fuel supply by the exhaust passage fuel supply means, it is possible to further prevent the temperature of the filter from being excessively raised, while the oxidation reaction on the oxidation catalyst is also stopped. In this case, it is necessary to wait for the oxidation catalyst to become active again even if it is attempted to resume the sub fuel injection and the fuel supply by the exhaust passage fuel supply means. The auxiliary fuel injection is stopped after a predetermined time from the stop of the fuel supply by the exhaust passage fuel supply means, so that the oxidation catalyst can be maintained in an active state, and the fuel supply by the sub fuel injection and the exhaust passage fuel supply means is possible. Can be resumed promptly. As a result, forced regeneration can be completed in a short time, and the filter can be quickly regenerated without overheating. For example, when an exhaust aftertreatment device is mounted on the vehicle, the driving feeling of the vehicle is improved. Can do.
請求項3の排気後処理装置によれば、フィルタ入口目標温度設定手段により設定された目標温度とフィルタ入口温度検出手段により検出された温度との差が所定値より小さい第2所定値未満になると、副燃料噴射及び排気通路燃料供給手段による燃料の供給が再開される。
従って、副燃料噴射と排気通路燃料供給手段による燃料の供給とを再開した後、過昇温が生じないよう再び副燃料噴射と排気通路燃料供給手段による燃料の供給とが中止されてしまうことを極力回避することができる。
According to the exhaust aftertreatment device of claim 3, when the difference between the target temperature set by the filter inlet target temperature setting means and the temperature detected by the filter inlet temperature detection means becomes less than the second predetermined value which is smaller than the predetermined value. The fuel supply by the auxiliary fuel injection and the exhaust passage fuel supply means is resumed.
Therefore, after restarting the sub fuel injection and the fuel supply by the exhaust passage fuel supply means, the sub fuel injection and the fuel supply by the exhaust passage fuel supply means are stopped again so as not to cause an excessive temperature rise. It can be avoided as much as possible.
以下、図面に基づき本発明の一実施形態について説明する。
図1は、車両に搭載された本発明に係る排気後処理装置が適用される4気筒のディーゼルエンジン(以下、エンジンという)のシステム構成図を示しており、図1に基づき本発明に係る排気後処理装置の構成を説明する。
エンジン1は各気筒共通の高圧蓄圧室(以下、コモンレールという)2を備えており、図示しない燃料噴射ポンプから供給されてコモンレール2に蓄えられた高圧の燃料である軽油を、各気筒に設けられたインジェクタ4に供給し、各インジェクタ4からそれぞれの気筒内に噴射する。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a system configuration diagram of a four-cylinder diesel engine (hereinafter referred to as an engine) to which an exhaust aftertreatment device according to the present invention mounted on a vehicle is applied, and the exhaust according to the present invention is based on FIG. The configuration of the post-processing device will be described.
The
吸気通路6にはターボチャージャ8が装備されており、エアクリーナ7から吸入された吸気は、吸気通路6からターボチャージャ8のコンプレッサ8aへと流入し、コンプレッサ8aで過給された吸気はインタークーラ10及び吸気制御弁12を介して吸気マニホールド14に導入される。
一方、エンジン1の各気筒から排気が排出される排気ポート(図示せず)は、排気マニホールド18を介して排気管(排気通路)20に接続されている。なお、排気マニホールド18と吸気マニホールド14との間には、EGR弁22を介して排気マニホールド18と吸気マニホールド14とを連通するEGR通路24が設けられている。
The
On the other hand, an exhaust port (not shown) through which exhaust is discharged from each cylinder of the
排気管20はターボチャージャ8のタービン8bを経た後、排気絞り弁26を介して排気後処理ユニット30に接続されている。また、タービン8bの回転軸はコンプレッサ8aの回転軸と連結されており、タービン8bが排気管20内を流動する排気を受けてコンプレッサ8aを駆動する。
排気後処理ユニット30は、酸化触媒36が収容されると共に、この酸化触媒36の排気下流側にディーゼル・パティキュレート・フィルタ(以下、DPFという)38が収容されて構成されている。DPF38は、排気中のパティキュレートマター(以下、PMという)を捕集することによりエンジン1の排気を浄化するために設けられる。
The
The
DPF38はハニカム型のセラミック担体からなり、上流側と下流側とを連通する通路が多数並設されると共に、通路の上流側開口と下流側開口とが交互に閉鎖されており、エンジン1の排気が内部を流通することによって排気中のPMを捕集する。
酸化触媒36は排気中のNOを酸化させてNO2を生成するので、このように酸化触媒36とDPF38とを配置することにより、DPF38に捕集され堆積しているPMは、通常においては、酸化触媒36から供給されたNO2と反応して酸化し、これによりDPF38の連続再生が行われる。
The
Since the
また、酸化触媒36の排気上流側には、排気管20内ひいては酸化触媒36に向けて燃料(軽油)を噴射する燃料添加インジェクタ(排気通路燃料供給手段)28が設けられている。この燃料添加インジェクタ28は、主としてDPF38に捕集されたPMを強制的に燃焼除去するDPF38の強制再生時において酸化触媒36に燃料を供給するものである。即ち、DPF38に堆積したPMを強制的に燃焼除去する必要があるときには、燃料添加インジェクタ28から燃料が噴射(以下、排気管内燃料噴射という)され、これにより酸化触媒36上で酸化反応が生起し、この酸化反応の反応熱によってDPF38が昇温してPMが急速に燃焼除去され、DPF38の強制再生が行われる。
A fuel addition injector (exhaust passage fuel supply means) 28 for injecting fuel (light oil) into the
酸化触媒36の上流側には、酸化触媒36及びDPF38の排気上流側の排気圧力を検出する上流側圧力センサ40が設けられ、下流側にはDPF38の排気下流側の排気圧力を検出する下流側圧力センサ42が設けられている。
また、酸化触媒36とDPF38との間には、DPF38の入口の排気温度、ひいてはDPF38の入口部分の温度を検出するDPF入口温度センサ(フィルタ入口温度検出手段)44が設けられている。
An
A DPF inlet temperature sensor (filter inlet temperature detecting means) 44 is provided between the
ECU(電子コントロールユニット)50は、エンジン1の運転制御をはじめとして総合的な制御を行うための制御装置であり、CPU、メモリ、タイマカウンタなどから構成され、様々な制御量の演算を行うと共に、その制御量に基づき各種デバイスの制御を行う。
ECU50の入力側には、各種制御に必要な情報を収集するため、上述した上流側圧力センサ40、下流側圧力センサ42及びDPF入口温度センサ44のほか、各種センサ類が接続されている。一方、出力側には、演算した制御量に基づき制御が行われる各気筒のインジェクタ4、吸気制御弁12、EGR弁22、排気絞り弁26及び燃料添加インジェクタ28などの各種デバイス類が接続されている。
The ECU (Electronic Control Unit) 50 is a control device for performing comprehensive control including operation control of the
In addition to the
これより、ECU50では、エンジン1の各気筒への燃料供給量の演算、及び演算した燃料供給量に基づいてインジェクタ4からの燃料供給量を制御する燃料供給制御、燃料添加インジェクタ28の駆動制御等の各種制御が行われる。
特に、本発明に係る排気後処理装置では、エンジン1は主燃料噴射のほかに主に排気昇温を目的として排気行程(例えば、排気行程後期)においてインジェクタ4から副燃料噴射(以下、レイトポスト噴射という)を行うことが可能に構成されており、ECU50の指令により当該レイトポスト噴射を実施可能である(燃料噴射制御手段)。即ち、ECU50の指令に基づきレイトポスト噴射を行うことで、レイトポスト噴射による燃料の多くを未燃燃料として排気管20に排出するようにでき、当該未燃燃料と排気中の残存酸素とを排気管20内で反応させて排気温度を上昇させることが可能である。
Thus, the
In particular, in the exhaust aftertreatment device according to the present invention, the
これにより、上記DPF38の強制再生を行う場合において、当該レイトポスト噴射を行うようにすれば、排気温度を上昇させて酸化触媒36を昇温させることができ、酸化触媒36を活性状態(例えば、触媒温度が250℃以上)とし或いは当該活性状態に維持することができ、酸化触媒36上での酸化反応を良好に生起させることができる。
以下、このように構成された本発明に係る排気後処理装置の作用及び効果について説明する。
As a result, in the case of performing forced regeneration of the
The operation and effect of the exhaust aftertreatment device according to the present invention configured as described above will be described below.
図2を参照すると、本発明に係る排気後処理装置においてECU50により実行される強制再生制御の制御ルーチンがフローチャートで示されており(強制再生手段)、以下同フローチャートに基づき説明する。
ステップS10では、強制再生が必要な状況か否かを判別する。ここでは、DPF38に堆積したPMが所定量に達したことをもって強制再生が必要な状況と判定するようにしており、例えばPMの堆積量をDPF38の目詰まり状況に基づき推定し、当該推定値が上記所定量に達したか否かを判別する。具体的には、上流側圧力センサ40と下流側圧力センサ42との差圧に基づいてDPF38の目詰まり状況を判定しPMの堆積量を推定する。
Referring to FIG. 2, a control routine of forced regeneration control executed by the
In step S10, it is determined whether or not forced regeneration is necessary. Here, it is determined that forced regeneration is necessary when the PM accumulated in the
ステップS10の判別結果が偽(No)の場合には何もせずに当該ルーチンを抜け、判別結果が真(Yes)の場合にはステップS12に進む。
ステップS12では、DPF38の入口部分の目標温度、即ちフィルタ入口目標温度Tft(例えば、600℃近傍値)を設定する(フィルタ入口目標温度設定手段)。つまり、強制再生では上述したようにDPF38を昇温させてPMを燃焼除去するのであるが、例えば上記PMの堆積量の推定値に応じて、当該DPF38の入口温度、ひいてはDPF38全体の温度の目標となる適切な温度を予め設定しておく。
If the determination result in step S10 is false (No), nothing is done and the routine is exited. If the determination result is true (Yes), the process proceeds to step S12.
In step S12, the target temperature of the inlet portion of the
ステップS14では、強制再生を実施すべく、レイトポスト噴射を開始する。上述したようにレイトポスト噴射は排気温度を上昇させて酸化触媒36を昇温させることを主な目的としていることから、レイトポスト噴射の燃料噴射量については、酸化触媒36を昇温させることが可能な量に適宜設定される。
そして、ステップS16では、燃料添加インジェクタ28を駆動させて排気管内燃料噴射を開始する。排気管内燃料噴射の噴射量についても、DPF38の入口温度が上記入口目標温度Tftを確保可能な程度の量となるように適宜設定される。
In step S14, late post injection is started to perform forced regeneration. As described above, the main purpose of the late post-injection is to raise the temperature of the
In step S16, the
ステップS18では、DPF入口温度センサ44からの情報に基づき、実際のフィルタ入口温度Tfを検出する。
そして、ステップS20において、フィルタ入口温度Tfと上記フィルタ入口目標温度Tftとを比較し、フィルタ入口温度Tfとフィルタ入口目標温度Tftとの差ΔTが所定値ΔT1(例えば、40℃)以上であるか否かを判別する。
In step S18, the actual filter inlet temperature Tf is detected based on the information from the DPF
In step S20, the filter inlet temperature Tf is compared with the filter inlet target temperature Tft, and the difference ΔT between the filter inlet temperature Tf and the filter inlet target temperature Tft is greater than or equal to a predetermined value ΔT1 (for example, 40 ° C.). Determine whether or not.
フィルタ入口温度Tfとフィルタ入口目標温度Tftとの差ΔTが所定値ΔT1(例えば、40℃)以上であるような場合には、DPF38の温度が異常昇温している可能性があり、このような場合にはDPF38が過昇温して熱劣化するおそれがあると考えられ、ステップS22に進み、排気管内燃料噴射を中止する。
ステップS24では、差ΔTが所定値ΔT1以上になってから所定時間t1(例えば、10sec)が経過したか否かを判別する。判別結果が偽(No)で未だ所定時間t1が経過していない場合には所定時間t1が経過するのを待つ。一方、判別結果が真(Yes)で所定時間t1が経過したと判定された場合には、ステップS26に進み、レイトポスト噴射を中止する。
If the difference ΔT between the filter inlet temperature Tf and the filter inlet target temperature Tft is equal to or greater than a predetermined value ΔT1 (for example, 40 ° C.), the temperature of the
In step S24, it is determined whether or not a predetermined time t1 (for example, 10 seconds) has elapsed since the difference ΔT has become equal to or greater than a predetermined value ΔT1. When the determination result is false (No) and the predetermined time t1 has not yet elapsed, the process waits for the predetermined time t1 to elapse. On the other hand, when it is determined that the determination result is true (Yes) and the predetermined time t1 has elapsed, the process proceeds to step S26, and the late post injection is stopped.
即ち、フィルタ入口温度Tfとフィルタ入口目標温度Tftとの差ΔTが所定値ΔT1以上になると、先ず排気管内燃料噴射を中止した後、所定時間t1が経過するのを待ってレイトポスト噴射を中止する。
このように排気管内燃料噴射とレイトポスト噴射とを中止すると、例えばエンジン1の運転条件が急に変化する等した場合、レイトポスト噴射による燃料(HC)が排気管20内で十分に反応せず、当該燃料(HC)がそのまま酸化触媒36に達する所謂HCスリップが発生する場合があり、HCスリップが発生すると、当該HCスリップによる燃料と排気管内燃料噴射による燃料とが共に酸化触媒36上で反応し、DPF38はさらに昇温して過昇温のおそれがあるのであるが、排気管内燃料噴射とレイトポスト噴射とを中止することにより、かかるDPF38の過昇温を防止でき、DPF38の熱劣化を未然に防止することができる。また、特にレイトポスト噴射を中止することで、レイトポスト噴射による無駄な燃料噴射を排除して燃費の悪化をも防止することができる。
That is, when the difference ΔT between the filter inlet temperature Tf and the filter inlet target temperature Tft becomes equal to or greater than the predetermined value ΔT1, first the fuel injection in the exhaust pipe is stopped, and then the late post injection is stopped after a predetermined time t1 has elapsed. .
When the fuel injection in the exhaust pipe and the late post injection are stopped in this way, for example, when the operating condition of the
また、このようにレイトポスト噴射を排気管内燃料噴射の中止よりも所定時間t1だけ遅らせて中止するようにすると、仮にレイトポスト噴射と排気管内燃料噴射とを同時に中止した場合には、酸化触媒36上での酸化反応も中止されるために酸化触媒36が活性状態でなくなることがあり、その後にレイトポスト噴射と排気管内燃料噴射とを再開しようとしても酸化触媒36が再び活性状態になるのを待つ必要があるのであるが、酸化触媒36を活性状態に維持可能となり、レイトポスト噴射と排気管内燃料噴射とを速やかに再開することができる。これにより、強制再生を短時間で完了でき、DPF38を過昇温なく速やかに再生可能である。
Further, if the late post injection is stopped after a predetermined time t1 from the stop of the fuel injection in the exhaust pipe in this way, if the late post injection and the fuel injection in the exhaust pipe are stopped at the same time, the
ステップS28では、フィルタ入口温度Tfとフィルタ入口目標温度Tftとの差ΔTが上記所定値ΔT1よりも小さな所定値(第2所定値)ΔT2(<ΔT1:例えば、20℃)未満であるか否かを判別する。
フィルタ入口温度Tfとフィルタ入口目標温度Tftとの差ΔTが所定値ΔT2(例えば、20℃)未満であるような場合には、差ΔTが十分小さくなってDPF38がもはや異常昇温するような状況を脱したと判断できる。故に、ステップS28の判別結果が偽(No)の場合にはレイトポスト噴射と排気管内燃料噴射との中止を維持する一方、判別結果が真(Yes)の場合には、ステップS14に戻り、レイトポスト噴射と排気管内燃料噴射とを再開する。
In step S28, whether or not the difference ΔT between the filter inlet temperature Tf and the filter inlet target temperature Tft is less than a predetermined value (second predetermined value) ΔT2 (<ΔT1: for example, 20 ° C.) smaller than the predetermined value ΔT1. Is determined.
When the difference ΔT between the filter inlet temperature Tf and the filter inlet target temperature Tft is less than a predetermined value ΔT2 (for example, 20 ° C.), the difference ΔT becomes sufficiently small and the
このようにフィルタ入口温度Tfとフィルタ入口目標温度Tftとの差ΔTが十分小さくなってからレイトポスト噴射と排気管内燃料噴射とを再開することで、過昇温が生じないよう再びレイトポスト噴射と排気管内燃料噴射とが中止されてしまうことを極力回避しながら、レイトポスト噴射と排気管内燃料噴射とを適切なタイミングで再開することができる。これにより、やはりDPF38を過昇温なく速やかに再生可能である。
In this way, by restarting the late post injection and the fuel injection in the exhaust pipe after the difference ΔT between the filter inlet temperature Tf and the filter inlet target temperature Tft becomes sufficiently small, the late post injection is performed again so that the excessive temperature rise does not occur. The late post injection and the exhaust pipe fuel injection can be restarted at an appropriate timing while avoiding the suspension of the fuel injection in the exhaust pipe as much as possible. As a result, the
そして、ステップS20の判別結果が偽(No)の場合にはステップS30に進み、強制再生の完了判定を行い、判別結果が偽(No)の場合にはレイトポスト噴射と排気管内燃料噴射とを継続する一方、判別結果が真(Yes)で強制再生完了と判定された場合には、強制再生を終了する。詳しくは、強制再生が完了したか否かについては、上述したように上流側圧力センサ40と下流側圧力センサ42との差圧に基づいてDPF38へのPMの堆積量を監視して判定するようにしてもよいし、上記レイトポスト噴射と排気管内燃料噴射との中止期間を除く一定期間経過したことをもって完了と判定するようにしてもよい。
If the determination result in step S20 is false (No), the process proceeds to step S30, where the forced regeneration completion determination is performed. If the determination result is false (No), late post injection and fuel injection in the exhaust pipe are performed. On the other hand, if the determination result is true (Yes) and it is determined that the forced regeneration is completed, the forced regeneration is terminated. Specifically, whether or not the forced regeneration is completed is determined by monitoring the amount of PM accumulated on the
図3を参照すると、上記強制再生制御を実施したときのフィルタ入口目標温度Tft(破線)、フィルタ入口温度Tf(実線)及び酸化触媒36の温度(一点鎖線)の時間変化、フィルタ入口温度Tfとフィルタ入口目標温度Tftとの差ΔTの時間変化並びにレイトポスト噴射及び排気管内燃料噴射の各燃料噴射量の時間変化がタイムチャートで示されているが、同図に示すように、強制再生中にフィルタ入口温度Tfとフィルタ入口目標温度Tftとの差ΔTが所定値ΔT1以上になると、先ず排気管内燃料噴射が中止され、所定時間t1が経過するとレイトポスト噴射が中止され、DPF38の過昇温が防止される。そして、差ΔTが所定値ΔT2未満になると、酸化触媒36の温度を比較的高く維持した状態のままにレイトポスト噴射及び排気管内燃料噴射が速やかに再開される。
Referring to FIG. 3, the filter inlet target temperature Tft (broken line), the filter inlet temperature Tf (solid line), and the temperature of the oxidation catalyst 36 (one-dot chain line) when the forced regeneration control is performed, the filter inlet temperature Tf The time change of the difference ΔT from the filter inlet target temperature Tft and the time change of each fuel injection amount of the late post injection and the fuel injection in the exhaust pipe are shown in the time chart. As shown in FIG. When the difference ΔT between the filter inlet temperature Tf and the filter inlet target temperature Tft becomes equal to or greater than the predetermined value ΔT1, first, the fuel injection in the exhaust pipe is stopped. Is prevented. When the difference ΔT becomes less than the predetermined value ΔT2, the late post injection and the fuel injection in the exhaust pipe are quickly restarted while the temperature of the
このように、本発明に係る排気後処理装置によれば、レイトポスト噴射と排気管内燃料噴射とを行う強制再生において、レイトポスト噴射による無駄な燃料噴射を排除して燃費の悪化を防止しつつDPF38を過昇温なく速やかに再生可能である。さらに、酸化触媒36の温度を比較的高く維持しながら、レイトポスト噴射と排気管内燃料噴射とを速やかに再開可能であり、強制再生を短時間で完了してDPF38を過昇温なく速やかに再生することが可能である。これにより、DPF38の耐久性能を向上させ、例えば車両の運転フィーリングの向上を図ることができる。
As described above, according to the exhaust aftertreatment device according to the present invention, in the forced regeneration in which the late post injection and the fuel injection in the exhaust pipe are performed, the wasteful fuel injection by the late post injection is eliminated and the deterioration of the fuel consumption is prevented. The
以上で本発明に係る排気後処理装置の一実施形態の説明を終えるが、本発明の実施形態は上記に限定されるものではない。
例えば、上記実施形態では、フィルタ入口温度Tfとフィルタ入口目標温度Tftとの差ΔTが所定値ΔT1以上になるとレイトポスト噴射及び排気管内燃料噴射の双方を中止するようにしているが、少なくともレイトポスト噴射のみを中止するようにしてもよく、これによりHCスリップによる燃料が酸化触媒36上で反応しないようにでき、燃費の悪化を防止しつつDPF38の過昇温を良好に防止可能である。
Although the description of the embodiment of the exhaust aftertreatment device according to the present invention has been completed above, the embodiment of the present invention is not limited to the above.
For example, in the above embodiment, when the difference ΔT between the filter inlet temperature Tf and the filter inlet target temperature Tft exceeds a predetermined value ΔT1, both the late post injection and the exhaust pipe fuel injection are stopped. Only the injection may be stopped, whereby the fuel due to the HC slip can be prevented from reacting on the
また、上記実施形態では、ターボチャージャ8や吸気制御弁12、さらにはEGR弁22、EGR通路24や排気絞り弁26を設けるようにしているが、これらは本発明においては必須ではなく、設けないようにしてもよい。
In the above embodiment, the turbocharger 8, the
1 エンジン(ディーゼルエンジン)
4 インジェクタ
20 排気管(排気通路)
28 燃料添加インジェクタ(排気通路燃料供給手段)
30 排気後処理ユニット
36 酸化触媒
38 DPF(フィルタ)
50 電子コントロールユニット(ECU)
1 engine (diesel engine)
4
28 Fuel addition injector (exhaust passage fuel supply means)
30
50 Electronic control unit (ECU)
Claims (3)
前記排気通路に前記フィルタの排気上流に位置して設けられた酸化触媒と、
内燃機関の燃料噴射弁により主燃料噴射を行った後、排気行程で副燃料噴射を行う燃料噴射制御手段と、
前記排気通路に前記酸化触媒の排気上流に位置して設けられ、該酸化触媒に燃料を供給する排気通路燃料供給手段と、
前記フィルタに捕捉されたパティキュレートマターを除去して該フィルタの再生が必要なとき、前記燃料噴射制御手段により前記副燃料噴射を行うことで排気温度を上昇させて前記酸化触媒を昇温させるとともに、前記排気通路燃料供給手段により前記酸化触媒に燃料の供給を行うことで酸化反応を生起させて前記フィルタを昇温させ、前記フィルタに捕捉されたパティキュレートマターを燃焼除去して前記フィルタを強制的に再生させる強制再生手段と、
前記強制再生手段により前記フィルタを強制的に再生させる際の前記フィルタの排気流入口部分の目標温度を設定するフィルタ入口目標温度設定手段と、
前記フィルタの排気流入口部分の温度を検出するフィルタ入口温度検出手段とを備え、
前記強制再生手段は、前記フィルタ入口目標温度設定手段により設定された目標温度と前記フィルタ入口温度検出手段により検出された温度との差が所定値以上であるとき、少なくとも前記副燃料噴射を中止することを特徴とする排気後処理装置。 A filter that is provided in an exhaust passage of the internal combustion engine and captures particulate matter in the exhaust;
An oxidation catalyst provided in the exhaust passage and located upstream of the exhaust of the filter;
Fuel injection control means for performing sub fuel injection in the exhaust stroke after performing main fuel injection by the fuel injection valve of the internal combustion engine;
An exhaust passage fuel supply means which is provided in the exhaust passage upstream of the oxidation catalyst and supplies fuel to the oxidation catalyst;
When the particulate matter captured by the filter is removed and the filter needs to be regenerated, the fuel injection control means performs the auxiliary fuel injection to raise the exhaust temperature and raise the temperature of the oxidation catalyst. Then, by supplying fuel to the oxidation catalyst by the exhaust passage fuel supply means, an oxidation reaction is caused to raise the temperature of the filter, and the particulate matter trapped by the filter is burned and removed to force the filter. Forced regeneration means to automatically regenerate,
Filter inlet target temperature setting means for setting a target temperature of the exhaust inlet portion of the filter when the filter is forcibly regenerated by the forced regeneration means;
Filter inlet temperature detection means for detecting the temperature of the exhaust inlet portion of the filter,
The forced regeneration means stops at least the auxiliary fuel injection when the difference between the target temperature set by the filter inlet target temperature setting means and the temperature detected by the filter inlet temperature detection means is a predetermined value or more. An exhaust aftertreatment device.
Priority Applications (1)
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| JP2007294140A JP2009121264A (en) | 2007-11-13 | 2007-11-13 | Exhaust gas after-treatment device |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2011226356A (en) * | 2010-04-19 | 2011-11-10 | Volvo Powertrain Ab | Exhaust emission control device of diesel engine |
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2007
- 2007-11-13 JP JP2007294140A patent/JP2009121264A/en not_active Withdrawn
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