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JP2013068185A - ディーゼルエンジン - Google Patents

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Abstract

【課題】ＤＯＣの劣化で未燃燃料がＤＯＣをスリップする不具合を防止することができるディーゼルエンジンを提供する。
【解決課題】この課題解決のため、ＤＰＦのＰＭ堆積推定値が所定の再生要求値に至った後、排気流量とＤＯＣ入口排気温度に基づいて、制御手段がポスト噴射量を演算Ｓ３し、ポスト噴射によるＤＰＦの再生処理を実施Ｓ４させた後、制御手段がＤＯＣ出口排気温度の検出値と、ＤＯＣの劣化がない場合のＤＯＣ出口排気温度の理論値とを比較し、ＤＯＣ出口排気温度の検出値がＤＯＣ出口排気温度の理論値よりも低い場合には、制御手段がポスト噴射量を減量補正Ｓ７する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ディーゼルエンジンに関し、詳しくは、ＤＯＣの劣化で未燃燃料がＤＯＣをスリップする不具合を防止することができるディーゼルエンジンに関する。この明細書及び特許請求の範囲で、ＤＯＣとはディーゼル酸化触媒、ＤＰＦとはディーゼルパティキュレートフィルタ、ＰＭとは粒子状物質をいう。
従来、ディーゼルエンジンとして、排気経路にＤＯＣとＤＰＦとを配置し、ＤＰＦのＰＭ堆積推定値が所定の再生要求値に至った後、制御手段がＤＰＦ再生手段にポスト噴射によるＤＰＦの再生処理を実施させ、排気中に未燃燃料を混入させることにより、ＤＯＣでの未燃燃料の触媒燃焼で排気温度を上昇させて、ＤＰＦに堆積したＰＭを焼却させ、所定のＤＰＦ再生完了条件が満たされたら、制御手段がポスト噴射によるＤＰＦの再生処理を完了させるようにしたものがある(例えば、特許文献１参照)。
この種のディーゼルエンジンによれば、ＤＰＦを再生して再利用することができる利点がある。
しかし、この従来技術では、ＤＯＣ出口排気温度が高まるのに応じてポスト噴射量を増加させるようになっているため、問題がある。
特開２００５−３０７７４４号公報(図１参照)
《問題》 ＤＯＣの劣化で未燃燃料がＤＯＣをスリップする不具合を防止することができない。
ＤＯＣ出口排気温度が高まるのに応じてポスト噴射量を増加させるようになっているため、ＤＯＣが劣化している場合であっても、高負荷時にはメイン燃料噴射量の増加でＤＯＣ出口温度が高まり、ＤＯＣの酸化能力を越える量のポスト噴射が実施され、ＤＯＣの劣化で未燃燃料がＤＯＣをスリップする不具合を防止することができない。未燃燃料がＤＯＣをスリップすると、下流のＤＰＦで未燃燃料が火炎燃焼し、その燃焼熱でＤＰＦが熱損傷することがある。
本発明の課題は、ＤＯＣの劣化で未燃燃料がＤＯＣをスリップする不具合を防止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。
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、図２に例示するように、排気経路にＤＯＣ(１)とＤＰＦ(２)とを配置し、ＤＰＦ(２)のＰＭ堆積推定値が所定の再生要求値に至った後、制御手段(３)がＤＰＦ再生手段(４)にポスト噴射によるＤＰＦ(２)の再生処理を実施(Ｓ４)させ、排気(５)中に未燃燃料を混入させることにより、ＤＯＣ(１)での未燃燃料の触媒燃焼で排気温度を上昇させて、ＤＰＦ(２)に堆積したＰＭを焼却させ、所定のＤＰＦ再生の完了条件が満たされたら、制御手段(３)がポスト噴射によるＤＰＦ(２)の再生処理を完了(Ｓ１１)させるようにしたディーゼルエンジンにおいて、
図１、図２に例示するように、ＤＰＦ(２)のＰＭ堆積推定値が所定の再生要求値に至った後、排気流量とＤＯＣ入口排気温度に基づいて、制御手段(３)がポスト噴射量を演算(Ｓ３)し、ポスト噴射によるＤＰＦ(２)の再生処理を実施(Ｓ４)させた後、制御手段(３)がＤＯＣ出口排気温度の検出値と、ＤＯＣ(１)の劣化がない場合のＤＯＣ出口排気温度の理論値とを比較し、ＤＯＣ出口排気温度の検出値がＤＯＣ出口排気温度の理論値よりも低い場合には、制御手段(３)が排気流量とＤＯＣ入口排気温度に基づいて演算するポスト噴射量を減量補正(Ｓ７)する、ことを特徴とするディーゼルエンジン。
(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の劣化で未燃燃料がＤＯＣをスリップする不具合を防止することができる。
図１、図２に例示するように、ＤＯＣ出口排気温度の検出値がＤＯＣ出口排気温度の理論値よりも低い場合には、制御手段(３)がポスト噴射量を減量補正(Ｓ７)するので、ＤＯＣ(１)が劣化している場合には、ＤＯＣ出口排気温度の検出値がＤＯＣ出口排気温度の理論値よりも低くなることにより、ポスト噴射量が減量補正され、ＤＯＣ(１)の酸化能力を越える量のポスト噴射が防止され、ＤＯＣ(１)の劣化で未燃燃料がＤＯＣ(１)をスリップする不具合を防止することができる。
本発明の実施形態に係るディーゼルエンジンの模式図である。 図１のエンジンの制御手段による処理のフローチャートである。
図１、図２は本発明の実施形態に係るディーゼルエンジンを説明する図であり、この実施形態では、コモンレール式の水冷立形直列多気筒ディーゼルエンジンについて説明する。
このディーゼルエンジンは、次のように構成されている。
シリンダブロック(６)の上部にシリンダヘッド(７)を組み付け、シリンダブロック(６)の前部にエンジン冷却ファン(８)を配置し、シリンダブロック(６)の後部にフライホイール(９)を配置している。シリンダヘッド(７)の横一側には排気マニホルド(１０)を組み付け、排気マニホルド(１０)に過給機(１１)を組み付け、過給機(１１)の下流の排気経路に排気処理装置(１２)を配置している。
燃料タンク(１３)に燃料サプライポンプ(１４)を介してコモンレール(１５)を接続し、コモンレール(１５)に各気筒毎の燃料インジェクタ(１６)を接続している。
フライホイール(９)にパルサロータ(１７)を取り付け、動弁カム軸(１８)にカム軸ロータ(１９)を取り付け、パルサロータ(１７)にピックアップコイル(２０)を対向させ、カム軸ロータ(１９)に気筒判別センサ(２１)を対向させ、ピックアップコイル(２０)でエンジン実回転数とクランク角度とを検出し、気筒判別センサ(２１)で所定の気筒の上死点が圧縮上死点であるか排気上死点であるか等、各気筒の燃焼行程を検出する。目標回転数検出センサ(２３)で調速レバー(２２)の調速位置、すなわちエンジン目標回転数を検出する。
ピックアップコイル(２０)と気筒判別センサ(２１)と目標回転数検出センサ(２３)とを制御手段(３)を介して燃料インジェクタ(１６)の電磁弁(３０)に連携させている。
制御手段(３)は、エンジン目標回転数とエンジン実回転数とに基づいて燃料噴射量(メイン噴射量)を演算し、クランク角度に基づいて、所定タイミングで燃料インジェクタ(１６)の電磁弁(３０)を開閉し、燃料インジェクタ(１６)から所定タイミングで所定量のメイン噴射を行う。制御手段(３)は、マイコンである。
排気処理装置(１２)の構成は、次の通りである。
ケーシング(２４)内にＤＯＣ(１)とＤＰＦ(２)とを収容している。上流にＤＯＣ(１)を配置し、下流にＤＰＦ(２)を配置している。
ＤＯＣ(１)は、セラミックのハニカム担体で、酸化触媒を担持させ、セル(１ａ)の両端を開口したフロースルータイプで、セル(１ａ)の内部を排気(５)が通過するようになっている。
ＤＰＦ(２)は、セラミックのハニカム担体で、隣合うセル(２ａ)の端部を交互に目封じたウォールフロータイプである。セル(２ａ)の内部とセル(２ａ)の壁(１ｂ)を排気が通過し、セル(２ａ)の壁(２ｂ)でＰＭを捕捉する。
ＤＯＣ(１)の入口側にはＤＯＣ入口排気温度センサ(２５)を配置し、ＤＯＣ(１)の出口側にはＤＯＣ出口排気温度センサ(３１)を配置している。ＤＯＣ(１)とＤＰＦ(２)との間にＤＦＦ入口排気温度センサ(２６)を配置している。また、ＤＯＣ(１)とＤＰＦ(２)との間にＤＰＦ入口排気圧センサ(２７)を配置し、ＤＰＦ(２)の入口側と出口側との間に入口側と出口側の排気圧の差圧を検出する差圧センサ(２８)を配置している。
ＤＯＣ入口排気温度センサ(２５)とＤＯＣ出口排気温度センサ(３１)とＤＦＦ入口排気温度センサ(２６)とＤＰＦ入口排気排気圧センサ(２７)と差圧センサ(２８)とは制御手段(３)を介して燃料インジェクタ(１６)の電磁弁(３０)に連携させている。
制御手段(３)は、燃料噴射量とＤＰＦ入口排気温度とに基づいてＤＰＦ(２)の第１のＰＭ堆積推定値を演算するとともに、ＤＰＦ入口排気圧とＤＰＦ(２)の入口側と出口側の差圧に基づいてＤＰＦ(２)の第２のＰＭ堆積推定値を演算する。第１のＰＭ堆積推定値と第２のＰＭ堆積推定値のいずれかが所定の再生要求値に至った後、制御手段(３)がＤＰＦ再生手段(４)にＤＰＦ(２)の再生処理を実施させる。ＤＰＦ再生手段(４)は、コモンレールシステム(２９)とＤＯＣ(１)との組み合わせからなり、ＤＰＦ(２)の再生処理は燃料インジェクタ(１６)からメイン噴射の後にボスト噴射を行い、その未燃燃料をＤＯＣ(１)で触媒燃焼させることにより行う。
図１、図２に示すように、排気経路にＤＯＣ(１)とＤＰＦ(２)とを配置し、ＤＰＦ(２)のＰＭ堆積推定量が所定の再生要求値に至った後、制御手段(３)がＤＰＦ再生手段(４)にポスト噴射を実施(Ｓ４)させ、排気(５)中に未燃燃料を混入させることにより、ＤＯＣ(１)での未燃燃料の触媒燃焼で排気温度を上昇させて、ＤＰＦ(２)に堆積したＰＭを焼却させ、所定のＤＰＦ再生完了条件が満たされたら、制御手段(３)がポスト噴射によるＤＰＦ(２)の再生処理を完了(Ｓ１１)させるようにしている。
図１、図２に示すように、ＤＰＦ(２)のＰＭ堆積推定値が所定の再生要求値に至った後、排気流量とＤＯＣ入口排気温度に基づいて、制御手段(３)がポスト噴射量を演算(Ｓ３)し、ポスト噴射を実施(Ｓ４)させた後、制御手段(３)がＤＯＣ出口排気温度の検出値と、ＤＯＣ(１)の劣化がない場合のＤＯＣ出口排気温度の理論値とを比較し、ＤＯＣ出口排気温度の検出値がＤＯＣ出口排気温度の理論値よりも低い場合には、制御手段(３)が排気流量とＤＯＣ入口排気温度に基づいて演算するポスト噴射量を減量補正(Ｓ７)する。
制御手段(３)による処理の流れは次の通りである。
ステップ(Ｓ１)でＤＰＦ(２)のＰＭ堆積推定値がＤＰＦ再生要求値に至ったか否かが判定され、判定が否定の場合には、判定が肯定されまでステップ(Ｓ１)を繰り返す。ステップ(Ｓ１)での判定が肯定されると、ステップ(Ｓ２)でＤＯＣ(１)の推定温度が活性化温度に至っているか否かが判定され、判定が否定の場合には、判定が肯定されまでステップ(Ｓ２)を繰り返す。ステップ(Ｓ２)での判定が肯定の場合にはステップ(Ｓ３)で排気流量とＤＯＣ入口排気温度に基づいてポスト噴射量を演算し、ステップ(Ｓ３)でポスト噴射によるＤＰＦ(２)の再生処理を実施する。
次にステップ(Ｓ４)でポスト噴射を実施し、ステップ(Ｓ５)でＤＯＣ出口排気温度を検出し、ステップ(Ｓ６)でＤＯＣ出口排気温度の検出値がＤＯＣ出口温度の理論値よりも低いか否かが判定される。ステップ(Ｓ６)での判定が肯定である場合には、ステップ(Ｓ７)でＤＯＣ出口排気温度の検出値がＤＯＣ出口排気温度の理論値との温度偏差に基づいてポスト噴射量を減量補正する。次に、ステップ(Ｓ８)でＤＯＣ(１)の推定温度が活性化温度に至っているか否かが判定され、判定が否定の場合には判定が肯定されるまでステップ(Ｓ８)が繰り返され、判定が肯定されると、ステップ(Ｓ９)でポスト噴射が実施される。
次に、ステップ(Ｓ１０)でＤＰＦ再生の終了条件が満たされたか否かが判定され、判定が肯定の場合にはステップ(Ｓ１１)でポスト噴射によるＤＰＦ(２)の再生処理を完了する。
ステップ(Ｓ６)での判定が否定の場合には、ステップ(Ｓ１２)でＤＰＦ再生の終了条件が満たされたか否かが判定され、判定が肯定である場合には、ステップ(Ｓ１１)でポスト噴射によるＤＰＦの再生処理を完了し、判定が否定である場合にはステップ(Ｓ２)に戻る。ステップ(Ｓ１０)で判定が否定の場合にはステップ(Ｓ５)に戻る。
ＤＯＣ(１)の推定温度は、ＤＯＣ入口排気温度、ＤＯＣ(１)の比熱、ＤＯＣ(１)からの放熱等に基づいて制御手段(３)が演算する。
ＤＯＣ(１)の活性化温度は２５０℃である。
ポスト噴射量は、ＤＰＦ入口排気温度の目標温度を６００℃とし、ＤＰＦ入口排気温度、ＤＯＣ入口排気温度、排気流量に基づいて制御手段(３)が演算する。排気流量は吸気量とメイン噴射量とＤＯＣ入口排気温度から制御手段(３)が演算する。
ポスト噴射は、コモンレールシステム(２９)のインジェクタ(１６)から、圧縮上死点付近でのメイン噴射の後、排気行程中に行う。
ＤＯＣ出口排気温度の理論値は、ＤＯＣ(１)の推定温度、ＤＯＣ(１)の劣化がない場合の酸化能力、ポスト噴射量に基づいて制御手段(３)が演算する。
ＤＰＦ(２)の再生処理の完了条件は、ＤＰＦ入口排気温度が６００℃以上に至っている再生進捗積算時間が１５分を経過した時とする。
(１) ＤＯＣ
(２) ＤＰＦ
(３) 制御手段
(４) ＤＰＦ再生手段
(５) 排気
(Ｓ３) ポスト噴射量を演算
(Ｓ４) ポスト噴射を実施
(Ｓ７) ポスト噴射量を減量補正
(Ｓ１１) 再生処理を完了

Claims (1)

  1. 排気経路にＤＯＣ(１)とＤＰＦ(２)とを配置し、ＤＰＦ(２)のＰＭ堆積推定値が所定の再生要求値に至った後、制御手段(３)がＤＰＦ再生手段(４)にポスト噴射によるＤＰＦ(２)の再生処理を実施(Ｓ４)させ、排気(５)中に未燃燃料を混入させることにより、ＤＯＣ(１)での未燃燃料の触媒燃焼で排気温度を上昇させて、ＤＰＦ(２)に堆積したＰＭを焼却させ、所定のＤＰＦ再生の完了条件が満たされたら、制御手段(３)がＤＰＦ(２)の再生処理を完了(Ｓ１１)させるようにしたディーゼルエンジンにおいて、
    ＤＰＦ(２)のＰＭ堆積推定値が所定の再生要求値に至った後、排気流量とＤＯＣ入口排気温度に基づいて、制御手段(３)がポスト噴射量を演算(Ｓ３)し、ポスト噴射によるＤＰＦ(２)の再生処理を実施(Ｓ４)させた後、制御手段(３)がＤＯＣ出口排気温度の検出値と、ＤＯＣ(１)の劣化がない場合のＤＯＣ出口排気温度の理論値とを比較し、ＤＯＣ出口排気温度の検出値がＤＯＣ出口排気温度の理論値よりも低い場合には、制御手段(３)がポスト噴射量を減量補正(Ｓ７)する、ことを特徴とするディーゼルエンジン。
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