JP3864436B2 - Exhaust gas purification device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の排気浄化装置に係り、詳しくは排気浄化装置に用いられ、エンジンの排気中に含まれる微粒子成分(パティキュレート)を捕集するディーゼルパティキュレートフィルタの再生に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、ディーゼルエンジンの排気ガス中に含まれるパティキュレートを捕集するために、ディーゼルパティキュレートフィルタ(以下、DPFという)が使用されている。DPFは、例えばコーディエライト等のセラミックよりなるハニカム形状の筒体で形成されている。DPFは、排気管の下流側に設けられ、エンジンから排出される排気ガスを透過させその透過時に排気ガス中に含まれるパティキュレートを捕集する。DPFによるパティキュレートの捕集量が、所定の量に達すると、機能回復のための該DPFの再生処理が行われる。再生処理は、該DPFをヒータ等によって加熱し、捕集されているパティキュレートを燃やすことによって再びフィルタとしての機能を回復させるものである。
【0003】
例えば、実開平6−87623号公報には、フィルタとヒータの温度に基づいてフィルタを再生するフィルタの再生燃焼制御装置が示されている。この装置は、ヒータの温度が第二の設定温度に達したときヒータを間欠運転し、フィルタの温度が第三の設定温度に達したときエアポンプを間欠運転する。そして、ヒータをオンにした時からカウントするタイマが所定数をカウント終了したときヒータの運転を停止して、フィルタにクラックが生じたり、フィルタが溶損するのを防止している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、フィルタを再生する場合に、ヒータ温度が一定であっても、そのフィルタに捕集されたパティキュレートの捕集量によって該フィルタ内の温度が大きく変化する。例えば、図3は捕集量が 8.6g/l のときのフィルタ内の温度を示し、図4は捕集量が14g/l のときのフィルタ内の温度を示している。尚、図3,4ともにヒータ温度は一定(600℃)である。図3,4から明らかなように、捕集量が多いほど、フィルタ内の温度は、該フィルタの上流,中流,下流いずれの場所においても、捕集量が多い方が温度が高くなる。特に、フィルタの中流においては、フィルタの使用限界温度である1000℃を越えてしまう。そのため、再生時にフィルタが溶損するという問題があった。また、捕集量が少ない場合は、燃え残りが生じる場合がある。
【0005】
本発明の目的はフィルを損傷させることなく再生処理を行うことができ、しかも燃え残りも防止できる内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するため、請求項1の発明は、内燃機関の排気系に設置され、排気ガス中に含まれるパティキュレートを捕集するフィルタと、前記フィルタを加熱する加熱手段と、前記フィルタに空気を供給する空気供給手段と、前記フィルタにより捕集されたパティキュレートの捕集量を算出する捕集量算出手段と、複数の捕集量に対応したフィルタの温度とフィルタに供給する空気量とからなる加熱条件を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された加熱条件から、前記捕集量算出手段により算出された捕集量に対応した加熱条件を選択する選択手段と、前記捕集量算出手段により算出された捕集量のみに基づいて前記選択手段により選択された加熱条件に基づいて、内燃機関の停止時における前記フィルタの再生処理中、前記フィルタの温度を制御するとともに該フィルタに供給する空気量を制御する制御手段とを備え、前記記憶手段に記憶されるフィルタの温度とフィルタに供給する空気量は、フィルタの捕集量が多くなるほど小さい値に設定される一方、フィルタの捕集量が少なくなるほど大きい値に設定されることを要旨とする。
【0007】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記フィルタの温度は、フィルタの入口温度であることを要旨とする。
請求項3に記載の発明は、請求項1又は請求項2に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記フィルタの再生処理中、前記制御手段は前記加熱手段をオン・オフ制御して前記フィルタの温度を制御することを要旨とする。
請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記加熱条件を構成するフィルタの温度は、前記加熱手段をオフに制御する時のフィルタの温度と前記加熱手段をオンに制御する時のフィルタの温度とからなり、前記フィルタの再生処理中、前記制御手段は、フィルタの温度を、前記加熱手段をオフに制御する時のフィルタの温度と前記加熱手段をオンに制御する時のフィルタの温度との間に制御することを要旨とする。
請求項5に記載の発明は、請求項4に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記加熱手段をオフに制御する時のフィルタの温度、及び前記加熱手段をオンに制御する時のフィルタの温度は、フィルタの捕集量が多くなるほど小さい値に設定される一方、フィルタの捕集量が少なくなるほど大きい値に設定されることを要旨とする。
【0008】
従って、請求項1の発明によれば、フィルタによって排気ガス中に含まれるパティキュレートが捕集され、そのパティキュレートの捕集量は、捕集量算出手段によって算出される。記憶手段には、複数の捕集量に対応したフィルタの温度とフィルタに供給する空気量とからなる加熱条件がそれぞれ記憶され、記憶手段に記憶された加熱条件から、捕集量算出手段により算出された捕集量に対応した加熱条件が選択手段によって選択される。そして、捕集量算出手段により算出された捕集量のみに基づいて選択手段により選択された加熱条件に基づいて、内燃機関の停止時におけるフィルタの再生処理中、制御手段によってフィルタの温度が制御されるとともにフィルタに供給される空気量が制御されて、パティキュレートが焼却されてフィルタが再生される。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した実施の一形態を図1〜図4に従って説明する。
図1は、フォークリフト等に搭載したディーゼルエンジンに備えた排気浄化装置の基本構成を示す。
【0011】
ディーゼルパティキュレートフィルタ(以下、DPFという)11は、排気管12を介してディーゼルエンジン13に接続されている。DPF11はハニカム形状の筒体であって、本形態ではコーディエライトにて形成されている。DPF11は、エンジン13からの排気ガスを透過させ、その透過時に排気ガス中に含まれるパティキュレートを捕集する。DPF11を透過した排気ガスは、大気中に放出される。
【0012】
DPF11は、排気管12に連結された収容筒14内に配設されている。収容筒14において、DPF11の前側(上流側)にはヒータ15及び熱反射板16が設けられている。又、収容筒14において、DPF11の後側(下流側)には後処理装置17が設けられている。ヒータ15は、再生処理時にDPF11を加熱してDPF11が捕集したパティキュレートを燃やすためのものである。熱反射板16は、再生処理時にヒータ15の熱を反射してDPF11を効率良く加熱するためのものである。後処理装置17は、パティキュレートを燃やしているときに発生する白煙を吸着し触媒浄化して外部に出ないようにするためのものである。さらに、収容筒14において、DPF11の上流側には、温度センサ18が設けられている。温度センサ18にて検出される温度は、再生処理時にヒータ15をオン・オフ制御して、DPF11の加熱温度を所望の温度に制御するために利用される。
【0013】
また、収容筒14には送気管19が連結されている。送気管19には、エアクリーナ20が設けられている。エアクリーナ20は、再生処理時にDPF11へ供給する空気を清浄化するために設けられている。また、送気管19には、エア供給ポンプ21が設けられ、エアクリーナ20から空気を取り入れ、その空気をDPF11に供給するようになっている。送気管19には、電磁ソレノイドバルブ22が設けられている。バルブ22は、送気管19を開閉するためのものであって、エア供給ポンプ21からDPF11に供給する空気を遮断したり、供給量を制御する。又、バルブ22と収容筒14の間の送気管19には、圧力センサ23が設けられている。圧力センサ23は、DPF11の上流側圧力を検出するために利用される。又、圧力センサ23は、エンジン始動直前に、大気圧を検出するために利用される。
【0014】
エアクリーナ20とエア供給ポンプ21との間の送気管19には、エア供給ポンプ21による空気吸入量、即ち、再生処理時におけるDPF11に供給する空気供給量を検出するためのエアフロセンサ24が設けられている。
【0015】
エンジン13には、吸気量センサ25が設けられている。吸気量センサ25は、図示しないエアクリーナに設けられている。吸気量センサ25は、エンジン13が駆動している時に、DPF11を通過するエンジン13の排気流量、即ちエンジン13の吸入空気量を検出するために利用される。そして、吸気量センサ25は、エンジン13の吸入空気量を検出し、その吸入空気量に応じた検出信号を出力する。
【0016】
次に、DPF11の捕集量を演算し、該DPF11の再生処理を制御するための電気的構成について説明する。
制御手段としてのコントローラ31には、再生処理動作のための制御プログラム等を記憶するROM31a、各種データを記憶するRAM、及び、入出力インタフェイスが内蔵されている。
【0017】
コントローラ31には、入出力インタフェースを介して前記した各センサ18,23〜25が接続されている。コントローラ31は、前記した各センサ18,23〜25からの検出信号を入力する。
【0018】
ROM31aには、DPF11を再生処理するための処理プログラム、DPF11に捕集されたパティキュレートの捕集量を推定するための推定プログラムが記憶されている。推定プログラムにおいて、コントローラ31は、圧力センサ23からの検出信号に基づいてDPF11の上流側圧力PD を演算する。コントローラ31は、吸気量センサ25からの検出信号に基づいてエンジン13の吸入空気量Vafを演算する。この吸入空気量Vafは、DPF11にとっては、エンジン13から排気されそのDPF11に流れる排気流量となる。コントローラ31は、その上流側圧力PD と、予め学習した大気圧PG とに基づいてDPF11の差圧ΔPを演算する。そして、コントローラ31は、吸入空気量Vafと差圧ΔPとに基づいて、DPF11に捕集されているパティキュレートの捕集量PMを推定する。
【0019】
処理プログラムにおいて、コントローラ31は、温度センサ18からの検出信号に基づいて、ヒータ15により加熱されるDPF11の入口温度を演算する。また、コントローラ31は、エアフロセンサ24からの検出信号に基づいて、エア供給ポンプ21による空気供給量を演算する。そして、コントローラ31は、上記の推定プログラムにより推定された捕集量PMに対応した空気供給量となるように電磁ソレノイドバルブ22の開度を駆動制御するとともに、DPF11が捕集量PMに対応した温度となるようにヒータ15を駆動制御する。
【0020】
また、ROM31aには、図2に示すように、推定された捕集量PMに応じた加熱条件を示す捕集量─加熱条件マップが記憶されている。ROM31aには、加熱条件として、ヒータ15をオフに制御する時のDPF11の温度(ヒータOFF温度)Toff 、ヒータ15をオンに制御する時のDPF11の温度(ヒータON温度)Ton、及び、エア供給ポンプ21によってDPF11に供給される空気供給量Vが格納されている。捕集量PMは複数に分割され、各分割された捕集量PMに対応した1組の加熱条件であるヒータOFF温度Toff 、ヒータON温度Ton、及び、空気供給量Vがそれぞれ記憶されている。
【0021】
再生処理を行う時に、コントローラ31は、ヒータ15を発熱させてDPF11を加熱する。そして、コントローラ31は、温度センサ18からの検出信号に基づいて、DPF11の入口温度がヒータOFF温度Toff に達すると、ヒータ15をオフに制御してDPF11の加熱を一時的に停止する。コントローラ31は、DPF11の入口温度がヒータON温度Tonに達すると、ヒータ15をオンに制御してDPF11を再び加熱する。従って、DPF11の温度は、再生処理時に、ヒータOFF温度Toff とヒータON温度Tonとの間に制御される。
【0022】
尚、本形態では、捕集量PM1〜PM5の間の4つに分割され、各分割された捕集量PMに対応する加熱条件が記憶されている。尚、捕集量PM1〜PM5のうち、捕集量PM1が最も小さい値に設定され、捕集量PM2〜PM5にいくに従って大きい値となるように設定されている。
【0023】
そして、ヒータOFF温度Toff 、ヒータON温度Ton、及び、空気供給量Vは、予め実験により設定され、ROM31aに記憶されている。ヒータOFF温度Toff 及びヒータON温度Tonは、捕集量PMに対してその値が大きいほどヒータOFF温度Toff 及びヒータON温度Tonの値は小さくなるように設定されている。空気供給量Vは、捕集量PMに対してその値が大きいほど空気供給量Vの値は小さくなるように設定されている。
【0024】
従って、本形態においては、ヒータOFF温度Toff は、温度T1 が最も大きく設定され、温度T7が最も小さく設定されている。また、ヒータON温度Tonは、温度T2が最も大きく設定され、温度T8が最も小さく設定されている。更に、空気供給量Vは、供給量V1が最も大きく設定され、供給量V4が最も小さく設定されている。
【0025】
即ち、コントローラ31は、捕集量PMが少ない場合には、DPF11を高温に制御するとともに、DPF11に多くの空気を供給してそのDPF11の再生処理を行う。そして、コントローラ31は、捕集量PMが多くなるほど、DPF11の加熱温度を低くなるように制御するとともに、DPF11に供給する空気量を少なくなるように制御して再生処理を行う。
【0026】
コントローラ31は、プラグ32に接続されている。プラグ32は、図示しない電源装置のソケットに差し込まれて、その電源装置からプラグ32を介してコントローラ31へ所定電圧の交流電源が供給される。コントローラ31には、図示しない電圧検出回路が設けられている。その電圧検出回路は、供給された交流電源を検出すると、コントローラ31に接続されたメインリレー33に制御信号を出力してそのメインリレー33をオンに制御する。すると、コントローラ31にはバッテリEから直流電源が駆動電源として入力される。
【0027】
また、コントローラ31は、ディスプレイ34に接続されている。ディスプレイ34には、再生スイッチ35が設けられている。コントローラ31は、電源装置から交流電源が供給されている時に再生スイッチ35が操作されると、ROM31aに格納された再生処理動作のプログラムに基づいて再生処理モードとなる。再生処理モードとは、DPF11が捕集したパティキュレートを燃やすために行われる処理動作であって、その時の捕集量に対してDPF11に対する加熱温度及び空気供給量を制御するための処理動作を行うモードである。
【0028】
電源装置からプラグ32を介して供給される交流電源は、第1のリレー36を介してヒータ15に駆動電源として供給される。また、交流電源は、第2のリレー37を介して後処理装置17に駆動電源として供給される。
【0029】
コントローラ31は、第1のリレー36に制御信号を断続的に出力してそのリレー36のオン・オフを制御し、ヒータ15に流れる電流を制御してDPF11の加熱温度を制御する。また、コントローラ31は、第2のリレー37に制御信号を出力してそのリレー37のオン・オフを制御し、後処理装置17を駆動制御する。
【0030】
また、コントローラ31は、前記したエア供給ポンプ21に制御信号を出力してエア供給ポンプ21を駆動制御する。更に、コントローラ31は、前記したバルブ22に制御信号を出力し、バルブ22の開度を制御して送気管19を開閉するとともに、DPF11に供給するエアの流量を制御する。
【0031】
コントローラ31には図示しないキースイッチが接続されている。また、コントローラ31にはスタータリレー38が接続され、そのスタータリレー38には図示しないスタータモータが接続されている。キースイッチは、エンジン13の駆動・停止を制御するために設けられている。即ち、コントローラ31は、キースイッチがスタート位置にあるときには、スタータリレー38をオンにして図示しないスタータモータを駆動制御し、エンジン13を始動させる。一方、キースイッチがアクセサリ位置又はキーイン位置にあるとき、コントローラ31はエンジン13を停止させる。
【0032】
また、コントローラ31は、メインリレー33を介してフォークリフトに搭載されたバッテリEに接続されている。コントローラ31は、キースイッチの操作に基づいて、該キースイッチがスタート位置にあるときに、メインリレー33をオンにしてバッテリEからの直流電源を入力する。そして、コントローラ31は、エンジン13を駆動させると共に、ROM31aに格納された制御プログラムに基づいて捕集量算出モードとなる。捕集量算出モードとは、エンジン13の駆動時においてその時のエンジン13の吸入空気量Vafと差圧ΔPとでDPF11が捕集しているパティキュレートの捕集量を算出する処理動作を行うモードである。尚、差圧ΔPは、大気圧をPG 、DPF11の上流側圧力をPD とすると、ΔP=PD −PG で表される。
【0033】
コントローラ31は、ディスプレイ34にその時々のDPF11が捕集したパティキュレートの捕集量を表示する。また、コントローラ31は、ブザー39に接続されている。コントローラ31は、捕集量PMと予め設定された最大捕集量とを比較する。そして、捕集量PMが最大捕集量より多くなると、コントローラ31は、接続されたブザー39を駆動して捕集量PMが最大捕集量よりも多くなったことを知らせる。尚、本形態では、最大捕集量は、ROM31aに記憶された捕集量PM5に設定されている。
【0034】
次に上記のように構成した、排気浄化装置の作用について説明する。
先ず、捕集量推定について説明する。キースイッチの操作に基づいてエンジン13が駆動されると、DPF11は、エンジン13から排気される排気ガス中のパティキュレートを捕集する。コントローラ13は、エンジン13が駆動されると、捕集量算出モードとなり、DPF11に捕集されているパティキュレートの捕集量PMを算出し、RAMに記憶する。また、コントローラ13は、算出した捕集量PMをディスプレイ34に表示する。このディスプレイ34に表示される捕集量PMによって、作業者は、再生処理の必要性の有無を逐次確認することができる。
【0035】
次に、再生処理について説明する。今、フォークリフトを所定の位置まで走行させる。そして、エンジン13を停止させる。続いて、プラグ32を交流電源を供給するための図示しない電源供給装置に設けられたソケットに接続した後、再生スイッチ35をオンに操作する。
【0036】
コントローラ31は、プラグ32を介して交流電源を入力すると、メインリレー33に制御信号を出力してそのメインリレー33をオンに制御し、バッテリEから駆動電源としての直流電源を入力する。そして、コントローラ31は、再生スイッチ35がオンに操作されると、再生処理モードになる。その再生処理モードにおいて、コントローラ13は、先ずRAMに記憶された捕集量PMを読み出す。続いて、コントローラ31は、ROM31aに記憶された捕集量−加熱条件マップから、捕集量PMに対応したヒータOFF温度Toff 、ヒータON温度Ton、及び空気供給量Vを読み出す。
【0037】
次に、コントローラ31は、第1及び第2のリレー36,37に制御信号を出力し、ヒータ15及び後処理装置17に電源を印加する。そして、コントローラ31は、温度センサ18からの検出信号に基づいて、DPF11の温度がヒータOFF温度Toff に達すると、ヒータ15をオフに制御してDPF11の加熱を一時的に停止し、DPF11の温度がヒータON温度Tonに達すると、ヒータ15をオンに制御してDPF11を再び加熱して、DPF11の温度がヒータOFF温度Toff とヒータON温度Tonとの間となるように制御する。
【0038】
又、コントローラ31は、エア供給ポンプ21に制御信号を出力して、DPF11に供給される空気量が、ROM31aから読み出した空気供給量Vとなるように電磁ソレノイドバルブ22の開度を制御する。更に、コントローラ31はバルブ22に制御信号を出力して、送気管19を開く。
【0039】
従って、DPF11はヒータ15によって捕集量PMに応じた温度に加熱されるとともに、そのDPF11にはエア供給ポンプ21及びバルブ22によって捕集量PMに応じた量の空気が供給され、そのDPF11に捕集されているパティキュレートが燃焼される。そして、ROM31aから読み出されたヒータOFF温度Toff 、ヒータON温度Ton、及び、空気供給量Vは、DPF11にクラックや溶損等の損傷を与えることなく効率よくパティキュレートを燃やすことができる値に設定されている。また、ROM31aから読み出されたヒータOFF温度Toff 、ヒータON温度Ton、及び、空気供給量Vは、DPF11の捕集量PMが多い程小さい値に設定されている。即ち、コントローラ31は、DPF11の捕集量PMが多い程、DPF11を低い温度に加熱制御するとともに、少ない空気を供給する。従って、DPF11に捕集されているパティキュレートはゆっくりと燃焼するので、DPF11の温度が使用限界温度を越えることはない。その結果、再生時にDPF11が溶損するのを防ぐことができる。
【0040】
また、DPF11の捕集量PMが少ない程DPF11を高い温度に加熱制御するとともに、多量の空気を供給して、パティキュレートを燃焼する。その結果、DPF11に捕集されたパティキュレートの燃え残りが防止される。
【0041】
そして、再生処理のための制御プログラムに基づく再生処理が終了すると、コントローラ31は、第1及び第2のリレー36,37をオフにしてヒータ15、後処理装置17への電源供給を停止する。また、コントローラ31は、エア供給ポンプ21を停止させると共に、バルブ22を駆動制御して送気管19を閉じる。
【0042】
そして、プラグ32を電源供給装置のソケットから抜くと、コントローラ31は、再生処理モードから抜け、メインリレー33をオフにして直流電源の供給を停止する。そして、キースイッチの操作に基づいてエンジン13が駆動されると、DPF11はエンジン13から排気される排気ガス中のパティキュレートを捕集する。コントローラ31は、エンジン13が駆動されると捕集量算出モードとなり上記した再生処理のために用いられる捕集量PMを算出する。
【0043】
以上詳述したように、本形態では、以下の作用及び効果を奏する。
1)コントローラ31は、推定したDPF11の捕集量PMに基づいて、その捕集量PMに対応したヒータOFF温度Toff 、ヒータON温度Ton、及び、空気供給量VをROM31aから読み出す。そして、コントローラ31は、読み出した両温度Toff ,Tonに基づいてヒータ15を駆動制御してDPF11の加熱温度を制御するとともに、空気供給量Vに基づいてエア供給ポンプ21を駆動制御してDPF11に供給する空気量を制御するようにした。その結果、捕集量PMに対するDPF11の再生処理を行う場合、捕集量に対する最適な加熱制御を選択することができる。
【0044】
2)ROM31aに記憶した加熱条件であるヒータOFF温度Toff 、ヒータON温度Ton、及び、空気供給量Vの値を、捕集量PMが多くなるほど小さくなるように設定した。そのため、捕集量PMが多い場合には、DPF11の加熱温度は低い温度に制御されるとともに、空気の供給量はすくなくなるので、DPF11に捕集されているパティキュレートはゆっくりと燃焼する。その結果、DPF11の温度が使用限界温度以上に上昇するのを抑えることができ、DPF11が損傷するのを防ぐことができる。
【0045】
3)DPF11の捕集量PMが少ない程DPF11を高い温度に加熱制御するとともに、多量の空気を供給して、パティキュレートを燃焼する。その結果、DPF11に捕集されたパティキュレートの燃え残りを防止することができる。
【0046】
尚、本発明は、上記実施の形態の他、以下のように実施してもよい。
1)上記形態では、捕集量─加熱条件マップを、捕集量PM1〜PM5の間の4つの区間に対応したヒータ15をオン・オフ制御する温度と空気供給量とを設定したが、捕集量をより細かい区間に分割し、それらの区間に対応したヒータ15の温度と空気供給量とのマップを作成してROM31aに記憶させ、そのマップに基づいてDPF11の再生処理を行うようにしてもよい。
【0047】
2)上記形態では、差圧ΔPと吸入空気量Vafとから捕集量PMを求めたが、差圧ΔP、エンジン回転数N、及び、排気温度の3つの入力から捕集量PMを求めるようにしてもよい。勿論、吸入空気量等その他の入力を加えたり、回転数Nを省略して差圧ΔPのみで実施してもよい。この場合でも同様に正確な捕集量が求めることが可能となる。
【0048】
3)上記形態では、大気圧PG と、圧力センサ23により検出したDPF11の上流側圧力PD とからDPF11の圧力損失としての差圧ΔPを演算したが、DPF11の下流側の圧力を検出する圧力センサを設け、下流側圧力と圧力センサ23による上流側圧力との差を用いて実施してもよい。
【0049】
4)上記形態では、差圧ΔP(=PD −PG ) を求める際に使用される大気圧PG を圧力センサ23から求めた。即ち、エンジン始動前の圧力センサ23からの検出信号に基づいて大気圧PG を求めた。しかし、大気圧PG を専用で検出する圧力センサを設けて実施してもよい。
【0050】
5)上記形態では、ディスプレイ34にその時々の捕集量PMを表示して作業者が捕集量PMを逐次確認することができるようにしたが、捕集量PMがROM31aに記憶された捕集量PM1〜PM5のどの区間にあるかを表示するようにしてもよい。
【0051】
6)上記形態では、加熱手段としてヒータ15を用いたが、バーナー等を用いてDPF11を加熱するようにしてもよい。
7)上記形態では、DPF11は、コーディエライトで形成したが、SiC等その他のセラミックで形成したフィルタに応用してもよい。
【0052】
上記実施の形態から把握できる請求項以外の技術的思想について、以下にそれらの効果と共に記載する。
イ)前記捕集量算出手段が算出した捕集量を表示するディスプレイを備えた。この構成によれば、捕集量を逐次確認することが可能となる。
【0053】
ロ)前記加熱温度及び空気量は、捕集量が多くなるほど小さい値に設定した。この構成によれば、捕集量が多いときにフィルタの温度上昇を抑えることが可能となる。
【0054】
【発明の効果】
以上詳述したように、各請求項に記載の発明によれば、フィルタを損傷させることなく再生処理するとともに、燃え残りを防止することが可能な内燃機関の排気浄化装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明を具体化した排気浄化装置の構成を示す基本構成図。
【図2】 捕集量に対する加熱条件を示す説明図。
【図3】 再生時におけるDPFの各位置の温度を示す説明図。
【図4】 再生時におけるDPFの各位置の温度を示す説明図。
【符号の説明】
11…フィルタ(DPF)、13…内燃機関(エンジン)、15…加熱手段としてのヒータ、18…制御手段としての温度センサ、21…空気供給手段としてのエア供給ポンプ、22…制御手段としての電磁ソレノイドバルブ、23…捕集量算出手段としての圧力センサ、25…捕集量算出手段としての吸気量センサ、31…捕集量算出手段,選択手段,制御手段としてのコントローラ、31a…記憶手段としてのROM、34…ディスプレイ。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an exhaust gas purification device for an internal combustion engine, and more particularly to regeneration of a diesel particulate filter that is used in an exhaust gas purification device and collects particulate components (particulates) contained in the exhaust gas of the engine.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a diesel particulate filter (hereinafter referred to as DPF) has been used to collect particulates contained in exhaust gas of a diesel engine. The DPF is formed of a honeycomb-shaped cylinder made of a ceramic such as cordierite. The DPF is provided on the downstream side of the exhaust pipe, allows exhaust gas exhausted from the engine to pass therethrough, and collects particulates contained in the exhaust gas when permeated. When the amount of particulates collected by the DPF reaches a predetermined amount, regeneration processing of the DPF for function recovery is performed. In the regeneration process, the function of the filter is recovered again by heating the DPF with a heater or the like and burning the collected particulates.
[0003]
For example, Japanese Utility Model Laid-Open No. 6-87623 discloses a regeneration combustion control device for a filter that regenerates the filter based on the temperature of the filter and the heater. This device intermittently operates the heater when the heater temperature reaches the second set temperature, and intermittently operates the air pump when the filter temperature reaches the third set temperature. Then, when the timer that counts from when the heater is turned on finishes counting a predetermined number, the operation of the heater is stopped to prevent the filter from cracking or the filter from melting.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, when the filter is regenerated, even if the heater temperature is constant, the temperature in the filter varies greatly depending on the amount of particulates collected in the filter. For example, FIG. 3 shows the temperature in the filter when the collected amount is 8.6 g / l, and FIG. 4 shows the temperature in the filter when the collected amount is 14 g / l. 3 and 4, the heater temperature is constant (600 ° C.). As apparent from FIGS. 3 and 4, the greater the amount of trapping, the higher the temperature in the filter, the higher the amount of trapping, at any location upstream, midstream, or downstream of the filter. In particular, in the middle stream of the filter, it exceeds 1000 ° C., which is the use limit temperature of the filter. Therefore, there has been a problem that the filter melts during regeneration. Moreover, when there is little collection amount, unburned residue may arise.
[0005]
An object of the present invention is to provide an exhaust emission control device for an internal combustion engine that can perform a regeneration process without damaging the fill and can also prevent unburned residue.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the invention of claim 1 is provided in an exhaust system of an internal combustion engine, a filter for collecting particulates contained in exhaust gas, a heating means for heating the filter, and the filter Air supply means for supplying air to the filter, collection amount calculation means for calculating the collection amount of the particulates collected by the filter, temperature of the filter corresponding to a plurality of collection amounts, and air supplied to the filter storage means for storing the heating conditions comprising a quantity, from the stored heating condition in the storage means, and selecting means for selecting the heating conditions corresponding to trapped amount calculated by said collection amount calculating means, the based on the heating conditions selected by the selection means on the basis of only the trapped amount calculated by the trapped amount calculating means, during the playback processing of the filter at the time of stop of the internal combustion engine, the full Control means for controlling the temperature of the filter and controlling the amount of air supplied to the filter. The temperature of the filter stored in the storage means and the amount of air supplied to the filter increase as the collected amount of the filter increases. While the value is set to a small value, the gist is that the value is set to a larger value as the collection amount of the filter decreases.
[0007]
The invention according to
According to a third aspect of the present invention, in the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the first or second aspect, during the regeneration process of the filter, the control means controls the heating means on and off to control the filter. The gist is to control the temperature.
According to a fourth aspect of the present invention, in the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the third aspect, the temperature of the filter constituting the heating condition is the same as the temperature of the filter when the heating means is controlled to be off. The temperature of the filter when controlling the means to be turned on, and during the regeneration process of the filter, the control means determines the temperature of the filter and the temperature of the filter when controlling the heating means and the heating means. The main point is to control between the temperature of the filter and the temperature when the control is turned on.
According to a fifth aspect of the present invention, in the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the fourth aspect, the temperature of the filter when the heating means is controlled to be turned off, and the filter temperature when the heating means is controlled to be turned on. The gist is that the temperature is set to a smaller value as the collected amount of the filter is increased, and is set to a larger value as the collected amount of the filter is reduced.
[0008]
Therefore, according to the first aspect of the present invention, the particulates contained in the exhaust gas are collected by the filter, and the collected amount of the particulates is calculated by the collected amount calculating means. The storage means stores heating conditions consisting of the temperature of the filter corresponding to a plurality of collected amounts and the amount of air supplied to the filter, and is calculated by the collected amount calculating means from the heating conditions stored in the storage means. The heating condition corresponding to the collected amount is selected by the selection means. Then, based on the heating condition selected by the selection means based only on the collection amount calculated by the collection amount calculation means, the filter temperature is controlled by the control means during the filter regeneration process when the internal combustion engine is stopped. At the same time, the amount of air supplied to the filter is controlled, the particulates are incinerated, and the filter is regenerated.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 shows a basic configuration of an exhaust emission control device provided in a diesel engine mounted on a forklift or the like.
[0011]
A diesel particulate filter (hereinafter referred to as DPF) 11 is connected to a
[0012]
The
[0013]
An
[0014]
The
[0015]
The
[0016]
Next, an electrical configuration for calculating the collection amount of the
The
[0017]
Each of the
[0018]
The
[0019]
In the processing program, the
[0020]
Further, as shown in FIG. 2, the
[0021]
When performing the regeneration process, the
[0022]
In addition, in this form, it divides | segments into four between collection amount PM1-PM5, and the heating conditions corresponding to each division | segmentation collection amount PM are memorize | stored. In addition, the collection amount PM1 is set to the smallest value among the collection amounts PM1 to PM5, and is set so as to increase as the collection amount PM2 to PM5 is reached.
[0023]
The heater OFF temperature Toff, the heater ON temperature Ton, and the air supply amount V are set in advance by experiments and stored in the
[0024]
Therefore, in this embodiment, the heater OFF temperature Toff is set to the highest temperature T1 and the lowest temperature T7. Further, the heater ON temperature Ton is set so that the temperature T2 is the highest and the temperature T8 is the lowest. Further, the air supply amount V is set such that the supply amount V1 is the largest and the supply amount V4 is the smallest.
[0025]
That is, the
[0026]
The
[0027]
The
[0028]
The AC power supplied from the power supply device via the
[0029]
The
[0030]
Further, the
[0031]
A key switch (not shown) is connected to the
[0032]
The
[0033]
The
[0034]
Next, the operation of the exhaust emission control device configured as described above will be described.
First, the collection amount estimation will be described. When the
[0035]
Next, the reproduction process will be described. Now, the forklift is moved to a predetermined position. Then, the
[0036]
When AC power is input through the
[0037]
Next, the
[0038]
The
[0039]
Accordingly, the
[0040]
Further, as the amount of collected PM of
[0041]
When the regeneration process based on the control program for the regeneration process is completed, the
[0042]
When the
[0043]
As described in detail above, this embodiment provides the following operations and effects.
1) Based on the estimated trap amount PM of the
[0044]
2) The heater OFF temperature Toff, the heater ON temperature Ton, and the air supply amount V, which are the heating conditions stored in the
[0045]
3) The
[0046]
The present invention may be implemented as follows in addition to the above embodiment.
1) In the above embodiment, the collection amount-heating condition map is set with the temperature and air supply amount for controlling the on / off of the
[0047]
2) In the above embodiment, the collected amount PM is obtained from the differential pressure ΔP and the intake air amount Vaf, but the collected amount PM is obtained from three inputs of the differential pressure ΔP, the engine speed N, and the exhaust temperature. It may be. Of course, other inputs such as the intake air amount may be added, or the rotational speed N may be omitted and only the differential pressure ΔP may be used. Even in this case, an accurate collection amount can be obtained in the same manner.
[0048]
3) In the above embodiment, the differential pressure ΔP as the pressure loss of the
[0049]
4) In the above embodiment, the atmospheric pressure PG used for obtaining the differential pressure ΔP (= PD−PG) is obtained from the
[0050]
5) In the above embodiment, the collection amount PM is displayed on the
[0051]
6) In the above embodiment, the
7) In the above embodiment, the
[0052]
The technical ideas other than the claims that can be grasped from the above embodiment will be described below together with their effects.
A) A display for displaying the collection amount calculated by the collection amount calculation means was provided . According to this structure, it becomes possible to confirm the collection amount sequentially.
[0053]
B) pre-Symbol heating temperature and amount of air were set to a small value as the amount of trapped increases. According to this configuration, it is possible to suppress the temperature rise of the filter when the collection amount is large.
[0054]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the invention described in the claims, can be provided with reproducing processing without damaging the filter, the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine capable of preventing unburned .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a basic configuration diagram showing the configuration of an exhaust emission control device embodying the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing heating conditions with respect to the amount collected.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing the temperature at each position of the DPF during regeneration.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing the temperature at each position of the DPF during regeneration.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記フィルタを加熱する加熱手段と、
前記フィルタに空気を供給する空気供給手段と、
前記フィルタにより捕集されたパティキュレートの捕集量を算出する捕集量算出手段と、
複数の捕集量に対応したフィルタの温度とフィルタに供給する空気量とからなる加熱条件を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された加熱条件から、前記捕集量算出手段により算出された捕集量に対応した加熱条件を選択する選択手段と、
前記捕集量算出手段により算出された捕集量のみに基づいて前記選択手段により選択された加熱条件に基づいて、内燃機関の停止時における前記フィルタの再生処理中、前記フィルタの温度を制御するとともに該フィルタに供給する空気量を制御する制御手段とを備え、
前記記憶手段に記憶されるフィルタの温度とフィルタに供給する空気量は、フィルタの捕集量が多くなるほど小さい値に設定される一方、フィルタの捕集量が少なくなるほど大きい値に設定される内燃機関の排気浄化装置。A filter installed in the exhaust system of the internal combustion engine for collecting particulates contained in the exhaust gas;
Heating means for heating the filter;
Air supply means for supplying air to the filter;
A collection amount calculating means for calculating a collection amount of the particulates collected by the filter;
Storage means for storing heating conditions consisting of the temperature of the filter corresponding to a plurality of trapped amounts and the amount of air supplied to the filter;
Selection means for selecting a heating condition corresponding to the collected amount calculated by the collected amount calculating means from the heating conditions stored in the storage means;
Based on the heating condition selected by the selection means based only on the collection amount calculated by the collection amount calculation means , the temperature of the filter is controlled during the regeneration process of the filter when the internal combustion engine is stopped. And a control means for controlling the amount of air supplied to the filter,
The temperature of the filter stored in the storage means and the amount of air supplied to the filter are set to a smaller value as the collected amount of the filter is increased, and set to a larger value as the collected amount of the filter is reduced. Engine exhaust purification system.
前記フィルタの再生処理中、前記制御手段は、フィルタの温度を、前記加熱手段をオフに制御する時のフィルタの温度と前記加熱手段をオンに制御する時のフィルタの温度との間に制御する請求項3に記載の内燃機関の排気浄化装置。During the regeneration process of the filter, the control means controls the temperature of the filter between the temperature of the filter when the heating means is turned off and the temperature of the filter when the heating means is turned on. The exhaust emission control device for an internal combustion engine according to claim 3.
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