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JP5913159B2 - diesel engine - Google Patents

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JP5913159B2 JP2013047710A JP2013047710A JP5913159B2 JP 5913159 B2 JP5913159 B2 JP 5913159B2 JP 2013047710 A JP2013047710 A JP 2013047710A JP 2013047710 A JP2013047710 A JP 2013047710A JP 5913159 B2 JP5913159 B2 JP 5913159B2
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Description

本発明は、ディーゼルエンジンに関し、詳しくは、DPFのPM堆積量が過剰にな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、特許請求の範囲、及び図面で用いられる用語のうち、DPFはディーゼル・パティキュレート・フィルタの略称、PMは排気に含まれる粒子状物質の略称、DOCはディーゼル酸化触媒の略称である。
The present invention relates to a diesel engine, and more particularly, to a diesel engine that can prevent a problem that an amount of PM accumulated in a DPF is excessive.
Among terms used in this specification, claims, and drawings, DPF is an abbreviation for diesel particulate filter, PM is an abbreviation for particulate matter contained in exhaust, and DOC is an abbreviation for diesel oxidation catalyst. .

従来、ディーゼルエンジンとして次のようなものがある(例えば、特許文献1参照)。
排気経路に配置されたDPFと、DPFのPM堆積量の推定装置と、コモンレール式燃料噴射装置と、コモンレール式燃料噴射装置の燃料噴射を制御する燃料噴射制御装置と、DPFの上流側に配置されたDOCとが設けられ、
DPFのPM堆積量の推定値が所定のDPF再生モード開始値に至った場合には、DPF再生モードが開始され、DPF再生モードでは、DOC入口排気温度が所定のポスト噴射下限温度以上の場合に、燃料噴射制御装置の指令でコモンレール式燃料噴射装置によるメイン噴射後のポスト噴射が実施され、
排気に混入された未燃燃料がDOCで触媒燃焼され、排気の昇温で、DPFに堆積したPMが焼却除去される、ディーゼルエンジン。
この種のディーゼルエンジンによれば、DPFに堆積したPMの焼却除去により、DPFを再生して利用することができる利点がある。
Conventionally, there are the following diesel engines (for example, see Patent Document 1).
DPF disposed in the exhaust path, DPF PM accumulation amount estimation device, common rail fuel injection device, fuel injection control device for controlling fuel injection of the common rail fuel injection device, and upstream of the DPF DOC is provided,
When the estimated value of the PM accumulation amount of the DPF reaches a predetermined DPF regeneration mode start value, the DPF regeneration mode is started. In the DPF regeneration mode, when the DOC inlet exhaust temperature is equal to or higher than the predetermined post injection lower limit temperature. The post-injection after the main injection by the common rail fuel injection device is carried out by the command of the fuel injection control device,
A diesel engine in which unburned fuel mixed in exhaust is catalytically combusted in DOC, and PM accumulated in the DPF is incinerated and removed by raising the temperature of the exhaust.
According to this type of diesel engine, there is an advantage that the DPF can be regenerated and used by incineration removal of PM deposited on the DPF.

しかし、この種のディーゼルエンジンでは、ポスト噴射下限温度がDOC活性化温度以上の一定値に定められているため、問題がある。   However, this type of diesel engine has a problem because the post injection lower limit temperature is set to a constant value equal to or higher than the DOC activation temperature.

特開2010−151058号公報(図1参照)Japanese Patent Laying-Open No. 2010-151058 (see FIG. 1)

《問題点》 DPFのPM堆積量が過剰になるおそれがある。
ポスト噴射下限温度がDOC活性化温度以上の一定値に定められているため、DPF再生モードで、軽負荷運転が継続される場合には、DOC入口排気温度がポスト噴射下限温度に到達する頻度が少なく、ポスト噴射の機会が失われ、DPFのPM堆積量が過剰になるおそれがある。
<< Problem >> There is a possibility that the amount of PM accumulated in the DPF becomes excessive.
Since the post-injection lower limit temperature is set to a constant value equal to or higher than the DOC activation temperature, the frequency at which the DOC inlet exhaust temperature reaches the post-injection lower limit temperature when the light load operation is continued in the DPF regeneration mode. Therefore, there is a risk that the post-injection opportunity is lost and the amount of PM accumulated in the DPF becomes excessive.

本発明の課題は、DPFのPM堆積量が過剰にな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。   The subject of this invention is providing the diesel engine which can prevent the malfunction which the PM deposit amount of DPF becomes excessive.

ポスト噴射下限温度がDOC活性化温度以上の一定値に定められているのは、ポスト噴射時のDOC入口排気温度をできるだけ高くし、DOCの酸化機能を十分に活性化させ、DOCをすり抜ける未燃燃料のスリップ割合を小さくすることが考慮されているためである。
しかし、本発明の発明者らは、研究の結果、排気流量が少ない場合等、一定条件下では、DOC入口排気温度が比較的低い温度であっても、DOCの酸化効率が高まり、DOCをすり抜ける未燃燃料のスリップ割合が少なくなることを発見し、この発明に至った。
The post-injection lower limit temperature is set to a constant value higher than the DOC activation temperature because the DOC inlet exhaust temperature at the time of post-injection is made as high as possible, the DOC oxidation function is fully activated, and the unburned through the DOC This is because it is considered to reduce the fuel slip ratio.
However, as a result of research, the inventors of the present invention have improved the oxidation efficiency of DOC and pass through DOC even under relatively low temperatures at a DOC inlet exhaust temperature under certain conditions, such as when the exhaust gas flow rate is small. The present inventors have found that the ratio of slip of unburned fuel is reduced, leading to the present invention.

請求項1に係る発明の発明特定事項は、次の通りである。
図1に例示するように、排気経路(1)に配置されたDPF(2)と、DPF(2)のPM堆積量の推定装置(3)と、コモンレール式燃料噴射装置(4)と、コモンレール式燃料噴射装置(4)の燃料噴射を制御する燃料噴射制御装置(5)と、DPF(2)の上流側に配置されたDOC(6)とが設けられ、
図2(A)に例示するように、DPF(2)のPM堆積量の推定値(P)が所定のDPF再生モード開始値(P1)に至った場合には、DPF再生モードが開始(S2)され、DPF再生モードでは、DOC入口排気温度(T)が所定のポスト噴射下限温度(TN)以上の場合に、燃料噴射制御装置(5)の指令でコモンレール式燃料噴射装置(4)によるメイン噴射後のポスト噴射が実施(S8)され、
図1に例示するように、排気(7)に混入された未燃燃料がDOC(6)で触媒燃焼され、排気(7)の昇温で、DPF(2)に堆積したPMが焼却除去される、ディーゼルエンジンにおいて、
図1,図2(A)(B)に例示するように、ポスト噴射の実施(S4)後にそのポスト噴射によるDOC(6)での発生熱量を推定する発生熱量の推定装置(8)とポスト噴射下限温度(TN)の設定装置(9)とが設けられ、
図1,図2(A)(B)に例示するように、上記発生熱量の推定装置(8)によって推定された、ポスト噴射によるDOC(6)での発生熱量の推定値(H)が所定の基準熱量(H1)の場合にはポスト噴射下限温度(TN)が所定の基準下限温度(T1)に設定(S6)され、ポスト噴射によるDOC(6)での発生熱量の推定値(H)が上記基準熱量(H1)を超える高い熱量(H2)の場合には、ポスト噴射下限温度(TN)が所定の基準下限温度(T1)未満の低い下限温度(T0)に設定(S12)される、ことを特徴とするディーゼルエンジン。
Invention specific matters of the invention according to claim 1 are as follows.
As illustrated in FIG. 1, the DPF (2) disposed in the exhaust path (1), the PM deposition amount estimation device (3) of the DPF (2), the common rail fuel injection device (4), and the common rail A fuel injection control device (5) for controlling the fuel injection of the fuel injection device (4), and a DOC (6) disposed on the upstream side of the DPF (2),
As illustrated in FIG. 2A, when the estimated value (P) of the PM accumulation amount of the DPF (2) reaches a predetermined DPF regeneration mode start value (P1), the DPF regeneration mode is started (S2 In the DPF regeneration mode, when the DOC inlet exhaust temperature (T) is equal to or higher than a predetermined post-injection lower limit temperature (TN), the main rail by the common rail fuel injection device (4) is instructed by the fuel injection control device (5). Post-injection after injection is carried out (S8),
As illustrated in FIG. 1, unburned fuel mixed in the exhaust (7) is catalytically combusted in the DOC (6), and PM accumulated in the DPF (2) is incinerated and removed by raising the temperature of the exhaust (7). In diesel engines,
As shown in FIGS . 1 , 2A and 2B , the post-injection implementation (S4) and the post-injection post-injection heat generation amount estimation device (8) for estimating the heat generation in the DOC (6) and the post An injection lower limit temperature (TN) setting device (9);
As illustrated in FIGS . 1, 2A and 2B, the estimated value (H) of the generated heat amount in the DOC (6) by the post injection estimated by the generated heat amount estimating device (8 ) is predetermined. In the case of the reference heat quantity (H1), the post-injection lower limit temperature (TN) is set to a predetermined reference lower limit temperature (T1) (S6), and the estimated value (H) of the generated heat quantity in the DOC (6) due to the post injection. Is a high heat quantity (H2) exceeding the reference heat quantity (H1), the post injection lower limit temperature (TN) is set to a lower lower limit temperature (T0) lower than a predetermined reference lower limit temperature (T1) (S12). Diesel engine characterized by that.

(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》 DPFのPM堆積量が過剰になる不具合を防止することができる。
図1,図2(A)(B)に例示するように、上記発生熱量の推定装置(8)によって推定された、ポスト噴射によるDOC(6)での発生熱量の推定値(H)が上記基準熱量(H1)を超える高い熱量(H2)の場合には、ポスト噴射下限温度(TN)が所定の基準下限温度(T1)未満の低い下限温度(T0)に設定(S12)されるので、DPF再生モードで、軽負荷運転が継続する場合でも、DOC入口排気温度(T)がポスト噴射下限温度(TN)に到達する頻度を多くすることができ、DPF(2)のPM堆積量が過剰になる不具合を防止することができる。
(Invention of Claim 1)
The invention according to claim 1 has the following effects.
<Effect> It is possible to prevent a problem that the amount of PM accumulated in the DPF becomes excessive.
As illustrated in FIGS . 1, 2A and 2B, the estimated value (H) of the generated heat quantity in the DOC (6) by the post injection estimated by the generated heat quantity estimation device (8 ) is In the case of a high heat quantity (H2) exceeding the reference heat quantity (H1), the post-injection lower limit temperature (TN) is set to a lower lower limit temperature (T0) lower than a predetermined reference lower limit temperature (T1) (S12). Even when light load operation continues in the DPF regeneration mode, the frequency at which the DOC inlet exhaust temperature (T) reaches the post-injection lower limit temperature (TN) can be increased, and the amount of accumulated PM in the DPF (2) is excessive. Can be prevented.

《効果》 ポスト噴射下限温度が基準温度よりも低い下限温度に設定されても、DOCをすり抜ける未燃燃料のスリップ割合は小さく維持することができる。
図1,図2(A)(B)に例示するように、上記発生熱量の推定装置(8)によって推定された、ポスト噴射によるDOC(6)での発生熱量の推定値(H)が基準熱量(H1)を超える高い熱量(H2)の場合には、ポスト噴射下限温度(TN)が基準下限温度(T1)未満の低い下限温度(T0)に設定(S12)されても、DOC(6)をすり抜ける未燃燃料のスリップ割合は小さく維持することができる。
その理由は、ポスト噴射によるDOC(6)での発生熱量が高い場合には、DOC(6)の酸化効率が高まっていることを意味し、ポスト噴射下限温度(TN)が基準温度(T1)未満の低い下限温度(T0)に設定(S12)されても、DOC(6)の酸化効率の高まりで、DOC(6)の酸化能力が必要な高さに保たれるためと推定される。
<Effect> Even when the post-injection lower limit temperature is set to a lower limit temperature lower than the reference temperature, the slip ratio of unburned fuel that passes through the DOC can be kept small.
As shown in FIGS . 1, 2A and 2B, the estimated value (H) of the generated heat quantity in the DOC (6) by the post injection estimated by the generated heat quantity estimating device (8 ) is a reference. In the case of a high heat quantity (H2) exceeding the heat quantity (H1), even if the post injection lower limit temperature (TN) is set to a lower lower limit temperature (T0) lower than the reference lower limit temperature (T1) (S12), DOC (6 The slip ratio of the unburned fuel that slips through) can be kept small.
The reason is that when the amount of heat generated in the DOC (6) by the post injection is high, the oxidation efficiency of the DOC (6) is increased, and the post injection lower limit temperature (TN) is the reference temperature (T1). Even if it is set to a lower lower limit temperature (T0) of less than (S12), it is estimated that the oxidation efficiency of DOC (6) is maintained at a necessary height due to the increase in oxidation efficiency of DOC (6).

(請求項2に係る発明)
請求項2に係る発明は、請求項1に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 発生熱量に応じてポスト噴射下限温度を最適化することができる。
図2(A)(B)に例示するように、ポスト噴射によるDOC(6)での発生熱量の推定値(H)が基準熱量(H1)を超える高い熱量(H2)の場合には、発生熱量の推定値(H)が高いほど、ポスト噴射下限温度(TN)に設定(S12)される下限温度(T0)が低くなるので、発生熱量に応じてポスト噴射下限温度(TN)を最適化することができる。
(Invention of Claim 2)
The invention according to claim 2 has the following effect in addition to the effect of the invention according to claim 1.
<Effect> The post-injection lower limit temperature can be optimized according to the amount of generated heat.
As illustrated in FIGS. 2 (A) and 2 (B), when the estimated value (H) of the generated heat quantity in the DOC (6) by post injection is a high heat quantity (H2) exceeding the reference heat quantity (H1), it is generated. Since the lower limit temperature (T0) set to the post-injection lower limit temperature (TN) is lower as the estimated value (H) of the heat quantity is higher, the post-injection lower limit temperature (TN) is optimized according to the generated heat quantity. can do.

(請求項3に係る発明)
請求項3に係る発明は、請求項1または請求項2に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 ポスト噴射によるDOCでの発生熱量が低い場合でも、DOCをすり抜ける未燃燃料のスリップ割合を小さくすることができる。
図2(A)(B)に例示するように、ポスト噴射によるDOC(6)での発生熱量の推定値(H)が基準熱量(H1)未満の低い熱量(H0)の場合には、ポスト噴射下限温度(TN)が基準下限温度(T1)を超える高い下限温度(T2)に設定(S13)されるので、DOC(6)をすり抜ける未燃燃料のスリップ割合を小さくすることができる。
その理由は、ポスト噴射によるDOC(6)での発生熱量が低い場合には、DOC(6)の酸化効率が低下していることを意味するが、ポスト噴射下限温度(TN)が基準下限温度(T1)を超える高い下限温度(T2)に設定(S13)されることにより、高い温度によるDOC(6)の活性化で、DOC(6)の酸化能力が必要な高さに保たれるためと推定される。
(Invention of Claim 3)
The invention according to claim 3 has the following effect in addition to the effect of the invention according to claim 1 or claim 2.
<Effect> Even when the amount of heat generated in the DOC by post injection is low, the slip ratio of unburned fuel that passes through the DOC can be reduced.
As illustrated in FIGS. 2 (A) and 2 (B), when the estimated value (H) of the generated heat quantity in the DOC (6) by the post injection is a low heat quantity (H0) less than the reference heat quantity (H1), Since the injection lower limit temperature (TN) is set to a high lower limit temperature (T2) that exceeds the reference lower limit temperature (T1) (S13), the slip ratio of unburned fuel passing through the DOC (6) can be reduced.
The reason is that when the amount of heat generated in the DOC (6) by the post injection is low, it means that the oxidation efficiency of the DOC (6) is lowered, but the post injection lower limit temperature (TN) is the reference lower limit temperature. By setting (S13) to a high lower limit temperature (T2) exceeding (T1), activation of DOC (6) at a high temperature keeps the oxidation capability of DOC (6) at a necessary height. It is estimated to be.

(請求項4に係る発明)
請求項4に係る発明は、請求項3に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 発生熱量に応じてポスト噴射下限温度を最適化することができる。
図2(A)(B)に例示するように、ポスト噴射によるDOC(6)での発生熱量の推定値(H)が上記基準熱量(H1)未満の低い熱量(H0)の場合には、発生熱量の推定値(H)が低いほど、ポスト噴射下限温度(TN)に設定(S13)される下限温度(T2)が高くなるので、発生熱量に応じてポスト噴射下限温度(TN)を最適化することができる。
(Invention of Claim 4)
The invention according to claim 4 has the following effect in addition to the effect of the invention according to claim 3.
<Effect> The post-injection lower limit temperature can be optimized according to the amount of generated heat.
As illustrated in FIGS. 2 (A) and 2 (B), when the estimated value (H) of the generated heat amount in the DOC (6) by the post injection is a low heat amount (H0) less than the reference heat amount (H1), The lower the estimated value (H) of the generated heat, the higher the lower limit temperature (T2) set (S13) to the post-injection lower limit temperature (TN), so the post-injection lower limit temperature (TN) is optimized according to the generated heat quantity. Can be

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。It is a mimetic diagram of a diesel engine concerning an embodiment of the present invention. 図2(A)は図1のエンジンの制御手段による処理のフローチャート、図2(B)はポスト噴射によるDOCでの発生熱量の推定値とポスト噴射下限温度の関係を示すグラフである。FIG. 2A is a flowchart of the processing by the control means of the engine of FIG. 1, and FIG. 2B is a graph showing the relationship between the estimated value of the amount of heat generated in the DOC by post injection and the post injection lower limit temperature.

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、立形の直列多気筒ディーゼルエンジンについて説明する。   1 to 2 are diagrams illustrating a diesel engine according to an embodiment of the present invention. In this embodiment, a vertical in-line multi-cylinder diesel engine will be described.

このディーゼルエンジンは、次のように構成されている。
図1に示すように、シリンダブロック(10)の上部にシリンダヘッド(11)が組み付けられ、シリンダブロック(10)の前部にエンジン冷却ファン(12)が配置され、シリンダブロック(10)の後部にフライホイール(13)が配置されている。シリンダヘッド(11)の横一側には排気マニホルド(14)が組み付けられ、排気マニホルド(14)に過給機(15)が組み付けられ、過給機(15)の下流の排気経路(1)に排気浄化装置(16)が配置されている。シリンダヘッド(11)にはコモンレール式燃料噴射装置(4)が取り付けられている。
This diesel engine is configured as follows.
As shown in FIG. 1, the cylinder head (11) is assembled to the upper part of the cylinder block (10), the engine cooling fan (12) is arranged at the front part of the cylinder block (10), and the rear part of the cylinder block (10). A flywheel (13) is arranged on the side. An exhaust manifold (14) is assembled to one side of the cylinder head (11), a supercharger (15) is assembled to the exhaust manifold (14), and an exhaust path (1) downstream of the supercharger (15). An exhaust purification device (16) is disposed in the front. A common rail fuel injection device (4) is attached to the cylinder head (11).

コモンレール式燃料噴射装置(4)の構成は、次の通りである。
図1に示すように、燃料タンク(17)に燃料サプライポンプ(18)を介してコモンレール(19)が接続され、コモンレール(19)に各気筒の燃料インジェクタ(20)が接続されている。
フライホイール(13)にパルサロータ(21)が取り付けられ、パルサロータ(21)にピックアップコイル(22)が対向され、動弁カム軸(34)にカム軸ロータ(23)が取り付けられ、カム軸ロータ(23)に気筒判別センサ(24)が対向され、ピックアップコイル(22)でエンジン実回転数とクランク角度とが検出され、気筒判別センサ(24)で所定の気筒の上死点が圧縮上死点か排気上死点であるか等、各気筒の燃焼行程が検出される。目標回転数検出センサ(25)で調速レバー(26)の調速位置、すなわちエンジン目標回転数が検出される。
The configuration of the common rail fuel injection device (4) is as follows.
As shown in FIG. 1, a common rail (19) is connected to a fuel tank (17) via a fuel supply pump (18), and a fuel injector (20) for each cylinder is connected to the common rail (19).
The pulsar rotor (21) is attached to the flywheel (13), the pickup coil (22) is opposed to the pulsar rotor (21), the camshaft rotor (23) is attached to the valve camshaft (34), and the camshaft rotor ( 23) is opposed to the cylinder discrimination sensor (24), the pickup engine (22) detects the actual engine speed and the crank angle, and the cylinder discrimination sensor (24) detects the top dead center of the predetermined cylinder as the compression top dead center. The combustion stroke of each cylinder is detected, such as whether it is exhaust top dead center. A target speed detection sensor (25) detects the speed control position of the speed control lever (26), that is, the engine target speed.

図1に示すように、ピックアップコイル(22)と気筒判別センサ(24)と目標回転数検出センサ(25)とが、燃料噴射制御装置(5)を介して燃料インジェクタ(20)の電磁弁(27)に連携されている。
燃料噴射制御装置(5)により、エンジン目標回転数とエンジン実回転数との偏差に基づいて、燃料噴射量(メイン噴射量)が演算され、クランク角度に基づく所定のタイミングで燃料インジェクタ(20)から所定量のメイン噴射が行われる。
燃料噴射制御装置(5)はエンジンECU(28)の演算処理部である。エンジンECUはエンジン電子制御ユニットの略称である。
As shown in FIG. 1, a pickup coil (22), a cylinder discrimination sensor (24), and a target rotational speed detection sensor (25) are connected to a solenoid valve (20) of a fuel injector (20) via a fuel injection control device (5). 27).
The fuel injection control device (5) calculates a fuel injection amount (main injection amount) based on the deviation between the target engine speed and the actual engine speed, and at a predetermined timing based on the crank angle, the fuel injector (20). A predetermined amount of main injection is performed.
The fuel injection control device (5) is an arithmetic processing unit of the engine ECU (28). Engine ECU is an abbreviation for engine electronic control unit.

排気浄化装置(16)の構成は、次の通りである。
図1に示すように、排気経路(1)に配置されたDPF(2)と、DPF(2)のPM堆積量の推定装置(3)と、コモンレール式燃料噴射装置(4)と、コモンレール式燃料噴射装置(4)の燃料噴射を制御する燃料噴射制御装置(5)と、DPF(2)の上流側に配置されたDOC(6)とが設けられている。
コモンレール式燃料噴射装置(4)とコモンレール式燃料噴射装置(4)の燃料噴射を制御する燃料噴射制御装置(5)とは、排気浄化装置(16)の構成要素としても機能する。
The configuration of the exhaust purification device (16) is as follows.
As shown in FIG. 1, the DPF (2) disposed in the exhaust path (1), the PM deposition amount estimation device (3) of the DPF (2), the common rail fuel injection device (4), and the common rail type A fuel injection control device (5) for controlling the fuel injection of the fuel injection device (4) and a DOC (6) disposed on the upstream side of the DPF (2) are provided.
The common rail fuel injection device (4) and the fuel injection control device (5) for controlling the fuel injection of the common rail fuel injection device (4) also function as components of the exhaust purification device (16).

排気浄化装置(16)の構成要素の内容は、次の通りである。
図1に示すように、DPF(2)とDOC(6)とは、排気浄化ケース(29)内に収容されている。
DPF(2)は、円柱形のセラミックフィルタであり、内部はハニカム構造で、軸長方向に伸びる複数のセル(2a)(2a)を備え、隣合うセル(2a)(2a)の入口と出口が交互に目封じされ、セル(2a)(2a)間の多孔質壁(2b)に排気(7)を通過させ、多孔質壁(2b)で排気(7)中のPMを捕捉するウォールフロー型のものである。
DOC(6)は、円柱形のセラミック担体に酸化触媒成分を担持させたもので、担体の内部はハニカム構造で、軸長方向に貫通状に伸びる複数のセル(6a)を備え、セル(6a)内に酸化触媒成分が担持され、セル(6a)内に排気(7)を通過させるスルーフロー型のものである。
The contents of the components of the exhaust emission control device (16) are as follows.
As shown in FIG. 1, the DPF (2) and the DOC (6) are accommodated in the exhaust purification case (29).
The DPF (2) is a cylindrical ceramic filter having a honeycomb structure inside and a plurality of cells (2a) (2a) extending in the axial length direction, and inlets and outlets of adjacent cells (2a) (2a). Is alternately sealed, and the exhaust (7) is passed through the porous wall (2b) between the cells (2a) and (2a), and the PM in the exhaust (7) is captured by the porous wall (2b). Of the type.
The DOC (6) is a cylindrical ceramic carrier on which an oxidation catalyst component is supported. The inside of the carrier has a honeycomb structure and includes a plurality of cells (6a) extending in the axial length direction. ) Is a through-flow type in which an oxidation catalyst component is supported and exhaust gas (7) is passed through the cell (6a).

図1に示すように、DPF(2)のPM堆積量の推定装置(3)は、エンジンECU(28)の演算処理部である。排気浄化ケース(29)には、DPF入口排気温度センサ(30)と、DPF入口排気圧センサ(31)と、DPF入口と出口の差圧を検出する差圧センサ(32)が設けられ、これらセンサ(30)(31)(32)の検出値とDPFでのPM堆積量の相関マップに基づいて、DPF(2)のPM堆積量の推定装置(3)により、DPF(2)のPM堆積量が推定される。他に、燃料噴射量とDPF入口排気温度とDPFでのPM堆積量の相関マップに基づいて、更には、エンジン運転時間とDPFでのPM堆積量の相関マップに基づいて、DPF(2)のPM堆積量の推定装置(3)により、DPF(2)のPM堆積量が推定される。
排気浄化ケース(29)には、DOC入口排気温度センサ(33)も設けられている。吸気経路(図示せず)には吸気スロットル弁(図示せず)が設けられ、DOC入口排気温度(T)が所定のポスト噴射下限温度(TN)未満の場合には、吸気スロットルの開度を小さくして、DOC入口排気温度(T)が高められる。
As shown in FIG. 1, the PM accumulation amount estimation device (3) of the DPF (2) is an arithmetic processing unit of the engine ECU (28). The exhaust purification case (29) is provided with a DPF inlet exhaust temperature sensor (30), a DPF inlet exhaust pressure sensor (31), and a differential pressure sensor (32) for detecting a differential pressure between the DPF inlet and the outlet. Based on the correlation map between the detected values of the sensors (30), (31), and (32) and the PM deposition amount in the DPF, the PM deposition amount in the DPF (2) is estimated by the PM deposition amount estimation device (3) in the DPF (2). The quantity is estimated. In addition, based on the correlation map of the fuel injection amount, the DPF inlet exhaust temperature, and the PM accumulation amount at the DPF, and further, based on the correlation map of the engine operation time and the PM accumulation amount at the DPF, the DPF (2) The PM accumulation amount of the DPF (2) is estimated by the PM accumulation amount estimation device (3).
The exhaust purification case (29) is also provided with a DOC inlet exhaust temperature sensor (33). An intake throttle valve (not shown) is provided in the intake path (not shown). When the DOC inlet exhaust temperature (T) is lower than a predetermined post-injection lower limit temperature (TN), the opening of the intake throttle is adjusted. As a result, the DOC inlet exhaust temperature (T) is increased.

DPF再生処理の概要は、次の通りである。
図2(A)(B)に示すように、DPF(2)のPM堆積量の推定値(P)が所定のDPF再生モード開始値(P1)に至った場合には、DPF再生モードが開始(S2)され、DPF再生モードでは、DOC入口排気温度(T)が所定のポスト噴射下限温度(TN)以上の場合に、燃料噴射制御装置(5)の指令でコモンレール式燃料噴射装置(4)によるメイン噴射後のポスト噴射が実施(S8)される。
図1に示すように、排気(7)に混入された未燃燃料がDOC(6)で触媒燃焼され、排気(7)の昇温で、DPF(2)に堆積したPMが焼却除去される。
The outline of the DPF regeneration process is as follows.
As shown in FIGS. 2A and 2B, when the estimated value (P) of the PM accumulation amount of the DPF (2) reaches a predetermined DPF regeneration mode start value (P1), the DPF regeneration mode is started. (S2) In the DPF regeneration mode, when the DOC inlet exhaust temperature (T) is equal to or higher than a predetermined post-injection lower limit temperature (TN), the common rail fuel injection device (4) is commanded by the fuel injection control device (5). The post-injection after the main injection is performed (S8).
As shown in FIG. 1, unburned fuel mixed in the exhaust (7) is catalytically combusted in the DOC (6), and PM accumulated in the DPF (2) is incinerated and removed by raising the temperature of the exhaust (7). .

メイン噴射とポスト噴射の時期は、次の通りである。
メイン噴射は、クランク角度でその気筒の圧縮上死点0°±5°の範囲内で開始される。
ポスト噴射は、クランク角度でその気筒の圧縮上死点後100°±40°の範囲内で開始される。
The timing of main injection and post injection is as follows.
The main injection is started within the range of 0 ° ± 5 ° of compression top dead center of the cylinder at the crank angle.
Post injection is started within a range of 100 ° ± 40 ° after the compression top dead center of the cylinder at a crank angle.

図1,図2(A)(B)に示すように、ポスト噴射の実施(S4)後にそのポスト噴射によるDOC(6)での発生熱量を推定する発生熱量の推定装置(8)とポスト噴射下限温度(TN)の設定装置(9)とが設けられている。
図1,図2(A)(B)に示すように、上記発生熱量の推定装置(8)によって推定された、ポスト噴射によるDOC(6)での発生熱量の推定値(H)が所定の基準熱量(H1)の場合にはポスト噴射下限温度(TN)が所定の基準下限温度(T1)に設定(S6)され、ポスト噴射によるDOC(6)での発生熱量の推定値(H)が上記基準熱量(H1)を超える高い熱量(H2)の場合には、ポスト噴射下限温度(TN)が所定の基準下限温度(T1)未満の低い下限温度(T0)に設定(S12)される。
As shown in FIGS . 1 , 2 (A) and 2 (B) , a post-injection estimation device (8) and post-injection for estimating the amount of heat generated in the DOC (6) after post-injection (S4). A lower limit temperature (TN) setting device (9) is provided.
As shown in FIGS . 1, 2A and 2B, the estimated value (H) of the generated heat quantity in the DOC (6) by the post injection estimated by the generated heat quantity estimating device (8 ) is a predetermined value. In the case of the reference heat quantity (H1), the post injection lower limit temperature (TN) is set to a predetermined reference lower limit temperature (T1) (S6), and the estimated value (H) of the generated heat quantity in the DOC (6) due to the post injection is obtained. In the case of a high heat quantity (H2) exceeding the reference heat quantity (H1), the post injection lower limit temperature (TN) is set to a lower lower limit temperature (T0) lower than a predetermined reference lower limit temperature (T1) (S12).

図1に示すように、ポスト噴射によるDOC(6)での発生熱量の推定装置(8)とポスト噴射下限温度(TN)の設定装置(9)は、いずれもエンジンECU(28)の演算処理部である。吸気経路(図示せず)には吸気流量センサ(図示せず)が設けられ、吸気流量センサの検出値と燃料噴射量とDOC入口排気温度センサ(33)とDPF入口排気温度センサ(30)とDPF入口排気圧センサ(31)の検出値に基づいて、ポスト噴射によるDOC(6)での発生熱量の推定がなされ、ポスト噴射によるDOC(6)での発生熱量の推定値(E)に基づいてポスト噴射下限温度(TN)の設定が行われる。基準下限温度(T1)は250°Cとされている。また、基準熱量(H1)は、DOC(6)の酸化触媒の劣化がない場合のポスト噴射によるDOC(6)での発生熱量の90%の熱量とされている。   As shown in FIG. 1, both the estimation device (8) for the amount of heat generated in the DOC (6) by post-injection and the post-injection lower limit temperature (TN) setting device (9) are processed by the engine ECU (28). Part. An intake flow rate sensor (not shown) is provided in the intake path (not shown), and a detected value of the intake flow rate sensor, a fuel injection amount, a DOC inlet exhaust temperature sensor (33), a DPF inlet exhaust temperature sensor (30), Based on the detected value of the DPF inlet exhaust pressure sensor (31), the amount of heat generated in the DOC (6) due to post injection is estimated, and based on the estimated value (E) of the amount of heat generated in the DOC (6) due to post injection. Thus, the post injection lower limit temperature (TN) is set. The reference lower limit temperature (T1) is 250 ° C. The reference heat quantity (H1) is 90% of the heat quantity generated in the DOC (6) by post injection when the oxidation catalyst of the DOC (6) is not deteriorated.

図2(A)(B)に示すように、ポスト噴射によるDOC(6)での発生熱量の推定値(H)が上記基準熱量(H1)を超える高い熱量(H2)の場合には、発生熱量の推定値(H)が高いほど、ポスト噴射下限温度(TN)に設定(S12)される下限温度(T0)が低くなる。   As shown in FIGS. 2 (A) and 2 (B), when the estimated value (H) of the generated heat quantity in the DOC (6) by the post injection is a high heat quantity (H2) exceeding the reference heat quantity (H1), it is generated. The higher the estimated value (H) of the heat quantity, the lower the lower limit temperature (T0) set (S12) to the post injection lower limit temperature (TN).

図2(A)(B)に示すように、ポスト噴射によるDOC(6)での発生熱量の推定値(H)が上記基準熱量(H1)未満の低い熱量(H0)の場合には、ポスト噴射下限温度(TN)が上記基準下限温度(T1)を超える高い下限温度(T2)に設定(S13)される。   As shown in FIGS. 2 (A) and 2 (B), when the estimated value (H) of the heat generated by the post-injection DOC (6) is a low heat (H0) less than the reference heat (H1), the post The injection lower limit temperature (TN) is set to a high lower limit temperature (T2) that exceeds the reference lower limit temperature (T1) (S13).

図2(A)(B)に示すように、ポスト噴射によるDOC(6)での発生熱量の推定値(H)が上記基準熱量(H1)未満の低い熱量(H0)の場合には、発生熱量の推定値(H)が低いほど、ポスト噴射下限温度(TN)に設定(S13)される下限温度(T2)が高くなる。


As shown in FIG. 2 (A) (B), the case of post injection DOC estimate of amount of heat generated in (6) low heat (H) is of less than the reference quantity of heat (H1) (H0) is generated The lower the estimated value (H) of the heat quantity, the higher the lower limit temperature (T2) set (S13) to the post injection lower limit temperature (TN).


燃料噴射制御装置(5)による処理の流れは、図2(A)に示す通りである。
ステップ(S1)では、DPF(2)でのPM堆積量の推定値(P)がDPF再生モード開始値(P1)に至ったか否かが判定され、判定が肯定されると、ステップ(S2)に進む。
ステップ(S2)では、DPF再生モードが開始され、ステップ(S3)でDOC入口排気温度(T)が所定の基準温度(T1)未満か否かが判定され、判定が否定されると、ステップ(S3)での判定が繰り返され、判定が肯定されると、ステップ(S4)に進む。
ステップ(S4)では、メイン噴射後のポスト噴射が実施され、ステップ(S5)に進む。
ステップ(S5)でポスト噴射によるDOC(6)での発生熱量の推定値(H)が所定の基準熱量(H1)と一致するか否かが判定され、判定が肯定されると、ステップ(S6)に進む。
ステップ(S6)では、ポスト噴射下限温度(TN)が所定の基準温度(T1)に設定(再設定或いは維持)され、ステップ(S7)に進む。
The flow of processing by the fuel injection control device (5) is as shown in FIG.
In step (S1), it is determined whether or not the estimated value (P) of the PM accumulation amount in the DPF (2) has reached the DPF regeneration mode start value (P1). If the determination is affirmative, step (S2) Proceed to
In step (S2), the DPF regeneration mode is started. In step (S3), it is determined whether the DOC inlet exhaust temperature (T) is lower than a predetermined reference temperature (T1). If the determination in S3) is repeated and the determination is affirmative, the process proceeds to step (S4).
In step (S4), post-injection after main injection is performed, and the process proceeds to step (S5).
In step (S5), it is determined whether or not the estimated value (H) of the generated heat quantity in DOC (6) by post injection matches a predetermined reference heat quantity (H1), and if the determination is affirmed, step (S6) ).
In step (S6), the post injection lower limit temperature (TN) is set (reset or maintained) to a predetermined reference temperature (T1), and the process proceeds to step (S7).

ステップ(S7)では、DOC入口排気温度(T)がポスト噴射下限温度(TN)以上か否かが判定され、判定が肯定の場合には、ステップ(S8)に進む。
ステップ(S8)では、メイン噴射後のポスト噴射が実施され、ステップ(S9)に進む。
ステップ(S9)では、DPF再生モード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(S10)に進む。DPF再生モードの終了条件は、DPF再生モードが開始されてから、所定温度以上のDPF入口排気温度が所定時間継続することである。DPF再生モードの終了条件は、DPF(2)のPM堆積量の推定値がDPF再生モード開始値(P1)よりも低い値(P0)に至ることであってもよい。
ステップ(S10)では、DPF再生モードが終了され、ステップ(S1)に戻る。
In step (S7), it is determined whether or not the DOC inlet exhaust temperature (T) is equal to or higher than the post injection lower limit temperature (TN). If the determination is affirmative, the process proceeds to step (S8).
In step (S8), post injection after the main injection is performed, and the process proceeds to step (S9).
In step (S9), it is determined whether or not the DPF regeneration mode end condition is satisfied. If the determination is affirmative, the process proceeds to step (S10). The end condition of the DPF regeneration mode is that the DPF inlet exhaust temperature equal to or higher than a predetermined temperature continues for a predetermined time after the DPF regeneration mode is started. The termination condition of the DPF regeneration mode may be that the estimated value of the PM accumulation amount of the DPF (2) reaches a value (P0) lower than the DPF regeneration mode start value (P1).
In step (S10), the DPF regeneration mode is terminated, and the process returns to step (S1).

ステップ(S7)やステップ(S9)での判定が否定の場合には、ステップ(S5)に戻る。
ステップ(S5)での判定が否定の場合には、ステップ(S11)に進む。
ステップ(S11)では、ポスト噴射によるDOC(6)での発生熱量の推定値(H)が上記基準熱量(H1)を超えるか否かが判定され、判定が肯定されると、ステップ(S12)に進む。
ステップ(S12)では、ポスト噴射下限温度(TN)が所定の基準温度(T1)未満の低い温度(T0)に設定され、ステップ(7に進む。
ステップ(S11)での判定が否定の場合には、ステップ(S13)に進む。
ステップ(S13)では、ポスト噴射下限温度(TN)が所定の基準温度(T1)を超える高い温度(T2)に設定され、ステップ(S7)に進む。
If the determination in step (S7) or step (S9) is negative, the process returns to step (S5).
If the determination in step (S5) is negative, the process proceeds to step (S11).
In step (S11), it is determined whether or not the estimated value (H) of the generated heat amount in the DOC (6) by post injection exceeds the reference heat amount (H1), and if the determination is affirmed, step (S12) Proceed to
In step (S12), the post injection lower limit temperature (TN) is set to a low temperature (T0) lower than a predetermined reference temperature (T1), and the process proceeds to step (7).
If the determination in step (S11) is negative, the process proceeds to step (S13).
In step (S13), the post-injection lower limit temperature (TN) is set to a high temperature (T2) that exceeds a predetermined reference temperature (T1), and the process proceeds to step (S7).

ステップ(S1)での判定が否定の場合には、ステップ(S14)に進む。
ステップ(S14)では通常運転モードが設定され、ステップ(S1)に戻る。
通常運転モードでは、DPF再生モードとは異なり、メイン噴射後のポスト噴射は実施されない。
If the determination in step (S1) is negative, the process proceeds to step (S14).
In step (S14), the normal operation mode is set, and the process returns to step (S1).
In the normal operation mode, unlike the DPF regeneration mode, post-injection after main injection is not performed.

(1) 排気経路
(2) DPF
(3) PM堆積量の推定装置
(4) コモンレール式燃料噴射装置
(5) 燃料噴射制御装置
(6) DOC
(7) 排気
(8) ポスト噴射によるDOCでの発生熱量の推定装置
(9) ポスト噴射下限温度の設定装置
(P) PM堆積量の推定値
(P1) DPF再生モード開始値
(T) DOC入口排気温度
(TN) ポスト噴射下限温度
(T1) 基準下限温度
(T0) T1未満の低い下限温度
(T2) T1を超える高い下限温度
(H) ポスト噴射によるDOCでの発生熱量の推定値
(H1) 基準熱量
(H0) H1未満の低い熱量
(H2) H1を超える高い熱量
(S2) DPF再生モードが開始
(S8) ポスト噴射が実施
(S12) TNがT0に設定
(S13) TNがT2に設定
(1) Exhaust route
(2) DPF
(3) PM deposition amount estimation device
(4) Common rail fuel injection system
(5) Fuel injection control device
(6) DOC
(7) Exhaust
(8) Estimating device for heat generated in DOC by post injection
(9) Post injection lower limit temperature setting device
(P) Estimated amount of PM deposition
(P1) DPF regeneration mode start value
(T) DOC inlet exhaust temperature
(TN) Post injection lower limit temperature
(T1) Reference lower limit temperature
(T0) Lower minimum temperature less than T1
(T2) High minimum temperature exceeding T1
(H) Estimated amount of heat generated at DOC by post injection
(H1) Standard heat quantity
(H0) Low heat quantity less than H1
(H2) High heat quantity exceeding H1
(S2) DPF regeneration mode starts
(S8) Post injection conducted
(S12) TN is set to T0
(S13) TN is set to T2.

Claims (4)

排気経路(1)に配置されたDPF(2)と、DPF(2)のPM堆積量の推定装置(3)と、コモンレール式燃料噴射装置(4)と、コモンレール式燃料噴射装置(4)の燃料噴射を制御する燃料噴射制御装置(5)と、DPF(2)の上流側に配置されたDOC(6)とが設けられ、
DPF(2)のPM堆積量の推定値(P)が所定のDPF再生モード開始値(P1)に至った場合には、DPF再生モードが開始(S2)され、DPF再生モードでは、DOC入口排気温度(T)が所定のポスト噴射下限温度(TN)以上の場合に、燃料噴射制御装置(5)の指令でコモンレール式燃料噴射装置(4)によるメイン噴射後のポスト噴射が実施(S8)され、
排気(7)に混入された未燃燃料がDOC(6)で触媒燃焼され、排気(7)の昇温で、DPF(2)に堆積したPMが焼却除去される、ディーゼルエンジンにおいて、
ポスト噴射の実施(S4)後にそのポスト噴射によるDOC(6)での発生熱量を推定する発生熱量の推定装置(8)とポスト噴射下限温度(TN)の設定装置(9)とが設けられ、
上記発生熱量の推定装置(8)によって推定された、ポスト噴射によるDOC(6)での発生熱量の推定値(H)が所定の基準熱量(H1)の場合にはポスト噴射下限温度(TN)が所定の基準下限温度(T1)に設定(S6)され、ポスト噴射によるDOC(6)での発生熱量の推定値(H)が上記基準熱量(H1)を超える高い熱量(H2)の場合には、ポスト噴射下限温度(TN)が所定の基準下限温度(T1)未満の低い下限温度(T0)に設定(S12)される、ことを特徴とするディーゼルエンジン。
The DPF (2) disposed in the exhaust path (1), the PM accumulation amount estimation device (3) of the DPF (2), the common rail fuel injection device (4), and the common rail fuel injection device (4) A fuel injection control device (5) for controlling fuel injection, and a DOC (6) disposed upstream of the DPF (2);
When the estimated value (P) of the PM accumulation amount of the DPF (2) reaches a predetermined DPF regeneration mode start value (P1), the DPF regeneration mode is started (S2). In the DPF regeneration mode, the DOC inlet exhaust is performed. When the temperature (T) is equal to or higher than a predetermined post-injection lower limit temperature (TN), post-main injection is performed after the main injection by the common rail fuel injection device (4) in response to a command from the fuel injection control device (5) (S8). ,
In a diesel engine in which unburned fuel mixed in the exhaust (7) is catalytically combusted in the DOC (6), and PM accumulated in the DPF (2) is incinerated and removed by raising the temperature of the exhaust (7).
A post-injection implementation (S4) and a post-injection heat quantity estimation device (8) for estimating the amount of heat generated in the DOC (6) and a post-injection lower limit temperature (TN) setting device (9) are provided,
When the estimated value (H) of the generated heat quantity in the post-injection DOC (6) estimated by the generated heat quantity estimating device (8) is a predetermined reference heat quantity (H1), the post-injection lower limit temperature (TN) Is set to a predetermined reference lower limit temperature (T1) (S6), and the estimated value (H) of the generated heat quantity in the DOC (6) by post injection is a high heat quantity (H2) exceeding the reference heat quantity (H1). Is a diesel engine characterized in that the post injection lower limit temperature (TN) is set to a lower lower limit temperature (T0) lower than a predetermined reference lower limit temperature (T1) (S12).
請求項1に記載されたディーゼルエンジンにおいて、
ポスト噴射によるDOC(6)での発生熱量の推定値(H)が上記基準熱量(H1)を超える高い熱量(H2)の場合には、発生熱量の推定値(H)が高いほど、ポスト噴射下限温度(TN)に設定(S12)される下限温度(T0)が低くなる、ことを特徴とするディーゼルエンジン。
The diesel engine according to claim 1,
When the estimated value (H) of the generated heat quantity in the DOC (6) by the post injection is a high heat quantity (H2) exceeding the reference heat quantity (H1), the higher the estimated value (H) of the generated heat quantity, the higher the post injection. A diesel engine characterized in that a lower limit temperature (T0) set (S12) to a lower limit temperature (TN) is lowered.
請求項1または請求項2に記載されたディーゼルエンジンにおいて、
ポスト噴射によるDOC(6)での発生熱量の推定値(H)が上記基準熱量(H1)未満の低い熱量(H0)の場合には、ポスト噴射下限温度(TN)が上記基準下限温度(T1)を超える高い下限温度(T2)に設定(S13)される、ことを特徴とするディーゼルエンジン。
In the diesel engine according to claim 1 or 2,
When the estimated value (H) of the generated heat quantity in the DOC (6) by the post injection is a low heat quantity (H0) less than the reference heat quantity (H1), the post injection lower limit temperature (TN) is set to the reference lower limit temperature (T1). A diesel engine characterized by being set to a high lower limit temperature (T2) exceeding S) (S13).
請求項3に記載されたディーゼルエンジンにおいて、
ポスト噴射によるDOC(6)での発生熱量の推定値(H)が上記基準熱量(H1)未満の低い熱量(H0)の場合には、発生熱量の推定値(H)が低いほど、ポスト噴射下限温度(TN)に設定(S13)される下限温度(T2)が高くなる、ことを特徴とするディーゼルエンジン。
The diesel engine according to claim 3,
When the estimated value (H) of the generated heat quantity in the DOC (6) by the post injection is a low heat quantity (H0) less than the reference heat quantity (H1), the lower the estimated value (H) of the generated heat quantity, the lower the post injection. A diesel engine characterized in that a lower limit temperature (T2) set (S13) to a lower limit temperature (TN) is increased.
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