(57)【要約】      （修正有）【課題】エンジン騒音を抑制することができるディーゼルエンジンの排気処理装置を提供する。【解決手段】排気昇温処理の第１段階処理Ｐ１では、エンジンの目標回転数を所定の第１目標回転数Ｒ１とし、吸気絞り弁開度を所定の第１弁開度Ｏ１とし、第２段階処理Ｐ２では、エンジンの目標回転数を第１目標回転数Ｒ１に維持し、吸気絞り弁の開度を第１弁開度Ｏ１よりも閉弁側にし、第３段階以降の段階処理Ｐ３・Ｐ４では、吸気絞り弁の開度を第２段階処理Ｐ２の設定時間Ｔ２経過時の第２弁開度Ｏ２に維持し、エンジンの目標回転数を各段階処理Ｐ３・Ｐ４の設定時間Ｔ３・Ｔ４の経過に基づいて、直前の段階処理Ｐ２・Ｐ３の目標回転数Ｒ１・Ｒ２よりも高い値の目標回転数Ｒ２・Ｒ３に更新して、ＤＰＦ上流の排気を昇温させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＤＰＦ(１)と、ＤＰＦ(１)上流の排気(１２)の温度を検出する排気温度センサ(４０)と、吸気絞り弁(４１)と、制御手段(１４)と、記憶手段(５)とを備え、
記憶手段(５)に、ＤＰＦ(１)上流の排気(１２)の目標温度(ＤＴ)と、吸気絞り弁(４１)の第１弁開度(Ｏ１)と、排気昇温処理の段階処理の設定時間(Ｔ１)(Ｔ２)(Ｔ３)(Ｔ４)とが記憶され、
ＤＰＦ(１)に堆積したＰＭを排気(１１)の熱で焼却除去するＤＰＦ(１)の再生に当たり、
制御手段(１４)が排気昇温処理の第１段階処理(Ｐ１)を実施し、この第１段階処理(Ｐ１)では、エンジンの目標回転数を所定の第１目標回転数(Ｒ１)とし、吸気絞り弁(４１)の開度を所定の第１弁開度(Ｏ１)とし、
ＤＰＦ(１)上流の排気(１２)の温度が目標温度(ＤＴ)に至ることなく第１段階処理(Ｐ１)の設定時間(Ｔ１)が経過した場合には、制御手段(１４)が排気昇温処理の第２段階処理(Ｐ２)を実施し、この第２段階処理(Ｐ２)では、エンジンの目標回転数を第１目標回転数(Ｒ１)に維持し、吸気絞り弁(４１)の開度を第１弁開度(Ｏ１)よりも閉弁側にし、
ＤＰＦ(１)上流の排気(１２)の温度が目標温度(ＤＴ)に至ることなく第２段階処理(Ｐ２)の設定時間(Ｔ２)が経過した場合には、制御手段(１４)が排気昇温処理の第３段階以降の段階処理(Ｐ３)(Ｐ４)を実施し、この第３段階以降の段階処理(Ｐ３)(Ｐ４)では、ＤＰＦ(１)上流の排気(１２)の温度が目標温度(ＤＴ)に至るまで、吸気絞り弁(４１)の開度を第２段階処理(Ｐ２)の設定時間(Ｔ２)経過時の第２弁開度(Ｏ２)に維持し、エンジンの目標回転数を各段階処理(Ｐ３)(Ｐ４)の設定時間(Ｔ３)(Ｔ４)の経過に基づいて、直前の段階処理(Ｐ２)(Ｐ３)の目標回転数(Ｒ１)(Ｒ２)よりも高い値の目標回転数(Ｒ２)(Ｒ３)に更新することにより、
ＤＰＦ(１)上流の排気(１２)を昇温させるようにした、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載したディーゼルエンジンの排気処理装置において、
ＤＰＦ(１)上流の排気(１２)の温度が目標温度(ＤＴ)に至った時には、制御手段(１４)が、その時以降の所定時間、その時の目標回転数(Ｒ１)(Ｒ２)(Ｒ３)と吸気絞り弁(４１)の開度(Ｏ１)(Ｏ２)を維持するようにした、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気処理装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載したディーゼルエンジンの排気処理装置において、
燃料添加手段(４２)を備え、
ＤＰＦ(１)上流の排気(１２)の温度が目標温度(ＤＴ)に至った場合には、制御手段(１４)が燃料添加手段(４２)によりＤＰＦ(１)上流の排気(１２)中に未燃燃料を添加することにより、未燃燃料を排気(１２)中の酸素で燃焼させるようにした、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気処理装置。
【請求項４】
請求項３に記載したディーゼルエンジンの排気処理装置において、
ＤＰＦ(１)上流にＤＯＣ(１０)を配置することにより、ＤＯＣ(１０)で未燃燃料を排気(１２)中の酸素で触媒燃焼させるようにした、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気処理装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載したディーゼルエンジンの排気処理装置において、
排気昇温処理は、エンジン搭載機械の走行と作業のいずれもが中断されている機械非稼働時には実施されるが、エンジン搭載機械の走行と作業の少なくとも一方が実施されている機械稼働時には実施されないようにした、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気処理装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載したディーゼルエンジンの排気処理装置において、
吸気絞り弁(４１)の調節と段階的なエンジンの目標回転数の更新により、排気絞り弁を設けることなく、ＤＰＦ(１)上流の排気(１２)を昇温させることができるようにした、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼルエンジンの排気処理装置に関し、詳しくは、エンジン騒音を抑制することができるディーゼルエンジンの排気処理装置に関する。
この明細書及び特許請求の範囲の用語中、ＤＰＦはディーゼル・バティキュレート・フィルタ、ＤＯＣは燃焼触媒として用いる酸化触媒、ＰＭは排気中に含まれる粒子状物質の略称である。
【背景技術】
【０００２】
従来、ディーゼルエンジンの排気処理装置として、ＤＰＦに堆積するＰＭを排気の熱で燃焼除去するＤＰＦの再生に当たり、エンジンの目標回転数を上昇させ、燃料のメイン噴射を増量させることにより、ＤＰＦ上流の排気を昇温させるものがある。(特許文献１の図９参照)
この種の装置によれば、排気の昇温によりＤＰＦの再生を促進することができる利点がある。
しかし、この従来技術では、エンジンの目標回転数を一時に急上昇させるため、問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１１３７５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
《問題》  エンジン騒音が高くなる。
エンジンの目標回転数を一時に急上昇させるため、エンジンの回転数が急上昇してエンジン騒音が高くなる。
【０００５】
本発明の課題は、エンジン騒音を抑制することができるディーゼルエンジンの排気処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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、ＤＰＦ(１)と、ＤＰＦ(１)上流の排気(１２)の温度を検出する排気温度センサ(４０)と、吸気絞り弁(４１)と、制御手段(１４)と、記憶手段(５)とを備え、
図２に例示するように、記憶手段(５)に、ＤＰＦ(１)上流の排気(１２)の目標温度(ＤＴ)と、吸気絞り弁(４１)の第１弁開度(Ｏ１)と、排気昇温処理の段階処理の設定時間(Ｔ１)(Ｔ２)(Ｔ３)(Ｔ４)とが記憶され、
ＤＰＦ(１)に堆積したＰＭを排気(１１)の熱で焼却除去するＤＰＦ(１)の再生に当たり、制御手段(１４)が排気昇温処理の第１段階処理(Ｐ１)を実施し、この第１段階処理(Ｐ１)では、エンジンの目標回転数を所定の第１目標回転数(Ｒ１)とし、吸気絞り弁(４１)の開度を所定の第１弁開度(Ｏ１)とし、
ＤＰＦ(１)上流の排気(１２)の温度が目標温度(ＤＴ)に至ることなく第１段階処理(Ｐ１)の設定時間(Ｔ１)が経過した場合には、制御手段(１４)が排気昇温処理の第２段階処理(Ｐ２)を実施し、この第２段階処理(Ｐ２)では、エンジンの目標回転数を第１目標回転数(Ｒ１)に維持し、吸気絞り弁(４１)の開度を第１弁開度(Ｏ１)よりも閉弁側にし、
ＤＰＦ(１)上流の排気(１２)の温度が目標温度(ＤＴ)に至ることなく第２段階処理(Ｐ２)の設定時間(Ｔ２)が経過した場合には、制御手段(１４)が排気昇温処理の第３段階以降の段階処理(Ｐ３)(Ｐ４)を実施し、この第３段階以降の段階処理(Ｐ３)(Ｐ４)では、ＤＰＦ(１)上流の排気(１２)の温度が目標温度(ＤＴ)に至るまで、吸気絞り弁(４１)の開度を第２段階処理(Ｐ２)の設定時間(Ｔ２)経過時の第２弁開度(Ｏ２)に維持し、エンジンの目標回転数を各段階処理(Ｐ３)(Ｐ４)の設定時間(Ｔ３)(Ｔ４)の経過に基づいて、直前の段階処理(Ｐ２)(Ｐ３)の目標回転数(Ｒ１)(Ｒ２)よりも高い値の目標回転数(Ｒ２)(Ｒ３)に更新することにより、
ＤＰＦ(１)上流の排気(１２)を昇温させるようにした、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気処理装置。
【発明の効果】
【０００７】
(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》  エンジン騒音を抑制することができる。
図に例示するように、排気昇温処理の第１段階処理(Ｐ１)では、エンジンの目標回転数を所定の第１目標回転数(Ｒ１)とし、吸気絞り弁(４１)の開度を所定の第１弁開度(Ｏ１)とし、第２段階処理(Ｐ２)では、エンジンの目標回転数を第１目標回転数(Ｒ１)に維持し、吸気絞り弁(４１)の開度を第１弁開度(Ｏ１)よりも閉弁側にし、第３段階以降の段階処理(Ｐ３)(Ｐ４)では、ＤＰＦ(１)上流の排気(１２)の温度が目標温度(ＤＴ)に至るまで、吸気絞り弁(４１)の開度を第２段階処理(Ｐ２)の設定時間(Ｔ２)経過時の第２弁開度(Ｏ２)に維持し、エンジンの目標回転数を各段階処理(Ｐ３)(Ｐ４)の設定時間(Ｔ３)(Ｔ４)の経過に基づいて、直前の段階処理(Ｐ２)(Ｐ３)の目標回転数(Ｒ１)(Ｒ２)よりも高い値の目標回転数(Ｒ２)(Ｒ３)に更新する。
このように、第１段階処理(Ｐ１)で第１目標回転数(Ｒ１)を比較的低い値にして、ＤＰＦ(１)上流の排気(１２)を昇温させ、第２段階処理(Ｐ２)では低い値の第１目標回転数(Ｒ１)を維持したまま吸気絞り弁(４１)の弁開度を閉弁側にして、排気(１２)を更に昇温させ、第３段階以降の段階処理(Ｐ３)(Ｐ４)では、エンジンの目標回転数を段階的に高い値(Ｒ２)(Ｒ３)に更新して、排気(１２)を更に昇温させることができるので、エンジン回転数の急上昇が防止され、エンジン騒音を抑制することができる。
【０００８】
(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》  ＤＰＦ上流の排気の温度が目標温度に至った後も、その温度を維持することができる。
図２に例示するように、ＤＰＦ(１)上流の排気(１２)の温度が目標温度(ＤＴ)に至った時には、制御手段(１４)が、その時以降の所定時間、その時の目標回転数(Ｒ１)(Ｒ２)(Ｒ３)と吸気絞り弁(４１)の開度(Ｏ１)(Ｏ２)を維持するようにしたので、ＤＰＦ(１)上流の排気(１２)の温度が目標温度(ＤＴ)に至った後も、その温度を維持することができる。
【０００９】
(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》  ＤＰＦの再生が速やかに行われる。
図１、図４に例示するように、ＤＰＦ(１)上流の排気(１２)の温度が目標温度(ＤＴ)に至った場合には、制御手段(１４)が燃料添加手段(４２)によりＤＰＦ(１)上流の排気(１２)中に未燃燃料を添加することにより、未燃燃料を排気(１２)中の酸素で燃焼させるようにしたので、未燃燃料の燃焼によって排気(１２)が更に昇温され、ＤＰＦ(１)の再生が速やかに行われる。
【００１０】
(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》  未燃燃料が速やかに燃焼する。
図１に例示するように、ＤＰＦ(１)上流にＤＯＣ(１０)を配置することにより、ＤＯＣ(１０)で未燃燃料を排気(１２)中の酸素で触媒燃焼させるようにしたので、未燃燃料を混入させた排気(１２)の温度が低い場合でも、未燃燃料が速やかに燃焼する。
【００１１】
(請求項５に係る発明)
請求項５に係る発明は、請求項１から請求項４のいずれかに係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》  エンジン搭載機械の機械稼働に支障が生じることはない。
排気昇温処理は、エンジン搭載機械の走行と作業のいずれもが中断されている機械非稼働時には実施されるが、エンジン搭載機械の走行と作業の少なくとも一方が実施されている機械稼働時には実施されないようにしたので、エンジンの目標回転数の変動で、エンジン搭載機械の機械稼働に支障が生じることはない。
【００１２】
(請求項６に係る発明)
請求項６に係る発明は、請求項１から請求項５のいずれかに係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》  排気処理装置を小型化することができる。
図１に例示するように、吸気絞り弁(４１)の調節と段階的なエンジンの目標回転数の更新により、排気絞り弁を設けることなく、ＤＰＦ(１)上流の排気(１２)を昇温させることができるようにしたので、排気処理装置に排気絞り弁の配置スペースを必要とせず、排気処理装置を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る排気処理装置を備えたディーゼルエンジンの模式図である。
【図２】図１の排気処理装置による加速再生処理時の排気昇温処理のタイムチャートである。
【図３】図１の排気処理装置による加速再生処理のフローチャートの一部である。
【図４】図３のフローチャートのステップ(Ｓ７)の続きの部分である。
【図５】図１の排気処理装置による再生処理のタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１から図５は本発明の実施形態に係る排気処理装置を備えたディーゼルエンジンを説明する図で、この実施形態では、排気処理装置を備えたコモンレール式の多気筒ディーゼルエンジンについて説明する。
【００１５】
図１に示すディーゼルエンジンの概要は、次の通りである。
シリンダブロック(１８)の上部にシリンダヘッド(１９)を組み付け、シリンダブロック(１８)の前部にエンジン冷却ファン(２０)を配置し、シリンダブロック(１８)の後部にはフライホイール(２１)を配置し、フライホイール(２１)にロータプレート(２２)を取り付けている。また、シリンダブロック(１８)の後部には動弁カム軸(２３)に取り付けたセンサプレート(２４)を配置している。シリンダヘッド(１９)の一側には排気マニホルド(２５)を配置し、この排気マニホルド(２５)に過給機(２６)を連通させている。この過給機(２６)のタービン(１５)の下流にＤＰＦ(１)を収容したＤＰＦケース(１６)を配置している。ＤＰＦケース(１６)にはＤＯＣ(１０)も収容している。シリンダヘッド(１９)には気筒毎にインジェクタ(２７)を配置し、各インジェクタ(２７)はコモンレール(２８)に接続している。各インジェクタ(２７)には電磁弁(２９)が設けられている。コモンレール(２８)には燃料サプライポンプ(３０)を介して燃料タンク(３１)を接続している。過給機(２６)のコンプレッサ(４４)にはインタクーラ(４３)を介して吸気マニホルド(図外)を連通させ、インタクーラ(４３)の下流には吸気絞り弁(４１)を設け、この吸気絞り弁(４１)を制御手段(１４)に連携させている。
【００１６】
エンジンの目標回転数設定手段(３２)とエンジンの回転数検出手段(３３)とクランク角検出手段(３４)と気筒判別手段(３５)とを制御手段(１４)を介してインジェクタ(２７)の電磁弁(２９)に連係させている。エンジンの目標回転数設定手段(３２)は、調速レバー(４７)の設定位置からエンジンの目標回転数を電圧値として出力するポテンショメータである。エンジンの回転数検出手段(３３)とクランク角検出手段(３４)はロータプレート(２２)の外周に臨ませたピックアップコイルで、ロータプレート(２２)の外周に一定間隔で多数設けた歯の数を検出し、エンジンの回転数とクランク角を検出する。気筒判別手段(３５)は、センサプレート(２４)に設けた突起の検出により、各気筒の燃焼サイクルがいかなる行程にあるかを判別するためのセンサである。制御手段(１４)は、エンジンＥＣＵである。ＥＣＵは、電子制御ユニットの略称である。
制御手段(１４)は、エンジンの目標回転数とエンジンの回転数の偏差を小さくするように、インジェクタ(２７)の電磁弁(２９)の開弁タイミングと開弁継続時間を制御し、インジェクタ(２７)から燃焼室に所定の噴射タイミングで所定量の燃料のメイン噴射を行わせる。
【００１７】
排気処理装置の構成は、次の通りである。
図１に示すように、ＤＰＦ(１)と、ＤＰＦ(１)に堆積するＰＭのＰＭ堆積量推定手段(２)と、ＤＰＦ再生手段(３)と、ＤＰＦ再生制御手段(４)と、記憶手段(５)と、加速再生要求情報報知手段(６)と、加速再生開始操作手段(７)とを備えている。
【００１８】
ＤＰＦ(１)は、セラミックのハニカム担体で、隣合うセル(１ａ)の端部を交互に目封じたウォールフローモノリスである。セル(１ａ)の内部とセル(１ａ)の壁(１ｂ)を排気が通過し、セル(１ａ)の壁(１ｂ)でＰＭを捕捉する。
ＰＭ堆積量推定手段(２)は、制御手段(１４)であるエンジンＥＣＵの所定の演算部であり、エンジン負荷、エンジン回転数、ＤＰＦ上流側排気温度センサ(３６)による検出排気温度、ＤＰＦ上流側排気圧センサ(３８)によるＤＰＦ上流側の排気圧、差圧センサ(３７)によるＤＰＦ(１)の上流と下流の差圧等に基づいて、予め実験的に求めたマップデータからＰＭ堆積量を推定する。
【００１９】
ＤＰＦ再生手段(３)は、コモンレールシステム(９)とＤＰＦ(１)の上流に配置したＤＯＣ(１０)の組み合わせから成り、通常再生処理と加速再生処理とを実施し、コモンレールシステム(９)のインジェクタ(２７)からメイン噴射後に行うポスト噴射により、排気中に未燃燃料を混入させ、この未燃燃料をＤＯＣ(１０)により排気中の酸素で酸化燃焼させて、ＤＰＦ(１)を通過する排気(１１)の温度を上昇させる。
ＤＯＣ(１０)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(１０ａ)の両端を開口したフロースルー構造で、セル(１０ａ)の内部を排気(１２)が通過するようになっている。
【００２０】
ＤＯＣ上流側排気温度センサ(４０)によるＤＯＣ上流側の排気(１２)の検出温度がＤＯＣ(１０)の活性化温度よりも低い場合には、ＤＯＣ(１０)の上流の排気(１２)を昇温する排気昇温処理がなされる。加速再生処理の場合、吸気絞り弁(４１)の開度を絞り、エンジンの目標回転数を段階的に高めることにより、ＤＯＣ(１０)上流の排気(１２)を目標排気温度(ＤＴ)まで昇温させ、ＤＯＣ(１０)の活性化を図る。ＤＯＣ(１０)の活性化温度が確保されたら、メイン噴射後にポスト噴射を行い、ＤＰＦ(１)上流の排気(１１)を昇温させる。
【００２１】
ＤＰＦ下流側排気温度センサ(３９)によるＤＰＦ下流側の排気(１３)の検出温度が所定の異常判定温度よりも高い場合には、ＤＰＦ再生制御手段(４)がＤＰＦ異常情報報知手段(８)によりＤＰＦ異常情報の報知を開始し、同時に、ポスト噴射の停止やポスト噴射の噴射量の減量を行う。
ＤＰＦ再生手段(３)は、排気管内に燃料を噴射するインジェクタとＤＯＣ(１０)の組み合わせから成るものや、ＤＰＦ(１)の入口に配置した電熱ヒータから成るものでもよい。
【００２２】
ＤＰＦ再生制御手段(４)は、制御手段(１４)であるエンジンＥＣＵに設けられている。
記憶手段(５)は、制御手段(４)であるエンジンＥＣＵに設けたメモリである。
記憶手段(５)に、ＰＭ堆積量推定値に関する複数の判定値(Ｊ１)(Ｊ２)(Ｊ３)と、加速再生要求の判定留保期間(Ｔ１)とが記憶され、図５に示すように、この複数の判定値(Ｊ１)(Ｊ２)(Ｊ３)は、値の低い方から順に、通常再生終了判定値(Ｊ１)と、加速再生要求判定値(Ｊ２)と、通常再生開始判定値(Ｊ３)とからなる。
【００２３】
図５に示すように、ＤＰＦ再生制御手段(４)は、ＰＭ堆積量推定手段(２)で推定されたＰＭ堆積量推定値と上記複数の判定値(Ｊ１)(Ｊ２)(Ｊ３)とを比較し、ＰＭ堆積量推定値が、通常再生開始判定値(Ｊ３)まで上昇すると、ＤＰＦ再生制御手段(４)が自動的にＤＰＦ再生処理手段(３)による通常再生処理を開始(Ｓｔ１)させ、ＤＰＦ(１)に通過させる排気(１１)の温度を高める。
【００２４】
通常再生処理の開始から加速再生要求の判定留保期間(Ｔｉ１)が経過する間に、ＰＭ堆積量推定値が通常再生終了判定値(Ｊ１)まで下降した場合には、ＤＰＦ再生制御手段(４)が通常再生処理を終了(Ｓｔ２)させ、ＰＭ堆積量推定値が通常再生終了判定値(Ｊ１)まで下降しない場合には、ＤＰＦ再生制御手段(４)が通常再生処理を継続(Ｓｔ３)させる。通常再生処理を継続(Ｓｔ３)させたまま、加速再生要求の判定留保期間(Ｔｉ１)が経過した時点を加速再生要求の判定時(Ｔｉ３)とし、この加速再生要求の判定時(Ｔｉ３)に、ＰＭ堆積量推定値が加速再生要求判定値(Ｊ２)以上の場合には、加速再生要求があるものとして、ＤＰＦ再生制御手段(４)が加速再生要求情報報知手段(６)により加速再生要求情報の報知を開始(Ｓｔ４)し、加速再生開始操作手段(７)による加速再生開始操作がなされると、ＤＰＦ再生制御手段(４)がＤＰＦ再生手段(３)による通常再生処理を加速再生処理に切り換え(Ｓｔ５) 、ＤＰＦ(１)に通過させる排気(１１)の温度を高め、通常再生処理の場合よりもＤＰＦ(１)の再生速度を加速させる。
【００２５】
加速再生処理では、通常再生処理に比べ、メイン噴射やポスト噴射の噴射量を多くして、排気(１１)の温度をより高め、ＤＰＦ(１)の再生速度を加速させる。
図１に示すように、加速再生要求情報報知手段(６)は、ディーゼルエンジンの搭載機械のダッシュボードに設けたランプであり、ランプの点灯により、加速再生要求情報の報知を行う。
【００２６】
加速再生開始操作手段(７)は、上記ダッシュボードに設けた操作ボタンであり、運転者等が手動で操作ボタンを押すことにより加速再生開始操作を行う。
尚、加速再生要求情報報知手段(６)により加速再生要求情報の報知がなされていても、加速再生開始操作手段(７)による加速再生開始操作が行われない場合には、通常再生処理が継続される。また、加速再生要求情報報知手段(６)により加速再生要求情報の報知がなされていない場合には、加速再生開始操作手段(７)による加速再生開始操作が行われても、加速再生処理はなされない。
【００２７】
図５に示すように、記憶手段(５)に、加速再生要求の再判定期間(Ｔｉ２)が記憶され、前記加速再生要求の判定時(Ｔｉ３)に、ＰＭ堆積量推定値が加速再生要求判定値(Ｊ２)よりも低い場合には、加速再生要求がないものとして、加速再生要求の判定時(Ｔｉ３)に続く加速再生要求の再判定期間(Ｔｉ２)に入ってからもＤＰＦ再生制御手段(４)が通常再生処理を継続(Ｓｔ６)し、加速再生要求の再判定期間(Ｔ２)中に、ＰＭ堆積量推定値が通常再生終了判定値(Ｊ１)まで下降した場合には、ＤＰＦ再生制御手段(４)が通常再生処理を終了(Ｓｔ７)させ、ＰＭ堆積量推定値が加速再生要求判定値(Ｊ２)まで上昇した場合には、加速再生要求があるものとして、ＤＰＦ再生制御手段(４)が加速再生要求情報報知手段(６)で加速再生要求情報の報知を開始(Ｓｔ４)する。後は、前記した加速再生要求情報の報知を開始(Ｓｔ４)した以降の処理と同じ処理をする。
【００２８】
加速再生要求の再判定期間(Ｔｉ２)が経過した時点を再判定終了時(Ｔｉ４)とし、この再判定終了時(Ｔｉ４)に、ＤＰＦ堆積推定値が加速再生要求判定値(Ｊ２)まで上昇していない場合には、ＰＭ堆積量推定値が通常再生終了判定値(Ｊ１)まで下降していない場合でも、ＤＰＦ再生制御手段(４)が通常再生処理を終了(Ｓｔ７)させる。
【００２９】
ＤＰＦ再生制御手段(４)がＤＰＦ再生手段(３)により加速再生処理を行っている場合で、ＰＭ堆積量推定値が加速再生要求の下限値である加速再生要求判定値(Ｊ２)まで下降した場合には、ＤＰＦ再生制御手段(４)が加速再生処理を終了(Ｓｔ８)させる。
【００３０】
この排気処理装置は、図１に示すように、ＤＰＦ異常情報報知手段(８)を備え、記憶手段(５)に、図５に示すように、通常再生開始判定値(Ｊ３)よりも高い値のＤＰＦ異常判定値(Ｊ４)が記憶され、ＰＭ堆積量推定値がＤＰＦ異常判定値(Ｊ４)まで上昇すると、ＤＰＦ再生制御手段(４)がＤＰＦ異常情報報知手段(８)によりＤＰＦ異常情報の報知を開始(Ｓｔ９)する。
図１に示すように、ＤＰＦ異常情報報知手段(８)はディーゼルエンジンの搭載機械のダッシュボードに設けたランプであり、ランプの点灯によりＤＰＦ異常情報の報知を行う。
【００３１】
この排気処理装置を備えたディーゼルエンジンは、コンバイン等の農業機械、バックホー等の建設機械等に搭載し、通常再生処理は、エンジン搭載機械の走行と作業の少なくとも一方が行われている機械稼働中、エンジン搭載機械の走行と作業のいずれもが中断されている機械非稼働中、いずれの場合でも実施され、加速再生処理は、機械稼動中は実施されず、機械非稼働中にのみ実施される。
【００３２】
図１に示すように、エンジン運転中に、オートマチックトランスミッションの変速用シフトレバー(４５)がニュートラル位置にあること、エンジンの回転数がアイドル回転領域にあること、サイドブレーキ(４６)が引かれていることの３条件が満たされた場合には、これらをセンサで検出したことに基づいて、制御手段(１４)が機械非稼働中であるとの判別を行い、エンジン運転中、３条件のいずれかが満たされていない場合には、制御手段(１４)が機械稼動中との判別を行うようになっている。
上記３条件のうち、サイドブレーキ(４６)に関する条件を除き、変速用シフトレバー(４５)がニュートラル位置にあること、エンジンの回転数がアイドル回転領域にあることの２条件が満たされた場合には、これらをセンサで検出したことに基づいて、制御手段(１４)が機械非稼働中であるとの判別を行い、エンジン運転中、２条件のいずれかが満たされていない場合には、制御手段(１４)が機械稼動中との判別を行うようにしてもよい。
【００３３】
加速再生処理に当たり、ＤＯＣの活性化を図る処理は、次の通りである。
図２に示すように、記憶手段(５)に、ＤＰＦ(１)上流の排気(１２)の目標温度(ＤＴ)と、吸気絞り弁(４１)の第１弁開度(Ｏ１)と、排気昇温処理の段階処理の設定時間(Ｔ１)(Ｔ２)(Ｔ３)(Ｔ４)とが記憶されている。
制御手段(１４)が排気昇温処理の第１段階処理(Ｐ１)を実施し、この第１段階処理(Ｐ１)では、エンジンの目標回転数を所定の第１目標回転数(Ｒ１)とし、吸気絞り弁(４１)の開度を所定の第１弁開度(Ｏ１)とする。
【００３４】
目標温度(ＤＴ)はＤＯＣ(１０)の活性化温度、第１目標回転数(Ｒ１)はアイドル回転数、第１弁開度(Ｏ１)は全開寄り開度である。第１目標回転数(Ｒ１)は既定値であり、記憶手段(５)に記憶されている。
この第１目標回転数(Ｒ１)を既定値とせず、調速レバー(４７)で人為的に設定されたアイドル回転数としてもよい。
【００３５】
ＤＰＦ(１)上流の排気(１２)の温度が目標温度(ＤＴ)に至ることなく第１段階処理(Ｐ１)の設定時間(Ｔ１)が経過した場合には、制御手段(１４)が排気昇温処理の第２段階処理(Ｐ２)を実施し、この第２段階処理(Ｐ２)では、エンジンの目標回転数を第１目標回転数(Ｒ１)に維持し、吸気絞り弁(４１)の開度を第１弁開度(Ｏ１)よりも閉弁側にする。
【００３６】
吸気絞り弁(４１)の開度の制御は、ＤＯＣ(１０)上流の排気(１２)の温度をフィードバックしながら吸気絞り弁(４１)の開度を第１弁開度(Ｏ１)よりも閉弁側にするフィードバック制御によって行う。
吸気絞り弁(４１)の開度の制御は、ＤＯＣ(１０)上流の排気(１２)の温度をフィードバックせず、吸気弁(４１)の開度を第１弁開度(Ｏ１)よりも閉弁側の既定値にするフィードフォワード制御によって行ってもよい。
【００３７】
ＤＰＦ(１)上流の排気(１２)の温度が目標温度(ＤＴ)に至ることなく第２段階処理(Ｐ２)の設定時間(Ｔ２)が経過した場合には、制御手段(１４)が排気昇温処理の第３段階以降の段階処理(Ｐ３)(Ｐ４)を実施し、この第３段階以降の段階処理(Ｐ３)(Ｐ４)では、ＤＰＦ(１)上流の排気(１２)の温度が目標温度(ＤＴ)に至るまで、吸気絞り弁(４１)の開度を第２段階処理(Ｐ２)の設定時間(Ｔ２)経過時の第２弁開度(Ｏ２)に維持し、エンジンの目標回転数を各段階処理(Ｐ３)(Ｐ４)の設定時間(Ｔ３)(Ｔ４)の経過に基づいて、直前の段階処理(Ｐ２)(Ｐ３)の目標回転数(Ｒ１)(Ｒ２)よりも高い値の目標回転数(Ｒ２)(Ｒ３)に更新することにより、ＤＰＦ(１)上流の排気(１２)を昇温させる。
【００３８】
第３段階以降の段階処理(Ｐ３)(Ｐ４)の目標回転数(Ｒ２)(Ｒ３)は、既定値であり、記憶手段(５)に記憶されている。最大の目標回転数(Ｒ３)は騒音の許容限界を考慮した上限目標回転数以下に定めておく。
第１目標回転数(Ｒ１)を既定値とせず、調速レバー(４７)で人為的に設定されたアイドル回転数とした場合には、第３段階以降の段階処理(Ｐ３)(Ｐ４)の目標回転数(Ｒ２)(Ｒ３)は既定値とせず、第１目標回転数(Ｒ１)に所定回転数を逐次付加した値とする。この場合、目標回転数(Ｒ３)が騒音の許容限界を考慮した上限目標回転数を超えようとする場合には、触媒活性化の異常を警告し、昇温処理を終了する。
この実施形態では、第３段階以降の段階処理(Ｐ３)(Ｐ４)として、第３段階処理(Ｐ３)と第４段階処理(Ｐ４)とを設定しているが、これに続く第５段階以降の処理を設定してもよい。
【００３９】
ＤＰＦ(１)上流の排気(１２)の温度が目標温度(ＤＴ)に至った時には、制御手段(１４)が、その時以降の所定時間、その時の目標回転数(Ｒ１)(Ｒ２)(Ｒ３)と吸気絞り弁(４１)の開度(Ｏ１)(Ｏ２)を維持する。
【００４０】
この実施形態では、上記維持の時間は、ＤＰＦ(１)上流の排気(１２)の温度が目標温度(ＤＴ)に至った時以降、ポスト噴射を実施し、加速再生処理が終了するまでの時間に設定してある。
ポスト噴射により、ＤＯＣ(１０)の温度が上昇するため、上記維持時間は、ＤＰＦ(１)上流の排気(１２)の温度が目標温度(ＤＴ)に至った時以降、ポスト噴射を実施し、加速再生処理の終了前までの時間に設定してもよい。
上記維持時間後は、吸気絞り弁(４１)を全開或いは全開寄りに戻し、目標回転数(Ｒ２)(Ｒ３)を第１目標回転数(Ｒ１)に戻す。
【００４１】
ＤＰＦ(１)上流の排気(１２)の温度が目標温度(ＤＴ)に至った場合には、制御手段(１４)が燃料添加手段(４２)によりＤＰＦ(１)上流の排気(１２)中に未燃燃料を添加することにより、未燃燃料を排気(１２)中の酸素で燃焼させる。
この燃料添加手段(４２)はコモンレールであり、燃料添加方法は、メイン噴射後のポスト噴射である。
燃料添加手段(４２)として、排気管への燃料噴射ノズル(図外)を用い、燃料添加方法として、燃料噴射ノズルから排気管内に燃料を噴射する方法を用いてもよい。
【００４２】
この実施形態では、ＤＰＦ(１)上流にＤＯＣ(１０)を配置することにより、ＤＯＣ(１０)で未燃燃料を排気(１２)中の酸素で触媒燃焼させる。
上記排気昇温処理は、加速再生時に実施されるものであるため、エンジン搭載機械の走行と作業のいずれもが中断されている機械非稼働時には実施されるが、エンジン搭載機械の走行と作業の少なくとも一方が実施されている機械稼働時には実施されない。
この実施形態では、吸気絞り弁(４１)の調節と段階的なエンジンの目標回転数の更新により、排気絞り弁を設けることなく、ＤＰＦ(１)上流の排気(１２)を昇温させることができるようにしている。
【００４３】
ＤＯＣ(１０)の活性化を図った後、ポスト噴射を行い、加速再生処理を終了するまでの制御手段(１４)の処理フローは次の通りである。
図３に示すように、ステップ(Ｓ１)で手動による加速再生開始操作がなされたか否かの判定を繰り返し、肯定された場合には、ステップ(Ｓ２)で排気昇温処理の第１段階処理(Ｐ１)を行う。
次に、ステップ(Ｓ３)でＤＯＣ(１０)上流の排気(１２)の温度が目標温度(ＤＴに至ったか否かを判定し、否定の場合には、ステップ(Ｓ４)で第１段階処理(Ｐ１)の設定期間(Ｔ１)が経過したか否かが判定され、否定の場合にはステップ(Ｓ２)に戻り、肯定された場合にはステップ(Ｓ５)に移行する。
【００４４】
ステップ(Ｓ５)では排気昇温処理の第２段階処理(Ｐ２)を行う。
次に、ステップ(Ｓ６)でＤＯＣ(１０)上流の排気(１２)の温度が目標温度(ＤＴ)に至ったか否かを判定し、否定の場合には、ステップ(Ｓ７)で第２段階処理(Ｐ２)の設定期間(Ｔ２)が経過したか否かが判定され、否定の場合にはステップ(Ｓ５)に戻り、肯定された場合にはステップ(Ｓ８)に移行する。
【００４５】
図４に示すように、ステップ(Ｓ８)では排気昇温処理の第３段階処理(Ｐ３)を行う。
次に、ステップ(Ｓ９)でＤＯＣ(１０)上流の排気(１２)の温度が目標温度(ＤＴ)に至ったか否かを判定し、否定の場合には、ステップ(Ｓ１０)で第３段階処理(Ｐ３)の設定期間(Ｔ３)が経過したか否かが判定され、否定の場合にはステップ(Ｓ８)に戻り、肯定された場合にはステップ(Ｓ１１)に移行する。
【００４６】
ステップ(Ｓ１１)では排気昇温処理の第４段階処理(Ｐ４)を行う。
次に、ステップ(Ｓ１２)でＤＯＣ(１０)上流の排気(１２)の温度が目標温度(ＤＴ)に至ったか否かを判定し、否定の場合には、ステップ(Ｓ１３)で第４段階処理(Ｐ４)の設定期間(Ｔ４)が経過したか否かが判定され、否定の場合にはステップ(Ｓ１１)に戻り、肯定された場合にはステップ(Ｓ１４)に移行する。
【００４７】
ステップ(Ｓ１４)では触媒活性化の異常を警告し、処理を終了する。
図１に示すように、触媒活性化の異常の警告は、活性化異常情報報知手段(４８)によって行う。活性化異常情報報知手段(４８)は、ディーゼルエンジンの搭載機械のダッシュボードに設けたランプであり、ランプの点灯により、触媒活性化の異常情報の報知を行う。
【００４８】
図３、図４に示すように、ステップ(Ｓ３)、ステップ(Ｓ６)、ステップ(Ｓ９)、ステップ(Ｓ１２)で、それぞれＤＯＣ(１０)上流の排気(１２)の温度が目標温度(ＤＴ)に至ったか否かを判定し、肯定された場合、ステップ(Ｓ１５)で肯定時点の目標回転数と吸気絞り弁(４１)の開度を維持し、ステップ(Ｓ１６)でポスト噴射を実施し、図５に示すように、ＰＭ堆積推定値が加速再生終了値である加速再生要求判定値(Ｊ２)に至ると、図４に示すステップ(Ｓ１８)でポスト噴射を終了し、図５に示すように、加速再生処理を終了(Ｓｔ８)する。
【符号の説明】
【００４９】
(１) ＤＰＦ
(１４) 制御手段
(４０) ＤＯＣ上流側排気温度センサ
(４１) 吸気絞り弁
(４２) 燃料添加手段
(Ｐ１) 第１段階処理
(Ｐ２) 第２段階処理
(Ｐ３) 第３段階処理
(Ｐ４) 第４段階処理
(Ｔ１) 第１段階処理の設定時間
(Ｔ２) 第２段階処理の設定時間
(Ｔ３) 第３段階処理の設定時間
(Ｔ４) 第４段階処理の設定時間
(Ｏ１) 第１弁開度
(Ｏ２) 第２弁開度
(Ｒ１) 第１目標回転数
(Ｒ２) 第２目標回転数
(Ｒ３) 第３目標回転数
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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