(57)【要約】  【課題】ＤＰＦ再生に要する燃料消費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】ＤＰＦ３の再生開始条件が満たされた場合には、運転割合演算装置で、総運転時間ＴＴに対する低負荷側運転時間ＬＴの運転割合ＬＴ／ＴＴが演算Ｓ５され、この運転割合ＬＴ／ＴＴが所定値以上の場合には、制御装置で低負荷側運転後のＤＰＦ３の再生終了条件が設定Ｓ７され、所定値未満の場合には、高負荷側運転後のＤＰＦ３の再生終了条件が設定Ｓ８され、低負荷側運転後のＤＰＦ３の再生終了に要する燃料の総噴射量は、高負荷側運転後のＤＰＦ３の再生終了に要する燃料の総噴射量よりも少なく設定される。【選択図】    図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料噴射装置(１)とＤＯＣ(２)とＤＰＦ(３)と制御装置(４)を備え、
ＤＰＦ(３)で排気(５)中のＰＭが捕捉され、ＤＰＦ(３)のＰＭ堆積推定値が所定のＤＰＦ再生必要値に至り、ＤＰＦ(３)の再生開始条件が満たされた場合には、制御装置(４)の制御でＤＰＦ再生処理が実施(Ｓ９)され、燃料噴射装置(１)による燃料噴射で排気(５)中に燃料(６)が混入され、排気(５)中の未燃の燃料(６)がＤＯＣ(２)で触媒燃焼されて、排気(５)が昇温され、この排気(５)の熱でＤＰＦ(３)に堆積したＰＭが燃焼除去されるように構成された、ディーゼルエンジンの排気処理装置において、
運転時間積算装置(７)と運転割合演算装置(８)を備え、
運転時間積算装置(７)で、所定の積算開始時点(Ｔ０)からの総運転時間(ＴＴ)が積算(Ｓ２)されるとともに、総運転時間(ＴＴ)中の低負荷及び／又は無負荷の低負荷側運転時間(ＬＴ)が積算(Ｓ３)され、ＤＰＦ(３)の再生開始条件が満たされた場合には、運転割合演算装置(８)で、総運転時間(ＴＴ)に対する低負荷側運転時間(ＬＴ)の運転割合(ＬＴ／ＴＴ)が演算(Ｓ５)され、この運転割合(ＬＴ／ＴＴ)が所定値以上の場合には、制御装置(４)で低負荷側運転後のＤＰＦ(３)の再生終了条件が設定(Ｓ７)され、所定値未満の場合には、高負荷側運転後のＤＰＦ(３)の再生終了条件が設定(Ｓ８)され、
低負荷側運転後のＤＰＦ(３)の再生終了に要する燃料(６)の総噴射量(ＬＱ)は、高負荷側運転後のＤＰＦ(３)の再生終了に要する燃料(６)の総噴射量(ＨＱ)よりも少なく設定される、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に記載されたディーゼルエンジンの排気処理装置において、
低負荷側運転後のＤＰＦ(３)の再生終了条件は、高負荷側運転後のＤＰＦ(３)の再生終了条件に比べ、昇温される排気(５)の目標温度と、この目標温度の維持時間の少なくとも一方が低減されている、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に記載されたディーゼルエンジンの排気処理装置において、
低負荷側運転後のＤＰＦ(３)の再生終了条件は、前記運転割合(ＬＴ／ＴＴ)が大きいほど、燃料(６)の総噴射量(ＬＱ)が低減されるように設定される、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１から請求項３のいずれかに記載されたディーゼルエンジンの排気処理装置において、
ＤＰＦ再生処理が実施(Ｓ９)される場合には、燃料噴射装置(１)による燃焼室へのメイン噴射とメイン噴射後の燃焼室へのポスト噴射が行われ、ポスト噴射で排気(５)中に燃料(６)が混入されるように構成されている、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３のいずれかに記載されたディーゼルエンジンの排気処理装置において、
ＤＰＦ再生処理が実施(Ｓ９)される場合には、燃料噴射装置(１)による燃焼室への噴射と排気管への排気管噴射が行われ、排気管噴射で排気(５)中に燃料(６)が混入されるように構成されている、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のいずれかに記載されたディーゼルエンジンの排気処理装置において、
総運転時間(ＴＴ)の積算開始時点(Ｔ０)は、エンジン出荷後またはＤＰＦ交換後にＤＰＦ再生処理が実施(Ｓ９)されていない場合には、エンジン出荷後またはＤＰＦ交換後のエンジン運転開始時点とされ、ＤＰＦ再生処理が実施(Ｓ９)されていた場合には、直近のＤＰＦ再生処理が終了(Ｓ１１)された後のエンジン運転開始時点とされている、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７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載されたディーゼルエンジンの排気処理装置において、
ＤＰＦ(３)の再生開始条件は、ＤＰＦ(３)のＰＭ堆積推定値が所定のＤＰＦ再生必要値に至るとともに、ＤＯＣ(２)を通過する排気(５)の温度が所定の触媒活性化温度に至った場合とされている、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８】
請求項７に記載されたディーゼルエンジンの排気処理装置において、
ＰＭ堆積推定値は、総運転時間(ＴＴ)、エンジン回転数(Ｎ)と燃料噴射量(Ｑ)と排気温度、ＤＰＦ(３)の入口と出口の差圧に基づいてそれぞれ推定され、各ＰＭ堆積推定値のいずれかがＤＰＦ再生必要値に至った場合には、前記ＤＰＦ(３)の再生開始条件のＰＭ堆積推定値に関する条件が満たされる、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９】
請求項７または請求項８に記載されたディーゼルエンジンの排気処理装置において、
補助排気昇温装置(９)を備え、
ＤＯＣ(２)を通過する排気(５)の温度がＤＯＣ(２)の触媒活性化温度に至っていない場合には、制御手段(４)の制御により、補助排気昇温装置(９)で排気(５)の温度が昇温されるように構成されている、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１０】
請求項９に記載されたディーゼルエンジンの排気処理装置において、
補助排気昇温装置(９)が吸気絞り弁(１０)を備えている、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１１】
請求項９または請求項１０に記載されたディーゼルエンジンの排気処理装置において、
補助排気昇温装置(９)が電熱ヒータ(１１)を備えている、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１２】
請求項１１に記載されたディーゼルエンジンの排気処理装置において、
エンジン本体(１２)に発電機(１３)が接続され、この発電機(１３)から前記電熱ヒータ(１１)に電力が供給されるように構成されている、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、ＤＰＦ再生に要する燃料消費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。
【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、次のものがある(例えば、特許文献１参照)。
燃料噴射装置とＤＯＣとＤＰＦと制御装置を備え、
ＤＰＦで排気中のＰＭが捕捉され、ＤＰＦのＰＭ堆積推定値が所定のＤＰＦ再生必要値に至り、ＤＰＦの再生開始条件が満たされた場合には、制御装置の制御でＤＰＦ再生処理が実施され、燃料噴射装置による燃料噴射で排気中に燃料が混入され、排気中の未燃の燃料がＤＯＣで触媒燃焼されて、排気が昇温され、この排気の熱でＤＰＦに堆積したＰＭが燃焼除去されるように構成された、ディーゼルエンジンの排気処理装置。
ＤＯＣはディーゼル酸化触媒の略称、ＤＰＦはディーゼル・パティキュレート・フィルタの略称、ＰＭは粒子状物質の略称である。
【０００３】
この種の排気処理装置によれば、ＤＰＦ再生処理により、ＤＰＦを再利用することができる利点がある。
【０００４】
この種の排気処理装置では、ＤＰＦ再生に要する燃料の総噴射量は、一定量に定められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−２３１７３６号公報(図４参照)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
《問題点》  ＤＰＦ再生に要する燃料消費量が比較的多い。
ＤＰＦ再生に要する燃料の総噴射量は、一定量に定められているが、ＤＰＦ再生に要する燃料消費量が比較的多い。
【０００７】
本発明の課題は、ＤＰＦ再生に要する燃料消費量を少なく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。
【０００８】
本発明の発明者らは、研究の結果、次の知見を得て、この発明に至った。
すなわち、低負荷側運転時には高負荷側運転時よりもＤＰＦに堆積するＰＭ中のＳＯＦ分の割合が多くなり、ＤＰＦ再生処理では低い熱量でＰＭの焼却除去が可能となるため、低負荷側運転後のＤＰＦ再生処理では、ＤＰＦの再生終了に要する燃料の総噴射量を少なく設定することにより、ＤＰＦ再生に要する燃料消費量を少なくすることができる。
ＳＯＦ分は、可溶性有機成分の略称である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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、燃料噴射装置(１)とＤＯＣ(２)とＤＰＦ(３)と制御装置(４)を備え、
ＤＰＦ(３)で排気(５)中のＰＭが捕捉され、ＤＰＦ(３)のＰＭ堆積推定値が所定のＤＰＦ再生必要値に至り、ＤＰＦ(３)の再生開始条件が満たされた場合には、図３に例示するように、制御装置(４)の制御でＤＰＦ再生処理が実施(Ｓ９)され、図１に例示する燃料噴射装置(１)による燃料噴射で排気(５)中に燃料(６)が混入され、排気(５)中の未燃の燃料(６)がＤＯＣ(２)で触媒燃焼されて、排気(５)が昇温され、この排気(５)の熱でＤＰＦ(３)に堆積したＰＭが燃焼除去されるように構成された、ディーゼルエンジンの排気処理装置において、
図１に例示するように、運転時間積算装置(７)と運転割合演算装置(８)を備え、
図３に例示するように、運転時間積算装置(７)で、所定の積算開始時点(Ｔ０)からの総運転時間(ＴＴ)が積算(Ｓ２)されるとともに、総運転時間(ＴＴ)中の低負荷及び／又は無負荷の低負荷側運転時間(ＬＴ)が積算(Ｓ３)され、ＤＰＦ(３)の再生開始条件が満たされた場合には、運転割合演算装置(８)で、総運転時間(ＴＴ)に対する低負荷側運転時間(ＬＴ)の運転割合(ＬＴ／ＴＴ)が演算(Ｓ５)され、この運転割合(ＬＴ／ＴＴ)が所定値以上の場合には、制御装置(４)で低負荷側運転後のＤＰＦ(３)の再生終了条件が設定(Ｓ７)され、所定値未満の場合には、高負荷側運転後のＤＰＦ(３)の再生終了条件が設定(Ｓ８)され、
図２(Ｃ)に例示するように、低負荷側運転後のＤＰＦ(３)の再生終了に要する燃料(６)の総噴射量(ＬＱ)は、高負荷側運転後のＤＰＦ(３)の再生終了に要する燃料(６)の総噴射量(ＨＱ)よりも少なく設定される、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】
【００１０】
(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再生処理に要する燃料消費量を少なくすることができる。
図２(Ｃ)に例示するように、低負荷側運転後のＤＰＦ(３)の再生終了に要する燃料(６)の総噴射量(ＬＱ)は、高負荷側運転後のＤＰＦ(３)の再生終了に要する燃料(６)の総噴射量(ＨＱ)よりも少なく設定されるので、ＤＰＦ再生処理に要する燃料消費量を少なくすることができる。
【００１１】
《効果》  ＤＰＦ再生時にＰＭの燃え残りが生じる不具合は生じない。
低負荷側運転時には高負荷側運転時よりもＤＰＦ(３)に堆積するＰＭ中のＳＯＦ分の割合が多くなり、ＤＰＦ再生処理では低い熱量でＰＭの焼却除去が可能となるため、低負荷側運転後のＤＰＦ再生処理では、燃料(６)の総噴射量が少なくても、ＤＰＦ再生時にＰＭの燃え残りが生じる不具合は生じない。
【００１２】
《効果》  エンジン発電機等での利用価値が高い。
低負荷側運転時間(ＬＴ)が長いエンジン発電機等での利用価値が高い。
【００１３】
(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の熱損傷の防止や再生処理に要する時間の短縮を図ることができる。
ポスト噴射で昇温される排気(５)の目標温度が低減される場合には、ＤＰＦ(３)に堆積したＰＭの急激な燃焼が抑制され、これに起因するＤＰＦ(３)の熱損傷の防止を図ることができ、この目標温度の維持時間が低減される場合には、ＤＰＦ再生処理に要する時間の短縮を図ることができる。
【００１４】
(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》  低負荷側運転後のＤＰＦの再生終了に要する燃料の総噴射量がより適正化される。
図２(Ｃ)に例示するように、低負荷側運転後のＤＰＦ(３)の再生終了条件は、前記運転割合(ＬＴ／ＴＴ)が大きいほど、メイン噴射とポスト噴射による燃料(６)の総噴射量(ＬＱ)が低減されるように設定されるので、低い熱量で焼却除去されるＳＯＦ分が多いほど燃料(６)の総噴射量(ＬＱ)が低減されることにより、ＰＭの成分比率に応じて、低負荷側運転後のＤＰＦ(３)の再生終了に要する燃料(６)の総噴射量がより適正化される。
【００１５】
(請求項４に係る発明)
請求項４に係る発明は、請求項１から請求項３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》  ポスト噴射燃料によるエンジンオイルの希釈を抑制することができる。
図３に例示するように、ＤＰＦ再生処理が実施(Ｓ９)される場合には、図１に例示する燃料噴射装置(１)による燃焼室へのメイン噴射とメイン噴射後の燃焼室へのポスト噴射が行われ、ポスト噴射で排気(５)中に燃料(６)が混入されるように構成されているので、低負荷側運転後のＤＰＦ(３)の再生終了時には、高負荷側運転後のＤＰＦ(３)の再生終了時よりもポスト噴射の燃料(６)の噴射量を減少させることができ、ポスト噴射燃料によるエンジンオイルの希釈を抑制することができる。
【００１６】
(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３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》  排気管噴射燃料の排出による白煙の発生を抑制することができる。
図３に例示するように、ＤＰＦ再生処理が実施(Ｓ９)される場合には、燃料噴射装置(１)による燃焼室へのメイン噴射と排気管への排気管噴射が行われ、排気管噴射で排気(５)中に燃料(６)が混入されるように構成されているので、低負荷側運転後のＤＰＦ(３)の再生終了時には、高負荷側運転後のＤＰＦ(３)の再生終了時よりも排気管噴射の燃料(６)の噴射量を減少させることができ、排気管噴射燃料の排出による白煙の発生を抑制することができる。
【００１７】
(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》  総運転時間の積算の精度を高めることができる。
図２(Ｂ)に例示する総運転時間(ＴＴ)の積算開始時点(Ｔ０)は、エンジン出荷後またはＤＰＦ交換後に図３に例示するＤＰＦ再生処理が実施(Ｓ９)されていない場合には、エンジン出荷後またはＤＰＦ交換後のエンジン運転開始時点とされ、ＤＰＦ再生処理が実施(Ｓ９)されていた場合には、直近のＤＰＦ再生処理が終了(Ｓ１１)された後のエンジン運転開始時点とされているので、総運転時間(ＴＴ)の積算開始時点(Ｔ０)の設定が最適化され、総運転時間(ＴＴ)の積算の精度を高めることができる。
【００１８】
(請求項７に係る発明)
請求項７に係る発明は、請求項１から請求項６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》  ＤＰＦ再生処理を効率化することができる。
ＤＰＦ(３)の再生開始条件は、ＤＰＦ(３)のＰＭ堆積推定値が所定の再生必要値に至るとともに、ＤＯＣ(２)を通過する排気(５)の温度が所定の触媒活性化温度に至った場合とされているので、ＤＯＣ(３)が活性化されてからＤＰＦ(３)の再生が開始され、ＤＯＣ(２)による燃料(６)の触媒燃焼を有効利用することができ、ＤＰＦ再生処理を効率化することができる。
【００１９】
(請求項８に係る発明)
請求項８に係る発明は、請求項７に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》  ＤＰＦの再生開始の遅れを防止することができる。
ＰＭ堆積推定値は、総運転時間(ＴＴ)、総運転時間(ＴＴ)内でのエンジン回転数(Ｎ)と燃料噴射量(Ｑ)と排気温度、ＤＰＦ(３)の入口と出口の差圧に基づいてそれぞれ推定され、各ＰＭ堆積推定値のいずれかがＤＰＦ再生必要値に至った場合には、前記ＤＰＦ(３)の再生開始条件のＰＭ堆積推定値に関する条件が満たされるので、一のＰＭ堆積推定値に誤った過少推定があっても、他のＰＭ堆積推定値によって再生開始条件が満たされ、誤った過少推定によるＰＭの過剰堆積が防止され、ＰＭの過剰堆積に起因する急激な燃焼によるＤＰＦ(３)の熱損傷を防止することができる。
【００２０】
(請求項９に係る発明)
請求項９に係る発明は、請求項７または請求項８に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》  ＤＰＦの再生を速やかに開始することができる。
図１に例示するように、ＤＯＣ(２)を通過する排気(５)の温度がＤＯＣ(２)の触媒活性化温度に至っていない場合には、制御手段(４)の制御により、補助排気昇温装置(９)で排気(５)の温度が昇温されるように構成されているので、ＤＰＦ(３)の再生を速やかに開始することができる。
【００２１】
(請求項１０に係る発明)
請求項１０に係る発明は、請求項９に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》  燃料消費量の抑制を図ることができる。
図１に例示するように、補助排気昇温装置(９)が吸気絞り弁(１０)を備えているので、排気(５)の昇温の一部が燃料増量を伴わない吸気絞りによって実施され、燃料消費量の抑制を図ることができる。
【００２２】
(請求項１１に係る発明)
請求項１１に係る発明は、請求項９または請求項１０に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》  排気の昇温時間を短縮することができる。
図１に例示するように、補助排気昇温装置(９)が電熱ヒータ(１１)を備えているので、排気(５)の昇温の一部が燃料増量を伴わない吸気絞りによって実施され、燃料消費量の抑制を図ることができる。
【００２３】
(請求項１２に係る発明)
請求項１２に係る発明は、請求項１１に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》  排気の昇温時間を短縮することができる。
エンジン本体(１２)に発電機(１３)が接続され、この発電機(１３)から前記電熱ヒータ(１１)に電力が供給されるように構成されているので、電熱ヒータ(１１)の発熱で排気(５)を昇温できるとともに、電熱ヒータ(１１)への通電がエンジン負荷となってエンジンのメイン噴射量が増加し、燃焼熱で排気(５)を昇温でき、排気(５)の昇温時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態に係るディーゼルエンジンの排気処理装置の模式図である。
【図２】図１の装置の制御で用いられるパラメータを説明する図で、図２(Ａ)は運転領域の区分を示すグラフ、図２(Ｂ)はＤＰＦの再生の区分を示すグラフ、図２(Ｂ)は低負荷側運転後のＤＰＦ再生の燃料の総噴射量の割合を示すグラフである。
【図３】図１の装置の制御装置の制御のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１〜図３は本発明の実施形態に係るディーゼルエンジンの排気処理装置を説明する図であり、この実施形態では、立形の直列４気筒ディーゼルエンジンの排気処理装置について説明する。
【００２６】
このエンジンの概要は、次の通りである。
図１に示すように、このエンジンは、４本のシリンダ(１４)と、シリンダヘッド(１５)とを備え、シリンダヘッド(１５)の左右一側には吸気マニホルド(２２)が、他側には排気マニホルド(２５)が組み付けられている。シリンダ(１４)を備えたシリンダブロック(図外)の後部にはフライホイール(１６)が配置されている。
シリンダヘッド(１５)には、シリンダ(１４)毎にインジェクタ(１７)が配置され、各インジェクタ(１７)はコモンレール(１８)に接続されている。コモンレール(１８)には、燃料サプライポンプ(１９)を介して燃料タンク(２０)の燃料(６)が圧送される。各インジェクタ(１７)の電磁弁は、制御装置(４)に接続され、制御装置(４)からの制御信号で、開弁タイミングと開弁期間が制御され、所定のタイミングで所定量の燃料(６)が燃焼室(２１)に供給される。スロットル開度センサ(２７)と実回転速度センサ(２８)とが制御装置(４)に接続され、目標回転速度と実回転速度の回転偏差に基づいて、制御手段(４)のガバナ機能により、メイン噴射の噴射量が調節される。
制御装置(４)は、エンジンＥＣＵ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り、マイコンである。吸気マニホルド(２２)に吸気(２６)を供給する吸気経路(２３)には吸気流量センサ(２４)が配置されている。
【００２７】
排気処理装置の概要は、次の通りである。
図１に示すように、排気処理装置は、燃料噴射装置(１)とＤＯＣ(２)とＤＰＦ(３)と制御装置(４)を備えている。
この排気処理装置によれば、ＤＰＦ(３)で排気(５)中のＰＭが捕捉され、ＤＰＦ(３)のＰＭ堆積推定値が所定のＤＰＦ再生必要値に至り、ＤＰＦ(３)の再生開始条件が満たされた場合には、図３に示すように、制御装置(４)の制御でＤＰＦ再生処理が実施(Ｓ９)され、図１に示す燃料噴射装置(１)による燃料噴射で排気(５)中に燃料(６)が混入され、排気(５)中の未燃の燃料(６)がＤＯＣ(２)で触媒燃焼されて、排気(５)が昇温され、この排気(５)の熱でＤＰＦ(３)に堆積したＰＭが燃焼除去されるように構成されている。
【００２８】
燃料噴射装置(１)はコモンレール式燃料噴射装置である。ＤＯＣ(２)とＤＰＦ(３)とは排気処理ケース(３３)に収容され、ＤＯＣ(２)は上流側、ＤＰＦ(３)は下流側に配置されている。ＤＯＣは、ディーゼル酸化触媒の略称であり、スルーフロー形のセラミックハニカムに酸化触媒成分を担持させたものである。ＤＰＦは、ディーゼル・パティキュレート・フィルタの略称であり、ウォールフロー形のセラミックハニカムで、隣り合うセルの入口と出口を交互に目止めし、隣り合うセルの間の壁でＰＭを捕捉する。ＰＭは、粒子状物質の略称である。
【００２９】
排気処理装置の特徴は、次の通りである。
図１に示すように、運転時間積算装置(７)と運転割合演算装置(８)を備えている。
図３に示すように、運転時間積算装置(７)で、所定の積算開始時点(Ｔ０)からの総運転時間(ＴＴ)が積算(Ｓ２)されるとともに、総運転時間(ＴＴ)中の低負荷及び／又は無負荷の低負荷側運転時間(ＬＴ)が積算(Ｓ３)され、ＤＰＦ(３)の再生開始条件が満たされた場合には、運転割合演算装置(８)で、総運転時間(ＴＴ)に対する低負荷側運転時間(ＬＴ)の運転割合(ＬＴ／ＴＴ)が演算(Ｓ５)され、この運転割合(ＬＴ／ＴＴ)が所定値以上の場合には、制御装置(４)で低負荷側運転後のＤＰＦ(３)の再生終了条件が設定(Ｓ７)され、所定値未満の場合には、高負荷側運転後のＤＰＦ(３)の再生終了条件が設定(Ｓ８)される。
図２(Ｃ)に例示するように、低負荷側運転後のＤＰＦ(３)の再生終了に要する燃料(６)の総噴射量(ＬＱ)は、高負荷側運転後のＤＰＦ(３)の再生終了に要する燃料(６)の総噴射量(ＨＱ)よりも少なく設定される。
低負荷側運転時間(ＬＴ)は、無負荷のみ、無負荷を含まない低負荷のみの運転時間としてもよい。
【００３０】
図１に示すように、運転時間積算装置(７)と運転割合演算装置(８)は、いずれも制御装置(４)の演算処理部である。図２(Ａ)に示すように、横軸にエンジン回転数(Ｎ)、縦軸に燃料噴射量(Ｑ)をとった全負荷曲線のグラフの内部領域を所定の低負荷側噴射位置で横切る境界(Ｄ)で上下に区画し、下側の領域を低負荷側運転領域(Ｌ)とし、上側の領域を高負荷側運転領域(Ｈ)とし、エンジン回転数(Ｎ)と燃料噴射量(Ｑ)が低負荷側運転領域(Ｌ)に入っている場合には、低負荷側運転と判定され、高負荷側運転領域(Ｈ)に入っている場合には、高負荷側運転と判定される。
そして、図２(Ｂ)に示すように、総運転時間(ＴＴ)に対する低負荷側運転時間(ＬＴ)の運転割合(ＬＴ／ＴＴ)が０．６以上の場合には、低負荷側運転後のＤＰＦ(３)の再生終了条件が設定され、０．６未満の場合には、高負荷側運転後のＤＰＦ(３)の再生終了条件が設定される。
【００３１】
低負荷側運転後のＤＰＦ(３)の再生終了条件は、高負荷側運転後のＤＰＦ(３)の再生終了条件に比べ、昇温される排気(５)の目標温度と、この目標温度の維持時間がそれぞれ低減されている。すなわち、高負荷側運転後のＤＰＦ(３)の再生終了には、ＤＰＦ入口に流入する排気(５)の温度が６００°Ｃ以上で１０分維持されることが必要であるのに対し、低負荷側運転後のＤＰＦ(３)の再生終了には、ＤＰＦ入口に流入する排気の温度が５００°Ｃ以上で３〜５分維持されることで足りる。
低負荷側運転後のＤＰＦ(３)の再生終了条件は、ポスト噴射で昇温される排気(５)の目標温度と、この目標温度の維持時間の少なくとも一方が低減されるものであってもよい。
すなわち、上記高負荷側運転後のＤＰＦ(３)の再生終了条件に対し、低負荷側運転後のＤＰＦ(３)の再生終了条件は、ＤＰＦ入口に流入する排気の温度が６００°Ｃ以上で３〜５分維持されることとしてもよいし、５００°Ｃ以上で１０分維持されることとしてもよい。
【００３２】
図２(Ｃ)に示すように、低負荷側運転後のＤＰＦ(３)の再生終了条件は、前記運転割合(ＬＴ／ＴＴ)が大きいほど、燃料(６)の総噴射量(ＬＱ)が低減されるように設定される。
すなわち、前記運転割合(ＬＴ／ＴＴ)が０．６の場合には、低負荷側運転後のＤＰＦ(３)の再生終了に要する燃料(６)の総噴射量(ＬＱ)は、高負荷側運転後のＤＰＦ(３)の再生終了に要する燃料(６)の総噴射量(ＨＱ)を１．０とした場合、総噴射量(ＬＱ)は０．３とし、運転割合(ＬＴ／ＴＴ)が０．８の場合には、総噴射量(ＬＱ)は０．２としている。
【００３３】
図３に示すように、ＤＰＦ再生処理が実施(Ｓ９)される場合には、図１に示す燃料噴射装置(１)による燃焼室へのメイン噴射とメイン噴射後の燃焼室へのポスト噴射が行われ、ポスト噴射で排気(５)中に燃料(６)が混入されるように構成されている。
ポスト噴射は、メイン噴射の後、膨張行程中及び／又は排気行程中に行われる後噴射である。
【００３４】
図３に示すように、ＤＰＦ再生の燃料噴射方式として、ポスト噴射方式に代え、排気管噴射方式を用いることができる。排気管噴射方式では、ＤＰＦ再生処理が実施(Ｓ９)される場合には、燃料噴射装置(１)による燃焼室への噴射と排気管への排気管噴射が行われ、排気管噴射で排気(５)中に燃料(６)が混入される。
この場合、燃料噴射装置(１)は、燃焼室に燃料を噴射するインジェクタと排気管に燃料を噴射するインジェクタとが必要になる。
【００３５】
図２(Ｂ)に示す総運転時間(ＴＴ)の積算開始時点(Ｔ０)は、エンジン出荷後またはＤＰＦ交換後に、図３に示すＤＰＦ再生処理が実施(Ｓ９)されていない場合には、エンジン出荷後またはＤＰＦ交換後のエンジン運転開始時点とされ、ＤＰＦ再生処理が実施(Ｓ９)されていた場合には、直近のＤＰＦ再生処理が終了(Ｓ１１)された後のエンジン運転開始時点とされている。
【００３６】
ＤＰＦ(３)の再生開始条件は、ＤＰＦ(３)のＰＭ堆積推定値が所定のＤＰＦ再生必要値に至るとともに、ＤＯＣ(２)を通過する排気(５)の温度がＤＯＣ(２)の触媒活性化温度に至った場合とされている。ＤＯＣ(２)の触媒活性化温度は２５０°Ｃである。
【００３７】
ＰＭ堆積推定値は、総運転時間(ＴＴ)、エンジン回転数(Ｎ)と燃料噴射量(Ｑ)と排気温度、ＤＰＦ(３)の入口と出口の差圧に基づいてそれぞれ推定され、各ＰＭ堆積推定値のいずれかがＤＰＦ再生必要値に至った場合には、前記ＤＰＦ(３)の再生開始条件のＰＭ堆積推定値に関する条件が満たされる。
ＰＭ堆積推定値は、総運転時間(ＴＴ)に対応して実験的に求められたＰＭ堆積量の推定マップ、エンジン回転数(Ｎ)と燃料噴射量(Ｑ)と排気温度に対応して実験的に求められＰＭ堆積量の推定マップ、実験的に求められたＤＰＦ(３)の入口と出口の差圧に対応して実験的に求められたＰＭ堆積量の推定マップに基づいて推定される。
【００３８】
図１に示すように、ＤＯＣ(２)の入口側にはＤＯＣ入口排気温度センサ(２９)が、ＤＰＦ(３)の入口側にはＤＰＦ入口排気温度センサ(３０)とＤＰＦ入口排気圧センサ(３１)がそれぞれ配置され、ＤＰＦ(３)の入口側と出口側には差圧センサ(３２)が跨設されている。
【００３９】
図１に示すように、補助排気昇温装置(９)を備えている。
ＤＯＣ(２)を通過する排気(５)の温度がＤＯＣ(２)の触媒活性化温度に至っていない場合には、制御手段(４)の制御により、補助排気昇温装置(９)で排気(５)の温度が昇温されるように構成されている。
【００４０】
図１に示すように、補助排気昇温装置(９)が吸気絞り弁(１０)を備えている。
補助排気昇温装置(９)が電熱ヒータ(１１)を備えている。
エンジン本体(１２)に発電機(１３)が接続され、この発電機(１３)から前記電熱ヒータ(１１)に電力が供給されるように構成されている。
電気ヒータ(１１)はバッテリ(図外)から電力が供給されるものであってもよい。
【００４１】
図３に示すように、制御装置による制御の流れは、次の通りである。
ステップ(Ｓ１)で積算開始時点(Ｔ０)が設定され、ステップ(Ｓ２)で積算開示時点(Ｔ０)からの総運転時間(ＴＴ)が積算され、ステップ(Ｓ３)で総運転時間(ＴＴ)中の低負荷側運転時間(ＬＴ)が積算され、ステップ(Ｓ４)でＤＰＦ(３)の再生開始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、総運転時間(ＴＴ)に対する低負荷側運転時間(ＬＴ)の運転割合(ＬＴ／ＴＴ)が演算される。ステップ(Ｓ４)での判定が否定の場合には、ステップ(Ｓ２)に戻る。
【００４２】
ステップ(Ｓ６)では運転割合(ＬＴ／ＴＴ)が０．６以上か否かが判定され、判定が肯定の場合には、ステップ(Ｓ７)で低負荷側運転後のＤＰＦ(３)の再生終了条件が設定され、ステップ(Ｓ６)での判定が否定の場合には、ステップ(Ｓ８)で高負荷側運転後のＤＰＦ(３)の再生終了条件が設定される。
ステップ(Ｓ７)とステップ(Ｓ８)の後は、いずれもステップ(Ｓ９)に移行し、ステップ(Ｓ９)ではＤＰＦ再生処理が実施され、ステップ(Ｓ１０)ではＤＰＦ(３)の再生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ＤＰＦ再生処理が終了され、ステップ(Ｓ１０)での判定が否定の場合には、ステップ(Ｓ９)に戻る。ステップ(Ｓ１１)の後は、ステップ(Ｓ１)に戻る。
【符号の説明】
【００４３】
(１) 燃料噴射装置
(２) ＤＯＣ
(３) ＤＰＦ
(４) 制御装置
(５) 排気
(６) 燃料
(７) 運転時間積算装置
(８) 運転割合演算装置
(Ｔ０) 積算開始時点
(ＴＴ) 総運転時間
(ＬＴ) 低負荷側運転時間
(ＬＴ／ＬＴ) 運転割合
(ＬＱ) 低負荷側運転後のＤＰＦの再生終了に要する燃料の総噴射量
(Ｎ) エンジン回転数
(Ｑ) 燃料噴射量
(Ｓ２) 総運転時間が積算
(Ｓ３) 低負荷側運転時間が積算
(Ｓ５) 運転割合が演算
(Ｓ７) 低負荷側運転後のＤＰＦの再生終了条件が設定
(Ｓ８) 高負荷側運転後のＤＰＦの再生終了処理が設定
(Ｓ９) ＤＰＦ再生処理が実施
(９) 補助排気昇温装置
(１０) 吸気絞り弁
(１１) 電熱ヒータ
(１２) エンジン本体  
(１３) 発電機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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