JP5621322B2 - Exhaust gas purification system - Google Patents
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Description
本発明は、ディーゼルエンジンの排気ガス中のPMを捕集する排気ガス浄化システムに関するものである。 The present invention relates to an exhaust gas purification system that collects PM in exhaust gas of a diesel engine.
ディーゼルエンジンの排気ガス中のPM(Particulate Matter)をDPF(Diesel Particulate Filter)、例えば、その一種であるDPD(Diesel Particulate Defuser)と呼ばれるフィルタで捕集して、外部へ排出されるPMの量を低減する排気ガス浄化システム(以下、DPFシステムという)が開発されている。 PM (Particulate Matter) in exhaust gas of diesel engine is collected by DPF (Diesel Particulate Filter), for example, a kind of filter called DPD (Diesel Particulate Defuser), and the amount of PM discharged to the outside is collected. Reduction exhaust gas purification systems (hereinafter referred to as DPF systems) have been developed.
DPFを用いたDPFシステムは、他の排気ガス浄化システム(例えば、SCR(Selective Catalytic Reduction)システム)と同様に、排気管の途中に設けられ、排気ガスを浄化して大気中に排出するものである(例えば、特許文献1参照)。 A DPF system using a DPF is provided in the middle of an exhaust pipe in the same way as other exhaust gas purification systems (for example, an SCR (Selective Catalytic Reduction) system), purifies exhaust gas and discharges it into the atmosphere. Yes (see, for example, Patent Document 1).
このDPFシステムとして、DPFの上流側にDOC(Diesel Oxidation Catalyst)を、DPFの下流側にCSF(Catalyzed Soot Filter)を設けた連続再生型のDPFシステムがある。このDPFシステムは、NO2によるPMの酸化が比較的低温で行われることを利用したもので、上流側のDOCにより排気ガスに含まれるNOとO2からNO2を生成し、このNO2で、下流側のCSFに捕集されたPMを酸化させてCO2として除去し、DPF再生を行っている。 As this DPF system, there is a continuous regeneration type DPF system in which a DOC (Diesel Oxidation Catalyst) is provided on the upstream side of the DPF and a CSF (Catalyzed Soot Filter) is provided on the downstream side of the DPF. The DPF system is obtained by utilizing the fact that oxidation of PM by NO 2 is relatively performed at low temperature by the upstream DOC generate NO 2 from the NO and O 2 contained in the exhaust gas, in the NO 2 The PM trapped in the downstream CSF is oxidized and removed as CO 2 to perform DPF regeneration.
ところが、このようなDPFシステムにおいても、排気ガス温度が低い場合にはDOCが活性化しないためNO2の生成が促進されず、PMを酸化してDPF再生を行うことができないため、PMのCSFへの堆積が継続されてCSFの目詰まりが進行してしまう。 However, even in such a DPF system, when the exhaust gas temperature is low, the DOC is not activated, so the generation of NO 2 is not promoted, and the PM cannot be oxidized to perform the DPF regeneration. Accumulation on the CSF continues and clogging of the CSF proceeds.
このCSFの目詰まりに対して、PM堆積量が所定量を超えたときに排気ガス温度を目標温度(例えば、500℃〜600℃程度)まで強制的に昇温させて、DPFに捕集されているPMを強制的に燃焼除去することが行われる。 In response to the clogging of the CSF, when the PM accumulation amount exceeds a predetermined amount, the exhaust gas temperature is forcibly raised to a target temperature (for example, about 500 ° C. to 600 ° C.) and collected by the DPF. Forcible combustion removal of the PM is performed.
PM堆積量はDPF前後の排気の差圧を計測する差圧センサの出力値に比例するため、差圧センサの出力値が所定の差圧を超えたときに、ECU(Engine Control Unit)はPM堆積量が所定量を超えたものとみなして、キャビン内に設けられたDPF警告灯(DPFランプ)を点灯し、その後、車両走行中にECUが自動的にDPF再生を開始する(自動再生)か、あるいはDPFランプ点灯後に車両停車させたドライバーが再生実行スイッチを押してDPF再生を開始する(手動再生)。 Since the PM accumulation amount is proportional to the output value of the differential pressure sensor that measures the differential pressure of the exhaust gas before and after the DPF, when the output value of the differential pressure sensor exceeds a predetermined differential pressure, the ECU (Engine Control Unit) Assuming that the accumulation amount exceeds a predetermined amount, the DPF warning lamp (DPF lamp) provided in the cabin is turned on, and then the ECU automatically starts DPF regeneration while the vehicle is running (automatic regeneration). Alternatively, the driver who stops the vehicle after the DPF lamp is lit presses the regeneration execution switch to start the DPF regeneration (manual regeneration).
なお、フィルタの目詰まりの検出は、DPF前後の排気の差圧以外にも、走行距離に基づいてなされる場合もある。この場合は、走行距離が所定の距離を超えたときに、上述したように自動或いは手動でDPF再生を開始する。 Note that the filter clogging may be detected based on the travel distance in addition to the differential pressure of the exhaust gas before and after the DPF. In this case, when the travel distance exceeds a predetermined distance, DPF regeneration is started automatically or manually as described above.
DPF再生が開始されると、ECUが燃料噴射や排気スロットル、排気ブレーキバルブを制御し、排気ガス温度を上昇させ、DOCの触媒活性温度に達したときポスト噴射が開始され、これにより排気ガスに添加された燃料がDOC上で酸化され(すなわち燃焼され)、DOCから下流側に流れる排気ガス温度が更に(例えば500℃〜600℃程度に)上昇し、CSFに堆積したPMが酸化される。 When the DPF regeneration is started, the ECU controls the fuel injection, the exhaust throttle, and the exhaust brake valve to raise the exhaust gas temperature, and when the DOC catalyst activation temperature is reached, the post injection is started. The added fuel is oxidized (i.e., combusted) on the DOC, the temperature of the exhaust gas flowing downstream from the DOC is further increased (e.g., to about 500 to 600 [deg.] C.), and PM deposited on the CSF is oxidized.
車両を停止させて行う手動再生の場合、排気ガスの温度制御とDPFの再生処理が安定的に行われるが、車両を走行させながら行う自動再生の場合、車両の走行パターンによってはエンジン回転数や燃料噴射量が逐次変化するため、排気ガスの昇温制御が不安定となる。 In the case of manual regeneration performed by stopping the vehicle, exhaust gas temperature control and DPF regeneration processing are performed stably. However, in the case of automatic regeneration performed while the vehicle is traveling, depending on the traveling pattern of the vehicle, Since the fuel injection amount changes sequentially, the temperature rise control of the exhaust gas becomes unstable.
この際、低速運転あるいは減速による排気ガスの温度減少と、急加速による排気ガスの温度上昇が繰り返されると、排気ガス温度の過上昇によるDPFの溶損などが懸念されるようになる。 At this time, if the exhaust gas temperature decrease due to low-speed operation or deceleration and the exhaust gas temperature increase due to rapid acceleration are repeated, there will be a concern about melting of the DPF due to an excessive increase in the exhaust gas temperature.
また、排気ガス温度減少によるPMの燃焼不足から、DPFの再生完了までに長時間の処理時間が必要とされ、排気ガスの温度上昇に使用される燃料が増大し、燃費悪化の問題も懸念される。 Also, due to insufficient combustion of PM due to the exhaust gas temperature decrease, a long processing time is required to complete the regeneration of the DPF, fuel used for increasing the exhaust gas temperature is increased, and there is a concern that the fuel consumption may deteriorate. The
さらには、上記の不安定なDPF再生処理が繰り返されると排気ガスの温度や流量が不均一となり、CSF上流側のDOCにPMのつまりが発生するようになる。この状態でDPF再生を行うと、つまりの陰になっているCSFへ流れる排気ガスの量が少なくなって、CSFが十分に昇温されず、DPF再生処理時のPM燃焼効率を著しく低下させるようになる。 Furthermore, if the above unstable DPF regeneration process is repeated, the temperature and flow rate of the exhaust gas become uneven, and PM clogging occurs in the DOC upstream DOC. If DPF regeneration is performed in this state, the amount of exhaust gas flowing to the CSF in the shadow is reduced, so that the CSF is not sufficiently heated, and the PM combustion efficiency during DPF regeneration processing is significantly reduced. become.
そこで本発明は、DPF再生処理中のDPF溶損や燃費悪化を発生させることなく、DPFに堆積したPMを燃え残りなく確実に除去できる排気ガス浄化システムを提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an exhaust gas purification system that can reliably remove PM accumulated in a DPF without remaining unburned without causing a DPF melting loss or a deterioration in fuel consumption during the DPF regeneration process.
本発明は上記課題を解決するために為されたものであり、ディーゼルエンジンの排気管に、酸化触媒と排気ガス中のPMを捕集するフィルタからなるDPFを接続し、前記DPFのPM量が一定量以上になったとき、排気ガス温度を、初期再生目標温度とその初期再生目標温度よりも高い最終再生目標温度に保つように昇温制御を行って再生すると共に、前記初期再生目標温度と前記最終再生目標温度に対して第一の所定温度低いPM燃焼判定温度をそれぞれ設定し、再生中、排気ガス温度を、初期再生目標温度に保って再生した後、最終再生目標温度に保って再生し、かつ初期のPM燃焼判定温度と最終のPM燃焼判定温度に対して排気ガス温度が高いときに再生が行われていると判断する排気ガス浄化システムにおいて、前記酸化触媒にPMが燃え残ると判断されたときに前記最終再生目標温度を上昇させる目標温度変更手段を有していることを特徴とする排気ガス浄化システムである。 The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems. A DPF comprising an oxidation catalyst and a filter for collecting PM in exhaust gas is connected to an exhaust pipe of a diesel engine, and the amount of PM in the DPF is When the exhaust gas temperature reaches a certain amount or more, the exhaust gas temperature is regenerated by performing temperature rise control so as to maintain the initial regeneration target temperature and the final regeneration target temperature higher than the initial regeneration target temperature, and the initial regeneration target temperature the set final reproduction target temperature of the first predetermined temperature lower PM combustion determination temperature for each playback during playback, the exhaust gas temperature, after playing keeping the initial playback target temperature, keeping the final regeneration target temperature and, and at the beginning of the exhaust gas purification system determines that plays when the exhaust gas temperature is high is made to PM combustion determination temperature and the final PM combustion determination temperature, the oxidation catalyst It is an exhaust gas purification system, characterized in that a target temperature changing means Ru raising the final reproduction target temperature when it is determined that M is burned remains.
前記初期再生目標温度と前記最終再生目標温度に対して、第二の所定温度高いポスト噴射可能上限温度をそれぞれ設定し、再生中、排気ガス温度が、初期と最終のポスト噴射可能上限温度を超えるときポスト噴射を中止し、前記酸化触媒にPMが燃え残ると判断されたときに前記最終再生目標温度を上昇させると共に、上昇させた最終再生目標温度に対するポスト噴射可能上限温度の第二の所定温度を小さくするようにされてもよい。 With respect to the initial playback target temperature and said final regeneration target temperature, the second predetermined temperature higher post-injection allows the upper limit temperature was set respectively, during playback, the exhaust gas temperature is greater than the initial and final post-injection possible upper limit temperature When the post-injection is stopped and PM is determined to remain unburned in the oxidation catalyst, the final regeneration target temperature is increased , and the second predetermined temperature of the post-injection upper limit temperature with respect to the increased final regeneration target temperature May be made smaller.
前記目標温度変更手段は、前記酸化触媒にPMが燃え残ると判断されたときに前記最終再生目標温度を上昇させると共に第一の所定温度を大きくするようにされてもよい。 The target temperature changing means may increase the final regeneration target temperature and increase the first predetermined temperature when it is determined that PM remains unburned in the oxidation catalyst .
前記DPFがDOCとCSFからなり、前記最終再生目標温度を、前記初期のポスト噴射可能上限温度以上に設定するようにされてもよい。 The DPF may be composed of DOC and CSF, and the final regeneration target temperature may be set to be equal to or higher than the initial post-injectable upper limit temperature .
前記最終のポスト噴射可能上限温度が、前記DPFの溶損温度以下に設定されてもよい。 The final post-injectable upper limit temperature may be set to be equal to or lower than a melting temperature of the DPF.
本発明の排気ガス浄化システムによれば、DPF再生中のDPF溶損や燃費悪化を発生させることなく、PMの燃え残りなくDPFを再生できる。 According to the exhaust gas purification system of the present invention, it is possible to regenerate the DPF without causing unburned PM without causing the DPF melting damage or the deterioration of the fuel consumption during the DPF regeneration.
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面にしたがって説明する。 Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
図1は、DPFシステムを示すシステム図である。 FIG. 1 is a system diagram showing a DPF system.
図1において、ディーゼルエンジン10の吸気マニホールド11と排気マニホールド12は、過給機(ターボチャージャー)13のコンプレッサ14とタービン15にそれぞれ連結され、上流側吸気管16aからの空気がコンプレッサ14で昇圧され、下流側吸気管16bのインタークーラ17を通って冷却されて吸気スロットル(吸気スロットルバルブ)18を介して吸気マニホールド11からディーゼルエンジン10に供給され、ディーゼルエンジン10からの排気ガスは、タービン15を駆動した後、排気管20に排気される。
In FIG. 1, an
上流側吸気管16aには、吸気量を測定するMAF(Mass Air Flow)センサ19が設けられ、そのMAFセンサ19で、吸気スロットル18の開度が制御されて吸気量が調整される。また、排気管20と上流側吸気管16aには排気ガスの一部をディーゼルエンジン10の吸気系に戻し、燃焼時の温度を上昇させてNOXを低減するためのEGR管21が接続され、そのEGR管21にEGRクーラ22とEGRバルブ23とが接続される。
The upstream intake pipe 16a is provided with a MAF (Mass Air Flow) sensor 19 for measuring the intake air amount. The MAF sensor 19 controls the opening of the
排気管20には、排気ブレーキバルブ24、DPF25、排気スロットル(排気スロットルバルブ)26、サイレンサー27が接続される。DPF25は、未燃焼燃料を酸化する活性触媒からなるDOC28と排気ガス中のPMを捕集するCSF29からなる。
An
DOC28の前後には、ポスト噴射の可否、ポスト噴射量、及びDPF再生の完了の判断に用いられる排気ガス温度センサ30a,30bが設けられる。また、CSF29のPM堆積量を推定するために、CSF29前後の排気の差圧を計測する差圧センサ31が設けられる。
Before and after the
これらセンサの出力値は、ディーゼルエンジン10の運転の全般的な制御を行うと共に、DPF再生も行うECU32に入力され、このECU32から出力される制御信号により、ディーゼルエンジン10の燃料インジェクタ33や、排気スロットル26、排気ブレーキバルブ24、EGRバルブ23等が制御される。
The output values of these sensors are input to an
ECU32には、ディーゼルエンジン10の運転のために、アクセルポジションセンサからのアクセル開度、回転数センサからのエンジン回転数、車速センサ34からの車速等の情報の他、エンジン冷却水の温度等の情報も入力される。
In order to operate the
また、ECU32には、キャビン内に設けられた手動再生用のDPF警告灯35a、自動再生用のDPF警告灯35bや、ドライバーが手動再生を実行するための再生実行スイッチ36、ディーゼルエンジン10に何らかの不具合が発生したときに、それをユーザーに知らせるべく点灯するチェックエンジンランプ37等が接続され、制御される。
The ECU 32 also includes a
このシステムにおいては、空気は、上流側吸気管16aのMAFセンサ19を通過し、過給機13のコンプレッサ14で昇圧され、下流側吸気管16bのインタークーラ17を通って冷却されて吸気スロットル18を介して吸気マニホールド11からディーゼルエンジン10のシリンダ内に入る。
In this system, the air passes through the MAF sensor 19 in the upstream side intake pipe 16a, is pressurized by the compressor 14 of the supercharger 13, is cooled through the
一方、シリンダ内で発生した排気ガスは、排気マニホールド12を通過してタービン15を駆動し、DPF25とSCR装置からなる排気ガス浄化システムで浄化され、サイレンサー27で消音されて大気中に排出される。排気ガスの一部は、EGRクーラ22で冷却され、その量をEGRバルブ23で調整されて、吸気マニホールド11に循環される。
On the other hand, the exhaust gas generated in the cylinder passes through the
排気ガス中にはPMが含まれており、このPMはDPF25によって捕集される。DPF25では、常時は、DOC28で排気ガス中のNOを酸化してNO2にして、このNO2で、下流側のCSF29に捕集されたPMを酸化してCO2とし、CSF29からPMを除去する、所謂DPF再生を連続的に行っている。
The exhaust gas contains PM, and this PM is collected by the
ところが、排気ガス温度が低い場合には、DOC28の温度が低下して活性化しないため、NOの酸化反応が促進されず、PMを酸化してDPF再生を行うことができないため、PMのCSF29への堆積が継続されてフィルタの目詰まりが進行してしまう。
However, when the exhaust gas temperature is low, the temperature of the
このフィルタの目詰まりに対して、PM堆積量が所定量を超えたときに排気ガス温度を強制的に昇温させて、CSF29に捕集されているPMを強制的に燃焼除去することが行われる。 For this clogging of the filter, the exhaust gas temperature is forcibly raised when the PM accumulation amount exceeds a predetermined amount, and the PM collected in the CSF 29 is forcibly burned and removed. Is called.
PM堆積量は、差圧センサ31の出力値に比例するため、差圧センサ31の出力値が所定の閾値を超えたときに、ECU32はフィルタの目詰まりを検出し、ECU32が自動的にDPF再生を行うか、或いは、DPF警告灯35aを点灯し、ドライバーに再生実行スイッチ36を押下することによるDPF再生を促す。
Since the PM accumulation amount is proportional to the output value of the
なお、DPF再生の開始時期は、差圧センサ31の出力値以外にも、車速センサ34で計測された車速を基に計算される走行距離が所定の距離(距離閾値)を超えたかどうかで判断しても良い。
In addition to the output value of the
再生処理が開始されると、ECU32は、入力される信号(例えば、エンジン回転数、車速、排気ガス温度など)から車両状態を判断し、ECU32によって燃料インジェクタ33、ディーゼルエンジン10、排気ブレーキバルブ24、EGRバルブ23、吸気スロットル18が制御され、温度センサ30aにより検出される排気ガス温度が、DOC28の活性化する温度になるまで昇温される。
When the regeneration process is started, the
DOC28が活性化したらポスト噴射を開始し、温度センサ30bにより検出される排気ガス温度を再生目標温度まで更に昇温する。ECU32は、排気ガス温度をフィードバックし、ポスト噴射量をPID制御によって調整するようにされる。
When the
このとき、再生目標温度は、再生処理初期と再生処理後期の2段階(例えば、500℃程度と600℃程度)に設定され、排気ガスが各目標温度に所定時間維持されるようにECU32によって制御される場合があり、PMが多く残っているDPF再生初期においては、PMの燃焼により多くの熱が発生してCSF29が溶けてしまうのを防止するために、目標温度を低めに設定し、PMが燃焼して少なくなったDPF再生後期においては、目標温度を高く設定し、効率よくPMが燃焼するようにしている。
At this time, the regeneration target temperature is set in two stages (for example, about 500 ° C. and about 600 ° C.) in the early stage of the regeneration process and late in the regeneration process, and is controlled by the
しかる後、ECU32は燃料インジェクタ33を通常噴射に復帰させ、ディーゼルエンジン10のエンジン回転数を通常のアイドル状態あるいは走行状態に戻し、排気スロットル26を開き、EGRバルブ23を通常(開)に戻し、吸気スロットル18を通常(開)に戻す。これにより、排気ガス温度が低下し、再生処理が終了する。
Thereafter, the
車両を停止して行う手動再生と比較し、車両走行中に自動的に行う自動再生においては、DPF再生処理中の車両走行パターンによって、すなわち渋滞など、加減速が繰り返し行われる状態になると、DPF25に供給される排気ガスの状態(温度や流量など)が変化して排気ガスの昇温が不十分となって再生処理が完了するまでの必要時間とポスト噴射量が長くなり、車両の燃費性能を損なうという課題がある。
Compared with manual regeneration that is performed while the vehicle is stopped, in automatic regeneration that is performed automatically while the vehicle is running, the
また、排気ガスの温度が昇温目標温度付近にあるときに、エンジンが低負荷状態から高負荷状態に移行すると、排気ガスの流量あるいはポスト噴射量が急激に増加し、排気ガスが過昇温されて、DPF25が溶損するという懸念がある。
In addition, when the temperature of the exhaust gas is close to the target temperature rise and the engine shifts from a low load state to a high load state, the exhaust gas flow rate or post-injection amount suddenly increases and the exhaust gas overheats. Then, there is a concern that the
そのため通常時の排気ガス浄化システムにおいては、再生目標温度Tに対してそれぞれ第一の所定温度低いPM燃焼判定温度TPM、あるいは第二の所定温度高いポスト噴射可能上限温度TLを目標温度に連動して設定するようにされる。 Therefore, in the normal exhaust gas purification system, the PM combustion determination temperature T PM lower than the regeneration target temperature T by the first predetermined temperature or the second predetermined temperature higher post-injectable upper limit temperature TL is set as the target temperature. It is set to be linked.
以下には、再生目標温度が初期再生目標温度T1Y1と通常最終再生目標温度T2Y2の2段階に設定される排気ガス浄化システムについて詳述する。 Hereinafter, an exhaust gas purification system in which the regeneration target temperature is set in two stages of the initial regeneration target temperature T 1Y1 and the normal final regeneration target temperature T 2Y2 will be described in detail.
図4に示すように、再生目標温度が初期再生目標温度T1Y1と通常最終再生目標温度T2Y2の2段階(例えば、500℃程度と600℃程度)に設定される際には、初期再生目標温度T1Y1および通常最終再生目標温度T2Y2に対してそれぞれ第一の所定温度(A℃)低いPM燃焼判定温度TPMY1、TPMY2、第二の所定温度(B℃)高いポスト噴射可能上限温度TLY1、TLY2を目標温度に連動して設定するようにされる。 As shown in FIG. 4, when the regeneration target temperature is set in two stages (for example, about 500 ° C. and about 600 ° C.) of the initial regeneration target temperature T 1Y1 and the normal final regeneration target temperature T 2Y2 , the initial regeneration target temperature is set. PM combustion determination temperatures T PMY1 and T PMY2 lower than the first predetermined temperature (A ° C.) and the second predetermined temperature (B ° C.) higher than the temperature T 1Y1 and the normal final regeneration target temperature T 2Y2 , respectively. T LY1 and T LY2 are set in conjunction with the target temperature.
なお、PM燃焼判定温度TPMはPMが燃焼していることを最低限保証できる温度を、ポスト噴射可能上限温度TLはDPF25が溶損しないことを最低限保証できる温度をそれぞれ実験から求め、それにより第一の所定温度(A℃)および第二の所定温度(B℃)が決定される。
The PM combustion determination temperature T PM is a temperature at which it can be guaranteed at least that PM is burning, and the post-injectable upper limit temperature T L is a temperature at which the
さらに一回あたりの再生処理に使用できるポスト噴射量に所定の上限値を設け、再生処理完了までにポスト噴射に使用された燃料を積算していき、ECU32に積算されているポスト噴射量が上限値を超えた場合、再生が失敗したものと判断して、再生処理を中断するようにされる。
Furthermore, a predetermined upper limit is set for the post-injection amount that can be used for one regeneration process, the fuel used for the post-injection is accumulated until the completion of the regeneration process, and the post-injection amount accumulated in the
自動再生中、ECU32は、入力される信号から排気ガスの温度TGがPM燃焼判定温度TPM以上にあると判断したときに、PMが燃焼しているものと見なしてその時間(以下、再生時間という)を積算するようにされ、また排気ガスの温度TGがポスト噴射可能上限温度TL以上にあるときには、DPF25の溶損を防止するためにポスト噴射を直ちに中止するようにされる。
During AutoPlay,
ECU32は再生時間(すなわち、排気ガス温度TGがPM燃焼判定温度TPM以上にある時間の積算値)が所定値(例えば2〜5分)に達したとき、DPF25に堆積したPMの量が一定量以下にまで除去されたものと見なし、排気ガスの昇温目標温度を、初期再生目標温度T1Y1から通常最終再生目標温度T2Y2に変更するようにされる。 ECU32 playback time (i.e., the integrated value of exhaust gas temperature T G is the PM combustion determination temperature T PM over a certain time) when has reached a predetermined value (e.g., 2 to 5 minutes), the amount of PM accumulated in the DPF25 Assuming that it has been removed to a certain amount or less, the temperature rise target temperature of the exhaust gas is changed from the initial regeneration target temperature T 1Y1 to the normal final regeneration target temperature T 2Y2 .
その後、再生時間が所定値(例えば3〜10分)に達したとき、ECU32はDPF再生処理の完了を検知するようにされる。
Thereafter, when the regeneration time reaches a predetermined value (for example, 3 to 10 minutes), the
ところで、再生処理中に車両状態が変化する(例えば発進停車を繰り返す)などした場合、排気ガスの温度や流量などが不均一となり、DOC28上にPMの燃え残りが発生し、長期間の使用によりPMのつまりが発生する可能性がある。
By the way, when the vehicle state changes during the regeneration process (for example, when the vehicle starts and stops repeatedly), the temperature and flow rate of the exhaust gas become non-uniform and PM remains unburned on the
この場合、DOC28がつまった状態でDPF再生を行うと、つまりの陰になっているCSF29へ流れる排気ガスの量が少なくなって、CSF29が十分に昇温されず、DPF再生処理時のPMの燃焼効率が低下して再生終了後にPMが燃え残る可能性、または再生時間を要し白煙の発生や燃費悪化が懸念される。
In this case, if the DPF regeneration is performed with the
このDOC28のPMつまりの抑制・解消のためには、再生処理における最終再生目標温度を通常最終再生目標温度T2Y2から所定値(例えば20〜50℃程度)上昇させることで、DOC28自体の発熱量を上げてDOC28の物体表面温度を上昇させ、DOC28のPMつまりの抑制・解消を行うことが可能であることが分かったが、従来の考え方では、変更する最終再生目標温度T2Y2と連動してPM燃焼判定温度TPMY2およびポスト噴射可能上限温度TLY2が上昇してしまい、特にポスト噴射可能上限温度TLY2については、DPF25が溶損するおそれのある温度以上にあっても、ECU32がポスト噴射を実行し続ける可能性がある。
In order to suppress or eliminate the PM of the
また、PM燃焼判定温度TPMY2については、DOC28が健全な状態(すなわちPMつまりが発生していない状況)であれば、温度を引き上げなくてもCSF29にPM燃え残りは発生しないことから、従来通りのTPMY2で良い。
Further, regarding the PM combustion determination temperature T PMY2 , if the
そこで本実施形態に係る排気ガス浄化システムにおいては、図2に示すように、
通常最終再生目標温度T2X2を上昇させると共に、第一の所定温度Aを大きくする目標温度変更手段を有し、最終再生目標温度T3X2の変更と共にPM燃焼判定温度TPMX2を個別に変更できるようにされる。
Therefore, in the exhaust gas purification system according to the present embodiment, as shown in FIG.
With raising the normal final regeneration target temperature T 2X2, it has a target temperature changing means increases the first predetermined temperature A, so that you can change the PM combustion determination temperature T PMX2 separately with changes in the final regeneration target temperature T 3X2 To be.
または、最終再生目標温度T3X2を上昇させると共に、第二の所定温度Bを小さくし、最終再生目標温度T3X2の上昇と共にポスト噴射可能上限温度TLX2を個別に変更できるようにされる。 Alternatively , the final regeneration target temperature T 3X2 is raised, the second predetermined temperature B is decreased, and the post- injectable upper limit temperature T LX2 can be individually changed as the final regeneration target temperature T 3X2 rises.
あるいは、予め通常時の初期再生目標温度T1X1と通常最終再生目標温度T2X2からPM燃焼判定温度TPMX1、TPMX2とポスト噴射可能上限温度TLX1、TLX2をそれぞれ設定しておき、最終再生目標温度T3X2のみ個別に変更させるようにされてもよい。 Alternatively, previously set at the time of normal initial playback target temperature T 1X1 and normal final reproduction target temperature T 2X2 from PM combustion determination temperature T PMX1, T PMX2 the post-injection allows the upper limit temperature T LX1, T LX2 respectively, final reproduction Only the target temperature T 3X2 may be changed individually.
また、図3に示すように、予め通常時の初期再生目標温度T1X1と通常最終再生目標温度T2X3からPM燃焼判定温度TPMX1、TPMX3とポスト噴射可能上限温度TLX1、TLX3をそれぞれ設定しておき、最終再生目標温度T3X3は、再生目標温度の変更後に所定値(例えば600℃程度)から漸増するようにされても良い。 Further, as shown in FIG. 3, the PM combustion determination temperatures T PMX1 and T PMX3 and the post- injectable upper limit temperatures T LX1 and T LX3 are respectively determined from the initial normal regeneration target temperature T 1X1 and the normal final regeneration target temperature T 2X3 in advance . The final regeneration target temperature T 3X3 may be set so as to gradually increase from a predetermined value (for example, about 600 ° C.) after the regeneration target temperature is changed.
本発明は目標温度変更手段を特に限定するものではなく、ECU32に備える切り替えスイッチから再生目標温度を変更できるようにされても良く、ECU32に搭載される制御システムが自動的に再生目標温度を変更できるようにされても良い。
The present invention does not specifically limit the target temperature changing means, and the regeneration target temperature may be changed from a changeover switch provided in the
本実施形態に係る排気ガス浄化システムにより、燃費悪化やDPF25の溶損を懸念することなく、最終再生目標温度T3X2、T3X3を変更し、PMの燃え残りなくDPF25を再生できるようになる。
The exhaust gas purification system according to the present embodiment, without worrying about the melting of fuel economy or
次に図2に戻り、本発明の作用について以下に説明する。 Next, returning to FIG. 2, the operation of the present invention will be described below.
本発明の排気ガス浄化システムでは、通常モードの自動再生処理でDOC28およびCSF29にPMの燃え残りが発生する場合、自動再生中の最終再生目標温度T3X2を、通常最終再生目標温度T2X2から所定値α(例えば20〜50℃程度)だけ上昇するように変更される。 Given in the exhaust gas purification system of the present invention, when the remaining burning DOC28 and CSF29 of PM in the automatic reproduction of the normal mode occurs, a final regeneration target temperature T 3X2 during automatic playback, the normal final reproduction target temperature T 2X2 It is changed so as to increase by a value α (for example, about 20 to 50 ° C.).
最終再生目標温度T3X2を変更する時期は特に規定されるものではなく、PMの燃え残りをECU32に検知させるなどすることなく、DPF再生後にPMの残りやすい車種を実験から求め、最終再生目標温度T3X2を予め変更し、変更した最終再生目標温度T3X2にて恒常的に再生処理を行うようにされても良い。
The timing for changing the final regeneration target temperature T 3X2 is not particularly specified, and without making the
あるいはECU32に入力される信号を利用し、DOC28にPMが堆積する可能性のある走行パターンの回数や、DPF25前後の排気ガスの温度差と圧力差などからPMの燃え残りを検知し、その後の自動再生においてのみ最終再生目標温度T3X2を変更し、DPF25がPMの燃え残りなく再生した後には、通常時の最終再生目標温度T2X2に復帰させるようにされても良い。
Alternatively, by using a signal input to the
通常の再生システムと同じく、ECU32がDPF25に捕集されたPMの量が所定の値を超えたことを検知すると、DPF再生処理が開始される。
As in the normal regeneration system, when the
排気ガス温度TGがDOC28の触媒活性化温度に達すると、排気ガスを再生目標温度(例えば500℃程度)へ昇温させるべくポスト噴射が行われる。 When the exhaust gas temperature T G reaches the catalyst activation temperature of DOC28, post injection to increase the temperature it is performed exhaust gas to the regeneration target temperature (e.g., 500 ° C. or so).
初期再生処理中、CSF29に堆積したPMが、初期再生処理によって一定の量以下に除去されたことをECU32が検知すると、すなわち、再生時間が所定の時間に達すると、ECU32は排気ガス温度TGを初期再生目標温度T1X2から、高温側に変更された最終再生目標温度T3X2にさらに昇温するようにされる。
When the
本実施形態では、再生時間が所定の時間に達すると(すなわち排気ガスの温度TGがPM燃焼判定温度TPM以上にあるときの時間の積算値が所定の値を超えたとき)、CSF29におけるPMが一定量以下に除去されたことをECU32が検知するようにしているが、例えばPMの燃え残りを、再生処理を開始する前のDPF25前後の差圧から推測したPMの堆積量を、PM燃焼判定温度TPMと排気ガス温度TGとの差分の積算値で減算することで求めるようにされても良く、またDPF25前後の排気ガスの温度差と圧力差などから推定するようにされても良い。
In the present embodiment, when the regeneration time reaches a predetermined time (that is, when the integrated value of the time when the exhaust gas temperature T G is equal to or higher than the PM combustion determination temperature T PM exceeds a predetermined value), The
最終再生処理の目標温度が通常と比較してより高温側に変更されることで、PMが堆積したDOC28の下流側においても排気ガスが十分に昇温され、初期再生処理にてCSF29に燃え残ったPMを、燃え残りなく燃焼させることが可能となる。
By changing the target temperature of the final regeneration process to a higher temperature than usual, the exhaust gas is sufficiently heated on the downstream side of the
また、DOC28も通常時と比較して高温に保持されるため、DOC28に堆積したPMの燃え残りなども燃焼除去させることが可能となる。
In addition, since the
このとき、PM燃焼判定温度TPMX2とポスト噴射可能上限温度TLX2は、変更された最終再生目標温度T3X2とは個別に変更できるようにされるため、再生処理が完了するまでに必要なポスト噴射量と、DPF25の溶損の可能性を低減することができる。
At this time, the PM combustion determination temperature T PMX2 and the post-injection possible upper limit temperature T LX2 can be changed separately from the changed final regeneration target temperature T 3X2 , so the post necessary for completion of the regeneration process The injection amount and the possibility of melting of the
以上説明したように、本発明の排気ガス浄化システムにおいては、車両走行パターンが逐次変化し、不安定な再生処理が繰り返されるようなDPF25においても、最終再生目標温度T3X2を通常最終再生目標温度T2X2よりも上昇させることで、DOC28およびCSF29に堆積するPMを燃え残りなく除去することができる。 As described above, in the exhaust gas purification system of the present invention, the vehicle running pattern is changed sequentially, in DPF25 as unstable regeneration process is repeated, the final reproduction target temperature T 3X2 normal final regeneration target temperature by raising than T 2X2, it is possible to rest without removing burn the PM deposited on DOC28 and CSF29.
また、高温側に変更された最終再生目標温度T3X2とは個別にPM燃焼判定温度TPMX2とポスト噴射可能上限温度TLX2が変更できるため、再生処理が終了するまでに消費される燃料を低減すると共に、排気ガスの過昇温によるDPF25の溶損を防止することができる。
Further, since it changes the final reproduction target PM combustion determination independently of the temperature T 3X2 temperature T PMX2 and post-injection allows the upper limit temperature T LX2 which is changed to the high temperature side, reducing the fuel consumed until the reproduction processing is completed In addition, it is possible to prevent the
本発明は最終再生目標温度T3X2とPM燃焼判定温度TPMX2とポスト噴射可能上限温度TPMX2とを特に限定するものではなく、本発明の趣旨の範囲内で適宜変更可能であることは言うまでもない。 The present invention is not particularly limited and a final regeneration target temperature T 3X2 and PM combustion determination temperature T PMX2 and post-injection allows the upper limit temperature T PMX2, can of course be suitably modified within the scope of the present invention .
28 DOC(酸化触媒)
T 再生目標温度
A 第一の所定温度
TPM PM燃焼判定温度
TG 排気ガス温度
28 DOC (oxidation catalyst)
T regeneration target temperature A first predetermined temperature T PM PM combustion judgment temperature TG exhaust gas temperature
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