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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-10-24
(45)【発行日】2023-11-01
(54)【発明の名称】ディーゼルエンジン
(51)【国際特許分類】
F01N 3/033 20060101AFI20231025BHJP
F01N 3/023 20060101ALI20231025BHJP
F01N 3/035 20060101ALI20231025BHJP
F01N 3/20 20060101ALI20231025BHJP
F02D 9/04 20060101ALI20231025BHJP
F02D 9/02 20060101ALI20231025BHJP
F02D 41/40 20060101ALI20231025BHJP
F02D 43/00 20060101ALI20231025BHJP
F02D 45/00 20060101ALI20231025BHJP
F01N 3/24 20060101ALI20231025BHJP
【ＦＩ】
F01N3/033 G ZAB
F01N3/023 K
F01N3/035 E
F01N3/20 B
F02D9/04 E
F02D9/02 Q
F02D9/02 341G
F02D41/40
F02D43/00 301J
F02D43/00 301K
F02D43/00 301Z
F02D45/00 360A
F01N3/24 E
F02D45/00 360Z
【請求項の数】
8
(21)【出願番号】P 2020202428
(22)【出願日】2020-12-07
(65)【公開番号】P2022090198
(43)【公開日】2022-06-17
【審査請求日】2022-12-29
(73)【特許権者】
【識別番号】000001052
【氏名又は名称】株式会社クボタ
(74)【代理人】
【識別番号】100087653
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴江 正二
(72)【発明者】
【氏名】加藤 大地
(72)【発明者】
【氏名】石井 裕喜
(72)【発明者】
【氏名】今原 裕章
(72)【発明者】
【氏名】岡野 宏昭
【審査官】鷲巣 直哉
(56)【参考文献】
【文献】特開２００５－３１５１８９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－２２７１８２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１１－２５６８４８（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ０１Ｎ ３／０３３
Ｆ０１Ｎ ３／０２３
Ｆ０１Ｎ ３／０３５
Ｆ０１Ｎ ３／２０
Ｆ０２Ｄ ９／０４
Ｆ０２Ｄ ９／０２
Ｆ０２Ｄ ４１／４０
Ｆ０２Ｄ ４３／００
Ｆ０２Ｄ ４５／００
Ｆ０１Ｎ ３／２４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
燃焼室(１)に燃料(２)を噴射する燃料噴射装置(３)と、排気経路(４)に配置されたＤＯＣ(１２)と、ＤＯＣ(１２)の排気下流側に配置されたＤＰＦ(７)と、ＤＰＦ(７)の排気下流側に配置された排気絞り弁(５)と、排気絞り弁(５)の開度と燃料噴射装置(３)の燃料噴射を制御する電子制御装置(８)を備え、ＤＰＦ(７)の再生処理がなされるように構成され、
ＤＰＦ(７)の再生処理では、ＰＭが堆積したＤＰＦ(７)の再生処理の開始条件(Ｓ１)が成立した後に排気絞り弁(５)の開度減少制御(Ｓ２)がなされ、排気(９)が所定のアフター噴射許可温度(ＴＡ)以上の温度になった後にアフター噴射制御が開始(Ｓ５)され、アフター噴射燃料の燃焼で排気(９)が所定のポスト噴射許可温度(ＴＰ)以上の温度になった後にポスト噴射制御が開始(Ｓ７)され、下流側ＤＯＣ(６)でのポスト噴射燃料の触媒燃焼で昇温した排気(９)で、ＤＰＦ(７)に堆積したＰＭが焼却されるように構成され、
ＤＯＣ(１２)は、上流側ＤＯＣ(１７)と、上流側ＤＯＣ(１７)の排気下流側に配置された下流側ＤＯＣ(６)を備え、
上流側ＤＯＣ(１７)の触媒機能回復処理がなされるように構成され、
上流側ＤＯＣ(１７)の触媒機能回復処理では、未燃燃料やＰＭからなる未燃焼堆積物の堆積に基づいて機能低下した上流側ＤＯＣ(１７)の触媒機能回復処理の開始条件(Ｓ１３)が成立した後に排気絞り弁(５)の開度減少制御(Ｓ１５)がなされ、排気(９)が所定のアフター噴射許可温度(ＴＡ)以上の温度になった後にアフター噴射制御が開始(Ｓ１８)され、アフター噴射燃料の燃焼で排気(９)が所定のポスト噴射許可温度(ＴＰ)以上の温度になった後にポスト噴射制御が開始(Ｓ１８－３)され、アフター噴射燃料の燃焼熱でポスト噴射燃料が燃焼され、昇温した排気(９)の熱で、上流側ＤＯＣ(１７)に堆積した未燃焼堆積物が気化または焼却されるように構成され、
ＤＰＦ(６)の再生処理回数が所定の触媒機能回復処理の開始判定値(ＩＳＪ)に至った場合には、上流側ＤＯＣ(１７)の触媒機能回復処理の開始条件(Ｓ１３)が成立す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。
【請求項2】
請求項１に記載されたディーゼルエンジンにおいて、無負荷及び／又は軽負荷運転の運転時間を積算する運転時間積算装置(１８)を備え、
無負荷及び／又は軽負荷の運転時間の積算値(ｔＬ)が所定の触媒機能回復処理の開始判定値(ＩＳＪ)に至った場合には、上流側ＤＯＣ(１７)の触媒機能回復処理の開始条件(Ｓ１３)が成立す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。
【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において、弁上流側排気圧 (Ｐ３)が所定の触媒機能回復処理の開始判定値に至った場合には、上流側ＤＯＣ(１７)の触媒機能回復処理の開始条件(Ｓ１３)が成立す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。
【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において、吸気経路(１０)に配置された吸気絞り弁(１１)を備え、その開度が電子制御装置(８)で制御されるように構成され、
ＤＰＦ(７)の再生処理では、ＤＰＦ(７)の再生処理の開始条件(Ｓ１)が成立した後に排気絞り弁(５)の開度減少制御(Ｓ２)がなされると共に、吸気絞り弁(１１)の開度減少制御(Ｓ２)がな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。
【請求項5】
請求項１から請求項４のいずれかに記載されたディーゼルエンジンにおいて、ＤＰＦ(７)の再生処理では、排気絞り弁(５)の開度減少制御(Ｓ２)がなされ、弁上流側排気圧(Ｐ３)が所定の圧力上限値(Ｐｍａｘ)を超えた場合には、その後に排気絞り弁(５)の開度増加制御(Ｓ４－２)がな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。
【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において、上流側ＤＯＣ(１７)と下流側ＤＯＣ(６)には、セル内を排気(９)が通過するハニカム担体に触媒成分を担持させたフロースルー型の酸化触媒が用いられている、ことを特徴とするディーゼルエンジン。
【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において、下流側ＤＯＣ(６)の触媒機能回復処理がなされるように構成され、
下流側ＤＯＣ(６)の触媒機能回復処理では、未燃燃料やＰＭからなる未燃焼堆積物の堆積に基づいて機能低下した下流側ＤＯＣ(６)の触媒機能回復処理の開始条件(Ｓ１３)が成立した後に排気絞り弁(５)の開度減少制御(Ｓ１５)がなされ、排気(９)が所定のアフター噴射許可温度(ＴＡ)以上の温度になった後にアフター噴射制御が開始(Ｓ１８)され、アフター噴射燃料の燃焼で昇温した排気(９)で、下流側ＤＯＣ(６)に堆積した未燃焼堆積物が気化または焼却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。
【請求項8】
請求項７に記載されたディーゼルエンジンにおいて、無負荷及び／又は軽負荷運転の運転時間を積算する運転時間積算装置(１８)を備え、
無負荷及び／又は軽負荷の運転時間の積算値(ｔＬ)が所定の触媒機能回復処理の開始判定値(ＩＳＪ)に至った場合には、下流側ＤＯＣ(６)の触媒機能回復処理の開始条件(Ｓ１３)が成立す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。
【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に関し、詳しくは、無負荷及び／又は軽負荷運転時でも、ＤＰＦを再生できるディーゼルエンジンに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、ディーゼルエンジンとして、ＰＭの堆積でＤＰＦの再生開始条件が成立した場合には、ＤＯＣの活性化後、ポスト噴射制御が開始され、ＤＯＣでのポスト噴射燃料の触媒燃焼で、排気がＤＰＦ再生温度まで昇温し、ＤＰＦに堆積したＰＭが焼却されるものがある(例えば、特許文献１参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１０－１５１０５８号公報(図１，２参照)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
《問題点》 無負荷及び軽負荷運転時には、ＤＰＦを再生できないおそれがある。
上記従来のエンジンでは、ＤＰＦ再生開始時に、吸気絞り弁の開度を絞るが、これのみでは排気の昇温効率が低く、排気温度が低い無負荷及び軽負荷運転時には、ＤＯＣが活性化せず、ポスト噴射を行うことができず、ＤＰＦを再生できないおそれがある。
上記従来のエンジンでは、ＤＰＦ再生開始時に、吸気絞り弁の開度を絞るが、これのみでは排気の昇温効率が低く、排気温度が低い無負荷及び軽負荷運転時には、ＤＯＣが活性化せず、ポスト噴射を行うことができず、ＤＰＦを再生できないおそれがある。
【0005】
本発明の課題は、無負荷及び／又は軽負荷運転時でも、ＤＰＦを再生できるディーゼルエンジンを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本願発明の構成は、次の通りである。
図１に例示するように、燃焼室(１)に燃料(２)を噴射する燃料噴射装置(３)と、排気経路(４)に配置されたＤＯＣ(１２)と、ＤＯＣ(１２)の排気下流側に配置されたＤＰＦ(７)と、ＤＰＦ(７)の排気下流側に配置された排気絞り弁(５)と、排気絞り弁(５)の開度と燃料噴射装置(３)の燃料噴射を制御する電子制御装置(８)を備え、
図２に例示するように、ＤＰＦ(７)の再生処理がなされるように構成され、
ＤＰＦ(７)の再生処理では、ＰＭが堆積したＤＰＦ(７)の再生処理の開始条件(Ｓ１)が成立した後に排気絞り弁(５)の開度減少制御(Ｓ２)がなされ、排気(９)が所定のアフター噴射許可温度(ＴＡ)以上の温度になった後にアフター噴射制御が開始(Ｓ５)され、アフター噴射燃料の燃焼で排気(９)が所定のポスト噴射許可温度(ＴＰ)以上の温度になった後にポスト噴射制御が開始(Ｓ７)され、図１に例示する下流側ＤＯＣ(６)でのポスト噴射燃料の触媒燃焼で昇温した排気(９)で、ＤＰＦ(７)に堆積したＰＭが焼却されるように構成され、
図１に例示するように、ＤＯＣ(１２)は、上流側ＤＯＣ(１７)と、上流側ＤＯＣ(１７)の排気下流側に配置された下流側ＤＯＣ(６)を備え、
図４に例示するように、上流側ＤＯＣ(１７)の触媒機能回復処理がなされるように構成され、
上流側ＤＯＣ(１７)の触媒機能回復処理では、未燃燃料やＰＭからなる未燃焼堆積物の堆積に基づいて機能低下した上流側ＤＯＣ(１７)の触媒機能回復処理の開始条件(Ｓ１３)が成立した後に排気絞り弁(５)の開度減少制御(Ｓ１５)がなされ、排気(９)が所定のアフター噴射許可温度(ＴＡ)以上の温度になった後にアフター噴射制御が開始(Ｓ１８)され、アフター噴射燃料の燃焼で排気(９)が所定のポスト噴射許可温度(ＴＰ)以上の温度になった後にポスト噴射制御が開始(Ｓ１８－３)され、アフター噴射燃料の燃焼熱でポスト噴射燃料が燃焼され、昇温した排気(９)の熱で、上流側ＤＯＣ(１７)に堆積した未燃焼堆積物が気化または焼却されるように構成され、
ＤＰＦ(６)の再生処理回数が所定の触媒機能回復処理の開始判定値(ＩＳＪ)に至った場合には、上流側ＤＯＣ(１７)の触媒機能回復処理の開始条件(Ｓ１３)が成立す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。
図１に例示するように、燃焼室(１)に燃料(２)を噴射する燃料噴射装置(３)と、排気経路(４)に配置されたＤＯＣ(１２)と、ＤＯＣ(１２)の排気下流側に配置されたＤＰＦ(７)と、ＤＰＦ(７)の排気下流側に配置された排気絞り弁(５)と、排気絞り弁(５)の開度と燃料噴射装置(３)の燃料噴射を制御する電子制御装置(８)を備え、
図２に例示するように、ＤＰＦ(７)の再生処理がなされるように構成され、
ＤＰＦ(７)の再生処理では、ＰＭが堆積したＤＰＦ(７)の再生処理の開始条件(Ｓ１)が成立した後に排気絞り弁(５)の開度減少制御(Ｓ２)がなされ、排気(９)が所定のアフター噴射許可温度(ＴＡ)以上の温度になった後にアフター噴射制御が開始(Ｓ５)され、アフター噴射燃料の燃焼で排気(９)が所定のポスト噴射許可温度(ＴＰ)以上の温度になった後にポスト噴射制御が開始(Ｓ７)され、図１に例示する下流側ＤＯＣ(６)でのポスト噴射燃料の触媒燃焼で昇温した排気(９)で、ＤＰＦ(７)に堆積したＰＭが焼却されるように構成され、
図１に例示するように、ＤＯＣ(１２)は、上流側ＤＯＣ(１７)と、上流側ＤＯＣ(１７)の排気下流側に配置された下流側ＤＯＣ(６)を備え、
図４に例示するように、上流側ＤＯＣ(１７)の触媒機能回復処理がなされるように構成され、
上流側ＤＯＣ(１７)の触媒機能回復処理では、未燃燃料やＰＭからなる未燃焼堆積物の堆積に基づいて機能低下した上流側ＤＯＣ(１７)の触媒機能回復処理の開始条件(Ｓ１３)が成立した後に排気絞り弁(５)の開度減少制御(Ｓ１５)がなされ、排気(９)が所定のアフター噴射許可温度(ＴＡ)以上の温度になった後にアフター噴射制御が開始(Ｓ１８)され、アフター噴射燃料の燃焼で排気(９)が所定のポスト噴射許可温度(ＴＰ)以上の温度になった後にポスト噴射制御が開始(Ｓ１８－３)され、アフター噴射燃料の燃焼熱でポスト噴射燃料が燃焼され、昇温した排気(９)の熱で、上流側ＤＯＣ(１７)に堆積した未燃焼堆積物が気化または焼却されるように構成され、
ＤＰＦ(６)の再生処理回数が所定の触媒機能回復処理の開始判定値(ＩＳＪ)に至った場合には、上流側ＤＯＣ(１７)の触媒機能回復処理の開始条件(Ｓ１３)が成立す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。
【発明の効果】
【0007】
本願発明は、次の効果を奏する。
《効果１》無負荷及び／又は軽負荷運転時でも、ＤＰＦ(７)を再生できる。
このエンジンでは、図２に例示するように、ＤＰＦ(７)の再生処理の開始条件(Ｓ１)が成立した場合には、排気絞り弁(５)の開度減少による背圧の上昇、及びアフター噴射燃料の燃焼が起こるため、吸気絞りの場合に比べ、排気(９)の昇温効率が高く、排気温度が低い無負荷及び／又は軽負荷運転時でも、図１に例示する下流側ＤＯＣ(６)が活性化され、ポスト噴射で、ＤＰＦ(７)を再生できる。
《効果１》無負荷及び／又は軽負荷運転時でも、ＤＰＦ(７)を再生できる。
このエンジンでは、図２に例示するように、ＤＰＦ(７)の再生処理の開始条件(Ｓ１)が成立した場合には、排気絞り弁(５)の開度減少による背圧の上昇、及びアフター噴射燃料の燃焼が起こるため、吸気絞りの場合に比べ、排気(９)の昇温効率が高く、排気温度が低い無負荷及び／又は軽負荷運転時でも、図１に例示する下流側ＤＯＣ(６)が活性化され、ポスト噴射で、ＤＰＦ(７)を再生できる。
【0008】
《効果２》エンジン出力を高くできる。
このエンジンでは、アフター噴射燃料の燃焼で排気(９)が昇温するため、図１に例示する排気絞り弁(５)の開度減少の度合いが小さくて済み、背圧による出力ロスが小さく、エンジン出力を高くできる。
このエンジンでは、アフター噴射燃料の燃焼で排気(９)が昇温するため、図１に例示する排気絞り弁(５)の開度減少の度合いが小さくて済み、背圧による出力ロスが小さく、エンジン出力を高くできる。
【0009】
《効果３》ＤＰＦ(７)再生時にＤＯＣ(１２)の低下した触媒機能を回復できる。
このエンジンでは、排気温度が低い無負荷及び／又は軽負荷運転の継続で、ＤＯＣ(１２)に未燃焼燃料やＰＭからなる未燃焼堆積物が堆積し、その触媒機能が低下している場合でも、図２に例示するように、ＤＰＦ(７)の再生処理の開始条件(Ｓ１)が成立した場合には、排気絞り弁(５)の開度減少やアフター噴射で、排気(９)が昇温し、未燃焼堆積物が気化或いは燃焼され、ＤＰＦ(７)の再生時に図１に例示するＤＯＣ(１２)の低下した触媒機能を回復できる。また、白煙の原因である未燃焼堆積物がないため、白煙発生も抑えられる。
このエンジンでは、排気温度が低い無負荷及び／又は軽負荷運転の継続で、ＤＯＣ(１２)に未燃焼燃料やＰＭからなる未燃焼堆積物が堆積し、その触媒機能が低下している場合でも、図２に例示するように、ＤＰＦ(７)の再生処理の開始条件(Ｓ１)が成立した場合には、排気絞り弁(５)の開度減少やアフター噴射で、排気(９)が昇温し、未燃焼堆積物が気化或いは燃焼され、ＤＰＦ(７)の再生時に図１に例示するＤＯＣ(１２)の低下した触媒機能を回復できる。また、白煙の原因である未燃焼堆積物がないため、白煙発生も抑えられる。
【0010】
《効果４》 ＤＰＦ(７)の再生効率が高い。
このエンジンでは、ＤＰＦ(７)の再生処理時に、排気絞り弁(５)の排気絞りにより、排気絞り弁(５)の排気上流側の温度が上昇し、ＤＰＦ(７)も昇温するため、ＤＰＦ(７)の再生効率が高い。
《効果５》 ＤＰＦ(７)再生時に下流側ＤＯＣ(６)の低下した触媒機能を回復できる。
このエンジンでは、無負荷及び／又は運転の継続で、下流側ＤＯＣ(６)に未燃焼燃料やＰＭからなる未燃焼堆積物が堆積し、下流側ＤＯＣ(６)の触媒機能が低下している場合でも、図２に例示するように、ＤＰＦ(７)の再生処理の開始条件(Ｓ１)が成立した場合には、その後のアフター噴射やポスト噴射により、アフター噴射燃料やポスト噴射燃料が上流側ＤＯＣ(１７)で触媒燃焼され、排気(９)が大幅に昇温するため、未燃焼堆積物が速やかに気化或いは燃焼し、ＤＰＦ(７)再生時に図１に例示する下流側ＤＯＣ(６)の低下した触媒機能を回復できる。
《効果６》 ＤＰＦ(７)再生前に上流側ＤＯＣ(１７)の低下した触媒機能が回復され、触媒機能の低下が進行し難い。
このエンジンでは、排気温度が低い無負荷及び／又は軽負荷運転の継続で、図１に例示する上流側ＤＯＣ(１７)に未燃焼燃料やＰＭからなる未燃焼堆積物が堆積し、その触媒機能が低下している場合でも、図４に例示するように、上流側ＤＯＣ(１７)の触媒機能回復の開始条件(Ｓ１３)が成立した場合には、図１に例示する排気絞り弁(５)の開度減少やアフター噴射やポスト噴射の燃焼で、排気(９)が昇温し、この排気(９)の熱で未燃焼堆積物が気化或いは燃焼され、ＤＰＦ(７)再生前に上流側ＤＯＣ(１７)の低下した触媒機能が回復され、触媒機能の低下が進行し難い。
《効果７》 無駄な排気絞りやアフター噴射やポスト噴射を無くすことができる。
このエンジンでは、未燃焼堆積物による上流側ＤＯＣ(１７)の触媒機能の低下の確度が高い状況下で、触媒機能回復処理を開始できるため、無駄な排気絞りやアフター噴射やポスト噴射を無くすことができる。
このエンジンでは、ＤＰＦ(７)の再生処理時に、排気絞り弁(５)の排気絞りにより、排気絞り弁(５)の排気上流側の温度が上昇し、ＤＰＦ(７)も昇温するため、ＤＰＦ(７)の再生効率が高い。
《効果５》 ＤＰＦ(７)再生時に下流側ＤＯＣ(６)の低下した触媒機能を回復できる。
このエンジンでは、無負荷及び／又は運転の継続で、下流側ＤＯＣ(６)に未燃焼燃料やＰＭからなる未燃焼堆積物が堆積し、下流側ＤＯＣ(６)の触媒機能が低下している場合でも、図２に例示するように、ＤＰＦ(７)の再生処理の開始条件(Ｓ１)が成立した場合には、その後のアフター噴射やポスト噴射により、アフター噴射燃料やポスト噴射燃料が上流側ＤＯＣ(１７)で触媒燃焼され、排気(９)が大幅に昇温するため、未燃焼堆積物が速やかに気化或いは燃焼し、ＤＰＦ(７)再生時に図１に例示する下流側ＤＯＣ(６)の低下した触媒機能を回復できる。
《効果６》 ＤＰＦ(７)再生前に上流側ＤＯＣ(１７)の低下した触媒機能が回復され、触媒機能の低下が進行し難い。
このエンジンでは、排気温度が低い無負荷及び／又は軽負荷運転の継続で、図１に例示する上流側ＤＯＣ(１７)に未燃焼燃料やＰＭからなる未燃焼堆積物が堆積し、その触媒機能が低下している場合でも、図４に例示するように、上流側ＤＯＣ(１７)の触媒機能回復の開始条件(Ｓ１３)が成立した場合には、図１に例示する排気絞り弁(５)の開度減少やアフター噴射やポスト噴射の燃焼で、排気(９)が昇温し、この排気(９)の熱で未燃焼堆積物が気化或いは燃焼され、ＤＰＦ(７)再生前に上流側ＤＯＣ(１７)の低下した触媒機能が回復され、触媒機能の低下が進行し難い。
《効果７》 無駄な排気絞りやアフター噴射やポスト噴射を無くすことができる。
このエンジンでは、未燃焼堆積物による上流側ＤＯＣ(１７)の触媒機能の低下の確度が高い状況下で、触媒機能回復処理を開始できるため、無駄な排気絞りやアフター噴射やポスト噴射を無くすことができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】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。
【発明を実施するための形態】
【0012】
【0013】
このエンジンの構成は、次の通りである。
図１に示すように、クランク軸(２１)の架設方向を前後方向、フライホイール(２２)の配置された側を後側、その反対側を前側、前後方向と直交するエンジン幅方向を横方向とする。
図１に示すように、このエンジンは、シリンダヘッド(２３)の横一側に組みつけられた吸気マニホルド(２４)と、シリンダヘッド(２３)の横他側に組み付けられた排気マニホルド(２５)を備えている。
図１に示すように、このエンジンは、電子制御装置(８)を備えている。
電子制御装置(８)は、エンジンＥＣＵである。エンジンＥＣＵは、電子制御ユニットの略称で、マイコンである。
図１に示すように、クランク軸(２１)の架設方向を前後方向、フライホイール(２２)の配置された側を後側、その反対側を前側、前後方向と直交するエンジン幅方向を横方向とする。
図１に示すように、このエンジンは、シリンダヘッド(２３)の横一側に組みつけられた吸気マニホルド(２４)と、シリンダヘッド(２３)の横他側に組み付けられた排気マニホルド(２５)を備えている。
図１に示すように、このエンジンは、電子制御装置(８)を備えている。
電子制御装置(８)は、エンジンＥＣＵである。エンジンＥＣＵは、電子制御ユニットの略称で、マイコンである。
【0014】
図１に示すように、このエンジンは、排気装置を備えている。
排気装置は、排気マニホルド(２５)と、排気マニホルド(２５)に接続された過給機(２６)の排気タービン(２６ａ)と、排気タービン(２６ａ)の排気出口(２６ｂ)から導出された排気導出通路(２６ｃ)を備えている。
排気装置は、排気マニホルド(２５)と、排気マニホルド(２５)に接続された過給機(２６)の排気タービン(２６ａ)と、排気タービン(２６ａ)の排気出口(２６ｂ)から導出された排気導出通路(２６ｃ)を備えている。
【0015】
図１に示すように、このエンジンは、吸気装置を備えている。
吸気装置は、過給機(２６)のコンプレッサ(２６ｄ)と、コンプレッサ(２６ｄ)の吸気入口(２６ｅ)の吸気上流側に設けられた吸気流量センサ(１６)と、コンプレッサ(２６ｄ)の過給気出口(２６ｆ)と吸気マニホルド(２４)の間に配置されたインタークーラ(２８)と、インタークーラ(２８)と吸気マニホルド(２４)の間に配置された吸気絞り弁(１１)と、排気マニホルド(２５)と吸気マニホルド(２４)の間に配置されたＥＧＲクーラ(３０)と、ＥＧＲクーラ(３０)と吸気マニホルド(２４)の間に配置されたＥＧＲ弁(３１)を備えている。ＥＧＲは、排気ガス還流の略称である。
吸気絞り弁(１１)とＥＧＲ弁(３１)は、いずれも電動式開閉弁で、これらは電子制御装置(８)を介して電源(２９)に電気的に接続されている。吸気流量センサ(１６)は吸気温度センサを備え、電子制御装置(８)に電気的に接続されている。電源(２９)はバッテリである。
吸気装置は、過給機(２６)のコンプレッサ(２６ｄ)と、コンプレッサ(２６ｄ)の吸気入口(２６ｅ)の吸気上流側に設けられた吸気流量センサ(１６)と、コンプレッサ(２６ｄ)の過給気出口(２６ｆ)と吸気マニホルド(２４)の間に配置されたインタークーラ(２８)と、インタークーラ(２８)と吸気マニホルド(２４)の間に配置された吸気絞り弁(１１)と、排気マニホルド(２５)と吸気マニホルド(２４)の間に配置されたＥＧＲクーラ(３０)と、ＥＧＲクーラ(３０)と吸気マニホルド(２４)の間に配置されたＥＧＲ弁(３１)を備えている。ＥＧＲは、排気ガス還流の略称である。
吸気絞り弁(１１)とＥＧＲ弁(３１)は、いずれも電動式開閉弁で、これらは電子制御装置(８)を介して電源(２９)に電気的に接続されている。吸気流量センサ(１６)は吸気温度センサを備え、電子制御装置(８)に電気的に接続されている。電源(２９)はバッテリである。
【0016】
図１に示すように、このエンジンは、コモンレール式の燃料噴射装置(３)を備えている。
この燃料噴射装置(３)は、各燃焼室(１)に設けられた燃料噴射弁(３４)と、燃料噴射弁(３４)から噴射する燃料を蓄圧するコモンレール(３５)と、コモンレール(３５)に燃料タンク(３６)から燃料を圧送する燃料サプライポンプ(３７)を備えている。
燃料噴射弁(３４)は電磁式開閉弁を備え、燃料サプライポンプ(３７)は、電動式調圧弁を備え、これらは電子制御装置(８)を介して電源(２９)に電気的に接続されている。
この燃料噴射装置(３)は、各燃焼室(１)に設けられた燃料噴射弁(３４)と、燃料噴射弁(３４)から噴射する燃料を蓄圧するコモンレール(３５)と、コモンレール(３５)に燃料タンク(３６)から燃料を圧送する燃料サプライポンプ(３７)を備えている。
燃料噴射弁(３４)は電磁式開閉弁を備え、燃料サプライポンプ(３７)は、電動式調圧弁を備え、これらは電子制御装置(８)を介して電源(２９)に電気的に接続されている。
【0017】
図１に示すように、このエンジンは、調速装置を備えている。
調速装置は、エンジンの目標回転数を設定するアクセルレバー(３８)の設定位置を検出するアクセルセンサ(３９)と、エンジンの実回転数を検出する実回転数センサ(４０)を備え、これらセンサ(３９)(４０)は電子制御装置(８)に電気的に接続されている。
調速装置は、エンジンの目標回転数を設定するアクセルレバー(３８)の設定位置を検出するアクセルセンサ(３９)と、エンジンの実回転数を検出する実回転数センサ(４０)を備え、これらセンサ(３９)(４０)は電子制御装置(８)に電気的に接続されている。
【0018】
図１に示すように、このエンジンは、始動装置を備えている。
始動装置は、スタータモータ(４１)と、キースイッチ(４２)を備え、スタータモータ(４１)とキースイッチ(４２)は、電子制御装置(８)を介して電源(２９)に電気的に接続されている。キースイッチ(４２)は、ＯＦＦ位置と、ＯＮ位置と、スタート位置を備えている。
始動装置は、スタータモータ(４１)と、キースイッチ(４２)を備え、スタータモータ(４１)とキースイッチ(４２)は、電子制御装置(８)を介して電源(２９)に電気的に接続されている。キースイッチ(４２)は、ＯＦＦ位置と、ＯＮ位置と、スタート位置を備えている。
【0019】
電子制御装置(８)は、次のような運転制御を行うように構成されている。
エンジンの目標回転数と実回転数の回転数偏差を小さくするように、燃料噴射弁(３４)からの燃料噴射量や噴射タイミングを設定し、負荷変動によるエンジンの回転数変動を小さくする。
エンジンの回転数と負荷と吸気量と吸気温度に応じ、吸気絞り弁(１１)とＥＧＲ弁(３１)の開度を調節し、吸気量やＥＧＲ率を調節する。
キースイッチ(４２)がスタート位置に投入されると、スタータモータ(４１)を駆動し、エンジンの始動を行う。キースイッチ(４２)がＯＮ位置に投入されると、電源(２９)からエンジン各部への通電により、エンジン運転状態が維持され、キースイッチ(４２)がＯＦＦ位置に投入されると、燃料噴射弁(３４)からの燃料噴射が停止され、エンジンが停止される。
エンジンの目標回転数と実回転数の回転数偏差を小さくするように、燃料噴射弁(３４)からの燃料噴射量や噴射タイミングを設定し、負荷変動によるエンジンの回転数変動を小さくする。
エンジンの回転数と負荷と吸気量と吸気温度に応じ、吸気絞り弁(１１)とＥＧＲ弁(３１)の開度を調節し、吸気量やＥＧＲ率を調節する。
キースイッチ(４２)がスタート位置に投入されると、スタータモータ(４１)を駆動し、エンジンの始動を行う。キースイッチ(４２)がＯＮ位置に投入されると、電源(２９)からエンジン各部への通電により、エンジン運転状態が維持され、キースイッチ(４２)がＯＦＦ位置に投入されると、燃料噴射弁(３４)からの燃料噴射が停止され、エンジンが停止される。
【0020】
このエンジンは、排気処理装置を備えている。
図１に示すように、排気処理装置は、燃焼室(１)に燃料(２)を噴射する燃料噴射装置(３)と、排気経路(４)に配置されたＤＯＣ(１２)と、ＤＯＣ(１２)の排気下流側に配置されたＤＰＦ(７)と、ＤＰＦ(７)の排気下流側に配置された排気絞り弁(５)と、排気絞り弁(５)の開度と燃料噴射装置(３)の燃料噴射を制御する電子制御装置(８)を備えている。
図１に示すように、排気処理装置は、燃焼室(１)に燃料(２)を噴射する燃料噴射装置(３)と、排気経路(４)に配置されたＤＯＣ(１２)と、ＤＯＣ(１２)の排気下流側に配置されたＤＰＦ(７)と、ＤＰＦ(７)の排気下流側に配置された排気絞り弁(５)と、排気絞り弁(５)の開度と燃料噴射装置(３)の燃料噴射を制御する電子制御装置(８)を備えている。
【0021】
このエンジンでは、ＤＰＦ(７)の再生処理時に、排気絞り弁(５)の排気絞りにより、排気絞り弁(５)の排気上流側の温度が上昇し、ＤＰＦ(７)も昇温するため、ＤＰＦ(７)の再生効率が高い。
【0022】
上記各要素について説明する。
図１に示す燃焼室(１)は、シリンダ内に形成されている。燃料(２)は軽油である。排気絞り弁(５)は、電動式開閉弁で、電子制御装置(８)を介して電源(２９)に電気的に接続されている。ＤＯＣは、ディーゼル酸化触媒の略称で、セラミックハニカム担体に白金やパラジウム等の酸化触媒成分が担持されたスルーフロー型で、排気(９)中のＣＯ(一酸化炭素)及び、ＮＯ(一酸化窒素)を酸化する。ＤＰＦは、ディーゼル・パティキュレート・フィルタの略称で、セラミックハニカムの隣り合うセルの出入口を交互に塞いだウォールフロー型で、排気(９)中のＰＭを捕捉する。ＰＭは、粒子状物質の略称である。
ＤＰＦ(１２)は、上流側ＤＯＣ(１７)と、上流側ＤＯＣ(１７)の排気下流側の下流側ＤＯＣ(６)を備えている。
上流側ＤＯＣ(１７)は、排気経路(４)の途中に配置された上流側ＤＯＣケース(４ｂ)に収容され、下流側ＤＯＣ(６)とＤＰＦ(７)は、排気経路(４)の途中に配置された排気処理ケース(４ａ)の排気上流側と下流側にそれぞれ収容されている。
図１に示す燃焼室(１)は、シリンダ内に形成されている。燃料(２)は軽油である。排気絞り弁(５)は、電動式開閉弁で、電子制御装置(８)を介して電源(２９)に電気的に接続されている。ＤＯＣは、ディーゼル酸化触媒の略称で、セラミックハニカム担体に白金やパラジウム等の酸化触媒成分が担持されたスルーフロー型で、排気(９)中のＣＯ(一酸化炭素)及び、ＮＯ(一酸化窒素)を酸化する。ＤＰＦは、ディーゼル・パティキュレート・フィルタの略称で、セラミックハニカムの隣り合うセルの出入口を交互に塞いだウォールフロー型で、排気(９)中のＰＭを捕捉する。ＰＭは、粒子状物質の略称である。
ＤＰＦ(１２)は、上流側ＤＯＣ(１７)と、上流側ＤＯＣ(１７)の排気下流側の下流側ＤＯＣ(６)を備えている。
上流側ＤＯＣ(１７)は、排気経路(４)の途中に配置された上流側ＤＯＣケース(４ｂ)に収容され、下流側ＤＯＣ(６)とＤＰＦ(７)は、排気経路(４)の途中に配置された排気処理ケース(４ａ)の排気上流側と下流側にそれぞれ収容されている。
【0023】
このＤＰＦシステムは、ＤＰＦ(７)で排気(９)中のＰＭを捕捉し、排気(９)中のＮＯ(一酸化窒素)を下流側ＤＯＣ(６)で酸化して得られるＮＯ２(二酸化窒素)で、ＤＰＦ(７)に堆積したＰＭを比較的低温で連続的に酸化燃焼させるとともに、コモンレール式の燃料噴射装置(３)のポスト噴射によって排気(９)に供給された未燃燃料を下流側ＤＯＣ(６)で触媒燃焼させ、ＤＰＦ(７)に堆積したＰＭを、比較的高温で燃焼させて、ＤＰＦ(７)を再生する。
【0024】
この排気処理装置は、ＤＰＦ(７)の再生処理のため、次の構成を備えている。
図２に示すように、ＰＭが堆積したＤＰＦ(７)の再生処理の開始条件(Ｓ１)が成立した場合には、その後に排気絞り弁(５)の開度減少制御(Ｓ２)がなされ、排気(９)が所定のアフター噴射許可温度(ＴＡ)以上の温度になった場合には、その後にアフター噴射制御が開始(Ｓ５)され、アフター噴射燃料の燃焼で排気(９)が所定のポスト噴射許可温度(ＴＰ)以上の温度になった場合には、その後にポスト噴射制御が開始(Ｓ７)され、図１に示す下流側ＤＯＣ(６)でのポスト噴射燃料の触媒燃焼で昇温した排気(９)で、ＤＰＦ(７)に堆積したＰＭが焼却されるように構成されている。
図２に示すように、ＰＭが堆積したＤＰＦ(７)の再生処理の開始条件(Ｓ１)が成立した場合には、その後に排気絞り弁(５)の開度減少制御(Ｓ２)がなされ、排気(９)が所定のアフター噴射許可温度(ＴＡ)以上の温度になった場合には、その後にアフター噴射制御が開始(Ｓ５)され、アフター噴射燃料の燃焼で排気(９)が所定のポスト噴射許可温度(ＴＰ)以上の温度になった場合には、その後にポスト噴射制御が開始(Ｓ７)され、図１に示す下流側ＤＯＣ(６)でのポスト噴射燃料の触媒燃焼で昇温した排気(９)で、ＤＰＦ(７)に堆積したＰＭが焼却されるように構成されている。
【0025】
このエンジンでは、次の利点がある。
図２に示すように、ＤＰＦ(７)の再生処理の開始条件(Ｓ１)が成立後に排気絞り弁(５)の開度減少による背圧の上昇、及びアフター噴射燃料の燃焼が起こるため、吸気絞りの場合に比べ、排気(９)の昇温効率が高く、排気温度が低い無負荷及び／又は軽負荷運転時でも、図１に示す下流側ＤＯＣ(６)が活性化され、ポスト噴射で、ＤＰＦ(７)を再生できる。
図２に示すように、ＤＰＦ(７)の再生処理の開始条件(Ｓ１)が成立後に排気絞り弁(５)の開度減少による背圧の上昇、及びアフター噴射燃料の燃焼が起こるため、吸気絞りの場合に比べ、排気(９)の昇温効率が高く、排気温度が低い無負荷及び／又は軽負荷運転時でも、図１に示す下流側ＤＯＣ(６)が活性化され、ポスト噴射で、ＤＰＦ(７)を再生できる。
【0026】
また、このエンジンでは、アフター噴射燃料の燃焼で排気(９)が昇温するため、図１に示す排気絞り弁(５)の開度減少の度合いが小さくて済み、背圧による出力ロスが小さく、エンジン出力を高くできる。
【0027】
このエンジンでは、排気温度が低い無負荷及び／又は軽負荷運転の継続で、下流側ＤＯＣ(６)に未燃焼燃料やＰＭからなる未燃焼堆積物が堆積し、その触媒機能が低下している場合でも、図２に示すように、ＤＰＦ(７)の再生処理の開始条件(Ｓ１)が成立した場合には、排気絞り弁(５)の開度減少やアフター噴射で、排気(９)が昇温し、未燃焼堆積物が気化或いは燃焼され、ＤＰＦ(７)再生時に図１に示す下流側ＤＯＣ(６)の低下した触媒機能を回復できる。
【0028】
ＤＰＦ(７)の再生の場合の各要素について説明する。
図２に示すように、ＤＰＦ(７)の再生処理の開始条件(Ｓ１)は、ＤＰＦ(７)に堆積したＰＭ堆積量推定値(ＡＰＭ)がＤＰＦ(７)の再生処理の開始判定値(ＲＳＪ)以上になった場合に成立する。ＰＭ堆積量推定値(ＡＰＭ)としては、例えば、図１に示すＤＰＦ(７)の出入口間の差圧(ΔＰ)に基づいて、ＰＭ堆積量推定値演算装置(３２)が推定する方法等がある。ＰＭ堆積量推定値演算装置(３２)は、電子制御装置(８)の演算部で構成されている。
図２に示すように、ＤＰＦ(７)の再生処理の開始条件(Ｓ１)は、ＤＰＦ(７)に堆積したＰＭ堆積量推定値(ＡＰＭ)がＤＰＦ(７)の再生処理の開始判定値(ＲＳＪ)以上になった場合に成立する。ＰＭ堆積量推定値(ＡＰＭ)としては、例えば、図１に示すＤＰＦ(７)の出入口間の差圧(ΔＰ)に基づいて、ＰＭ堆積量推定値演算装置(３２)が推定する方法等がある。ＰＭ堆積量推定値演算装置(３２)は、電子制御装置(８)の演算部で構成されている。
【0029】
燃料噴射装置(３)から一燃焼サイクル中に行われる噴射の種類には、ブレ噴射(パイロット噴射)と、メイン噴射と、アフター噴射と、ポスト噴射がある。
一燃焼サイクルは、４サイクルエンジンでは、吸気行程と圧縮行程と膨張行程と排気行程からなる。
ブレ噴射(パイロット噴射)は、メイン噴射燃料の着火遅れを抑制するための噴射で、吸気行程中または圧縮行程中に開始される。
メイン噴射は、出力を得るための主たる噴射で、圧縮上死点前に開始される。
アフター噴射は、排気(９)を昇温させるための噴射で、メイン噴射の後、膨張行程中に開始される。
ポスト噴射は、排気(９)を昇温させるための噴射で、アフター噴射の後、膨張行程中に開始される。ポスト噴射は、排気行程中に開始されるものであってもよい。
一燃焼サイクルは、４サイクルエンジンでは、吸気行程と圧縮行程と膨張行程と排気行程からなる。
ブレ噴射(パイロット噴射)は、メイン噴射燃料の着火遅れを抑制するための噴射で、吸気行程中または圧縮行程中に開始される。
メイン噴射は、出力を得るための主たる噴射で、圧縮上死点前に開始される。
アフター噴射は、排気(９)を昇温させるための噴射で、メイン噴射の後、膨張行程中に開始される。
ポスト噴射は、排気(９)を昇温させるための噴射で、アフター噴射の後、膨張行程中に開始される。ポスト噴射は、排気行程中に開始されるものであってもよい。
【0030】
図２に示すＤＰＦ(７)の再生処理の場合、アフター噴射は次のように設定されている。
アフター噴射許可温度(ＴＡ)は、１５０°Ｃ以上、７００°Ｃ以下に設定する。
アフター噴射制御では、図１に示す下流側ＤＯＣ(６)の入口側排気温度(Ｔ１)が４００°Ｃ以上、７００°Ｃ以下(望ましくは４５０°Ｃ以上、５００°Ｃ以下)に維持されるように設定されている。
アフター噴射許可温度(ＴＡ)は、１５０°Ｃ以上、７００°Ｃ以下に設定する。
アフター噴射制御では、図１に示す下流側ＤＯＣ(６)の入口側排気温度(Ｔ１)が４００°Ｃ以上、７００°Ｃ以下(望ましくは４５０°Ｃ以上、５００°Ｃ以下)に維持されるように設定されている。
【0031】
アフター噴射許可温度(ＴＡ)は、上流側ＤＯＣ出口側排気温度センサ(１９)で検出される上流側ＤＯＣ(１７)の出口側排気温度(Ｔ０)についての判定温度であり、上流側ＤＯＣ(１７)の出口側排気温度(Ｔ０)は、上流側ＤＯＣ出口側排気温度センサ(１９)で検出され、電子制御装置(８)による噴射タイミングや燃料噴射量の調節によって制御される。
下流側ＤＯＣ(６)の入口側排気温度(Ｔ１)は、下流側ＤＯＣ(６)の入口側排気温度センサ(４３)で検出され、電子制御装置(８)による噴射タイミングや燃料噴射量の調節によって制御される。
下流側ＤＯＣ(６)の入口側排気温度(Ｔ１)は、弁上流側排気温度センサ(１９)で検出される弁上流側排気温度(Ｔ０)から推定されたものであってもよい。
下流側ＤＯＣ(６)の入口側排気温度(Ｔ１)は、下流側ＤＯＣ(６)の入口側排気温度センサ(４３)で検出され、電子制御装置(８)による噴射タイミングや燃料噴射量の調節によって制御される。
下流側ＤＯＣ(６)の入口側排気温度(Ｔ１)は、弁上流側排気温度センサ(１９)で検出される弁上流側排気温度(Ｔ０)から推定されたものであってもよい。
【0032】
アフター噴射許可温度(ＴＡ)は、１５０°Ｃ以上、２５０°Ｃ未満が望ましく、１５０°Ｃ以上、２００°Ｃ未満がより望ましい。
アフター噴射許可温度(ＴＡ)が１５０°Ｃ程度の低い温度でよい理由は、次の通りである。
すなわち、排気絞り弁(５)の排気絞りにより、その上流側の排気圧をゲージ圧で８０ｋＰａ以上、１２０ｋＰａ以下(絶対圧で１８１．３２ｋＰａ以上、２２１．２３ｋＰａ以下)に設定すると、その排気圧が大気圧１０１．３２ｋＰａの約２倍となり、１５０°Ｃ程度の低い温度でも上流側ＤＯＣ(１７)が活性化し、上流側ＤＯＣ(１７)でアフター噴射燃料の酸化反応(触媒燃焼)が起こるためである。
アフター噴射許可温度(ＴＡ)が１５０°Ｃ程度の低い温度でよい理由は、次の通りである。
すなわち、排気絞り弁(５)の排気絞りにより、その上流側の排気圧をゲージ圧で８０ｋＰａ以上、１２０ｋＰａ以下(絶対圧で１８１．３２ｋＰａ以上、２２１．２３ｋＰａ以下)に設定すると、その排気圧が大気圧１０１．３２ｋＰａの約２倍となり、１５０°Ｃ程度の低い温度でも上流側ＤＯＣ(１７)が活性化し、上流側ＤＯＣ(１７)でアフター噴射燃料の酸化反応(触媒燃焼)が起こるためである。
【0033】
アフター噴射では、膨張行程で燃焼室(１)内に噴射が開始されたアフター噴射燃料が排気(９)の熱で燃焼し、無負荷及び低負荷運転で排気(９)の温度が低い場合でも、排気(９)が下流側ＤＯＣ(６)に堆積する未燃焼堆積物が気化または焼却される温度まで昇温され、未燃焼堆積物で低下した下流側ＤＯＣ(６)の触媒機能が回復すると共に、下流側ＤＯＣ(６)が活性化される。
【0034】
図２に示すＤＰＦ(７)の再生処理の場合、ポスト噴射は次のように設定されている。
ポスト噴射許可温度(ＴＰ)は、２００°Ｃ以上、７００°Ｃ以下に設定されている。
ポスト噴射許可温度(ＴＰ)は、アフター噴射許可温度(ＴＡ)よりも高い温度に設定されている。
ポスト噴射制御では、下流側ＤＯＣ(６)の入口側排気温度(Ｔ１)が４００°Ｃ以上、７００°Ｃ以下に維持されると共に、ＤＰＦ(７)の入口側排気温度(Ｔ２)が５５０°Ｃ以上、７００°Ｃ以下に維持されるように設定されている。特に、ＤＰＦ(７)の入口側排気温度(Ｔ２)は、堆積したＰＭの異常燃焼を防止するため、７００°Ｃ以下に設定することが望ましい。
ポスト噴射許可温度(ＴＰ)は、上流側ＤＯＣ出口側排気温度センサ(１９)で検出される上流側ＤＯＣ(１７)の出口側排気温度(Ｔ０)についての判定温度であり、上流側ＤＯＣ(１７)の出口側排気温度(Ｔ０)は、上流側ＤＯＣ出口側排気温度センサ(１９)で検出され、電子制御装置(８)による噴射タイミングや燃料噴射量の調節によって制御される。
ＤＰＦ(７)の入口側排気温度(Ｔ２)は、ＤＰＦ入口側排気温度センサ(２７)で検出され、電子制御装置(８)による噴射タイミングや燃料噴射量の調節によって制御される。
なお、ＤＰＦ出口側排気温度センサ(３３)で検出されるＤＰＦ(７)の出口側排気温度(Ｔ３)が所定の上限温度以上の温度になった場合には、電子制御装置(８)の制御によりアフター噴射やポスト噴射は緊急停止される。
ポスト噴射では、膨張行程又は排気行程で燃焼室内に噴射が開始されたポスト噴射燃料が下流側ＤＯＣ(６)で触媒燃焼し、排気(９)が昇温し、ＤＰＦ(７)に溜まったＰＭが焼却除去される。
ポスト噴射許可温度(ＴＰ)は、２００°Ｃ以上、７００°Ｃ以下に設定されている。
ポスト噴射許可温度(ＴＰ)は、アフター噴射許可温度(ＴＡ)よりも高い温度に設定されている。
ポスト噴射制御では、下流側ＤＯＣ(６)の入口側排気温度(Ｔ１)が４００°Ｃ以上、７００°Ｃ以下に維持されると共に、ＤＰＦ(７)の入口側排気温度(Ｔ２)が５５０°Ｃ以上、７００°Ｃ以下に維持されるように設定されている。特に、ＤＰＦ(７)の入口側排気温度(Ｔ２)は、堆積したＰＭの異常燃焼を防止するため、７００°Ｃ以下に設定することが望ましい。
ポスト噴射許可温度(ＴＰ)は、上流側ＤＯＣ出口側排気温度センサ(１９)で検出される上流側ＤＯＣ(１７)の出口側排気温度(Ｔ０)についての判定温度であり、上流側ＤＯＣ(１７)の出口側排気温度(Ｔ０)は、上流側ＤＯＣ出口側排気温度センサ(１９)で検出され、電子制御装置(８)による噴射タイミングや燃料噴射量の調節によって制御される。
ＤＰＦ(７)の入口側排気温度(Ｔ２)は、ＤＰＦ入口側排気温度センサ(２７)で検出され、電子制御装置(８)による噴射タイミングや燃料噴射量の調節によって制御される。
なお、ＤＰＦ出口側排気温度センサ(３３)で検出されるＤＰＦ(７)の出口側排気温度(Ｔ３)が所定の上限温度以上の温度になった場合には、電子制御装置(８)の制御によりアフター噴射やポスト噴射は緊急停止される。
ポスト噴射では、膨張行程又は排気行程で燃焼室内に噴射が開始されたポスト噴射燃料が下流側ＤＯＣ(６)で触媒燃焼し、排気(９)が昇温し、ＤＰＦ(７)に溜まったＰＭが焼却除去される。
【0035】
このエンジンは、図１に示すように、吸気経路(１０)に配置された吸気絞り弁(１１)を備え、その開度が電子制御装置(８)で制御されるように構成され、図２に示すＤＰＦ(７)の再生処理又は図３に示す下流側ＤＯＣ(６)の触媒機能回復処理では、ＤＰＦ(７)の再生処理の開始条件(Ｓ１)が成立した後、又は下流側ＤＯＣ(６)の触媒機能回復処理の開始条件(１３)が成立した後は、排気絞り弁(５)の開度減少制御(Ｓ２)(Ｓ１５)がなされると共に、吸気絞り弁(１１)の開度減少制御(Ｓ２)(Ｓ１５)がなされるように構成されている。
このため、このエンジンでは、排気絞りと共に吸気絞りが行われるため、吸気量の減少により排気(９)の昇温効率が高まる。
このため、このエンジンでは、排気絞りと共に吸気絞りが行われるため、吸気量の減少により排気(９)の昇温効率が高まる。
【0036】
このエンジンでは、図２または図３に示すように、排気絞り弁(５)の開度減少制御(Ｓ２)(Ｓ１５)がなされた後、弁上流側排気圧(Ｐ３)が所定の圧力上限値(Ｐｍａｘ)を超えた場合には、その後に排気絞り弁(５)の開度増加制御(Ｓ４－２)(Ｓ１７－２)がなされるように構成されている。
このため、このエンジンでは、弁上流側排気圧(Ｐ３)の過剰な昇圧が抑制されるため、その加圧で排気絞り弁(５)やその上流側の部品が故障し難い。
圧力上限値(Ｐｍａｘ)は、図１に示す排気絞り弁(５)、ＥＧＲ弁(３１)、過給機(２６)等の仕様又は排気経路(４)の配管の気密性などから決められる。
排気絞り弁(５)は、排気経路(４)の途中に配置されている。
圧力上限値(Ｐｍａｘ)は、ゲージ圧で８０ｋＰａ以上、１２０ｋＰａ以下とするのが望ましく、１００ｋＰａとするのがより望ましい。
弁上流側排気圧(Ｐ３)は、ＤＰＦ(７)と排気絞り弁(５)との間に配置された弁上流側排気圧センサ(４４)で検出される。排気絞り弁(５)の排気下流側は大気圧となる。大気圧は大気圧センサ(１４)で検出される。
弁上流側排気圧(Ｐ３)は、演算で算出してもよい。
このため、このエンジンでは、弁上流側排気圧(Ｐ３)の過剰な昇圧が抑制されるため、その加圧で排気絞り弁(５)やその上流側の部品が故障し難い。
圧力上限値(Ｐｍａｘ)は、図１に示す排気絞り弁(５)、ＥＧＲ弁(３１)、過給機(２６)等の仕様又は排気経路(４)の配管の気密性などから決められる。
排気絞り弁(５)は、排気経路(４)の途中に配置されている。
圧力上限値(Ｐｍａｘ)は、ゲージ圧で８０ｋＰａ以上、１２０ｋＰａ以下とするのが望ましく、１００ｋＰａとするのがより望ましい。
弁上流側排気圧(Ｐ３)は、ＤＰＦ(７)と排気絞り弁(５)との間に配置された弁上流側排気圧センサ(４４)で検出される。排気絞り弁(５)の排気下流側は大気圧となる。大気圧は大気圧センサ(１４)で検出される。
弁上流側排気圧(Ｐ３)は、演算で算出してもよい。
【0037】
このエンジンでは、図１に示すように、ＤＯＣ(１２)は、上流側ＤＯＣ(１７)と、上流側ＤＯＣ(１７)の排気下流側に配置された下流側ＤＯＣ(６)を備えている。
このエンジンでは、無負荷及び／又は運転の継続で、下流側ＤＯＣ(６)に未燃焼燃料やＰＭからなる未燃焼堆積物が堆積し、下流側ＤＯＣ(６)の触媒機能が低下している場合でも、図２に示すように、ＤＰＦ(７)の再生処理の開始条件(Ｓ１)が成立した場合には、その後のアフター噴射やポスト噴射により、アフター噴射燃料やポスト噴射燃料が上流側ＤＯＣ(１７)で触媒燃焼され、排気(９)が大幅に昇温するため、未燃焼堆積物が速やかに気化或いは燃焼し、ＤＰＦ(７)再生時に図１に示す下流側ＤＯＣ(６)の低下した触媒機能を回復できる。
上流側ＤＯＣ(１７)は、排気経路(４)の途中に配置された上流側ＤＯＣケース(４ｂ)内に収容されている。上流側ＤＯＣ出口側排気温度センサ(１９)は、上流側ＤＯＣ(１７)の排気出口に配置されている。
このエンジンでは、無負荷及び／又は運転の継続で、下流側ＤＯＣ(６)に未燃焼燃料やＰＭからなる未燃焼堆積物が堆積し、下流側ＤＯＣ(６)の触媒機能が低下している場合でも、図２に示すように、ＤＰＦ(７)の再生処理の開始条件(Ｓ１)が成立した場合には、その後のアフター噴射やポスト噴射により、アフター噴射燃料やポスト噴射燃料が上流側ＤＯＣ(１７)で触媒燃焼され、排気(９)が大幅に昇温するため、未燃焼堆積物が速やかに気化或いは燃焼し、ＤＰＦ(７)再生時に図１に示す下流側ＤＯＣ(６)の低下した触媒機能を回復できる。
上流側ＤＯＣ(１７)は、排気経路(４)の途中に配置された上流側ＤＯＣケース(４ｂ)内に収容されている。上流側ＤＯＣ出口側排気温度センサ(１９)は、上流側ＤＯＣ(１７)の排気出口に配置されている。
【0038】
このエンジンでは、図１に示すように、上流側ＤＯＣ(１７)と下流側ＤＯＣ(６)には、セル内を排気(９)が通過するハニカム担体に触媒成分を担持させたフロースルー型の酸化触媒が用いられている。
このため、このエンジンでは、図１に示すように、上流側ＤＯＣ(１７)と下流側ＤＯＣ(６)にフロースルー型の酸化触媒が用いられているため、背圧による出力ロスが小さく、エンジン出力を高くできる。
このため、このエンジンでは、図１に示すように、上流側ＤＯＣ(１７)と下流側ＤＯＣ(６)にフロースルー型の酸化触媒が用いられているため、背圧による出力ロスが小さく、エンジン出力を高くできる。
【0039】
このエンジンでは、図１に示すように、上流側ＤＯＣ(１７)の径は、下流側ＤＯＣ(６)の径よりも小さく形成されている。
このため、エンジンでは、上流側ＤＯＣ(１７)のセルを通過する排気(９)の通過速度は、下流側ＤＯＣ(６)のセルを通過する排気(９)の通過速度よりも速くなるため、上流側ＤＯＣ(１７)には未燃焼燃料やＰＭからなる未燃焼堆積物が堆積し難い。
このため、エンジンでは、上流側ＤＯＣ(１７)のセルを通過する排気(９)の通過速度は、下流側ＤＯＣ(６)のセルを通過する排気(９)の通過速度よりも速くなるため、上流側ＤＯＣ(１７)には未燃焼燃料やＰＭからなる未燃焼堆積物が堆積し難い。
【0040】
このエンジンでは、図１に示すように、上流側ＤＯＣ(１７)の(全域の)セル密度は、下流側ＤＯＣ(６)のセル密度よりも大きく形成されている。
このため、このエンジンでは、図１に示すように、上流側ＤＯＣ(１７)のセルを通過する排気(９)の通過速度は、下流側ＤＯＣ(６)のセルを通過する排気(９)の通過速度よりも速くなるため、上流側ＤＯＣ(１７)には未燃焼燃料やＰＭからなる未燃焼堆積物が堆積し難い。
このため、このエンジンでは、図１に示すように、上流側ＤＯＣ(１７)のセルを通過する排気(９)の通過速度は、下流側ＤＯＣ(６)のセルを通過する排気(９)の通過速度よりも速くなるため、上流側ＤＯＣ(１７)には未燃焼燃料やＰＭからなる未燃焼堆積物が堆積し難い。
【0041】
この排気処理装置は、図３に示すように、下流側ＤＯＣ(６)の触媒機能回復処理がなされるように構成され、下流側ＤＯＣ(６)の触媒機能回復処理では、未燃燃料やＰＭからなる未燃焼堆積物の堆積に基づいて機能低下した下流側ＤＯＣ(６)の触媒機能回復処理の開始条件(Ｓ１３)が成立した後に排気絞り弁(５)の開度減少制御(Ｓ１５)がなされ、排気(９)が所定のアフター噴射許可温度(ＴＡ)以上の温度になった後にアフター噴射制御が開始(Ｓ１８)され、アフター噴射燃料の燃焼で昇温した排気(９)で、下流側ＤＯＣ(６)に堆積した未燃焼堆積物が気化または焼却されるように構成されている。
【0042】
このエンジンでは、ＤＰＦ(７)再生時でなくても、図３に示すように、下流側ＤＯＣ(６)の触媒機能回復の開始条件(Ｓ１３)が成立した後に排気絞り弁(５)の開度減少やアフター噴射で、排気(９)が昇温し、未燃焼堆積物が気化或いは燃焼され、ＤＰＦ(７)再生前に図１に示す下流側ＤＯＣ(６)の低下した触媒機能が回復され、触媒機能の低下が進行し難い。また、白煙の原因である未燃焼堆積物がないため、白煙の発生も抑えられる。
【0043】
図３に示すように、下流側ＤＯＣ(６)の触媒機能回復処理の開始条件(Ｓ１３)は、無負荷及び軽負荷の運転時間の積算値(ｔＬ)が所定の触媒機能回復処理の開始判定値(ＩＳＪ)以上になった場合に成立する。無負荷及び軽負荷の運転時間の積算値(ｔＬ)は、上流側ＤＯＣ(１７)の出口側排気温度(Ｔ０)が無負荷及び軽負荷運転の判定温度(ＬＪ)以下であることに基づいて、図１に示す運転時間積算装置(１８)が算出する。運転時間積算装置(１８)は、電子制御装置(８)の演算部で構成されている。
【0044】
図３に示す下流側ＤＯＣ(６)の触媒機能回復処理の場合、アフター噴射は次のように設定されている。
アフター噴射許可温度(ＴＡ)は、１５０°Ｃ以上、７００°Ｃ以下に設定されている。
アフター噴射制御では、図１に示す下流側ＤＯＣ(６)の入口側排気温度(Ｔ１)が１８０°Ｃ以上、７００°Ｃ以下(望ましくは２５０°Ｃ以上、３００°Ｃ以下)に維持されるように設定されている。(
アフター噴射では、膨張行程で燃焼室内に噴射されたアフター噴射燃料が排気(９)の熱で燃焼し、無負荷及び低負荷運転で排気(９)の温度が低い場合でも、排気(９)が下流側ＤＯＣ(６)に堆積する未燃焼堆積物が気化または焼却される温度まで昇温され、未燃焼堆積物で低下した下流側ＤＯＣ(６)の触媒機能が回復され、触媒機能の低下が進行し難い。
アフター噴射許可温度(ＴＡ)は、１５０°Ｃ以上、７００°Ｃ以下に設定されている。
アフター噴射制御では、図１に示す下流側ＤＯＣ(６)の入口側排気温度(Ｔ１)が１８０°Ｃ以上、７００°Ｃ以下(望ましくは２５０°Ｃ以上、３００°Ｃ以下)に維持されるように設定されている。(
アフター噴射では、膨張行程で燃焼室内に噴射されたアフター噴射燃料が排気(９)の熱で燃焼し、無負荷及び低負荷運転で排気(９)の温度が低い場合でも、排気(９)が下流側ＤＯＣ(６)に堆積する未燃焼堆積物が気化または焼却される温度まで昇温され、未燃焼堆積物で低下した下流側ＤＯＣ(６)の触媒機能が回復され、触媒機能の低下が進行し難い。
【0045】
アフター噴射許可温度(ＴＡ)は、１５０°Ｃ以上、２５０°Ｃ未満が望ましく、１５０°Ｃ以上、２００°Ｃ未満がより望ましい。
アフター噴射許可温度(ＴＡ)が１５０°Ｃ程度の低い温度でよい理由は、次の通りである。
すなわち、排気絞り弁(５)の排気絞りにより、その上流側の排気圧をゲージ圧で８０ｋＰａ以上、１２０ｋＰａ以下(絶対圧で１８１．３２ｋＰａ以上、２２１．２３ｋＰａ以下)に設定すると、その排気圧が大気圧１０１．３２ｋＰａの約２倍となり、１５０°Ｃ程度の低い温度でも上流側ＤＯＣ(１７)が活性化し、上流側ＤＯＣ(１７)でアフター噴射燃料の酸化反応(触媒燃焼)が起こるためである。
アフター噴射許可温度(ＴＡ)が１５０°Ｃ程度の低い温度でよい理由は、次の通りである。
すなわち、排気絞り弁(５)の排気絞りにより、その上流側の排気圧をゲージ圧で８０ｋＰａ以上、１２０ｋＰａ以下(絶対圧で１８１．３２ｋＰａ以上、２２１．２３ｋＰａ以下)に設定すると、その排気圧が大気圧１０１．３２ｋＰａの約２倍となり、１５０°Ｃ程度の低い温度でも上流側ＤＯＣ(１７)が活性化し、上流側ＤＯＣ(１７)でアフター噴射燃料の酸化反応(触媒燃焼)が起こるためである。
【0046】
このエンジンでは、図１に示すように、無負荷及び／又は軽負荷運転の運転時間を積算する運転時間積算装置(１８)を備え、図３に示すように、無負荷及び／又は軽負荷の運転時間の積算値(ｔＬ)が所定の触媒機能回復処理の開始判定値(ＩＳＪ)に至った場合には、下流側ＤＯＣ(６)の触媒機能回復処理の開始条件(Ｓ１３)が成立するように構成されている。
このため、このエンジンでは、下流側ＤＯＣ(６)の触媒機能の低下の確度が高い時期に、触媒機能の改善を開始できるため、無駄な排気絞りやアフター噴射を無くすことができる。
このため、このエンジンでは、下流側ＤＯＣ(６)の触媒機能の低下の確度が高い時期に、触媒機能の改善を開始できるため、無駄な排気絞りやアフター噴射を無くすことができる。
【0047】
図４に示すように、上流側ＤＯＣ(１７)の触媒機能回復処理がなされるように構成され、上流側ＤＯＣ(１７)の触媒機能回復処理では、未燃燃料やＰＭからなる未燃焼堆積物の堆積に基づいて機能低下した上流側ＤＯＣ(１７)の触媒機能回復処理の開始条件(Ｓ１３)が成立した後に排気絞り弁(５)の開度減少制御(Ｓ１５)がなされ、排気(９)が所定のアフター噴射許可温度(ＴＡ)以上の温度になった後にアフター噴射制御が開始(Ｓ１８)され、アフター噴射燃料の燃焼で排気(９)が所定のポスト噴射許可温度(ＴＰ)以上の温度になった後にポスト噴射制御が開始(Ｓ１８－３)され、アフター噴射燃料の燃焼熱でポスト噴射燃料が燃焼され、図１に示す昇温した排気(９)の熱で、上流側ＤＯＣ(１７)に堆積した未燃焼堆積物が気化または焼却されるように構成されている。
【0048】
このエンジンでは、排気温度が低い無負荷及び／又は軽負荷運転の継続で、図１に示す上流側ＤＯＣ(１７)に未燃焼燃料やＰＭからなる未燃焼堆積物が堆積し、その触媒機能が低下している場合でも、図４に示すように、上流側ＤＯＣ(１７)の触媒機能回復の開始条件(Ｓ１３)が成立した場合には、図１に示す排気絞り弁(５)の開度減少やアフター噴射やポスト噴射の燃焼で、排気(９)が昇温し、この排気(９)の熱で未燃焼堆積物が気化或いは燃焼され、ＤＰＦ(７)再生前に上流側ＤＯＣ(１７)の低下した触媒機能が回復され、触媒機能の低下が進行し難い。このため、無負荷及び／又は軽負荷運転継続時でも、ＤＰＦ(７)を再生できる。また、白煙の原因である未燃焼堆積物がないため、白煙発生も抑えられる。
【0049】
このエンジンでは、アフター噴射燃料の燃焼で図１に示す排気(９)が昇温するため、排気絞り弁(５)の開度減少の度合いが小さくて済み、背圧による出力ロスが小さく、エンジン出力を高くできる。
【0050】
このエンジンは、図１に示すように、無負荷及び／又は軽負荷運転の運転時間を積算する運転時間積算装置(１８)を備え、図４に示すように、無負荷及び／又は軽負荷の運転時間の積算値(ｔＬ)が所定の触媒機能回復処理の開始判定値(ＩＳＪ)に至った場合には、上流側ＤＯＣ(１７)の触媒機能回復処理の開始条件(Ｓ１３)が成立するように構成されている。
このため、このエンジンでは、図１に示す上流側ＤＯＣ(１７)の触媒機能の低下の確度が高い状況下で触媒機能回復処理を開始できるため、無駄な排気絞りやアフター噴射やポスト噴射を無くすことができる。
このため、このエンジンでは、図１に示す上流側ＤＯＣ(１７)の触媒機能の低下の確度が高い状況下で触媒機能回復処理を開始できるため、無駄な排気絞りやアフター噴射やポスト噴射を無くすことができる。
【0051】
図４に示す上流側ＤＯＣ(１７)の触媒機能回復処理の開始条件(Ｓ１３)は、無負荷及び／又は軽負荷の運転時間の積算値(ｔＬ)が所定の触媒機能回復処理の開始判定値(ＩＳＪ)に至った場合に限らず、図１に示す弁上流側排気圧(Ｐ３)や、図１に示すＤＰＦ(７)の再生処理回数が、所定の触媒機能回復処理の開始判定値に至った場合に成立するようにしてもよい。
このエンジンでは、いずれの場合でも、未燃焼堆積物による上流側ＤＯＣ(１７)の触媒機能の低下の確度が高い状況下で、触媒機能回復処理を開始できるため、無駄な排気絞りやアフター噴射やポスト噴射を無くすことができる。
ＤＰＦ(７)の再生処理を開始条件(Ｓ１３)とする場合には、電子制御装置(８)で再生処理回数をカウントし、再生処理のカウント数が所定の値(例えば５回)に至った場合には、開始条件(Ｓ１３)が成立するようにし、触媒機能回復処理か終了すると、再生処理のカウント数を０にリセットする。
このエンジンでは、いずれの場合でも、未燃焼堆積物による上流側ＤＯＣ(１７)の触媒機能の低下の確度が高い状況下で、触媒機能回復処理を開始できるため、無駄な排気絞りやアフター噴射やポスト噴射を無くすことができる。
ＤＰＦ(７)の再生処理を開始条件(Ｓ１３)とする場合には、電子制御装置(８)で再生処理回数をカウントし、再生処理のカウント数が所定の値(例えば５回)に至った場合には、開始条件(Ｓ１３)が成立するようにし、触媒機能回復処理か終了すると、再生処理のカウント数を０にリセットする。
【0052】
図２に示すＤＰＦ(７)の再生処理の場合には、図４に示す上流側ＤＯＣ(１７)の触媒機能回復処理の場合よりも、ＤＰＦ(７)の入口側排気温度(Ｔ２)が高くなるように設定されている。
このエンジンでは、ＤＰＦ(７)の再生処理の場合には、ＤＰＦ(７)の入口側排気温度(Ｔ２)が高くなるため、ＤＰＦ(７)の再生を確実に行うことができる。
このエンジンでは、ＤＰＦ(７)の再生処理の場合には、ＤＰＦ(７)の入口側排気温度(Ｔ２)が高くなるため、ＤＰＦ(７)の再生を確実に行うことができる。
【0053】
図２に示すＤＰＦ(７)の再生処理の場合には、図４に示す上流側ＤＯＣ(１７)の触媒機能回復処理の場合よりも、アフター噴射燃料の噴射量が少なくなるように設定されている。
このエンジンでは、ＤＰＦ(７)再生処理の場合には、アフター噴射燃料の噴射量が少ないため、その燃焼熱や、その燃焼熱で燃焼されるポスト噴射燃料も少なく、多くのポスト噴射燃料が上流側ＤＯＣ(１７)をすり抜けて、下流側ＤＯＣ(６)で触媒燃焼し、ＤＰＦ(７)の入口側排気温度(Ｔ２)が高くなる。このため、ＤＰＦ(７)の再生を確実に行うことができる。
また、上流側ＤＯＣ(１７)の触媒機能回復処理の場合には、アフター噴射燃料が多いため、その燃焼熱により、上流側ＤＯＣ(１７)の上流側で多くのポスト噴射燃料か燃焼し、その燃焼熱で上流側ＤＯＣ(１７)に堆積した未燃焼堆積物が気化または焼却される。このため、上流側ＤＯＣ(１７)の触媒機能回復を確実に行うことができる。
このエンジンでは、ＤＰＦ(７)再生処理の場合には、アフター噴射燃料の噴射量が少ないため、その燃焼熱や、その燃焼熱で燃焼されるポスト噴射燃料も少なく、多くのポスト噴射燃料が上流側ＤＯＣ(１７)をすり抜けて、下流側ＤＯＣ(６)で触媒燃焼し、ＤＰＦ(７)の入口側排気温度(Ｔ２)が高くなる。このため、ＤＰＦ(７)の再生を確実に行うことができる。
また、上流側ＤＯＣ(１７)の触媒機能回復処理の場合には、アフター噴射燃料が多いため、その燃焼熱により、上流側ＤＯＣ(１７)の上流側で多くのポスト噴射燃料か燃焼し、その燃焼熱で上流側ＤＯＣ(１７)に堆積した未燃焼堆積物が気化または焼却される。このため、上流側ＤＯＣ(１７)の触媒機能回復を確実に行うことができる。
【0054】
図２に示すＤＰＦ(７)の再生処理の場合には、図４に示す上流側ＤＯＣ(１７)の触媒機能回復処理の場合よりも、ポスト噴射燃料の噴射量が多くなるように設定されている。
このエンジンでは、ＤＰＦ(７)再生処理の場合には、ポスト噴射燃料の噴射量が多いため、多くのポスト噴射燃料が図１に示す上流側ＤＯＣ(１７)をすり抜けて、下流側ＤＯＣ(６)で触媒燃焼し、ＤＰＦ(７)の入口側排気温度(Ｔ２)が高くなる。このため、ＤＰＦ(７)の再生を確実に行うことができる。
このエンジンでは、ＤＰＦ(７)再生処理の場合には、ポスト噴射燃料の噴射量が多いため、多くのポスト噴射燃料が図１に示す上流側ＤＯＣ(１７)をすり抜けて、下流側ＤＯＣ(６)で触媒燃焼し、ＤＰＦ(７)の入口側排気温度(Ｔ２)が高くなる。このため、ＤＰＦ(７)の再生を確実に行うことができる。
【0055】
このエンジンでは、図１に示す電子制御装置(８)によるＤＰＦ(７)の再生処理の流れは次の通りである。
図２に示すように、ステップ(Ｓ１)では、ＤＰＦ(７)の再生処理の開始条件が満たされたか否かが判定される。具体的には、ＤＰＦ(７)のＰＭ堆積量推定値(ＡＰＭ)がＤＰＦ(７)の再生処理の開始判定値(ＲＳＪ)以上の値になったか否かが判別される。ＤＰＦ(７)のＰＭ堆積量推定値(ＡＰＭ)は、図１に示すＤＰＦ(７)の出入口間の差圧(ΔＰ)に基づいてＰＭ堆積量推定値演算装置(３２)で算出される。ＰＭ堆積量推定値演算装置(３２)は、電子制御装置(８)の演算部で構成されている。ＤＰＦ(７)のＰＭ堆積量推定値(ＡＰＭ)は、差圧(ΔＰ)による算出以外の方法で算出してもよい。
図２に示すように、ステップ(Ｓ１)の判定は、肯定されるまで繰り返され、判定が肯定された場合には、ステップ(Ｓ２)に進む。
図２に示すように、ステップ(Ｓ１)では、ＤＰＦ(７)の再生処理の開始条件が満たされたか否かが判定される。具体的には、ＤＰＦ(７)のＰＭ堆積量推定値(ＡＰＭ)がＤＰＦ(７)の再生処理の開始判定値(ＲＳＪ)以上の値になったか否かが判別される。ＤＰＦ(７)のＰＭ堆積量推定値(ＡＰＭ)は、図１に示すＤＰＦ(７)の出入口間の差圧(ΔＰ)に基づいてＰＭ堆積量推定値演算装置(３２)で算出される。ＰＭ堆積量推定値演算装置(３２)は、電子制御装置(８)の演算部で構成されている。ＤＰＦ(７)のＰＭ堆積量推定値(ＡＰＭ)は、差圧(ΔＰ)による算出以外の方法で算出してもよい。
図２に示すように、ステップ(Ｓ１)の判定は、肯定されるまで繰り返され、判定が肯定された場合には、ステップ(Ｓ２)に進む。
【0056】
図２に示すように、ステップ(Ｓ２)では、吸気絞り弁(１１)の開度減少制御と、排気絞り弁(５)の開度減少制御が行われ、ステップ(Ｓ３)に進む。
ステップ(Ｓ２)の吸気絞り弁(１１)や排気絞り弁(５)の開度減少制御は、吸気絞り弁(１１)を駆動するアクチュエータ(１１ａ)と、排気絞り弁(５)を駆動するアクチュエータ(５ａ)を電子制御装置(８)が制御することにより行われる。
ステップ(Ｓ２)の吸気絞り弁(１１)や排気絞り弁(５)の開度減少制御は、吸気絞り弁(１１)を駆動するアクチュエータ(１１ａ)と、排気絞り弁(５)を駆動するアクチュエータ(５ａ)を電子制御装置(８)が制御することにより行われる。
【0057】
図２に示すように、ステップ(Ｓ３)では、弁上流側排気圧(Ｐ３)が圧力上限値(Ｐｍａｘ)以下か否かが判定され、判定が肯定された場合には、ステップ(Ｓ４－１)に進む。
ステップ(Ｓ４－１)では、上流側ＤＯＣ(１７)の出口側排気温度(Ｔ０)がアフター噴射許可温度(ＴＡ)以上か否かが判定され、判定が肯定された場合には、ステップ(Ｓ５)に進む。
ステップ(Ｓ５)では、アフター噴射制御が開始され、ステップ(Ｓ６)に進む。
尚、ステップ(Ｓ３)での判定が否定された場合には、ステップ(Ｓ４－２)に進み、排気絞り弁(５)の開度増加制御がなされ、ステップ(Ｓ４－１)に進む。
ステップ(Ｓ４－２)の排気絞り弁(５)の開度増加制御は、排気絞り弁(５)を駆動するアクチュエータ(５ａ)を電子制御装置(８)が制御することにより行われる。
ステップ(Ｓ４－１)での判定が否定された場合にはステップ(Ｓ３)に戻る。
ステップ(Ｓ４－１)では、上流側ＤＯＣ(１７)の出口側排気温度(Ｔ０)がアフター噴射許可温度(ＴＡ)以上か否かが判定され、判定が肯定された場合には、ステップ(Ｓ５)に進む。
ステップ(Ｓ５)では、アフター噴射制御が開始され、ステップ(Ｓ６)に進む。
尚、ステップ(Ｓ３)での判定が否定された場合には、ステップ(Ｓ４－２)に進み、排気絞り弁(５)の開度増加制御がなされ、ステップ(Ｓ４－１)に進む。
ステップ(Ｓ４－２)の排気絞り弁(５)の開度増加制御は、排気絞り弁(５)を駆動するアクチュエータ(５ａ)を電子制御装置(８)が制御することにより行われる。
ステップ(Ｓ４－１)での判定が否定された場合にはステップ(Ｓ３)に戻る。
【0058】
ステップ(Ｓ６)では、上流側ＤＯＣ(１７)の出口側排気温度(Ｔ０)がポスト噴射許可温度(ＴＰ)以上か否かが判定される。ステップ(Ｓ６)の判定は肯定されるまで繰り返され、判定が肯定されるとステップ(Ｓ７)に進む。
ステップ(Ｓ７)では、ポスト噴射制御が開始され、ステップ(Ｓ８)に進む。
ステップ(Ｓ７)では、ポスト噴射制御が開始され、ステップ(Ｓ８)に進む。
【0059】
ステップ(Ｓ８)では、ＤＰＦ(７)の再生処理の終了条件が満たされたか否かが判定される。具体的には、ＤＰＦ(７)のＰＭ堆積量推定値(ＡＰＭ)がＤＰＦ(７)の再生処理の終了判定値(ＲＥＪ)以下の値になることが終了条件とされ、ステップ(Ｓ８)では、この終了条件が肯定されたか否かが判定される。
ステップ(Ｓ８)の判定は、肯定されるまで繰り返され、判定が肯定された場合には、ステップ(Ｓ９)に進む。
ステップ(Ｓ９)では、ポスト噴射制御が終了されると共に、アフター噴射制御も終了され、ステップ(Ｓ１０)に進む。
ステップ(Ｓ１０)では、吸気絞り弁(１１)が全開にリセットされると共に、排気絞り弁(５)も全開にリセットされ、ステップ(Ｓ１)に戻る。
ステップ(Ｓ８)の判定は、肯定されるまで繰り返され、判定が肯定された場合には、ステップ(Ｓ９)に進む。
ステップ(Ｓ９)では、ポスト噴射制御が終了されると共に、アフター噴射制御も終了され、ステップ(Ｓ１０)に進む。
ステップ(Ｓ１０)では、吸気絞り弁(１１)が全開にリセットされると共に、排気絞り弁(５)も全開にリセットされ、ステップ(Ｓ１)に戻る。
【0060】
尚、ステップ(Ｓ８)のＤＰＦ(７)のＰＭ堆積量推定値(ＡＰＭ)は、ＤＰＦ(７)の出入口間の差圧(ΔＰ)に基づいてＰＭ堆積量推定値演算装置(３２)で算出される。
ステップ(Ｓ８)のＤＰＦ(７)の再生処理の終了条件は、図１に示すＤＰＦ(７)の入口側排気温度(Ｔ２)が所定のＤＰＦ(７)再生処理温度以上の値を所定時間維持したこととしてもよい。
ステップ(Ｓ８)のＤＰＦ(７)の再生処理の終了条件は、図１に示すＤＰＦ(７)の入口側排気温度(Ｔ２)が所定のＤＰＦ(７)再生処理温度以上の値を所定時間維持したこととしてもよい。
【0061】
このエンジンでは、図１に示す電子制御装置(８)による下流側ＤＯＣ(６)の触媒機能回復処理の流れは次の通りである。
図３に示すように、ステップ(Ｓ１１)では、上流側ＤＯＣ(１７)の出口側排気温度(Ｔ０)が無負荷及び軽負荷運転の判定温度(ＬＪ)以下の値になったか否かが判定される。ステップ(Ｓ１１)の判定は、肯定されるまで繰り返され、判定が肯定されるとステップ(Ｓ１２)に進む。
ステップ(Ｓ１１)では、下流側ＤＯＣ(６)の入口側排気温度(Ｔ１)が無負荷又は軽負荷運転の判定温度(ＬＪ)以下の値になったか否かを判定するようにしてもよい。
ステップ(Ｓ１２)では、無負荷及び軽負荷運転時間を積算し、ステップ(Ｓ１３)に進む。
ステップ(Ｓ１３)では触媒機能回復処理の開始条件が満たされたか否かが判定される。具体的には、無負荷及び軽負荷の運転時間の積算値(ｔＬ)が触媒機能回復処理の開始判定値(ＩＳＪ)以上の値になったか否かが判定され、判定が肯定された場合にはステップ(Ｓ１４)に進む。ステップ(Ｓ１３)で判定が否定された場合には、ステップ(Ｓ１１)に戻る。
図３に示すように、ステップ(Ｓ１１)では、上流側ＤＯＣ(１７)の出口側排気温度(Ｔ０)が無負荷及び軽負荷運転の判定温度(ＬＪ)以下の値になったか否かが判定される。ステップ(Ｓ１１)の判定は、肯定されるまで繰り返され、判定が肯定されるとステップ(Ｓ１２)に進む。
ステップ(Ｓ１１)では、下流側ＤＯＣ(６)の入口側排気温度(Ｔ１)が無負荷又は軽負荷運転の判定温度(ＬＪ)以下の値になったか否かを判定するようにしてもよい。
ステップ(Ｓ１２)では、無負荷及び軽負荷運転時間を積算し、ステップ(Ｓ１３)に進む。
ステップ(Ｓ１３)では触媒機能回復処理の開始条件が満たされたか否かが判定される。具体的には、無負荷及び軽負荷の運転時間の積算値(ｔＬ)が触媒機能回復処理の開始判定値(ＩＳＪ)以上の値になったか否かが判定され、判定が肯定された場合にはステップ(Ｓ１４)に進む。ステップ(Ｓ１３)で判定が否定された場合には、ステップ(Ｓ１１)に戻る。
【0062】
ステップ(Ｓ１４)では、ステップ(Ｓ１２)で積算した無負荷及び軽負荷の運転時間の積算値(ｔＬ)を０にリセットし、事後に行われる触媒機能回復処理時間の積算を開始し、ステップ(Ｓ１５)に進む。
ステップ(Ｓ１５)では、吸気絞り弁(１１)の開度減少制御と、排気絞り弁(５)の開度減少制御が行われ、ステップ(Ｓ１６)に進む。
ステップ(Ｓ１５)の吸気絞り弁(１１)や排気絞り弁(５)の開度減少制御は、前記ステップ(Ｓ２)の場合と同様にして行われる。
ステップ(Ｓ１５)では、吸気絞り弁(１１)の開度減少制御と、排気絞り弁(５)の開度減少制御が行われ、ステップ(Ｓ１６)に進む。
ステップ(Ｓ１５)の吸気絞り弁(１１)や排気絞り弁(５)の開度減少制御は、前記ステップ(Ｓ２)の場合と同様にして行われる。
【0063】
ステップ(Ｓ１６)では、弁上流側排気圧(Ｐ３)が圧力上限値(Ｐｍａｘ)以下か否かが判定され、判定が肯定された場合には、ステップ(Ｓ１７－１)に進む。
ステップ(Ｓ１７－１)では、上流側ＤＯＣ(１７)の出口側排気温度(Ｔ０)がアフター噴射許可温度(ＴＡ)以上か否かが判定され、判定が肯定された場合には、ステップ(Ｓ１８)に進む。
ステップ(Ｓ１８)では、アフター噴射制御が開始され、ステップ(Ｓ１９)に進む。
ステップ(Ｓ１６)での判定が否定された場合には、ステップ(Ｓ１７－２)に進み、排気絞り弁(５)の開度増加制御がなされ、ステップ(Ｓ１７－１)に進む。
ステップ(Ｓ１７－１)での排気絞り弁(５)の開度減少制御は、前記ステップ(Ｓ４－２)の場合と同様にして行われる。
ステップ(Ｓ１７－１)での判定が否定された場合にはステップ(Ｓ１６)に戻る。
ステップ(Ｓ１７－１)では、上流側ＤＯＣ(１７)の出口側排気温度(Ｔ０)がアフター噴射許可温度(ＴＡ)以上か否かが判定され、判定が肯定された場合には、ステップ(Ｓ１８)に進む。
ステップ(Ｓ１８)では、アフター噴射制御が開始され、ステップ(Ｓ１９)に進む。
ステップ(Ｓ１６)での判定が否定された場合には、ステップ(Ｓ１７－２)に進み、排気絞り弁(５)の開度増加制御がなされ、ステップ(Ｓ１７－１)に進む。
ステップ(Ｓ１７－１)での排気絞り弁(５)の開度減少制御は、前記ステップ(Ｓ４－２)の場合と同様にして行われる。
ステップ(Ｓ１７－１)での判定が否定された場合にはステップ(Ｓ１６)に戻る。
【0064】
ステップ(Ｓ１９)では、触媒機能回復処理の終了条件が満たされたか否かが判定される。具体的には、触媒機能回復処理時間の積算値(ｔＩ)が触媒機能回復処理の終了判定値(ＩＥＪ)以上の値になることが終了条件とされ、ステップ(Ｓ１９)では、この終了条件が満たされたか否かが判定される。
ステップ(Ｓ１９)の判定は、肯定されるまで繰り返され、判定が肯定された場合には、ステップ(Ｓ２０)に進む。
ステップ(Ｓ２０)では、アフター噴射制御が終了され、ステップ(Ｓ２１)に進む。
ステップ(Ｓ２１)では、吸気絞り弁(１１)が全開にリセットされると共に、排気絞り弁(５)も全開にリセットされ、ステップ(Ｓ１４)下段の触媒機能回復処理時間の積算の積算値(ｔＩ)を０にリセットし、ステップ(Ｓ１１)に戻る。なお、ステップ(Ｓ１４)上段の無負荷及び軽負荷の運転時間の積算値(ｔＬ)の０へのリセットも、ステップ(Ｓ１４)ではなく、ステップ(Ｓ２１)で行ってもよい。
ステップ(Ｓ１９)の判定は、肯定されるまで繰り返され、判定が肯定された場合には、ステップ(Ｓ２０)に進む。
ステップ(Ｓ２０)では、アフター噴射制御が終了され、ステップ(Ｓ２１)に進む。
ステップ(Ｓ２１)では、吸気絞り弁(１１)が全開にリセットされると共に、排気絞り弁(５)も全開にリセットされ、ステップ(Ｓ１４)下段の触媒機能回復処理時間の積算の積算値(ｔＩ)を０にリセットし、ステップ(Ｓ１１)に戻る。なお、ステップ(Ｓ１４)上段の無負荷及び軽負荷の運転時間の積算値(ｔＬ)の０へのリセットも、ステップ(Ｓ１４)ではなく、ステップ(Ｓ２１)で行ってもよい。
【0065】
このエンジンでは、図４に示す電子制御装置(８)による上流側ＤＯＣ(１７)の触媒機能回復処理の流れは、図３に示す下流側ＤＯＣ(６)の触媒機能回復処理の流れとほぼ一致している。
図３のフローとの相違点は、ステップ(Ｓ１８)の後にステップ(Ｓ１８－２)とステップ(Ｓ１８－３)が設定され、ステップ(Ｓ１９)の後にステップ(Ｓ２０)ではなくステップ(Ｓ２０)に類似するステップ(Ｓ２０´)が設定されている点にある。
すなわち、ステップ(Ｓ１８)で、アフター噴射制御が開始されると、ステップ(Ｓ１８－２)に進む。
ステップ(Ｓ１８－２)では、上流側ＤＯＣ(１７)の出口側排気温度(Ｔ０)がポスト噴射許可温度(ＴＰ)以上か否かが判定される。ステップ(Ｓ１８－２)の判定は肯定されるまで繰り返され、判定が肯定されるとステップ(Ｓ１８－３)に進む。
ステップ(Ｓ１８－３)では、ポスト噴射制御が開始され、ステップ(Ｓ１９)に進む。
ステップ(Ｓ１９)で、触媒機能回復処理の終了条件が満たされたと判定されると、ステップ(Ｓ２０´)に進む。
ステップ(Ｓ２０´)では、ポスト噴射制御とアフター噴射制御が終了され、ステップ(Ｓ２１)に進む。
図３のフローとの相違点は、ステップ(Ｓ１８)の後にステップ(Ｓ１８－２)とステップ(Ｓ１８－３)が設定され、ステップ(Ｓ１９)の後にステップ(Ｓ２０)ではなくステップ(Ｓ２０)に類似するステップ(Ｓ２０´)が設定されている点にある。
すなわち、ステップ(Ｓ１８)で、アフター噴射制御が開始されると、ステップ(Ｓ１８－２)に進む。
ステップ(Ｓ１８－２)では、上流側ＤＯＣ(１７)の出口側排気温度(Ｔ０)がポスト噴射許可温度(ＴＰ)以上か否かが判定される。ステップ(Ｓ１８－２)の判定は肯定されるまで繰り返され、判定が肯定されるとステップ(Ｓ１８－３)に進む。
ステップ(Ｓ１８－３)では、ポスト噴射制御が開始され、ステップ(Ｓ１９)に進む。
ステップ(Ｓ１９)で、触媒機能回復処理の終了条件が満たされたと判定されると、ステップ(Ｓ２０´)に進む。
ステップ(Ｓ２０´)では、ポスト噴射制御とアフター噴射制御が終了され、ステップ(Ｓ２１)に進む。
【0066】
図２～図４に示す各処理は、それぞれ単独に実行され、それどれ同時に実行されない。いずれかの処理が開始された場合、その処理が終了するまでは、それ以外の処理は開始されない。また、図３の下流側ＤＯＣ(６)の触媒機能回復処理と、図４の上流側ＤＯＣ(１７)の触媒機能回復処理は、１回ずつ交互に行ってもよいし、前者１回と後者複数回(例えば、２回または３回)を交互に行ってもよいし、前者複数回(例えば、２回または３回)と後者１回を交互に行ってもよい。
【0067】
なお、上記実施形態の排気絞り弁(５)の上流側排気圧を排気圧センサで実測すると共に、演算でも算出し、その差異に基づいて、排気絞り弁(５)の故障、排気経路(４)からのガス漏れ等の故障診断を行い、或いは、下流側ＤＯＣ(６)を省略し、或いは、排気下流側ＤＯＣ(６)の排気入口に配置した噴射管インジェクタでポスト噴射を行うといった、実施形態の変形も考えられる。下流側ＤＯＣ(６)を省略する場合には、ＤＯＣ機能付きのＤＰＦ(７)を用い、噴射管インジェクタはＤＯＣ機能付きのＤＰＦ(７)の排気入口側に配置する。下流側ＤＯＣ(６)を省略する場合には、下流側ＤＯＣ(６)の入口側排気温度(Ｔ１)に代えてＤＯＣ機能付きのＤＰＦ(７)の入口側排気温度(Ｔ２)を用いる。
【符号の説明】
【0068】
(１)…燃焼室、(２)…燃料、(３)…燃料噴射装置、(４)…排気経路、(５)…排気絞り弁、(６)…下流側ＤＯＣ、(７)…ＤＰＦ、(８)…電子制御装置、(９)…排気、(１０)…吸気経路、(１１)…吸気絞り弁、(１２)…ＤＯＣ、(１７)…上流側ＤＯＣ、(１８)…運転時間積算装置、(Ｓ１)…ＤＰＦの再生処理の開始条件、(Ｓ２)…排気絞り弁の開度減少制御、(Ｓ４－２)…排気絞り弁の開度増加制御、(Ｓ５)…アフター噴射制御が開始、(Ｓ７)…ポスト噴射制御が開始、(Ｓ２０)…ポスト噴射制御が開始、(Ｔ０)…上流側ＤＯＣの出口側排気温度、(ＴＡ)…アフター噴射許可温度、(ＴＰ)…ポスト噴射許可温度、(Ｐ３)…弁上流側排気圧、(Ｐｍａｘ)…圧力上限値。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】