JP4293012B2 - Exhaust gas purification device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust emission control device for an internal combustion engine.
燃料の分留によって得られる低沸点成分をタンクに貯留し、この低沸点成分を触媒の上流から供給する排気浄化装置が知られている(特許文献1参照)。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献2、3が存在する。
従来の装置では、燃料タンクに貯留されている燃料の一部が常に加熱されるので、燃料の劣化を促進させるおそれがある。また、燃料タンクの燃料から過度に低沸点成分を分留して燃料タンクの燃料を高沸点化(重質化)させ、内燃機関の運転に支障を与える可能性もある。さらに、分留装置の無駄な稼動は、内燃機関のエネルギ効率を低下させる。 In the conventional apparatus, since a part of the fuel stored in the fuel tank is always heated, there is a possibility of promoting the deterioration of the fuel. Moreover, there is a possibility that the operation of the internal combustion engine may be hindered by excessively fractionating low boiling point components from the fuel in the fuel tank to raise the fuel in the fuel tank to a high boiling point (heavy). Furthermore, wasteful operation of the fractionator reduces the energy efficiency of the internal combustion engine.
そこで、本発明は、燃料タンクの燃料の重質化や内燃機関のエネルギ効率の悪化を抑制しつつ触媒等の排気浄化手段の機能再生に使用する低沸点の燃料が確保可能な内燃機関の排気浄化装置を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention provides an exhaust gas for an internal combustion engine that can secure a low-boiling point fuel that can be used for regenerating the function of an exhaust gas purification means such as a catalyst while suppressing the heaviness of fuel in the fuel tank and the deterioration of the energy efficiency of the internal combustion engine. An object is to provide a purification device.
本発明の第1の内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関の燃料タンクから供給された燃料を気相と液相とに分留する分留手段と、前記分留手段により分留された気相の燃料を貯留する気相燃料貯留手段と、前記内燃機関の排気通路に配置され、昇温及び/又は空燃比制御により機能が再生される排気浄化手段と、前記気相燃料貯留手段の気相燃料を前記排気浄化手段へ供給する気相燃料供給手段と、を備えた内燃機関の排気浄化装置において、前記排気浄化手段の機能再生時期を推定する再生時期推定手段と、前記排気浄化手段の機能再生時に前記気相燃料供給手段から供給する気相燃料量を設定する燃料供給量設定手段と、前記気相燃料貯留手段の貯留量を取得する貯留量取得手段と、前記燃料供給量設定手段が設定した気相燃料量と前記貯留量取得手段が取得した貯留量とから推定される気相燃料の不足量と前記再生時期推定手段が推定した機能再生時期とに基づいて前記分留手段の稼動を管理する分留管理手段と、を備え、前記分留管理手段は、次回の機能再生時期までの時間が所定の判定時間よりも短いと判断した場合に前記分留手段を稼動させることにより、上述した課題を解決する(請求項1)。 An exhaust emission control device for an internal combustion engine according to a first aspect of the present invention includes a fractionation means for fractionating fuel supplied from a fuel tank of an internal combustion engine into a gas phase and a liquid phase, and a gas fractionated by the fractionation means. Gas-phase fuel storage means for storing the fuel in the phase, exhaust purification means disposed in the exhaust passage of the internal combustion engine and regenerating the function by temperature increase and / or air-fuel ratio control, and gas in the gas-phase fuel storage means A gas phase fuel supply means for supplying phase fuel to the exhaust gas purification means, and a regeneration timing estimation means for estimating a function regeneration time of the exhaust gas purification means; Fuel supply amount setting means for setting the amount of gas phase fuel supplied from the gas phase fuel supply means during function regeneration, storage amount acquisition means for acquiring the storage amount of the gas phase fuel storage means, and fuel supply amount setting means The amount of vapor fuel set by the A fractionation management means for managing the operation of the fractionation means based on the shortage amount of gas phase fuel estimated from the storage amount acquired by the quantity acquisition means and the function regeneration timing estimated by the regeneration timing estimation means; The fraction management means solves the above-mentioned problem by operating the fractionation means when it is determined that the time until the next function regeneration time is shorter than a predetermined determination time (claim). 1).
本発明の第1の排気浄化装置によれば、排気浄化手段の機能再生時期と気相燃料の不足量とに応じて適宜に分留手段を稼動させる。従って、例えば次の排気浄化手段の機能再生時期までに機能再生に必要な量の気相燃料のみを分留させることができるので、気相燃料の過度の分留を抑制することができる。また、このように分留手段の稼動スケジュールが管理できるので、分留手段の無駄な稼動を無くすことができる。これにより、燃料の無駄な加熱が防止されるので、燃料の劣化が抑制できる。さらに、内燃機関のエネルギ効率を向上させることができる。また、次回の機能再生時期までの時間が所定の判定時間よりも短いと判断した場合に分留手段が稼働するので、次の機能再生時期までに機能再生に必要な量の気相燃料を気相燃料貯留手段に確保することができる。また、次回の機能再生時期までに時間がある場合は、分留手段を稼動させなくてもよいので、分留手段の稼動時間を減少させることができる。なお、所定の判定時間には、例えば、この判定時間から燃料の分留を開始すれば次の機能再生時期までに排気浄化手段の機能再生に必要な気相燃料量が気相燃料貯留手段に確保できる時間が設定される。 According to the first exhaust gas purification apparatus of the present invention, the fractionating means is appropriately operated according to the function regeneration timing of the exhaust gas purification means and the shortage amount of the gas phase fuel. Therefore, for example, only an amount of gas phase fuel necessary for function regeneration can be fractionated by the time of function regeneration of the next exhaust purification means, so that excessive fractionation of gas phase fuel can be suppressed. In addition, since the operation schedule of the fractionating means can be managed in this way, useless operation of the fractionating means can be eliminated. As a result, useless heating of the fuel is prevented, so that deterioration of the fuel can be suppressed. Furthermore, the energy efficiency of the internal combustion engine can be improved. In addition, since the fractionation means operates when it is determined that the time until the next function regeneration time is shorter than the predetermined determination time, the amount of vapor phase fuel necessary for the function regeneration is exhausted by the next function regeneration time. It can be ensured in the phase fuel storage means. Further, when there is time until the next function regeneration time, it is not necessary to operate the fractionation means, so that the operation time of the fractionation means can be reduced. The predetermined determination time includes, for example, if the fuel fractionation starts from this determination time, the amount of vapor phase fuel necessary for the function regeneration of the exhaust gas purification means is stored in the gas phase fuel storage means by the next function regeneration timing. The time that can be secured is set.
本発明の第1の内燃機関の排気浄化装置において、前記分留手段は、前記内燃機関の排気熱を利用して燃料を分留し、前記分留管理手段は、前記分留手段によって燃料が目標温度まで昇温されると判断した場合に前記分留手段を稼動させてもよい(請求項2)。このように分留手段を稼動させることで、所望の性状の気相燃料のみを気相燃料貯留手段に貯留することができる。また、気相燃料の性状を安定化させることもできる。なお、目標温度としては、例えば200〜250度程度が設定される。本発明の第1の内燃機関の排気浄化装置は、前記気相燃料貯留手段に貯留すべき気相燃料の目標量が設定され、前記分留管理手段は、前記燃料タンクへ燃料が補給される毎に前記目標量を増加させてもよい(請求項3)。このように気相燃料貯留手段に貯留する気相燃料量を増加させていくことで、一度に燃料タンクの燃料(以降、原料燃料と記述することもある。)から大量の気相燃料(低沸点成分)が分留されることがない。そのため、原料燃料の過度の重質化を抑制することができる。 In the exhaust gas purification apparatus for a first internal combustion engine of the present invention, the fractionation means fractionates fuel using the exhaust heat of the internal combustion engine, and the fractionation management means supplies the fuel by the fractionation means. When it is determined that the temperature is raised to the target temperature, the fractionator may be operated (Claim 2). By operating the fractionating means in this way, it is possible to store only gas phase fuel having a desired property in the gas phase fuel storage means. In addition, the properties of the gas phase fuel can be stabilized. As the target temperature, for example, about 200 to 250 degrees is set. In the exhaust gas purification apparatus for a first internal combustion engine of the present invention, a target amount of vapor phase fuel to be stored in the vapor phase fuel storage means is set, and the fractionation management means supplies fuel to the fuel tank. The target amount may be increased every time (Claim 3). In this way, by increasing the amount of gas-phase fuel stored in the gas-phase fuel storage means, a large amount of gas-phase fuel (low level) can be obtained from fuel in the fuel tank (hereinafter sometimes referred to as raw material fuel) at a time. (Boiling point component) is not fractionated. Therefore, excessive heaviness of the raw material fuel can be suppressed.
本発明の第2の内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関の燃料タンクから供給された燃料を気相と液相とに分留する分留手段と、前記分留手段により分留された気相の燃料を貯留する気相燃料貯留手段と、前記内燃機関の排気通路に配置され、昇温及び/又は空燃比制御により機能が再生される排気浄化手段と、前記気相燃料貯留手段の気相燃料を前記排気浄化手段へ供給する気相燃料供給手段と、を備えた内燃機関の排気浄化装置において、前記排気浄化手段の機能再生時期を推定する再生時期推定手段と、前記排気浄化手段の機能再生時に前記気相燃料供給手段から供給する気相燃料量を設定する燃料供給量設定手段と、前記気相燃料貯留手段の貯留量を取得する貯留量取得手段と、前記燃料供給量設定手段が設定した気相燃料量と前記貯留量取得手段が取得した貯留量とから推定される気相燃料の不足量と前記再生時期推定手段が推定した機能再生時期とに基づいて前記分留手段の稼動を管理する分留管理手段と、を備え、前記気相燃料貯留手段に貯留すべき気相燃料の目標量が設定され、前記分留管理手段は、前記燃料タンクへ燃料が補給される毎に前記目標量を増加させている(請求項4)。本発明の第2の内燃機関の排気浄化装置において、前記分留手段は、前記内燃機関の排気熱を利用して燃料を分留し、前記分留管理手段は、前記分留手段によって燃料が目標温度まで昇温されると判断した場合に前記分留手段を稼動させてもよい(請求項5)。An exhaust emission control device for a second internal combustion engine according to the present invention includes a fractionation means for fractionating a fuel supplied from a fuel tank of the internal combustion engine into a gas phase and a liquid phase, and a gas fractionated by the fractionation means. Gas-phase fuel storage means for storing the fuel in the phase, exhaust purification means disposed in the exhaust passage of the internal combustion engine and regenerating the function by temperature increase and / or air-fuel ratio control, and gas in the gas-phase fuel storage means A gas phase fuel supply means for supplying phase fuel to the exhaust gas purification means, and a regeneration timing estimation means for estimating a function regeneration time of the exhaust gas purification means; Fuel supply amount setting means for setting the amount of gas phase fuel supplied from the gas phase fuel supply means during function regeneration, storage amount acquisition means for acquiring the storage amount of the gas phase fuel storage means, and fuel supply amount setting means The amount of vapor fuel set by the A fractionation management means for managing the operation of the fractionation means based on the shortage amount of gas phase fuel estimated from the storage amount acquired by the quantity acquisition means and the function regeneration timing estimated by the regeneration timing estimation means; And a target amount of vapor phase fuel to be stored in the vapor phase fuel storage means is set, and the fraction management means increases the target amount every time fuel is supplied to the fuel tank ( Claim 4). In the exhaust gas purification apparatus for a second internal combustion engine of the present invention, the fractionation means fractionates fuel using the exhaust heat of the internal combustion engine, and the fractionation management means has the fuel separated by the fractionation means. When it is determined that the temperature is raised to the target temperature, the fractionating means may be operated (Claim 5).
本発明の第1又は第2の内燃機関の排気浄化装置において、前記燃料タンクには分留された液相の燃料が戻され、前記分留管理手段は、前記燃料タンクに貯留されている燃料から分留される気相燃料の割合が目標分留割合以下に制限されるように前記分留手段を稼動させてもよい(請求項6)。この場合、原料燃料から分留される気相燃料量が制限されるので、原料燃料から気相燃料が過度に分留されることがない。そのため、原料燃料の過度の重質化が抑制できる。なお、目標分留割合としては、例えば、燃料タンクに貯留されている燃料の重質度が内燃機関の運転に支障をきたさない範囲になるような割合が設定される。また、内燃機関で消費される原料燃料量に対して分留により回収すべき気相燃料量の割合が決まっているのであれば、原料燃料に対して気相燃料がこの割合で確保されるように目標分留割合を設定してもよい。In the first or second exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine of the present invention, the liquid phase fuel fractionated is returned to the fuel tank, and the fraction management means is a fuel stored in the fuel tank. The fractionation means may be operated so that the proportion of vapor-phase fuel fractionated from is limited to a target fraction fraction or less (claim 6). In this case, since the amount of vapor phase fuel fractionated from the raw material fuel is limited, the vapor phase fuel is not excessively fractionated from the raw material fuel. For this reason, excessive heaviness of the raw material fuel can be suppressed. As the target fraction ratio, for example, a ratio is set such that the degree of heavyness of the fuel stored in the fuel tank is within a range that does not hinder the operation of the internal combustion engine. Also, if the ratio of the amount of gas phase fuel to be recovered by fractional distillation with respect to the amount of raw material fuel consumed in the internal combustion engine is determined, the gas phase fuel will be secured at this ratio relative to the source fuel. A target fraction fraction may be set in
本発明の第3の内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関の燃料タンクから供給された燃料を気相と液相とに分留する分留手段と、前記分留手段により分留された気相の燃料を貯留する気相燃料貯留手段と、前記内燃機関の排気通路に配置され、昇温及び/又は空燃比制御により機能が再生される排気浄化手段と、前記気相燃料貯留手段の気相燃料を前記排気浄化手段へ供給する気相燃料供給手段と、を備えた内燃機関の排気浄化装置において、前記排気浄化手段の機能再生時期を推定する再生時期推定手段と、前記排気浄化手段の機能再生時に前記気相燃料供給手段から供給する気相燃料量を設定する燃料供給量設定手段と、前記気相燃料貯留手段の貯留量を取得する貯留量取得手段と、前記燃料供給量設定手段が設定した気相燃料量と前記貯留量取得手段が取得した貯留量とから推定される気相燃料の不足量と前記再生時期推定手段が推定した機能再生時期とに基づいて前記分留手段の稼動を管理する分留管理手段と、を備え、前記燃料タンクには分留された液相の燃料が戻され、前記分留管理手段は、前記燃料タンクに貯留されている燃料から分留される気相燃料の割合が目標分留割合以下に制限されるように前記分留手段を稼動させている(請求項7)。本発明の第3の内燃機関の浄化装置において、前記分留手段は、前記内燃機関の排気熱を利用して燃料を分留し、前記分留管理手段は、前記分留手段によって燃料が目標温度まで昇温されると判断した場合に前記分留手段を稼動させてもよい(請求項8)。According to a third aspect of the present invention, there is provided an exhaust gas purification apparatus for fractionating a fuel supplied from a fuel tank of an internal combustion engine into a gas phase and a liquid phase, and a gas fractionated by the fractionating means. Gas-phase fuel storage means for storing the fuel in the phase, exhaust purification means disposed in the exhaust passage of the internal combustion engine and regenerating the function by temperature increase and / or air-fuel ratio control, and gas in the gas-phase fuel storage means A gas phase fuel supply means for supplying phase fuel to the exhaust gas purification means, and a regeneration timing estimation means for estimating a function regeneration time of the exhaust gas purification means; Fuel supply amount setting means for setting the amount of gas phase fuel supplied from the gas phase fuel supply means during function regeneration, storage amount acquisition means for acquiring the storage amount of the gas phase fuel storage means, and fuel supply amount setting means The amount of vapor fuel set by the A fractionation management means for managing the operation of the fractionation means based on the shortage amount of gas phase fuel estimated from the storage amount acquired by the quantity acquisition means and the function regeneration timing estimated by the regeneration timing estimation means; And the fractionated liquid fuel is returned to the fuel tank, and the fractionation management means is configured such that the fraction of vapor phase fuel fractionated from the fuel stored in the fuel tank is a target fractionation. The fractionating means is operated so as to be limited to a ratio or less (Claim 7). In the purification apparatus for an internal combustion engine according to the third aspect of the present invention, the fractionation means fractionates fuel using exhaust heat of the internal combustion engine, and the fractionation management means targets the fuel by the fractionation means. When it is determined that the temperature is raised to a temperature, the fractionating means may be operated (Claim 8).
本発明によれば、排気浄化手段の機能再生時期と気相燃料の不足量とに応じて分留手段を適宜に稼動させるので、分留手段が無駄に稼動することがない。そのため、燃料の無駄な加熱を防止して燃料の劣化を抑制することができる。また、気相燃料の過度の分留が防止されるので、原料燃料の過度の重質化が抑制できる。さらに、分留手段の稼動時間を減少させて、内燃機関のエネルギ効率を向上させることができる。 According to the present invention, since the fractionating means is appropriately operated according to the function regeneration timing of the exhaust purification means and the shortage amount of the gas phase fuel, the fractionating means does not operate wastefully. For this reason, it is possible to prevent wasteful heating of the fuel and suppress deterioration of the fuel. Moreover, since excessive fractionation of vapor phase fuel is prevented, excessive heavy fuel fuel can be suppressed. Furthermore, it is possible to improve the energy efficiency of the internal combustion engine by reducing the operating time of the fractionating means.
図1に本発明の一実施形態に係る排気浄化装置が適用される内燃機関を示す。図1の内燃機関1は、複数(図1では4つ)の気筒2を有するディーゼルエンジンとして構成される。周知のように、内燃機関1には吸気通路3及び排気通路4が接続され、吸気通路3には、ターボチャージャ5のコンプレッサ5a、吸気を冷却するインタークーラ6、吸気量調整用のスロットルバルブ7が設けられている。排気通路4には、ターボチャージャ5の排気タービン5bと、排気浄化手段としての排気浄化触媒8とが設けられている。排気浄化触媒8としては、吸蔵還元型NOx触媒を担持したパティキュレートフィルタが利用される。排気通路4は、排気の一部を吸気通路3へ戻すためEGRクーラ9を介してEGR通路10によって吸気通路3と接続されている。
FIG. 1 shows an internal combustion engine to which an exhaust emission control device according to an embodiment of the present invention is applied. The
内燃機関1には、燃料供給装置11が設けられている。燃料供給装置11は、各気筒2内へ燃料を噴射する燃料噴射弁12と、燃料噴射弁12から噴射する高圧の燃料を蓄えるコモンレール13と、燃料を貯留する燃料タンク14と、燃料タンク14からコモンレール13へ燃料を供給する燃料ポンプ15とを備えている。燃料タンク14には、燃料タンク14内の圧力を調整するための大気連通管14aが設けられている。
The
また、内燃機関1には、燃料を、低沸点成分を多く含み軽質な気相燃料(以下、軽質燃料と記述することもある。)と、高沸点成分を多く含み重質な液相燃料(以下、重質燃料と記述することもある。)と、に分留する燃料分留装置16と、分留された軽質燃料を排気浄化触媒8の上流の排気通路4へ添加する燃料添加装置17とが設けられている。排気浄化触媒8としての吸蔵還元型NOx触媒を担持したパティキュレートフィルタへ軽質燃料を添加する時期としては、排気の空燃比をストイキ又はリッチに設定して触媒8に吸蔵されているNOxを放出させるNOx還元時と、排気の空燃比をストイキ又はリッチに設定するとともにNOx還元時よりも排気の温度を上昇させて触媒8に吸蔵された硫黄分(S)を放出させるS再生時と、触媒8を昇温してフィルタに捕集された粒子状物質(PM)を酸化除去するPM再生時とがある。なお、NOx還元時と、S再生及びPM再生時(以降、S再生とPM再生とをまとめて機能再生時と記述する。)とでは、添加する軽質燃料量が異なる。機能再生時にはNOx還元時よりも多くの軽質燃料を触媒8へ添加する。
In addition, the
燃料分留装置16は、分留通路18と、燃料タンク14から分留通路18へ原料燃料を供給するための原料燃料ポンプ19と、分留通路18へ供給する原料燃料の流量を調整する流量調整バルブ20と、分留通路18から分岐する気相通路21及び液相通路22と、分留通路18で分留された軽質燃料を貯留する軽質燃料タンク23と、軽質燃料タンク23に貯留されている軽質燃料量に対応した信号を出力する貯留量センサ24とを備えている。また、燃料分留装置16には、原料燃料と軽質燃料とを熱交換させる第一の熱交換器25と、分留通路18で気化しなかった重質燃料と原料燃料とを熱交換させる第二の熱交換器26とが設けられている。分留通路18には、分留通路18内の温度に対応した信号を出力する分留温度センサ27が設けられている。燃料添加装置17は、軽質燃料を排気通路4へ添加する軽質燃料添加インジェクタ28と、軽質燃料タンク23の軽質燃料を軽質燃料添加インジェクタ28へ送り出す軽質燃料ポンプ29とを備えている。
The
分留通路18は、排気通路4の排気マニホールド4a内に配置され、排気熱を利用して燃料を目標温度(例えば200〜250度)まで昇温させる分留区間18aと、分留区間18aで気化した軽質燃料を気相通路21へ、気化しなかった重質燃料を液相通路22へそれぞれ導く分岐部18bとを備えている。図2に、分岐部18bの構造の一例を示す。図2(a)に示したように気相通路21は、分岐部18bにおいて分留区間18aから水平方向へ延びるように接続されている。一方、液相通路22は、分岐部18bにおいて鉛直下方へ延びるように分留区間18aと接続されている。このように液相通路22を接続して、重質燃料のみを重力によって液相通路22へ導く。なお気相通路21は軽質燃料タンク23と接続され、液相通路22は燃料タンク14に接続されている。
The
内燃機関1の運転状態はエンジンコントロールユニット(ECU)30により制御される。ECU30は、マイクロプロセッサ及びその動作に必要なROM、RAM等の周辺装置を組み合わせたコンピュータとして構成されている。ECU30は、例えばNOx還元時及び機能再生時に触媒8へ添加する軽質燃料量を設定し、この設定した軽質燃料量が触媒8へ添加されるように軽質燃料添加インジェクタ28の動作を制御する。この制御を実行することで、ECU30は燃料供給量設定手段として機能する。このような各機器の動作を内燃機関1の運転状態に応じて適正に制御するため、ECU30には分留温度センサ27、貯留量センサ28等の出力信号が入力される。
The operating state of the
また、ECU30は図3の制御ルーチンを実行し、次回の触媒8の機能再生時期までに触媒8へ添加する量の軽質燃料が軽質燃料タンク23に確保されるように燃料分留装置16を稼動させる。図3の制御ルーチンは、内燃機関1の運転中に所定の周期で繰り返し実行される。図3の制御ルーチンを実行することにより、ECU30は分留管理手段として機能する。
Further, the
図3の制御ルーチンにおいてECU30は、まずステップS11で内燃機関1が運転状態であるか否かを判断する。内燃機関1が運転状態であるか否かは、例えば図示しないエンジン回転角度センサの動作を参照して判断する。内燃機関1が運転状態ではないと判断した場合、今回の制御ルーチンを終了する。一方、内燃機関1が運転状態であると判断した場合はステップS12へ進み、ECU30は排気浄化触媒8の次回の機能再生時期を判定するための判定積算値Aを算出する。判定積算値Aとしては、触媒8に吸蔵されるS(硫黄分)により触媒8のNOx吸蔵能が低下したり、PMによって触媒8が目詰まりして機関出力等に影響を与えるまでの時期が推定できる種々のパラメータを使用することができる。そのため、例えば機関燃料消費量の積算値やNOx、S及びPMの機関排出値の積算値、PMの場合は触媒8の差圧、触媒8の上流に設けられたNOx及びS濃度センサの出力値、内燃機関1が車両に搭載されている場合は走行距離の積算値などが判定積算値Aとして利用できる。なお、判定積算値Aは、触媒8の機能再生処理が実行されるまでリセットされない。この処理を実行することで、ECU30は再生時期推定手段として機能する。
In the control routine of FIG. 3, the
次のステップS13においてECU30は、判定積算値Aが、触媒8の機能再生処理の実行時期であることを示す再生判定しきい値Bよりも小さく、かつ機能再生時に使用する軽質燃料の分留を開始する時期であることを示す分留開始しきい値αよりも大きいか否かを判断する。分留開始しきい値αとしては、例えばαの時点から燃料の分留を開始すれば判定積算値Aが再生判定しきい値Bになるまでに軽質燃料タンク23に触媒8の機能再生時に必要な軽質燃料量が確保できるような値が設定される。AがBよりも小さくかつAがαよりも大きいと判断した場合はステップS14へ進み、ECU30は触媒8の機能再生時に添加する軽質燃料量が軽質燃料タンク23に確保されるように燃料分留装置16を稼動させる。その後今回の制御ルーチンを終了する。一方、AがB以上又はAがα以下であると判断した場合はステップS15へ進み、ECU30は触媒8のNOx還元時に供給すべき軽質燃料量が軽質燃料タンク23に確保されるように燃料分留装置16を稼動させる。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
In the next step S13, the
図4に、図3のステップS14及びS15において実行される処理の詳細を示す。なお、図4において図3と同一の処理には同一の参照符号を付し、説明を省略する。図4においてECU30は、まずステップS13でAがBよりも小さくかつAがαよりも大きいか否かを判断する。AがB以上又はAがα以下であると判断した場合はステップS21へ進み、ECU30は軽質燃料タンク23の貯留量Vlが、NOx還元時に触媒8へ添加する軽質燃料量Vnよりも少ないか否かを判断する。なお、Vlは、貯留量センサ24の出力信号をから取得する。VlがVnよりも少なくないと判断した場合はステップS22へ進み、燃料分留装置16を停止させる。その後、今回の制御ルーチンを終了する。一方、VlがVnよりも少ないと判断した場合はステップS23へ進み、ECU30は燃料分留装置16を稼動させる。なお、この際、分留通路18で燃料が目標温度まで昇温されると判断した場合に、燃料分留装置16を稼動させてもよい。このように燃料分留装置16を稼動させることで、軽質燃料タンク23に所望の性状の軽質燃料を回収でき、軽質燃料の性状を安定化させることができる。また、原料燃料から分留される軽質燃料の割合が目標分留割合以下になるように、燃料分留装置16を稼動させてもよい。この場合、原料燃料の過度の重質化を抑制することができる。なお、目標分留割合としては、例えば、燃料タンクに貯留されている燃料の重質度が内燃機関の運転に支障をきたさない範囲になるような割合が設定される。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
FIG. 4 shows details of the processing executed in steps S14 and S15 of FIG. In FIG. 4, the same processes as those in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. In FIG. 4, the
ステップS13においてAがBよりも小さくかつAがαよりも大きいと判断した場合はステップS24へ進み、ECU30は貯留量Vlが触媒8の機能再生時に必要な軽質燃料量Vgよりも少ないか否かを判断する。VlがVgよりも少ないと判断した場合はステップS25へ進み、ECU30は判定積算値Aが分留温度低下しきい値βよりも小さいか否かを判断する。分留温度低下しきい値βとしては、判定積算値Aがαからβまで変化する間に分留された軽質燃料量のペースでは、判定積算値AがβからBまで変化する間に触媒8の機能再生に必要な量の軽質燃料が軽質燃料タンク23に貯留されないと判断できるような値が設定される。このような状態は、例えば内燃機関1が低負荷で長時間運転された場合などに発生する。Aがβよりも小さいと判断した場合はステップS23へ進み、燃料分留装置16を稼動させた後、今回の制御ルーチンを終了する。
When it is determined in step S13 that A is smaller than B and A is larger than α, the process proceeds to step S24, where the
一方、Aがβよりも小さくない(Aがβ以上である)と判断した場合はステップS26へ進み、判定積算値Aが緊急燃料確保しきい値γよりも小さいか否かを判断する。緊急燃料確保しきい値γとしては、触媒8の機能再生時期まで(即ち判定積算値AがBになるまで)に殆ど時間がなく、触媒8へ添加するための燃料を緊急に確保する必要があると判断できるような値が設定される。Aがγよりも小さいと判断した場合はステップS27へ進み、ECU30は分留通路18へ原料燃料が供給可能か否かを判定するための判定温度を低下させる。続くステップS23においてECU30は、燃料分留装置16を稼動させる。その後、今回の制御ルーチンを終了する。なお、ECU30は判定温度以上であると判断した場合に燃料分留装置16を稼動させて燃料を分留する。そのため、この判定温度の低下は、燃料分留装置16の稼動時間を増加させ、軽質燃料の収率を向上させる。
On the other hand, when it is determined that A is not smaller than β (A is equal to or larger than β), the process proceeds to step S26, and it is determined whether or not the integrated determination value A is smaller than the emergency fuel securing threshold γ. The emergency fuel securing threshold γ has almost no time until the function regeneration time of the catalyst 8 (that is, until the judgment integrated value A becomes B), and it is necessary to urgently secure the fuel to be added to the
一方、Aがγよりも小さくない(Aがγ以上である)と判断した場合はステップS28へ進み、分岐部18bにおいて液相燃料が気相通路21へ導入されるように分留通路18へ供給する燃料の流量を増加させる。続くステップS23においてECU30は、燃料分留装置16を稼動させる。その後、今回の制御ルーチンを終了する。図2(b)に、分留通路18へ供給する燃料量を増加させた場合の分岐部18bの状態の一例を示す。図2(b)から明らかなように、分岐部18bへ流入する液相燃料量が増加した場合は、液相燃料の一部が液相通路22を越えて気相通路21へ導入される。そのため、軽質燃料タンク23に触媒8の機能再生時に必要な量の燃料を確保することができる。
On the other hand, if it is determined that A is not smaller than γ (A is greater than or equal to γ), the process proceeds to step S28, and the liquid phase fuel is introduced into the
なお、ステップS24でVlがVgよりも少なくない(VlがVg以上である)と判断した場合はステップS29に進み、ECU30は燃料分留装置16を停止させる。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
If it is determined in step S24 that Vl is not less than Vg (Vl is Vg or more), the process proceeds to step S29, where the
このように燃料分留装置16を、機能再生時期までの時間と軽質燃料タンク23に貯留されている燃料量とに応じて動作させることで、燃料分留装置16の無駄な稼動時間を無くすことができる。
Thus, by operating the
排気浄化触媒8の機能再生を行う間隔が長く、例えば燃料タンク14の貯留量の上限値の数倍の燃料量が消費される毎に触媒8の機能再生が行われる場合、軽質燃料タンク23に貯留すべき軽質燃料の目標量を設定し、燃料タンク14に燃料が補給される毎にこの目標量を増加させていってもよい。例えば内燃機関1で燃料タンク14の貯留量の上限値の3倍の燃料量が消費される毎に触媒8の機能再生が行われる場合、燃料タンク14に一回目の燃料が補給された時、まず目標量に機能再生時に触媒8へ添加する軽質燃料量の1/3の量が設定される。燃料タンク14に二回目の燃料が補給された時は、目標量として添加する軽質燃料量の2/3の量が設定される。最後に、燃料タンク14に三回目の燃料が補給されたときは、目標量として触媒8に添加する軽質燃料量が設定される。このように、徐々に軽質燃料タンク23に確保すべき軽質燃料量を増加させる場合、燃料タンク14から一度に大量の軽質燃料が分留されることがない。そのため、原料燃料の急速な重質化が防止できる。なお、目標量を変更するために使用するパラメータは、燃料消費量に限定されない。例えば、走行距離に応じて目標量を変更してもよい。
When the function regeneration of the
本発明は以上の実施形態に限定されず、本発明の技術的思想の範囲内において、種々の形態で実施してよい。例えば、内燃機関はディーゼルエンジンに限定されず、ガソリンエンジンに本発明を適用することもできる。排気通路に配置される排気浄化手段は、吸蔵還元型NOx触媒を担持したパティキュレートフィルタに限定されない。例えば、パティキュレートフィルタや、吸蔵還元型NOx触媒を配置してもよい。パティキュレートフィルタを排気通路へ配置した場合、所定の周期でPM再生が実行されるので、このPM再生までに軽質燃料が確保されるように燃料分留装置を稼動スケジュールが管理される。吸蔵還元型NOx触媒を配置した場合は、NOx還元、S再生が実行されるので、これらの処理が実行される時期までに、それぞれの処理で必要な軽質燃料量が確保されるように稼動スケジュールが管理される。 The present invention is not limited to the above embodiment, and may be implemented in various forms within the scope of the technical idea of the present invention. For example, the internal combustion engine is not limited to a diesel engine, and the present invention can also be applied to a gasoline engine. The exhaust purification means disposed in the exhaust passage is not limited to the particulate filter carrying the NOx storage reduction catalyst. For example, a particulate filter or an NOx storage reduction catalyst may be disposed. When the particulate filter is arranged in the exhaust passage, PM regeneration is executed at a predetermined cycle, and therefore the operation schedule of the fuel fractionation device is managed so that light fuel is secured by this PM regeneration. When the NOx storage reduction catalyst is arranged, NOx reduction and S regeneration are executed, so that the operation schedule is ensured so that the amount of light fuel necessary for each process is ensured by the time when these processes are executed. Is managed.
1 内燃機関
4 排気通路
8 排気浄化触媒(排気浄化手段)
14 燃料タンク
16 燃料分留装置(分留手段)
17 燃料添加装置(気相燃料供給手段)
23 軽質燃料タンク(気相燃料貯留手段)
24 貯留量センサ(貯留量取得手段)
30 エンジンコントロールユニット(再生時期推定手段、燃料供給量設定手段、分留管理手段)
1 Internal combustion engine 4
14
17 Fuel addition device (gas phase fuel supply means)
23 Light fuel tank (Gas phase fuel storage means)
24 storage amount sensor (storage amount acquisition means)
30 Engine control unit (regeneration time estimation means, fuel supply amount setting means, fractionation management means)
Claims (8)
前記排気浄化手段の機能再生時期を推定する再生時期推定手段と、前記排気浄化手段の機能再生時に前記気相燃料供給手段から供給する気相燃料量を設定する燃料供給量設定手段と、前記気相燃料貯留手段の貯留量を取得する貯留量取得手段と、前記燃料供給量設定手段が設定した気相燃料量と前記貯留量取得手段が取得した貯留量とから推定される気相燃料の不足量と前記再生時期推定手段が推定した機能再生時期とに基づいて前記分留手段の稼動を管理する分留管理手段と、を備え、
前記分留管理手段は、次回の機能再生時期までの時間が所定の判定時間よりも短いと判断した場合に前記分留手段を稼動させることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 A fractionating means for fractionating a fuel supplied from a fuel tank of an internal combustion engine into a gas phase and a liquid phase; a gas phase fuel storing means for storing the fuel in the gas phase fractionated by the fractionating means; An exhaust gas purification unit that is disposed in an exhaust passage of the internal combustion engine and whose function is regenerated by temperature increase and / or air-fuel ratio control, and a gas phase fuel supply that supplies the gas phase fuel of the gas phase fuel storage unit to the exhaust gas purification unit An exhaust gas purification device for an internal combustion engine comprising:
A regeneration timing estimating means for estimating a function regeneration timing of the exhaust purification means; a fuel supply amount setting means for setting a gas phase fuel amount supplied from the gas phase fuel supply means at the time of function regeneration of the exhaust purification means; Shortage of gas phase fuel estimated from the storage amount acquisition means for acquiring the storage amount of the phase fuel storage means, the gas phase fuel amount set by the fuel supply amount setting means and the storage amount acquired by the storage amount acquisition means A fractionation management means for managing the operation of the fractionation means based on the amount and the function regeneration time estimated by the regeneration time estimation means,
The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, wherein the fractionation management means operates the fractionation means when it is determined that the time until the next function regeneration time is shorter than a predetermined determination time .
前記分留管理手段は、前記分留手段によって燃料が目標温度まで昇温されると判断した場合に前記分留手段を稼動させることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。 The fractionating means fractionates fuel using the exhaust heat of the internal combustion engine,
2. The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the fractionation management unit operates the fractionation unit when it is determined that the fuel is heated to a target temperature by the fractionation unit. .
前記分留管理手段は、前記燃料タンクへ燃料が補給される毎に前記目標量を増加させることを特徴とする請求項1又は2に記載の内燃機関の排気浄化装置。 A target amount of vapor phase fuel to be stored in the vapor phase fuel storage means is set,
3. The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the fraction management unit increases the target amount each time fuel is supplied to the fuel tank.
前記排気浄化手段の機能再生時期を推定する再生時期推定手段と、前記排気浄化手段の機能再生時に前記気相燃料供給手段から供給する気相燃料量を設定する燃料供給量設定手段と、前記気相燃料貯留手段の貯留量を取得する貯留量取得手段と、前記燃料供給量設定手段が設定した気相燃料量と前記貯留量取得手段が取得した貯留量とから推定される気相燃料の不足量と前記再生時期推定手段が推定した機能再生時期とに基づいて前記分留手段の稼動を管理する分留管理手段と、を備え、 A regeneration timing estimating means for estimating a function regeneration timing of the exhaust purification means; a fuel supply amount setting means for setting a gas phase fuel amount supplied from the gas phase fuel supply means at the time of function regeneration of the exhaust purification means; Shortage of gas phase fuel estimated from the storage amount acquisition means for acquiring the storage amount of the phase fuel storage means, the gas phase fuel amount set by the fuel supply amount setting means and the storage amount acquired by the storage amount acquisition means A fractionation management means for managing the operation of the fractionation means based on the amount and the function regeneration time estimated by the regeneration time estimation means,
前記気相燃料貯留手段に貯留すべき気相燃料の目標量が設定され、 A target amount of vapor phase fuel to be stored in the vapor phase fuel storage means is set,
前記分留管理手段は、前記燃料タンクへ燃料が補給される毎に前記目標量を増加させることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, wherein the fraction management means increases the target amount each time fuel is supplied to the fuel tank.
前記分留管理手段は、前記分留手段によって燃料が目標温度まで昇温されると判断した場合に前記分留手段を稼動させることを特徴とする請求項4に記載の内燃機関の排気浄化装置。 5. The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 4, wherein the fractionation management unit operates the fractionation unit when it is determined that the fuel is heated to a target temperature by the fractionation unit. .
前記分留管理手段は、前記燃料タンクに貯留されている燃料から分留される気相燃料の割合が目標分留割合以下に制限されるように前記分留手段を稼動させることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の内燃機関の燃料浄化装置。 The fuel tank is returned to the fractionated liquid phase fuel,
The fraction management means operates the fractionation means so that a ratio of vapor phase fuel fractionated from the fuel stored in the fuel tank is limited to a target fraction fraction or less. The fuel purification apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5 .
前記排気浄化手段の機能再生時期を推定する再生時期推定手段と、前記排気浄化手段の機能再生時に前記気相燃料供給手段から供給する気相燃料量を設定する燃料供給量設定手段と、前記気相燃料貯留手段の貯留量を取得する貯留量取得手段と、前記燃料供給量設定手段が設定した気相燃料量と前記貯留量取得手段が取得した貯留量とから推定される気相燃料の不足量と前記再生時期推定手段が推定した機能再生時期とに基づいて前記分留手段の稼動を管理する分留管理手段と、を備え、 A regeneration timing estimating means for estimating a function regeneration timing of the exhaust purification means; a fuel supply amount setting means for setting a gas phase fuel amount supplied from the gas phase fuel supply means at the time of function regeneration of the exhaust purification means; Shortage of gas phase fuel estimated from the storage amount acquisition means for acquiring the storage amount of the phase fuel storage means, the gas phase fuel amount set by the fuel supply amount setting means and the storage amount acquired by the storage amount acquisition means A fractionation management means for managing the operation of the fractionation means based on the amount and the function regeneration time estimated by the regeneration time estimation means,
前記燃料タンクには分留された液相の燃料が戻され、 The fuel tank is returned to the fractionated liquid phase fuel,
前記分留管理手段は、前記燃料タンクに貯留されている燃料から分留される気相燃料の割合が目標分留割合以下に制限されるように前記分留手段を稼動させることを特徴とする内燃機関の燃料浄化装置。 The fraction management means operates the fractionation means so that a ratio of vapor phase fuel fractionated from the fuel stored in the fuel tank is limited to a target fraction fraction or less. A fuel purification device for an internal combustion engine.
前記分留管理手段は、前記分留手段によって燃料が目標温度まで昇温されると判断した場合に前記分留手段を稼動させることを特徴とする請求項7に記載の内燃機関の排気浄化装置。 8. The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 7, wherein the fractionation management means operates the fractionation means when it is determined that the fuel is heated to a target temperature by the fractionation means. .
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