JP2005344617A - Diesel engine exhaust purification system - Google Patents
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Abstract
【課題】DPFを再生する機会を利用してNOx触媒装置を再生することで、NOx触媒装置の再生に際して燃費性能を向上させるようにしたディーゼルエンジンの排気浄化装置を提供する。
【解決手段】ディーゼルエンジンの排気浄化装置において、検出された運転状態に基づき、吸気量を減少させると共に、燃焼後に燃料を噴射させて燃焼させ、捕集された微粒子を燃焼させてDPF(フィルタ)を再生し(S10からS16)、そのフィルタ再生のとき、検出された酸素濃度が減少するように還元剤を供給し、LNC(NOx触媒装置)に付着した排気中の被毒物質(SOx)を還元・除去して再生する(S18からS20)。
【選択図】図2An exhaust purification device for a diesel engine is provided that improves fuel efficiency when regenerating the NOx catalyst device by regenerating the NOx catalyst device by utilizing the opportunity to regenerate the DPF.
In an exhaust emission control device for a diesel engine, an intake air amount is decreased based on a detected operating state, fuel is injected after combustion, and the collected particulates are combusted to cause DPF (filter). Is regenerated (S10 to S16), and when the filter is regenerated, a reducing agent is supplied so that the detected oxygen concentration decreases, and poisonous substances (SOx) in the exhaust adhering to the LNC (NOx catalyst device) are removed Reduction and removal are performed (S18 to S20).
[Selection] Figure 2
Description
この発明はディーゼルエンジンの排気浄化装置に関し、より具体的にはディーゼルエンジンの排気浄化装置を構成するDPF(ディーゼルパーティキュレートフィルタ)などの再生処理についての装置に関する。 The present invention relates to an exhaust emission control device for a diesel engine, and more specifically to an apparatus for regeneration processing such as a DPF (diesel particulate filter) constituting the exhaust emission purification device for a diesel engine.
ディーゼルエンジンの排気系には、排ガス中の未燃HC(炭化水素)などの固形微粒子(パーティキュレート)を捕集するフィルタ(DPF)が設けられると共に、排ガス(排気)中のNOx(窒素酸化物)成分を吸収するNOx触媒装置が配置される。DPFに捕集される微粒子が付着して堆積すると目詰まりを起こすことから、燃焼させてDPFを再生する必要があると共に、NOx触媒装置にあっても、SOx(硫黄酸化物)が付着すると、それによってNOx浄化性能が低下する。従って、DPFあるいはNOx触媒装置については定期的に付着物を除去し、再生する必要がある。 The exhaust system of the diesel engine is provided with a filter (DPF) that collects solid particulates (particulates) such as unburned HC (hydrocarbon) in the exhaust gas, and NOx (nitrogen oxides) in the exhaust gas (exhaust). ) A NOx catalyst device that absorbs the components is arranged. When fine particles collected in the DPF adhere and accumulate, clogging occurs, so it is necessary to regenerate the DPF by burning it, and even if the SOx (sulfur oxide) adheres to the NOx catalyst device, As a result, the NOx purification performance decreases. Therefore, the DPF or NOx catalyst device needs to be periodically removed and regenerated.
その点に関し、下記の特許文献1記載の技術にあっては、ディーゼルエンジンの排気系に、排ガスの流れにおいて上流側から酸化触媒装置と、DPFと、NOx触媒装置とを直列に配置すると共に、DPFとNOx触媒装置の間に排ガス中のNOxを還元するための添加剤(軽油)を噴射する添加装置を設ける構成を提案している。これにより、排ガス中のNOxを酸化触媒装置で酸化してNO2とし、そのNO2とDPFに堆積した微粒子とを反応させてDPFを再生すると共に、後段のNOx触媒装置において、反応しなかったNO2を添加剤によってN2またはNOに還元することで、NO2などのNOxを低減している。 With regard to this point, in the technology described in Patent Document 1 below, an oxidation catalyst device, a DPF, and a NOx catalyst device are arranged in series from the upstream side in the exhaust gas flow in the exhaust system of the diesel engine, The structure which provides the addition apparatus which injects the additive (light oil) for reduce | restoring NOx in exhaust gas between DPF and NOx catalyst apparatus is proposed. Accordingly, the NO 2 to oxidize NOx in the exhaust gas in the oxidation catalyst device, together with its NO 2 and with the microparticles are reacted deposited in the DPF to play DPF, in a subsequent stage of the NOx catalyst device, did not react by reducing the N 2 or NO by additives NO 2, thereby reducing the NOx such as NO 2.
また、特許文献2記載の技術は、空気過剰率が1.0から1.5の値となるようにEGRおよび吸気絞りを調整すると共に、排ガス中の残存酸素量に応じて軽油(炭化水素)を還元剤として混入し、NOx触媒装置において混入した軽油で積極的に酸化反応を生じさせることで触媒温度を昇温させ、よって生じた高温還元雰囲気で触媒装置に付着しているSOx(被毒物質)を還元させて除去することで触媒装置を被毒から再生する技術を提案している。
しかしながら、特許文献1記載の技術にあっては、空気流量を減少させていないことから、還元雰囲気まで空気過剰率を操作するために必要な還元剤、即ち、ディーゼルエンジンの燃料である軽油の使用量が増加し、DPFの再生において燃費性能が低下するという問題がある。 However, in the technique described in Patent Document 1, since the air flow rate is not reduced, the reducing agent necessary for operating the excess air ratio to the reducing atmosphere, that is, the use of light oil that is the fuel of the diesel engine is used. There is a problem that the amount of fuel increases, and the fuel efficiency decreases in the regeneration of the DPF.
また、特許文献2記載の技術にあっては、空気過剰率が1.5程度までの値となるようにEGRおよび吸気絞りを調整すると共に、排ガス中の残存酸素量に応じて軽油(炭化水素)を還元剤として混入し、混入した軽油で積極的に酸化反応を生じさせることで触媒温度を再生可能温度まで昇温させているが、その温度まで昇温させるにはかなりの軽油を必要するため、燃費性能の点で改善の余地があった。 In the technique described in Patent Document 2, the EGR and the intake air throttle are adjusted so that the excess air ratio becomes a value of up to about 1.5, and the light oil (hydrocarbon) according to the amount of residual oxygen in the exhaust gas. ) Is mixed as a reducing agent, and the catalyst temperature is raised to a reproducible temperature by actively causing an oxidation reaction with the mixed light oil. However, a considerable amount of light oil is required to raise the temperature to that temperature. Therefore, there was room for improvement in terms of fuel efficiency.
従って、この発明の目的は上記した課題を解決し、DPFを再生する機会を利用してNOx触媒装置を再生することで、NOx触媒装置の再生に際して燃費性能を向上させるようにしたディーゼルエンジンの排気浄化装置を提供することにある。 Accordingly, the object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to regenerate the NOx catalyst device by utilizing the opportunity to regenerate the DPF, thereby improving the fuel efficiency in the regeneration of the NOx catalyst device. It is to provide a purification device.
上記の目的を解決するために、請求項1にあっては排気中の微粒子を捕集するフィルタと、前記フィルタの下流に配置されて排気中のNOx成分を除去するNOx触媒装置とを備えるディーゼルエンジンの排気浄化装置において、前記ディーゼルエンジンの吸気通路に設けられ、前記吸気通路の吸気量を減少させる吸気絞り装置と、前記フィルタと前記NOx触媒装置との間に設けられ、排気に還元剤を供給する還元剤供給装置と、前記フィルタに捕集された微粒子を燃焼させ、前記フィルタの詰まりを解消するフィルタ再生を実行するフィルタ再生手段と、およびフィルタ再生時に前記還元剤供給装置を動作させて前記NOx触媒装置に還元剤を供給し、前記フィルタ再生と前記NOx触媒装置のSOx被毒再生とを同時に行わせる同時再生手段とを備える如く構成した。 In order to solve the above-mentioned object, the diesel engine according to claim 1 is provided with a filter that collects particulates in exhaust gas and a NOx catalyst device that is disposed downstream of the filter and removes NOx components in the exhaust gas. In the engine exhaust gas purification apparatus, an intake throttle device that is provided in an intake passage of the diesel engine and reduces an intake air amount of the intake passage, and is provided between the filter and the NOx catalyst device, and a reducing agent is added to the exhaust gas. A reducing agent supply device to be supplied; filter regeneration means for performing filter regeneration for eliminating particulate clogged by the filter by collecting particulates collected by the filter; and operating the reducing agent supply device during filter regeneration. Simultaneous reduction of supplying a reducing agent to the NOx catalyst device and simultaneously performing regeneration of the filter and regeneration of SOx poisoning of the NOx catalyst device It was composed as and means.
請求項2に係るディーゼルエンジンの排気浄化装置にあっては、さらに、前記ディーゼルエンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、前記NOx触媒装置に流入する排気温度を検出する排気温度検出手段と、および前記運転状態検出手段が検出した運転状態に基づいて前記NOx触媒装置の上流の温度が所定の値となるように温度を制御する触媒装置上流温度制御手段とを備える如く構成した。 The diesel engine exhaust gas purification apparatus according to claim 2 further includes an operation state detection means for detecting an operation state of the diesel engine, and an exhaust temperature detection means for detecting an exhaust temperature flowing into the NOx catalyst device. And a catalyst device upstream temperature control means for controlling the temperature so that the temperature upstream of the NOx catalyst device becomes a predetermined value based on the operation state detected by the operation state detection means.
請求項3に係るディーゼルエンジンの排気浄化装置にあっては、前記同時再生手段は、前記フィルタ再生手段がn(n>1)回動作する度に、1回動作する如く構成した。 In the exhaust gas purification apparatus for a diesel engine according to a third aspect, the simultaneous regeneration means is configured to operate once every time the filter regeneration means operates n (n> 1) times.
請求項1にあっては、排気中の微粒子を捕集するフィルタと、前記フィルタの下流に配置されて排気中のNOx成分を除去するNOx触媒装置とを備えるディーゼルエンジンの排気浄化装置において、前記ディーゼルエンジンの吸気通路に設けられ、前記吸気通路の吸気量を減少させる吸気絞り装置と、前記フィルタと前記NOx触媒装置との間に設けられ、排気に還元剤を供給する還元剤供給装置と、前記フィルタに捕集された微粒子を燃焼させ、前記フィルタの詰まりを解消するフィルタ再生を実行するフィルタ再生手段と、およびフィルタ再生時に前記還元剤供給装置を動作させて前記NOx触媒装置に還元剤を供給し、前記フィルタ再生と前記NOx触媒装置のSOx被毒再生とを同時に行わせる同時再生手段とを備えるように構成、即ち、DPFの再生に同期してNOx触媒装置の再生を行うように構成したので、DPFでの燃焼によって昇温された高温の排気(排ガス)をNOx触媒装置に供給することができ、再生可能温度まで昇温させるに必要な燃料などの還元剤の使用量を減少させることができるので、燃費性能を改善しつつ、NOx触媒装置を再生することができる。 In claim 1, in an exhaust emission control device for a diesel engine, comprising: a filter that collects particulates in exhaust gas; and a NOx catalyst device that is disposed downstream of the filter and removes NOx components in exhaust gas. An intake throttle device that is provided in an intake passage of a diesel engine and reduces an intake amount of the intake passage; a reducing agent supply device that is provided between the filter and the NOx catalyst device and supplies a reducing agent to exhaust; Filter regeneration means for performing filter regeneration for burning particulates collected by the filter and eliminating clogging of the filter, and operating the reducing agent supply device during filter regeneration to apply a reducing agent to the NOx catalyst device And a simultaneous regeneration means for supplying and simultaneously performing the filter regeneration and the SOx poisoning regeneration of the NOx catalyst device That is, since the NOx catalyst device is regenerated in synchronization with the regeneration of the DPF, the high-temperature exhaust gas (exhaust gas) heated by the combustion in the DPF can be supplied to the NOx catalyst device and can be regenerated. Since the amount of reducing agent used such as fuel required to raise the temperature can be reduced, the NOx catalyst device can be regenerated while improving fuel efficiency.
さらに、NOx触媒装置でのSOx還元には、CO(一酸化炭素)とHC(炭化水素)が存在すると、酸素濃度は同一でも還元効果が向上するが、DPFの再生時に発生する大量のCO(一酸化炭素)とHC(炭化水素)をNOx触媒装置に供給することができるので、NOx触媒装置を一層効果的に再生することができる。 Further, in the reduction of SOx in the NOx catalyst device, if CO (carbon monoxide) and HC (hydrocarbon) are present, the reduction effect is improved even if the oxygen concentration is the same, but a large amount of CO ( Since carbon monoxide) and HC (hydrocarbon) can be supplied to the NOx catalyst device, the NOx catalyst device can be regenerated more effectively.
このとき、DPFの再生に際して吸気量を減少させることで、DPF再生に必要最小限の量の酸素を供給するため、DPF下流の酸素濃度を低くすると同時にCOおよびHCを増加させることでき、NOx触媒の再生効率を高めることができる。 At this time, by reducing the amount of intake air during the regeneration of the DPF, the minimum amount of oxygen necessary for the regeneration of the DPF is supplied, so that the oxygen concentration downstream of the DPF can be lowered and the CO and HC can be increased simultaneously. Can improve the reproduction efficiency.
請求項2に係るディーゼルエンジンの排気浄化装置にあっては、さらに、前記ディーゼルエンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、前記NOx触媒装置に流入する排気温度を検出する排気温度検出手段と、および前記運転状態検出手段が検出した運転状態に基づいて前記NOx触媒装置の上流の温度が所定の値となるように温度を制御する触媒装置上流温度制御手段とを備えるように構成したので、前記した効果に加え、NOx触媒装置の温度を再生に必要な温度まで確実に昇温することができる。 The diesel engine exhaust gas purification apparatus according to claim 2 further includes an operation state detection means for detecting an operation state of the diesel engine, and an exhaust temperature detection means for detecting an exhaust temperature flowing into the NOx catalyst device. And a catalyst device upstream temperature control means for controlling the temperature so that the temperature upstream of the NOx catalyst device becomes a predetermined value based on the operation state detected by the operation state detection means. In addition to the effects described above, the temperature of the NOx catalyst device can be reliably raised to the temperature required for regeneration.
請求項3に係るディーゼルエンジンの排気浄化装置にあっては、NOx触媒装置の再生を、フィルタの再生がn(n>1)回行われる度に1回行うように構成したので、NOx触媒装置の再生がDPFの再生ほど頻繁に必要とされない場合、NOx触媒装置の再生頻度に応じて最適に再生を行うことができる。また、必要な場合にのみNOx触媒装置のSOx再生とDPFの再生とを同時に行うことによって、燃料の使用量を節約することができる。 In the exhaust purification device for a diesel engine according to claim 3, since the regeneration of the NOx catalyst device is performed once every n (n> 1) times of regeneration of the filter, the NOx catalyst device When the regeneration of this is not required as frequently as the regeneration of the DPF, the regeneration can be optimally performed according to the regeneration frequency of the NOx catalyst device. Further, the amount of fuel used can be saved by simultaneously performing SOx regeneration and DPF regeneration of the NOx catalyst device only when necessary.
以下、添付図面に即してこの発明に係るディーゼルエンジンの排気浄化装置を実施するための最良の形態について説明する。 The best mode for carrying out an exhaust emission control device for a diesel engine according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
図1は、この発明の第1実施例に係るディーゼルエンジンの排気浄化装置を全体的に示す概略図である。 FIG. 1 is a schematic view generally showing an exhaust emission control device for a diesel engine according to a first embodiment of the present invention.
図1において、符号10は、4気筒のディーゼル機関(内燃機関。以下「エンジン」という)を示す。エンジン10において、エアクリーナ(図示せず)から吸入された空気は吸気管(吸気路)12とそれから分岐する吸気マニホルド(図示せず)を流れ、それぞれの気筒の吸気バルブ(図示せず)が開弁すると共に、ピストン(図示せず)が下降するとき、燃焼室(図示せず)に吸入される。吸入された空気はピストンが上昇するとき圧縮されて高温となる。
In FIG. 1,
吸気管12の適宜位置には吸気絞り装置14が配置される。吸気絞り装置14はバルブ14aと、それに接続される電動モータなどのアクチュエータ14bを備える。吸気絞り装置14において、駆動回路(図示せず)を介してアクチュエータ14bが駆動されるとき、それに応じてバルブ14aが閉鎖方向に駆動されて吸気管12の開度を絞り方向に調整し、そこを通過する吸気量を減少させる。
An intake throttle device 14 is disposed at an appropriate position of the intake pipe 12. The intake throttle device 14 includes a
他方、燃料タンク(図示せず)に貯留された燃料(軽油)はポンプおよびコモンレール(共に図示せず)を介してそれぞれの気筒の燃焼室を臨む位置に配置されたインジェクタ16に供給され、駆動回路(図示せず)を介してインジェクタ16が駆動(開弁)されるとき、燃焼室に噴射され、高圧縮・高温となった吸入空気に触れて自然着火して燃焼する。それによってピストンは下方に駆動された後、再び上昇し、排気バルブ(図示せず)が開弁するとき、排ガス(排気)を排気系に排出する。
On the other hand, fuel (light oil) stored in a fuel tank (not shown) is supplied to an
排気系において、排気マニホルド(図示せず)に接続された排気管20の適宜位置には、白金などからなる酸化触媒装置(以下「DOC」という)22が配置されると共に、その下流には排ガス中の未燃HC(炭化水素)の固形微粒子(パーティキュレート)を捕集するフィルタ(Diesel Particulate Filter。以下「DPF」という)24が配置され、さらにその下流には排ガス中のNOx(窒素酸化物)成分を吸収するNOx触媒装置(以下「LNC」という)26が配置される。
In the exhaust system, an oxidation catalyst device (hereinafter referred to as “DOC”) 22 made of platinum or the like is disposed at an appropriate position of an
DPF24はセラミック製のハニカムフィルタからなり、その内部に上流側端部が閉塞されると共に、下流側端部が開放された排ガス通路と、上流側端部が開放されると共に、下流側端部が閉塞された排ガス通路とが交互に配列されると共に、隣接する通路間には多孔室の壁面が形成される。また、LNC26には、白金などを担体上に担持させたNOx触媒装置、あるいは金属炭化物または金属窒化物から選ばれる担体上にイリジウムとアルカリ土類金属を共存担持させた選択還元型のNOx触媒装置のいずれかが用いられる。 The DPF 24 is formed of a ceramic honeycomb filter, and the upstream end is closed inside the exhaust gas passage, the downstream end is opened, the upstream end is opened, and the downstream end is The closed exhaust gas passages are alternately arranged, and a wall surface of the porous chamber is formed between adjacent passages. The LNC 26 includes a NOx catalyst device in which platinum or the like is supported on a carrier, or a selective reduction type NOx catalyst device in which iridium and an alkaline earth metal are supported on a carrier selected from metal carbide or metal nitride. Either of these is used.
また、DPF24とLNC26の間には、そこを流れる排ガスに還元剤を供給する還元剤供給装置30が配置される。還元剤供給装置30も前記したインジェクタ16と同様の構造を備え、燃料供給系を介して燃料タンクに接続され、駆動回路(図示せず)を通じて駆動されるとき、圧送された燃料(軽油)を噴射して排ガスに供給する。
Further, a reducing
上記した排気系において、排ガスはDOC22において酸化雰囲気にあるとき、CO(一酸化炭素)とHC(炭化水素)が酸化・除去されて下流に流れ、DPF24でその中の未燃HC(炭化水素)などの固形微粒子(パーティキュレート)が捕集される。
In the exhaust system described above, when the exhaust gas is in an oxidizing atmosphere in the
排ガスは次いでLNC26に至り、排ガス中のNOx(窒素酸化物)成分およびSOx(硫黄酸化物)は、LNC26で吸収された後、エンジン外へと排出される。尚、LNC26に吸収されたNOxおよびSOxは、後述の如く、高温の還元雰囲気において還元作用によってS2あるいはN2に還元されて浄化される。
The exhaust gas then reaches the
また、排気管20と吸気管12との間にはEGR管(EGR通路)32が設けられて排気系と吸気系を接続すると共に、EGR管32にはEGRバルブ34が設けられ、EGR管32を開閉する。即ち、EGRバルブ34は、駆動回路(図示せず)を介して作動させられるとき、EGR管32から排ガスの一部を吸気系に還流させる。
Further, an EGR pipe (EGR passage) 32 is provided between the
エンジン10のクランク軸(図示せず)の付近には複数組の電磁ピックアップからなるクランク角センサ36が配置され、気筒判別信号を出力すると共に、4気筒のそれぞれのTDCあるいはその付近でTDC信号を出力し、さらに所定クランク角度ごとにクランク角度信号を出力する。
A
また、車両運転席(図示せず)の床面に配置されたアクセルペダル42の付近にはアクセル開度センサ44が配置され、アクセル開度(エンジン負荷を示す)APに応じた信号を出力すると共に、車輪(図示せず)の適宜位置には車輪速センサ46が配置され、車輪の所定角度当たりの回転ごとに信号を出力する。
In addition, an accelerator opening sensor 44 is disposed in the vicinity of an
エンジン10の排気系において、DOC22の上流位置には第1の広域空燃比センサ50が配置され、その部位を流れる排ガス中の酸素濃度に比例した出力を生じる。また、DOC22の下流位置でDPF24の上流位置には温度センサ(排気温度検出手段)52が配置され、DPFに流入する排ガスの温度に比例した出力を生じると共に、還元剤供給装置30の下流位置には第2の広域空燃比センサ54が配置され、その部位を流れる排ガス中の酸素濃度に比例した出力を生じる。
In the exhaust system of the
上記したセンサ群の出力は、ECU(電子制御ユニット)60に送られる。ECU60はCPU,ROM,RAMからなるマイクロコンピュータおよび図示しない入出力回路およびカウンタなどを備える。ECU60は、センサ群の出力の中、クランク角センサ36から出力されるクランク角度信号をカウンタでカウントしてエンジン回転数NEを検出(算出)する。
The output of the sensor group described above is sent to an ECU (electronic control unit) 60. The
またECU60は、車輪速センサ46の出力もカウンタでカウントして車速を検出すると共に、エンジン10が始動されてからの車両の走行距離を算出する。ECU60は、エンジン10が停止されるとき、算出した走行距離を図示しないバックアップRAMに格納された走行距離の累積値に加算して更新し、ある時点からの車両の走行距離の累積値を算出する。
The
尚、この実施例は排気浄化装置に関することから、説明の簡略化のため、エンジン10の通常の制御に使用される他のセンサの図示および説明を省略した。
Since this embodiment relates to an exhaust emission control device, illustration and description of other sensors used for normal control of the
次いで、図1に示すディーゼルエンジンの排気浄化装置の動作を説明する。 Next, the operation of the exhaust emission control device for a diesel engine shown in FIG. 1 will be described.
図2はその動作を示すフロー・チャートである。この動作はECU60のマイクロコンピュータにおいてCPUが行う処理である。
FIG. 2 is a flowchart showing the operation. This operation is a process performed by the CPU in the microcomputer of the
以下説明すると、S10においてDPF24の再生時期にあるか否か判断する。これは前記した車両の走行距離の積算値を所定の値と比較することで行う。即ち、車両の走行距離の積算値が所定の値を超えるとき、捕集されたパーティキュレートの量が過剰と推定して再生時期にあると判断する。
In the following description, it is determined in S10 whether or not the regeneration time of the
尚、それに代え、DPF24の前後の圧力を検出し、検出された圧力の差が所定値を超えたとき、DPF24が目詰まりしている、即ち、パーティキュレートの量が過大であって再生時期にあると判断するようにしても良い。
Instead of this, when the pressure before and after the
S10で否定されるときは以降の処理をスキップすると共に、肯定されるときはS12に進み、再生タイマ(アップカウンタ)をスタートさせ、S14に進み、温度センサ52で検出された排ガス温度に基づき、LNC26に流入する排ガス温度を予測(検出)する。
When the result in S10 is negative, the subsequent processing is skipped, and when the result is affirmative, the process proceeds to S12, the regeneration timer (up counter) is started, the process proceeds to S14, and based on the exhaust gas temperature detected by the
次いでS16に進み、予測(検出)された排ガス温度に基づき、LNC26の温度が所定の再生温度となるように、検出されたエンジン回転数NEとアクセル開度APに基づき、吸気絞り装置14のアクチュエータ14bとインジェクタ16を駆動し、吸気量を減少する制御を実行すると共に、燃焼後の排気行程における燃料を噴射するポストインジェクション(ポストInj)制御を実行する。
Next, in S16, based on the predicted (detected) exhaust gas temperature, the actuator of the intake throttle device 14 is based on the detected engine speed NE and the accelerator pedal opening AP so that the temperature of the
LNC26にあっては、高温の還元雰囲気にあるとき、還元剤として軽油などのHCが供給されるとき、付着したSOx(硫黄酸化物)は、それと還元することで除去されて再生されるが、還元雰囲気においてSOxを完全に除去するには、例えば600℃以上の高温を必要とする。
In the
そこで、この実施例においては、吸気量を減少させることで、新気の導入による温度低下を可能な限り抑制すると共に、ポストインジェクションを実行することで未燃燃料をDPF24に供給し、DPF24で燃焼させて昇温させるようにした。
Therefore, in this embodiment, by reducing the intake air amount, the temperature drop due to the introduction of fresh air is suppressed as much as possible, and the post-injection is performed to supply unburned fuel to the
具体的には、DPF24から流出する排ガス温度が650℃程度まで達するように上記のような制御を行う。これにより、DPF24から大量のCO,HCが発生され、650℃まで昇温された排ガス中に混入されて後段のLNC26に送られる。
Specifically, the above control is performed so that the temperature of the exhaust gas flowing out from the
次いでS18に進み、第2の広域空燃比センサ54の出力の出力に基づき、検出された酸素濃度が減少するように還元剤供給装置30を動作させて還元剤として燃料(軽油)を供給する。具体的には、還元剤供給装置30の上流での排ガスの酸素濃度が空燃比において17:1程度であるとき、LNC26に流入する排ガスの酸素濃度が空燃比において14:1程度となるように、燃料を噴射する。
Next, in S18, based on the output of the second wide area air-
このとき、DPF24から流出する排ガス中の酸素は固形微粒子(PM)の燃焼によって消費されるため、還元雰囲気に必要な燃料の量は僅少で足りる。また、同一の酸素濃度(空燃比)であれば、CO,HCの量が多いほど還元効率が向上するが、前記したように、DPF24から流出する排ガスには大量のCO,HCが含まれていることから、必要な燃料の量はさらに減少する。
At this time, oxygen in the exhaust gas flowing out from the
LNC26においては、よって生じた高温の還元雰囲気において付着されて堆積されたSOxは、供給された燃料中のHCおよび流入した排ガス中のCO,HCと還元されて除去され、LNC26がSOxによる被毒から再生される。
In the
次いでS20において再生タイマの値が所定値(再生に必要な所定時間)を超えたか否か判断する。所定値としては、DPF24とLNC26が共に再生されるに必要な時間を予め求めて設定する。否定されるときはS16に戻ると共に、肯定されるときはDPF24とLNC26の再生が完了したことから、終了して通常の排ガス浄化制御に戻る。
Next, in S20, it is determined whether or not the value of the reproduction timer has exceeded a predetermined value (a predetermined time required for reproduction). As the predetermined value, a time required for both the
この実施例にあっては、DPF24の再生に同期して(換言すれば同時に)LNC26の再生を行うようにしたので、DPF24での燃焼によって昇温された高温の排ガスをLNC26に供給することができ、再生可能な温度まで昇温させると共に還元雰囲気とするために必要な燃料(還元剤)の使用量を減少させることでき、よって燃費性能を改善しつつ、LNC26を再生することができる。
In this embodiment, since the
さらに、DPF24の再生時に発生する大量のCOとHCをLNC26に供給するようにしたので、LNC26を一層効果的に再生することができる。
Furthermore, since a large amount of CO and HC generated when the
また、検出された排気の温度に基づき、LNC26に流入する排気温度を予測(推定)し、推定された触媒流入温度に基づいて、LNC26の温度が所定の再生温度となるように、検出されたエンジン回転数NEとアクセル開度AP(即ち、検出された運転状態)に基づいて吸気絞り装置14とインジェクタ16を駆動するようにしたので、前記した効果に加え、LNC26の温度を再生に必要な温度まで確実に昇温することができる。
Further, the exhaust temperature flowing into the
図3は、この発明の第2実施例に係るディーゼルエンジンの排気浄化装置の動作を示すフロー・チャートである。 FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the exhaust emission control device for a diesel engine according to the second embodiment of the present invention.
第1実施例と相違する点に焦点をおいて説明すると、第2実施例に係るディーゼルエンジンの浄化装置にあっては、LNC26の再生は、DPF24の再生がn(n>1)回、例えば5回、実行される度に1回だけ実行するようにした。
The focus will be on differences from the first embodiment. In the diesel engine purification apparatus according to the second embodiment, the regeneration of the
以下説明すると、先ずS100においてDPF24の再生時期にあるか否か第1実施例と同様に判断し、否定されるときは以降の処理をスキップすると共に、肯定されるときはS102に進み、LNC26が再生時期にあるか否か判断する。これは例えば、LNC26下流のNOxセンサにより排ガス中のNOx濃度を検出し、NOx濃度に基づいてLNCの反応性の低下を判断することによって行う。
In the following description, first, in S100, it is determined whether or not the regeneration timing of the
S102で肯定されるときは、S104以降に進み、第1実施例と同様な同時再生処理を実行する。他方、S102で否定されるときは、S114以降に進み、DPF24の再生のみ実行する。具体的には、S114において、第2の再生タイマ(アップカウンタ)をスタートさせ、次いでS116に進み、燃焼後の排気行程における燃料を噴射するポストインジェクション(ポストInj)制御を実行する。即ち、ポストインジェクションによる燃料をDOC22内で燃焼させることによってDPF24が昇温し、結果、DPF24内の固形微粒子(PM)が燃焼することになる。
When the result in S102 is affirmative, the process proceeds to S104 and subsequent steps, and the same simultaneous reproduction process as in the first embodiment is executed. On the other hand, when the result in S102 is negative, the program proceeds to S114 and subsequent steps, and only the regeneration of the
次いでS118に進み、第2の再生タイマの値が第2の所定値(DPF24の再生に必要な所定時間)を超えたか否か判断する。第2の所定値としては、DPF24が再生されるに必要な時間を予め求めて設定する。S118において否定されるときはS116に戻ると共に、肯定されるときはDPF24の再生が完了したことから終了して通常の排ガス浄化制御に戻る。
Next, in S118, it is determined whether or not the value of the second regeneration timer has exceeded a second predetermined value (predetermined time required for regeneration of the DPF 24). As the second predetermined value, a time required for the
第2実施例にあっては、DPF24の再生時期とLNC26の再生時期が一致しない場合はDPF24の再生処理のみ行うと共に、一致した場合はDPF24の再生処理とLNC26再生処理を同時に行うようにした。
In the second embodiment, when the regeneration timing of the
即ち、LNC28の再生は、DPF24の再生がn(n>1)回行われる度に、1回行うように構成したので、LNC26の再生がDPF24の再生ほど頻繁に必要とされない場合、LNC26の再生頻度に応じて最適に再生を行うことができる。また、必要な場合にのみNOx触媒装置のSOx再生とDPFの再生とを同時に行うことによって、燃料の使用量を節約することができる。
That is, since the regeneration of the LNC is performed once every time the
尚、残余の構成および効果は、第1実施例と異ならない。 The remaining configuration and effects are not different from those of the first embodiment.
上記の如く、第1、第2の実施例においては、排気中の微粒子を捕集するフィルタ(DPF24)と、前記フィルタの下流に配置されて排気中のNOx成分を除去するNOx触媒装置(LNC26)とを備えるディーゼルエンジンの排気浄化装置において、前記ディーゼルエンジンの吸気通路12に設けられ、前記吸気通路の吸気量を減少させる吸気絞り装置14と、前記フィルタ(DPF24)と前記NOx触媒装置(LNC26)との間に設けられ、排気に還元剤を供給する還元剤供給装置30と、前記フィルタ(DPF24)に捕集された微粒子を燃焼させ、前記フィルタの詰まりを解消するフィルタ再生を実行するフィルタ再生手段(ECU60,S10からS16)と、およびフィルタ再生時に前記還元剤供給装置14を動作させて前記NOx触媒装置(LNC26)に還元剤を供給し、前記フィルタ(DPF24)再生と前記NOx触媒装置のSOx被毒再生とを同時に行わせる同時再生手段(ECU60,S18,S20)とを備える如く構成した。
As described above, in the first and second embodiments, the filter (DPF 24) that collects particulates in the exhaust, and the NOx catalyst device (LNC26) that is disposed downstream of the filter and removes NOx components in the exhaust. ), The intake throttle device 14 provided in the intake passage 12 of the diesel engine for reducing the intake amount of the intake passage, the filter (DPF 24), and the NOx catalyst device (LNC26). And a
さらに、前記ディーゼルエンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段(クランク角センサ36、アクセル開度センサ44)と、前記NOx触媒装置(LNC26)に流入する排気温度を検出する排気温度検出手段(温度センサ52,ECU60,S14)と、および前記運転状態検出手段が検出した運転状態に基づいて前記NOx触媒装置(LNC26)の上流の温度が所定の値となるように温度を制御する触媒装置上流温度制御手段(ECU60,S16)とを備える如く構成した。
Further, an operating state detecting means (crank
また、第2実施例にあっては、前記同時再生手段は、前記フィルタ再生手段がn(n>1)回動作する度に、1回動作する如く構成した(S100,S102)。 In the second embodiment, the simultaneous regeneration means is configured to operate once every time the filter regeneration means operates n (n> 1) (S100, S102).
さらに、上記において、この発明を車両用のエンジンを例にとって説明したが、この発明は、クランク軸を鉛直方向とした船外機などのような船舶用推進機関用エンジンにも適用が可能である。 Further, in the above description, the present invention has been described by taking the vehicle engine as an example. However, the present invention can also be applied to a marine propulsion engine engine such as an outboard motor having a crankshaft in a vertical direction. .
10 ディーゼルエンジン(内燃機関。エンジン)
12 吸気管(吸気系)
14 吸気絞り装置
16 インジェクタ
20 排気管(排気系)
22 酸化触媒装置(DOC)
24 フィルタ(DPF)
26 NOx触媒装置(LNC)
30 還元剤供給装置
32 EGR管(EGR通路)
34 EGRバルブ
36 クランク角センサ
44 アクセル開度センサ
54 第2の広域空燃比センサ
60 ECU(電子制御ユニット)
10 Diesel engine (internal combustion engine)
12 Intake pipe (intake system)
14
22 Oxidation catalyst equipment (DOC)
24 Filter (DPF)
26 NOx catalyst device (LNC)
30 Reducing
34
Claims (3)
a.前記ディーゼルエンジンの吸気通路に設けられ、前記吸気通路の吸気量を減少させる吸気絞り装置と、
b.前記フィルタと前記NOx触媒装置との間に設けられ、排気に還元剤を供給する還元剤供給装置と、
c.前記フィルタに捕集された微粒子を燃焼させ、前記フィルタの詰まりを解消するフィルタ再生を実行するフィルタ再生手段と、
および
d.フィルタ再生時に前記還元剤供給装置を動作させて前記NOx触媒装置に還元剤を供給し、前記フィルタ再生と前記NOx触媒装置のSOx被毒再生とを同時に行わせる同時再生手段と、
を備えたことを特徴とするディーゼルエンジンの排気浄化装置。 In a diesel engine exhaust gas purification apparatus comprising a filter that collects particulates in exhaust gas, and a NOx catalyst device that is disposed downstream of the filter and removes NOx components in exhaust gas,
a. An intake throttle device that is provided in an intake passage of the diesel engine and reduces an intake amount of the intake passage;
b. A reducing agent supply device that is provided between the filter and the NOx catalyst device and supplies a reducing agent to the exhaust;
c. Filter regeneration means for performing filter regeneration for burning particulates collected by the filter and eliminating clogging of the filter;
And d. Simultaneous regeneration means for operating the reducing agent supply device during filter regeneration to supply the reducing agent to the NOx catalyst device and simultaneously performing the filter regeneration and the SOx poisoning regeneration of the NOx catalyst device;
An exhaust emission control device for a diesel engine, comprising:
e.前記ディーゼルエンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、
f.前記NOx触媒装置に流入する排気温度を検出する排気温度検出手段と、
および
g.前記運転状態検出手段が検出した運転状態に基づいて前記NOx触媒装置の上流の温度が所定の値となるように温度を制御する触媒装置上流温度制御手段と、
を備えたことを特徴とする請求項1記載のディーゼルエンジンの排気浄化装置。 further,
e. An operating state detecting means for detecting an operating state of the diesel engine;
f. Exhaust temperature detecting means for detecting the exhaust temperature flowing into the NOx catalyst device;
And g. Catalyst device upstream temperature control means for controlling the temperature so that the temperature upstream of the NOx catalyst device becomes a predetermined value based on the operation state detected by the operation state detection unit;
The exhaust emission control device for a diesel engine according to claim 1, comprising:
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