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JP2016173037A - Exhaust emission control system - Google Patents

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JP2016173037A
JP2016173037A JP2015052208A JP2015052208A JP2016173037A JP 2016173037 A JP2016173037 A JP 2016173037A JP 2015052208 A JP2015052208 A JP 2015052208A JP 2015052208 A JP2015052208 A JP 2015052208A JP 2016173037 A JP2016173037 A JP 2016173037A
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JP
Japan
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temperature
intake
dpf
intake heater
catalyst
Prior art date
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Pending
Application number
JP2015052208A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
俊告 若松
Toshitsugu Wakamatsu
俊告 若松
嘉久 植田
Yoshihisa Ueda
嘉久 植田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Isuzu Motors Ltd
Original Assignee
Isuzu Motors Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To raise a temperature of a selective catalyst reduction type NOx catalyst or a particulate filter with the usage of an intake heater.SOLUTION: An exhaust emission control system according to an embodiment of the invention includes a selective catalyst reduction type NOx catalyst 24 provided in an exhaust passage 4 of an engine 1, an intake heater 50 provided in an intake passage 3, and a control unit 100 for operating the intake heater when a temperature of the NOx catalyst is lower than a prescribed activation start temperature. The exhaust emission control system according to another embodiment of this invention includes a particulate filter 23 provided in the exhaust passage and having a catalyst, the intake heater provided in the intake passage, and the control unit 100 for operating the intake heater when execution of regeneration control for regenerating the particulate filter is requested and a temperature of the particulate filter is lower than a prescribed temperature required for regeneration.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は排出ガス浄化システムに係り、特にエンジン(内燃機関)の排気ガスを浄化するためのシステムに関する。   The present invention relates to an exhaust gas purification system, and more particularly to a system for purifying exhaust gas of an engine (internal combustion engine).

一般的に、ディーゼルエンジンの排気通路には、排気中の窒素酸化物(NOx)を浄化するための選択触媒還元型NOx触媒と、排気中に含まれる粒子状物質(PM:Particulate Matter)を捕集して除去するパティキュレートフィルタとが設置されている。   Generally, the exhaust passage of a diesel engine captures a selective catalytic reduction type NOx catalyst for purifying nitrogen oxide (NOx) in exhaust gas and particulate matter (PM) contained in the exhaust gas. A particulate filter that collects and removes is installed.

また特許文献1には、ディーゼルエンジンの冷間始動性を改善すると共に冷間始動後の白煙排出を抑制するため、排気ガス温度に応じて吸気加熱用電気ヒータすなわちインテークヒータを制御することが記載されている。   Patent Document 1 discloses that an intake heater, that is, an intake heater, is controlled in accordance with the exhaust gas temperature in order to improve the cold startability of the diesel engine and suppress white smoke emission after the cold start. Have been described.

特開昭61−76755号公報JP-A-61-76755

選択触媒還元型NOx触媒のNOx浄化率を一定以上とするには、NOx触媒の温度を所定温度以上に高める必要がある。   In order to set the NOx purification rate of the selective catalytic reduction type NOx catalyst to a certain level or higher, it is necessary to raise the temperature of the NOx catalyst to a predetermined temperature or higher.

また、パティキュレートフィルタにおけるPM堆積量が所定量を超えたときには、その堆積PMを強制的に燃焼除去してPM捕集能を回復させるべく、再生制御が行われる。この再生制御の際にも、再生効率向上のため、パティキュレートフィルタの温度を所定温度以上に高める必要がある。   Further, when the amount of PM accumulated in the particulate filter exceeds a predetermined amount, regeneration control is performed so as to forcibly remove the accumulated PM to recover the PM trapping ability. Also in this regeneration control, it is necessary to raise the temperature of the particulate filter to a predetermined temperature or higher in order to improve the regeneration efficiency.

一方、前記インテークヒータは、エンジンの始動性改善や始動直後の燃焼性改善のために使用されるのが一般的で、選択触媒還元型NOx触媒やパティキュレートフィルタの昇温目的で利用されてはいなかった。   On the other hand, the intake heater is generally used for improving the startability of the engine and improving the combustibility immediately after the start, and is not used for the purpose of raising the temperature of the selective catalytic reduction type NOx catalyst or the particulate filter. There wasn't.

そこで本発明は、かかる事情に鑑みて創案され、その目的は、インテークヒータを利用して選択触媒還元型NOx触媒やパティキュレートフィルタを昇温することができる排出ガス浄化システムを提供することにある。   Accordingly, the present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide an exhaust gas purification system capable of raising the temperature of a selective catalytic reduction type NOx catalyst and a particulate filter using an intake heater. .

本発明の一の態様によれば、
エンジンの排気通路に設けられた選択触媒還元型NOx触媒と、
前記エンジンの吸気通路に設けられたインテークヒータと、
前記NOx触媒の温度が所定の活性開始温度未満のとき、前記インテークヒータを作動させるよう前記インテークヒータを制御する制御ユニットと、
を備えたことを特徴とする排出ガス浄化システムが提供される。
According to one aspect of the invention,
A selective catalytic reduction type NOx catalyst provided in the exhaust passage of the engine;
An intake heater provided in the intake passage of the engine;
A control unit that controls the intake heater to operate the intake heater when the temperature of the NOx catalyst is lower than a predetermined activation start temperature;
An exhaust gas purification system comprising: is provided.

本発明の他の態様によれば、
エンジンの排気通路に設けられ、触媒を有するパティキュレートフィルタと、
前記エンジンの吸気通路に設けられたインテークヒータと、
前記パティキュレートフィルタを再生させるための再生制御の実行要求があり、かつ前記パティキュレートフィルタの温度が前記パティキュレートフィルタの再生に必要な所定温度より低いとき、前記インテークヒータを作動させるよう前記インテークヒータを制御する制御ユニットと、
を備えたことを特徴とする排出ガス浄化システムが提供される。
According to another aspect of the invention,
A particulate filter provided in the exhaust passage of the engine and having a catalyst;
An intake heater provided in the intake passage of the engine;
The intake heater is operated so as to operate the intake heater when there is a regeneration control execution request for regenerating the particulate filter and the temperature of the particulate filter is lower than a predetermined temperature required for regeneration of the particulate filter. A control unit for controlling
An exhaust gas purification system comprising: is provided.

本発明によれば、インテークヒータを利用して選択触媒還元型NOx触媒やパティキュレートフィルタを昇温することができるという、優れた効果が発揮される。   According to the present invention, an excellent effect that the temperature of the selective catalytic reduction type NOx catalyst and the particulate filter can be raised using the intake heater is exhibited.

本発明の実施形態に係る排出ガス浄化システムの概略図である。1 is a schematic view of an exhaust gas purification system according to an embodiment of the present invention. 本実施形態における第1制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。3 is a flowchart showing a control routine of first control in the present embodiment. 本実施形態における第2制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。6 is a flowchart showing a control routine of second control in the present embodiment.

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

図1は、本発明の実施形態に係る排出ガス浄化システムの概略図である。エンジン(内燃機関)1は、車両に搭載された多気筒の圧縮着火式内燃機関、すなわちディーゼルエンジンである。   FIG. 1 is a schematic view of an exhaust gas purification system according to an embodiment of the present invention. The engine (internal combustion engine) 1 is a multi-cylinder compression ignition internal combustion engine mounted on a vehicle, that is, a diesel engine.

エンジン1は、エンジン本体2と、エンジン本体2に接続された吸気通路3および排気通路4と、燃料噴射装置5とを備える。エンジン本体2は、シリンダヘッド、シリンダブロック、クランクケース等の構造体と、その内部に収容されたピストン、クランクシャフト、動弁機構等とを含む。   The engine 1 includes an engine body 2, an intake passage 3 and an exhaust passage 4 connected to the engine body 2, and a fuel injection device 5. The engine body 2 includes structures such as a cylinder head, a cylinder block, and a crankcase, and a piston, a crankshaft, a valve mechanism, and the like housed therein.

燃料噴射装置5は、コモンレール式燃料噴射装置からなり、各気筒に設けられた燃料噴射弁すなわちインジェクタ7と、インジェクタ7に接続されたコモンレール8とを備える。インジェクタ7は、シリンダ9内に燃料を直接噴射する。コモンレール8は、インジェクタ7から噴射される燃料を高圧状態で貯留する。   The fuel injection device 5 includes a common rail fuel injection device, and includes a fuel injection valve, that is, an injector 7 provided in each cylinder, and a common rail 8 connected to the injector 7. The injector 7 directly injects fuel into the cylinder 9. The common rail 8 stores the fuel injected from the injector 7 in a high pressure state.

吸気通路3は、エンジン本体2(特にシリンダヘッド)に接続された吸気マニホールド10と、吸気マニホールド10の上流端に接続された吸気管11とにより主に画成される。吸気マニホールド10は、吸気管11から送られてきた吸気を各気筒の吸気ポートに分配供給する。吸気管11には、上流側から順に、エアクリーナ12、エアフローメータ13、ターボチャージャ14のコンプレッサ14C、インタークーラ15、および電子制御式スロットルバルブ16が設けられる。エアフローメータ13は、エンジン1の単位時間当たりの吸入空気量(吸気流量)を検出するためのセンサ(吸気量センサ)である。   The intake passage 3 is mainly defined by an intake manifold 10 connected to the engine body 2 (particularly a cylinder head) and an intake pipe 11 connected to the upstream end of the intake manifold 10. The intake manifold 10 distributes and supplies the intake air sent from the intake pipe 11 to the intake ports of each cylinder. The intake pipe 11 is provided with an air cleaner 12, an air flow meter 13, a compressor 14 </ b> C of the turbocharger 14, an intercooler 15, and an electronically controlled throttle valve 16 in order from the upstream side. The air flow meter 13 is a sensor (intake air amount sensor) for detecting the intake air amount (intake air flow rate) per unit time of the engine 1.

排気通路4は、エンジン本体2(特にシリンダヘッド)に接続された排気マニホールド20と、排気マニホールド20の下流側に配置された排気管21とにより主に画成される。排気マニホールド20は、各気筒の排気ポートから送られてきた排気ガスを集合する。排気管21、もしくは排気マニホールド20と排気管21の間には、ターボチャージャ14のタービン14Tが設けられる。タービン14Tより下流側の排気管21には、上流側から順に、酸化触媒22、パティキュレートフィルタ(以下「DPF」という)23、およびNOx触媒24が設けられる。   The exhaust passage 4 is mainly defined by an exhaust manifold 20 connected to the engine body 2 (particularly a cylinder head) and an exhaust pipe 21 disposed on the downstream side of the exhaust manifold 20. The exhaust manifold 20 collects exhaust gas sent from the exhaust port of each cylinder. A turbine 14 </ b> T of the turbocharger 14 is provided between the exhaust pipe 21 or between the exhaust manifold 20 and the exhaust pipe 21. In the exhaust pipe 21 downstream of the turbine 14T, an oxidation catalyst 22, a particulate filter (hereinafter referred to as “DPF”) 23, and a NOx catalyst 24 are provided in this order from the upstream side.

酸化触媒(DOC:Diesel Oxidation Catalyst)22は、排気ガス中の未燃成分(炭化水素HCおよび一酸化炭素CO)を酸化して浄化する。酸化触媒22は、HC,COの酸化時に生じた熱で排気ガスを加熱、昇温する機能を有する。また酸化触媒22は、排気中のNOをNO2に酸化し、排気中のNO2濃度を高める機能をも有する。 An oxidation catalyst (DOC: Diesel Oxidation Catalyst) 22 oxidizes and purifies unburned components (hydrocarbon HC and carbon monoxide CO) in the exhaust gas. The oxidation catalyst 22 has a function of heating and raising the temperature of exhaust gas with heat generated during oxidation of HC and CO. The oxidation catalyst 22 has oxidizes NO in the exhaust to NO 2, also the function of increasing the NO 2 concentration in the exhaust gas.

DPF23は、排気中に含まれる粒子状物質(PM:Particulate Matter)を捕集して除去するものである。このDPF23については後述する。   The DPF 23 collects and removes particulate matter (PM) contained in the exhaust gas. The DPF 23 will be described later.

NOx触媒24は、排気ガス中の窒素酸化物NOxを浄化するための触媒である。NOx触媒24は、選択触媒還元型NOx触媒(SCR:Selective Catalytic Reduction)からなり、還元剤が添加されたときにNOxを連続的に還元し得る。NOx触媒24の上流側、特に入口近傍の排気通路4には、還元剤としての尿素水をNOx触媒24に添加する添加弁25が設けられる。特にNOx触媒24は、その触媒温度(触媒床温)が活性温度域にあり、且つ、尿素水が添加されているときにNOxを還元浄化する。尿素水が添加されると、排気管内および触媒上で尿素水が加水分解され、アンモニアが生成される。このアンモニアがNOxと反応してNOxが還元される。   The NOx catalyst 24 is a catalyst for purifying nitrogen oxide NOx in the exhaust gas. The NOx catalyst 24 is composed of a selective catalytic reduction type NOx catalyst (SCR: Selective Catalytic Reduction), and can continuously reduce NOx when a reducing agent is added. An addition valve 25 for adding urea water as a reducing agent to the NOx catalyst 24 is provided on the upstream side of the NOx catalyst 24, particularly in the exhaust passage 4 near the inlet. In particular, the NOx catalyst 24 reduces and purifies NOx when the catalyst temperature (catalyst bed temperature) is in the active temperature range and urea water is added. When the urea water is added, the urea water is hydrolyzed in the exhaust pipe and on the catalyst to generate ammonia. This ammonia reacts with NOx to reduce NOx.

エンジン1はEGR装置30をも備える。EGR装置30は、排気通路4内(特に排気マニホールド20内)の排気ガスの一部(「EGRガス」という)を吸気通路3内(特に吸気マニホールド10内)に還流させるためのEGR通路31と、EGR通路31を流れるEGRガスを冷却するEGRクーラ32と、EGRガスの流量を調節するためのEGR弁33とを備える。   The engine 1 also includes an EGR device 30. The EGR device 30 includes an EGR passage 31 for returning a part of exhaust gas (referred to as “EGR gas”) in the exhaust passage 4 (especially in the exhaust manifold 20) to the intake passage 3 (particularly in the intake manifold 10). The EGR cooler 32 that cools the EGR gas flowing through the EGR passage 31 and the EGR valve 33 for adjusting the flow rate of the EGR gas are provided.

また本実施形態において、制御ユニットもしくはコントローラをなす電子制御ユニット(以下「ECU」と称す)100が設けられる。ECU100はCPU、ROM、RAM、入出力ポートおよび記憶装置等を含む。ECU100は、インジェクタ7、スロットルバルブ16、およびEGR弁33を制御する。   Further, in the present embodiment, an electronic control unit (hereinafter referred to as “ECU”) 100 serving as a control unit or a controller is provided. ECU 100 includes a CPU, a ROM, a RAM, an input / output port, a storage device, and the like. The ECU 100 controls the injector 7, the throttle valve 16, and the EGR valve 33.

センサ類に関して、上述のエアフローメータ13の他、エンジンの回転速度(rpm)を検出するための回転速度センサ40、アクセル開度を検出するためのアクセル開度センサ41が設けられる。また、酸化触媒22、DPF23およびNOx触媒24の各々の上流側ないし入口近傍の排気温度を検出するための排気温センサ42,43,44が設けられている。また、DPF23の上流側および下流側の排気圧の差圧を検出するための差圧センサ45が設けられている。これらセンサ類の出力信号はECU100に送られる。   Regarding the sensors, in addition to the air flow meter 13 described above, a rotational speed sensor 40 for detecting the rotational speed (rpm) of the engine and an accelerator opening sensor 41 for detecting the accelerator opening are provided. Further, exhaust temperature sensors 42, 43, and 44 are provided for detecting the exhaust temperature upstream of each of the oxidation catalyst 22, the DPF 23, and the NOx catalyst 24 or in the vicinity of the inlet. Further, a differential pressure sensor 45 for detecting a differential pressure between the exhaust pressure upstream and downstream of the DPF 23 is provided. Output signals from these sensors are sent to the ECU 100.

ECU100は、排気温センサ42,43,44により検出された排気温に基づき酸化触媒22、DPF23(特にその触媒)、およびNOx触媒24の温度をそれぞれ推定する。なお酸化触媒22、DPF23およびNOx触媒24の各々に設けられた温度センサにより各温度を直接検出しても構わないし、推定と検出を組み合わせてもよい。これら推定と検出を総称して取得という。またECU100は、差圧センサ45により検出された差圧に基づきDPF23のPM堆積量を推定する。なおPM堆積量は、車両の走行距離、エンジン運転時間、燃料噴射量積算値等に基づいて推定することもできる。   ECU 100 estimates the temperatures of oxidation catalyst 22, DPF 23 (particularly, the catalyst), and NOx catalyst 24 based on the exhaust temperatures detected by exhaust temperature sensors 42, 43, 44, respectively. Each temperature may be directly detected by a temperature sensor provided in each of the oxidation catalyst 22, the DPF 23, and the NOx catalyst 24, or estimation and detection may be combined. These estimation and detection are collectively referred to as acquisition. Further, the ECU 100 estimates the PM accumulation amount of the DPF 23 based on the differential pressure detected by the differential pressure sensor 45. The PM accumulation amount can also be estimated based on the travel distance of the vehicle, the engine operation time, the fuel injection amount integrated value, and the like.

本実施形態においては特に、吸気通路3にインテークヒータ50が設けられている。インテークヒータ50は、電熱ヒータを備えた電気式のヒータであり、ECU100によりオンオフ制御される。インテークヒータ50は本実施形態においては吸気マニホールド10の直前の吸気管11に設置されている。通常、インテークヒータ50はオフとされる。インテークヒータ50がオンされたとき、インテークヒータ50は、吸気管11内の吸気を加熱する。これにより加熱された吸気を吸気マニホールド10を通じて全気筒に行き渡らせることができる。   Particularly in the present embodiment, an intake heater 50 is provided in the intake passage 3. The intake heater 50 is an electric heater provided with an electric heater, and is on / off controlled by the ECU 100. Intake heater 50 is installed in intake pipe 11 just before intake manifold 10 in this embodiment. Normally, the intake heater 50 is turned off. When the intake heater 50 is turned on, the intake heater 50 heats the intake air in the intake pipe 11. Thus, the heated intake air can be distributed to all the cylinders through the intake manifold 10.

DPF23は、本実施形態では、ハニカム形状の耐熱性基材の両端開口を互い違いに市松状に閉塞した所謂ウォールフロータイプのものが用いられている。しかしながら、網の目構造のフォーム形状のものなど、PMを物理的に捕集するあらゆるタイプのフィルタを用いることができる。   In the present embodiment, a so-called wall flow type DPF 23 is used in which both end openings of a honeycomb-shaped heat-resistant substrate are alternately closed in a checkered pattern. However, any type of filter that physically collects PM can be used, such as a mesh-shaped foam shape.

DPF23は、その内壁にPt等の貴金属(触媒)を担持させた所謂連続再生式の触媒付きDPFからなる。この場合、エンジンの通常運転中、DPFに供給された排気中のHCが触媒作用で酸化、燃焼し、このとき同時にDPF内部に堆積しているPMが燃焼除去される。   The DPF 23 is a so-called continuous regeneration type DPF with a catalyst in which a noble metal (catalyst) such as Pt is supported on the inner wall thereof. In this case, during normal operation of the engine, HC in the exhaust gas supplied to the DPF is oxidized and burned by catalytic action, and at this time, PM accumulated in the DPF is burned and removed.

もっとも、エンジン運転時間が経過するにつれDPF内部にはPMが徐々に堆積していく。そこでDPFにおけるPM堆積量が所定量以上となったとき、その堆積PMを強制的に燃焼除去してPM捕集能を回復させる(すなわちDPFを再生する)ための再生制御(「DPF再生制御」という)がECU100により行われる。このとき、例えばインジェクタ7によりポスト噴射等のマルチ噴射が実行され、排気ガスの空燃比が一時的にリッチ化される。すると排気中に比較的多く含まれるHCがDPF内の触媒と反応し、このときの反応熱で堆積PMが酸化、燃焼させられる。なお、ポスト噴射等の代わりに、排気通路4に別途排気インジェクタを設け、排気通路4内に直接燃料噴射してもよい。   However, as the engine operation time elapses, PM gradually accumulates inside the DPF. Therefore, when the PM accumulation amount in the DPF exceeds a predetermined amount, regeneration control for forcibly removing the accumulated PM to recover the PM trapping ability (that is, regenerating the DPF) ("DPF regeneration control"). ECU100 is performed by ECU100. At this time, for example, multi-injection such as post-injection is executed by the injector 7, and the air-fuel ratio of the exhaust gas is temporarily enriched. Then, a relatively large amount of HC contained in the exhaust gas reacts with the catalyst in the DPF, and the deposited PM is oxidized and burned by the reaction heat at this time. Instead of post injection or the like, a separate exhaust injector may be provided in the exhaust passage 4 to directly inject fuel into the exhaust passage 4.

ところで、NOx触媒24のNOx浄化率を十分に高い一定値以上とするには、NOx触媒24の温度を最低でも活性開始温度以上にする必要がある。ここで活性開始温度とは、NOx触媒24の活性温度域(例えば200〜400℃)のうちの最小温度(例えば200℃)をいう。   By the way, in order to set the NOx purification rate of the NOx catalyst 24 to a sufficiently high constant value or more, the temperature of the NOx catalyst 24 must be at least the activation start temperature or more. Here, the activation start temperature refers to the minimum temperature (for example, 200 ° C.) in the activation temperature range (for example, 200 to 400 ° C.) of the NOx catalyst 24.

そこでECU100は、NOx触媒24の温度が所定の活性開始温度未満のとき、インテークヒータ50を作動させる(オンする)ようインテークヒータ50を制御する。これにより、吸気温度を上昇させ、ひいては排気温度を上昇させ、NOx触媒24の温度を上昇させることができる。そしてNOx触媒24の温度を早期に活性開始温度以上に高めることができる。なお、活性開始温度は予め実験的に求められ、ECU100に記憶される。   Therefore, the ECU 100 controls the intake heater 50 to operate (turn on) the intake heater 50 when the temperature of the NOx catalyst 24 is lower than a predetermined activation start temperature. As a result, the intake air temperature can be raised, and hence the exhaust gas temperature can be raised, and the temperature of the NOx catalyst 24 can be raised. And the temperature of the NOx catalyst 24 can be raised to the activation start temperature or higher at an early stage. The activation start temperature is experimentally obtained in advance and stored in the ECU 100.

他方、ECU100は、DPF23のPM堆積量が所定の上限堆積量以上になったと判断したとき、DPF再生制御の実行要求があるとして、後述のDPF再生温度条件の成立を条件としてDPF再生制御を実行する。PM堆積量が上限堆積量を超えたか否かの判断は、前述したように、差圧センサ45の検出値から推定されたPM堆積量を上限堆積量と比較して行われる。   On the other hand, when the ECU 100 determines that the PM accumulation amount of the DPF 23 has exceeded the predetermined upper limit accumulation amount, the ECU 100 executes the DPF regeneration control on the condition that the DPF regeneration temperature condition described later is satisfied, assuming that there is a request for executing the DPF regeneration control. To do. The determination as to whether or not the PM deposition amount has exceeded the upper limit deposition amount is performed by comparing the PM deposition amount estimated from the detection value of the differential pressure sensor 45 with the upper limit deposition amount as described above.

DPF再生温度条件は、DPF23(特にその触媒)の温度が、DPFの再生に必要な温度、すなわち所望の再生効率が得られるような所定の下限温度以上になっているときに成立する。DPF再生制御の実行要求があるときにDPF再生温度条件が成立していないと、DPF再生制御を実質的に行うことができず、あるいはDPF再生制御を行ったとしても所望の再生効率を得ることができない。   The DPF regeneration temperature condition is satisfied when the temperature of the DPF 23 (particularly its catalyst) is equal to or higher than a temperature necessary for regeneration of the DPF, that is, a predetermined lower limit temperature at which a desired regeneration efficiency can be obtained. If the DPF regeneration temperature condition is not satisfied when there is a request for executing the DPF regeneration control, the DPF regeneration control cannot be performed substantially, or the desired regeneration efficiency can be obtained even if the DPF regeneration control is performed. I can't.

そこでECU100は、DPF再生制御の実行要求があるときにDPF再生温度条件が成立していない場合には、インテークヒータ50を作動させる(オンする)ようインテークヒータ50を制御する。これにより、吸気温度を上昇させ、ひいては排気温度を上昇させ、DPF23の温度を上昇させることができる。そしてDPF23の温度を早期に下限温度以上に高めることができる。なお、下限温度も予め実験的に求められ、ECU100に記憶される。   Therefore, when there is a DPF regeneration control execution request and the DPF regeneration temperature condition is not satisfied, the ECU 100 controls the intake heater 50 to operate (turn on) the intake heater 50. As a result, the intake air temperature can be raised, and consequently the exhaust gas temperature can be raised, and the temperature of the DPF 23 can be raised. And the temperature of DPF23 can be raised to a minimum temperature or more early. The lower limit temperature is also experimentally obtained in advance and stored in ECU 100.

このように、インテークヒータ50を利用して選択触媒還元型NOx触媒24やDPF23を昇温することが可能である。   As described above, it is possible to raise the temperature of the selective catalytic reduction type NOx catalyst 24 and the DPF 23 using the intake heater 50.

次に、本実施形態における第1制御の制御ルーチンを図2を参照して説明する。図示するルーチンはECU100により所定の演算周期τ(例えば10msec)毎に繰り返し実行される。   Next, the control routine of the first control in the present embodiment will be described with reference to FIG. The illustrated routine is repeatedly executed by the ECU 100 at every predetermined calculation cycle τ (for example, 10 msec).

まずステップS101では、推定されたNOx触媒24の触媒温度Tcが所定の活性開始温度Tcs未満か否かが判断される。   First, in step S101, it is determined whether or not the estimated catalyst temperature Tc of the NOx catalyst 24 is lower than a predetermined activation start temperature Tcs.

触媒温度Tcが活性開始温度Tcs未満のとき、ステップS102において、インテークヒータ50がオンされる。これにより触媒温度Tcを活性開始温度Tcsまで早期に上昇させることができる。他方、触媒温度Tcが活性開始温度Tcs以上のときには、ステップS103において、インテークヒータ50がオフ(停止)される。   When the catalyst temperature Tc is lower than the activation start temperature Tcs, the intake heater 50 is turned on in step S102. Thereby, the catalyst temperature Tc can be raised to the activation start temperature Tcs at an early stage. On the other hand, when the catalyst temperature Tc is equal to or higher than the activation start temperature Tcs, the intake heater 50 is turned off (stopped) in step S103.

次に、本実施形態における第2制御の制御ルーチンを図3を参照して説明する。図示するルーチンもECU100により所定の演算周期τ(例えば10msec)毎に繰り返し実行される。   Next, the control routine of the second control in the present embodiment will be described with reference to FIG. The illustrated routine is also repeatedly executed by the ECU 100 at every predetermined calculation cycle τ (for example, 10 msec).

まずステップS201では、DPF再生制御の実行要求があるか否かが判断される。実行要求がない場合にはルーチンが終了される。   First, in step S201, it is determined whether there is a request for executing DPF regeneration control. If there is no execution request, the routine is terminated.

実行要求がある場合、ステップS202において、推定されたDPF温度Tdが所定の下限温度Tds未満か否かが判断される。   If there is an execution request, it is determined in step S202 whether or not the estimated DPF temperature Td is lower than a predetermined lower limit temperature Tds.

DPF温度Tdが下限温度Tds未満のときには、ステップS203において、インテークヒータ50がオンされる。これによりDPF温度Tdを下限温度Tdsまで早期に上昇させることができる。他方、DPF温度Tdが下限温度Tds以上のときには、ステップS204において、インテークヒータ50がオフされる。   When the DPF temperature Td is lower than the lower limit temperature Tds, the intake heater 50 is turned on in step S203. Thereby, the DPF temperature Td can be raised to the lower limit temperature Tds at an early stage. On the other hand, when the DPF temperature Td is equal to or higher than the lower limit temperature Tds, the intake heater 50 is turned off in step S204.

このルーチンによれば、DPF再生制御の実行要求があり且つDPF温度Tdが下限温度Tds未満のとき、インテークヒータ50がオンされるので、DPF温度Tdを下限温度Tdsまで早期に上昇させることができる。そしてDPF温度Tdが下限温度Tdsに達したならば、別ルーチンにてDPF再生制御が開始もしくは実行され、DPFが再生される。なおDPF温度Tdが下限温度Tdsに達した後はインテークヒータ50がオフされる。   According to this routine, when the DPF regeneration control is requested and the DPF temperature Td is lower than the lower limit temperature Tds, the intake heater 50 is turned on, so that the DPF temperature Td can be raised to the lower limit temperature Tds early. . When the DPF temperature Td reaches the lower limit temperature Tds, DPF regeneration control is started or executed in another routine, and the DPF is regenerated. The intake heater 50 is turned off after the DPF temperature Td reaches the lower limit temperature Tds.

以上、本発明の基本実施形態を詳細に述べたが、本発明は以下のような他の実施形態も可能である。   Although the basic embodiment of the present invention has been described in detail above, the present invention can be applied to other embodiments as described below.

(1)前述の基本実施形態においては、DPF再生制御の実行要求があり且つDPF温度Tdが下限温度Tds未満のとき、インテークヒータ50をオンすると共に、DPF再生制御を実行しないでDPF温度Tdが下限温度Tds以上になるのを待ち、DPF温度Tdが下限温度Tds以上になったらDPF再生制御を実行し、併せてインテークヒータ50をオフした。   (1) In the basic embodiment described above, when there is a request for execution of DPF regeneration control and the DPF temperature Td is lower than the lower limit temperature Tds, the intake heater 50 is turned on, and the DPF temperature Td is set without executing the DPF regeneration control. Waiting for the temperature to become equal to or higher than the lower limit temperature Tds, DPF regeneration control was executed when the DPF temperature Td became equal to or higher than the lower limit temperature Tds, and the intake heater 50 was also turned off.

これに対し、この他の実施形態においては、DPF再生制御の実行要求があり且つDPF温度Tdが下限温度Tds未満のとき、インテークヒータ50をオンすると共にDPF再生制御を実行し、DPF温度Tdが下限温度Tds以上になったらDPF再生制御を継続して実行し、併せてインテークヒータ50をオフする。   On the other hand, in this other embodiment, when there is a request for executing the DPF regeneration control and the DPF temperature Td is lower than the lower limit temperature Tds, the intake heater 50 is turned on and the DPF regeneration control is executed. When the temperature reaches the lower limit temperature Tds or more, the DPF regeneration control is continuously executed, and the intake heater 50 is also turned off.

こうすると、DPF温度Tdが下限温度Tds未満のとき、DPF再生制御の実行により排気ガスがリッチ化されるが、DPF温度Tdが再生に必要な高温となっていないため、高い再生効率を得ることが困難である。しかしながらそれでも、DPF再生制御の実行により、インテークヒータ50をオンするだけの場合に比べ、DPF温度Tdをより早く下限温度Tdsまで上昇させることができる。よってDPF再生に必要なDPF温度をより早期に実現でき、より早いタイミングからDPF再生制御を高効率で行えるようになる。   In this way, when the DPF temperature Td is lower than the lower limit temperature Tds, the exhaust gas is enriched by executing the DPF regeneration control. However, since the DPF temperature Td is not a high temperature necessary for regeneration, high regeneration efficiency is obtained. Is difficult. However, it is still possible to raise the DPF temperature Td to the lower limit temperature Tds more quickly by executing the DPF regeneration control than when the intake heater 50 is merely turned on. Therefore, the DPF temperature required for DPF regeneration can be realized earlier, and DPF regeneration control can be performed with high efficiency at an earlier timing.

(2)インテークヒータ50の設置位置や構成等は任意である。例えば、インタークーラ15の下流側かつスロットルバルブ16の上流側の吸気管11にインテークヒータ50を設置してもよい。インテークヒータ50を、燃料を燃焼させて吸気を加熱するガスバーナーから構成してもよい。   (2) The installation position and configuration of the intake heater 50 are arbitrary. For example, the intake heater 50 may be installed in the intake pipe 11 downstream of the intercooler 15 and upstream of the throttle valve 16. The intake heater 50 may be composed of a gas burner that heats intake air by burning fuel.

前述の各実施形態の構成は、特に矛盾が無い限り、部分的にまたは全体的に組み合わせることが可能である。本発明の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本発明に含まれる。従って本発明は、限定的に解釈されるべきではなく、本発明の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。   The configurations of the above-described embodiments can be combined partially or wholly unless there is a particular contradiction. The embodiment of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes all modifications, applications, and equivalents included in the concept of the present invention defined by the claims. Therefore, the present invention should not be construed as being limited, and can be applied to any other technique belonging to the scope of the idea of the present invention.

1 エンジン
3 吸気通路
4 排気通路
23 パティキュレートフィルタ(DPF)
24 NOx触媒
50 インテークヒータ
100 電子制御ユニット(ECU)
1 Engine 3 Intake passage 4 Exhaust passage 23 Particulate filter (DPF)
24 NOx catalyst 50 Intake heater 100 Electronic control unit (ECU)

Claims (2)

エンジンの排気通路に設けられた選択触媒還元型NOx触媒と、
前記エンジンの吸気通路に設けられたインテークヒータと、
前記NOx触媒の温度が所定の活性開始温度未満のとき、前記インテークヒータを作動させるよう前記インテークヒータを制御する制御ユニットと、
を備えたことを特徴とする排出ガス浄化システム。
A selective catalytic reduction type NOx catalyst provided in the exhaust passage of the engine;
An intake heater provided in the intake passage of the engine;
A control unit that controls the intake heater to operate the intake heater when the temperature of the NOx catalyst is lower than a predetermined activation start temperature;
An exhaust gas purification system comprising:
エンジンの排気通路に設けられ、触媒を有するパティキュレートフィルタと、
前記エンジンの吸気通路に設けられたインテークヒータと、
前記パティキュレートフィルタを再生させるための再生制御の実行要求があり、かつ前記パティキュレートフィルタの温度が前記パティキュレートフィルタの再生に必要な所定温度より低いとき、前記インテークヒータを作動させるよう前記インテークヒータを制御する制御ユニットと、
を備えたことを特徴とする排出ガス浄化システム。
A particulate filter provided in the exhaust passage of the engine and having a catalyst;
An intake heater provided in the intake passage of the engine;
The intake heater is operated so as to operate the intake heater when there is a regeneration control execution request for regenerating the particulate filter and the temperature of the particulate filter is lower than a predetermined temperature required for regeneration of the particulate filter. A control unit for controlling
An exhaust gas purification system comprising:
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US10371029B2 (en) 2016-12-09 2019-08-06 Toyota Jidasha Kabushiki Kaisha Exhaust gas control apparatus for internal combustion engine

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