JP6108078B2 - Engine exhaust purification system - Google Patents
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Description
本発明は、エンジンの排気浄化装置に係り、詳しくは、排気浄化触媒と排気還流路を備えたエンジンの排気浄化装置に関する。 The present invention relates to an engine exhaust purification device, and more particularly to an engine exhaust purification device including an exhaust purification catalyst and an exhaust gas recirculation path.
エンジンの排気通路には、排気を浄化するための排気浄化装置が備えられている。例えばディーゼルエンジンの排気通路には、ディーゼルパティキュレートフィルタが搭載され、排気中のPM(粒子状物質)を捕集する機能を有する。更に、ディーゼルパティキュレートフィルタの上流側に酸化触媒を備え、酸化触媒に燃料を供給して燃焼させ、排気温度を上昇させ、ディーゼルパティキュレートフィルタに捕集されたPMを燃焼除去するものが知られている。更に、ディーゼルエンジンの排気通路には、尿素水等の還元剤を用いて排気中のNOxを還元除去する選択還元型触媒が備えられているものもある。 The exhaust passage of the engine is provided with an exhaust purification device for purifying the exhaust. For example, a diesel particulate filter is mounted in the exhaust passage of a diesel engine and has a function of collecting PM (particulate matter) in the exhaust. Furthermore, an oxidation catalyst is provided on the upstream side of the diesel particulate filter, fuel is supplied to the oxidation catalyst and burnt, the exhaust temperature is raised, and PM collected by the diesel particulate filter is burned and removed. ing. Furthermore, some diesel engine exhaust passages are provided with a selective reduction catalyst that reduces and removes NOx in the exhaust gas using a reducing agent such as urea water.
また、エンジンからのNOxの排出量を低下させる方法として、排気還流装置が知られている。排気還流装置は、例えばエキゾーストマニフォールドからインテークマニフォールドへ高温高圧の排気を還流する高圧排気還流装置が知られている。また、ターボチャージャを備えたエンジンにおいては、吸気圧が上昇して、排気が吸気通路に還流し難くなるので、ターボチャージャのタービンより下流側の低圧の排気をコンプレッサの上流側の吸気通路に還流させる低圧排気還流装置が開発されている。 Further, an exhaust gas recirculation device is known as a method for reducing the NOx emission amount from the engine. As the exhaust gas recirculation device, for example, a high pressure exhaust gas recirculation device that recirculates high-temperature high-pressure exhaust gas from an exhaust manifold to an intake manifold is known. In addition, in an engine equipped with a turbocharger, the intake pressure rises and the exhaust gas is difficult to recirculate to the intake passage, so low-pressure exhaust downstream from the turbine of the turbocharger is recirculated to the intake passage upstream of the compressor. A low-pressure exhaust gas recirculation device has been developed.
例えば特許文献1では、ディーゼルエンジンの排気通路に設けられたターボチャージャのタービンの下流側に、上流側から順番に酸化触媒、ディーゼルパティキュレートフィルタ、選択還元型触媒を介装し、ディーゼルパティキュレートフィルタと選択還元型触媒との間で排気通路に尿素水等の還元剤を供給する構成となっている。更に、特許文献1では、高圧排気還流装置と低圧排気還流装置を備えており、低圧排気還流装置はディーゼルパティキュレートフィルタと選択還元型触媒との間の排気通路から排気を導入してコンプレッサの上流側の吸気通路に還流する構成となっている。 For example, in Patent Document 1, an oxidation catalyst, a diesel particulate filter, and a selective reduction catalyst are provided in order from the upstream side to the downstream side of a turbine of a turbocharger provided in the exhaust passage of a diesel engine. The reducing agent such as urea water is supplied to the exhaust passage between the catalyst and the selective reduction catalyst. Furthermore, Patent Document 1 includes a high-pressure exhaust gas recirculation device and a low-pressure exhaust gas recirculation device. The low-pressure exhaust gas recirculation device introduces exhaust gas from an exhaust passage between a diesel particulate filter and a selective reduction catalyst, and upstream of the compressor. It is configured to return to the intake passage on the side.
ところで、上記特許文献1のように選択還元型触媒(排気浄化触媒)を備えたエンジンでは、選択還元型触媒の温度が活性温度より低下しているときに尿素水を供給しても、選択還元型触媒において浄化が十分に行うことができない。
そこで、選択還元型触媒の温度を上昇させる装置を備えたエンジンも開発されている。例えば膨張行程或いは排気行程において燃料を追加噴射する所謂ポスト噴射を行なって、選択還元型触媒の上流側に備えた酸化触媒に燃料を供給する。これにより、酸化触媒にて燃料を酸化させて、排気の温度を上昇させ、昇温した排気を選択還元型触媒に流入させることで、選択還元型触媒の温度を上昇させる。
By the way, in the engine provided with the selective reduction catalyst (exhaust gas purification catalyst) as in Patent Document 1, even if the urea water is supplied when the temperature of the selective reduction catalyst is lower than the activation temperature, the selective reduction is performed. The type catalyst cannot be sufficiently purified.
Therefore, an engine equipped with a device for raising the temperature of the selective catalytic reduction catalyst has been developed. For example, so-called post injection in which fuel is additionally injected in the expansion stroke or the exhaust stroke is performed, and the fuel is supplied to the oxidation catalyst provided on the upstream side of the selective reduction catalyst. As a result, the fuel is oxidized by the oxidation catalyst, the temperature of the exhaust gas is raised, and the exhaust gas whose temperature has been raised is caused to flow into the selective reduction catalyst, thereby raising the temperature of the selective reduction catalyst.
しかしながら、このようにポスト噴射を行うと、燃料の消費量を増大させ、燃費を低下させてしまう。
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、排気浄化触媒を備えるとともに排気還流路を備えたエンジンにおいて、燃料消費を抑えた上で、排気浄化触媒を昇温可能な排気浄化装置を提供することにある。
However, if post-injection is performed in this way, the amount of fuel consumed is increased and the fuel consumption is reduced.
The present invention has been made to solve such problems. In an engine having an exhaust purification catalyst and an exhaust gas recirculation path, an exhaust gas capable of raising the temperature of the exhaust purification catalyst while suppressing fuel consumption. It is to provide a purification device.
上記の目的を達成するために、請求項1の発明では、ターボチャージャを有するエンジンの排気通路に設けられ、前記ターボチャージャのタービンの下流側に設けられた排気浄化触媒と、前記タービンと排気浄化触媒との間の前記排気通路から排気を導入し、前記ターボチャージャのコンプレッサの上流側でエンジンの吸気通路に還流する排気還流路と、
排気還流路を介して吸気通路に還流する排気の流量を制御する排気還流量制御手段と、前記エンジンの所定の高負荷高回転側の運転領域において前記排気浄化触媒の上流側の前記排気通路に尿素水を供給し、前記尿素水より発生したアンモニアにより前記排気浄化触媒にて前記エンジンの排気中の窒素酸化物を還元浄化させる還元剤供給手段と、を備えたエンジンの排気浄化装置であって、排気浄化触媒に流入する排気の温度を検出する排気温度検出手段と、前記エンジンの前記所定の高負荷高回転側の運転領域において、排気温度検出手段により検出された排気温度が、尿素水がアンモニアに加水分解される所定温度未満の場合に、排気の還流を行うように前記排気還流量制御手段の作動制御を行う制御手段と、を備えたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, an exhaust purification catalyst provided in an exhaust passage of an engine having a turbocharger and provided downstream of a turbine of the turbocharger , the turbine and the exhaust purification An exhaust gas recirculation path that introduces exhaust gas from the exhaust gas passage between the catalyst and returns to the intake air passage of the engine upstream of the compressor of the turbocharger ;
Exhaust gas recirculation amount control means for controlling the flow rate of the exhaust gas recirculated to the intake passage through the exhaust gas recirculation passage, and the exhaust passage upstream of the exhaust purification catalyst in the predetermined high load and high speed operation region of the engine A reducing agent supply means for supplying urea water and reducing and purifying nitrogen oxides in the exhaust of the engine by the exhaust purification catalyst by ammonia generated from the urea water , The exhaust gas temperature detecting means for detecting the temperature of the exhaust gas flowing into the exhaust purification catalyst, and the exhaust temperature detected by the exhaust gas temperature detecting means in the operation region on the predetermined high load high rotation side of the engine is the urea water If it is less than a predetermined temperature that is hydrolyzed into ammonia, characterized by comprising a control means for controlling operation of the exhaust gas recirculation amount control means to perform the recirculation of exhaust gas
また、請求項2の発明では、請求項1において、制御手段は、排気温度検出手段により検出された排気温度が前記所定温度未満の場合に、排気温度が低下するに伴って排気還流路を介する排気の還流量を増加させるように排気還流量制御手段を制御することを特徴とする。
Further, in the invention of
また、請求項3の発明では、請求項1または2において、排気浄化触媒の上流側の排気通路に備えられた酸化触媒と、エンジンの主噴射後の燃料噴射により酸化触媒に未燃燃料を供給するポスト噴射手段とを備え、制御手段は、排気還流路を介した排気の還流によって排気温度が所定温度に達しない場合には、更に、酸化触媒に未燃燃料を供給するようにポスト噴射手段を作動制御することを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect , the unburnt fuel is supplied to the oxidation catalyst by the oxidation catalyst provided in the exhaust passage upstream of the exhaust purification catalyst and the fuel injection after the main injection of the engine. And post-injecting means for controlling the post-injecting means to supply unburned fuel to the oxidation catalyst when the exhaust gas temperature does not reach a predetermined temperature due to recirculation of the exhaust gas through the exhaust gas recirculation path. The operation is controlled.
本発明のエンジンの排気浄化装置によれば、排気浄化触媒に尿素水が供給される所定の高負荷高回転側の運転領域において、排気温度が、尿素水がアンモニアに加水分解される所定温度未満である場合には、排気還流路によってターボチャージャのタービンと前記排気浄化触媒との間の排気通路から排気が導入されて吸気通路に還流するので、排気浄化触媒へ流入する排気の流量が減少する。したがって、排気還流路の排気の導入位置から排気浄化触媒までの排気通路を通過する際での排気からの放熱量を低減させ、排気浄化触媒に流入する排気の温度を上昇させることができる。これにより、燃料の消費を増加させることなく、排気浄化触媒を昇温させることができ、排気浄化性能を向上させることができる。 According to the engine exhaust gas purification apparatus of the present invention , the exhaust temperature is lower than the predetermined temperature at which the urea water is hydrolyzed into ammonia in the predetermined high-load high-rotation side operation region where the urea water is supplied to the exhaust purification catalyst. In this case, the exhaust gas is introduced from the exhaust passage between the turbine of the turbocharger and the exhaust purification catalyst by the exhaust gas recirculation passage and is recirculated to the intake passage, so that the flow rate of the exhaust gas flowing into the exhaust purification catalyst is reduced. . Therefore, the amount of heat released from the exhaust when passing through the exhaust passage from the exhaust introduction position of the exhaust gas recirculation path to the exhaust purification catalyst can be reduced, and the temperature of the exhaust flowing into the exhaust purification catalyst can be raised. As a result, the temperature of the exhaust purification catalyst can be raised without increasing fuel consumption, and the exhaust purification performance can be improved.
以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。
図1は、本発明の排気浄化装置が適用された第1の実施形態のディーゼルエンジン(以下、エンジン1という)の吸排気系の概略構成図である。
エンジン1は、走行駆動源として車両に搭載されており、ターボチャージャ23を備えた多気筒の筒内直接噴射式内燃機関(例えばコモンレール式ディーゼルエンジン)である。詳しくは、コモンレール2に蓄圧された高圧燃料を各気筒の燃料噴射ノズル3に供給し、任意の噴射時期及び噴射量で当該燃料噴射ノズル3から各気筒の燃焼室4内に噴射可能な構成を成している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an intake / exhaust system of a diesel engine (hereinafter referred to as an engine 1) of a first embodiment to which an exhaust emission control device of the present invention is applied.
The engine 1 is a multi-cylinder direct injection internal combustion engine (for example, a common rail diesel engine) that is mounted on a vehicle as a travel drive source and includes a
エンジン1の各気筒には、上下摺動可能なピストン5が設けられている。そして、当該ピストン5は、コンロッドを介してクランクシャフト6に連結されている。また、クランクシャフト6の一端部にはフライホイールが設けられている。
燃焼室4には、インテークポート7とエキゾーストポート8とが連通されている。
インテークポート7には、燃焼室4と当該インテークポート7との連通と遮断を行うインテークバルブ9が設けられている。また、エキゾーストポート8には、燃焼室4と当該エキゾーストポート8との連通と遮断とを行うエキゾーストバルブ10が設けられている。
Each cylinder of the engine 1 is provided with a
An intake port 7 and an exhaust port 8 are communicated with the combustion chamber 4.
The intake port 7 is provided with an intake valve 9 that communicates and blocks the combustion chamber 4 and the intake port 7. Further, the exhaust port 8 is provided with an
インテークポート7の上流には、吸入した空気を各気筒に分配するインテークマニフォールド11が連通するように設けられている。そして、エキゾーストポート8の下流には、各気筒から排出される排気をまとめるエキゾーストマニフォールド12が連通するように設けられている。
インテークマニフォールド11とエキゾーストマニフォールド12との間には、排気の一部を吸気へ戻す、即ち高温・高圧の排気を吸気に導入する高圧排気還流通路15が設けられている。また、高圧排気還流通路15には、高温・高圧の排気が吸気に戻る量を調整する排気還流バルブ16が介装されている。また、高圧排気還流通路15には、インテークマニフォールド11に導入する排気を冷却する排気還流クーラ17が設けられている。
An
Between the
インテークマニフォールド11には、吸気通路である吸気管20が接続され、吸気管20には、上流側からインテークマニフォールド11に向かって順番に、新気中のゴミを取り除くエアークリーナ21と、新気の流量を調整しつつ、後述する低圧排気還流通路45より導入される低圧の排気の流量を調整するための電子制御スロットルバルブ22(排気還流量制御手段)と、ターボチャージャ23のコンプレッサ24と、コンプレッサ23により圧縮され高温となった吸気を冷却するインタークーラ25と、高圧排気還流通路15より導入される排気の流量を調整するための電子制御スロットルバルブ27が介装されている。
An
エキゾーストマニフォールド12の下流の排気通路である排気管30には、上流側より順番に、ターボチャージャ22のタービン31、排気中の被酸化成分を酸化する酸化触媒32と、排気中の黒鉛を主成分とする微粒子状物資を捕集し燃焼させるディーゼルパティキュレートフィルタ33及び排気中の窒素酸化物(以下、NOx)をアンモニアを用いて還元浄化する選択還元型触媒34(排気浄化触媒)が設けられている。なお、酸化触媒32とディーゼルパティキュレートフィルタ33は、同一のケーシング35内に収納され、車両のエンジンルームに配設されている。また、選択還元型触媒34は、4分割され、2つのケーシング36、37内に夫々2つずつ直列に配設されており、車両のフロア下に配設されている。
An
また、ディーゼルパティキュレートフィルタ33と最上流に位置する選択還元型触媒34との間の排気管30には、尿素水を噴射供給する尿素水インジェクタ40が設けられている。尿素水インジェクタ40には、車両に搭載された図示しない尿素水タンクから尿素水が供給される。尿素水インジェクタ40から排気管30内に噴射された尿素水が排気の熱により加水分解されアンモニアを発生して選択還元型触媒34に到達するように、尿素水インジェクタ40の噴射位置は、最上流の選択還元型触媒34から離間した位置に設定されている。
A
更に、電子制御スロットルバルブ22とターボチャージャ23のコンプレッサ24との間の吸気管20と、ディーゼルパティキュレートフィルタ33と尿素水インジェクタ40との間の排気管30とを連通する低圧排気還流通路45(排気還流路)が設けられている。低圧排気還流通路45は、タービン31、酸化触媒32及びディーゼルパティキュレートフィルタ33を通過した低温・低圧の排気の一部を吸気に導入する(還流する)機能を有する。
Further, a low-pressure exhaust gas recirculation passage 45 (communication between the
低圧排気還流通路45には、吸気に戻す排気から異物を取り除く排気還流フィルタ46、還流する排気を冷却する排気還流クーラ43及び低圧排気還流通路45を開閉する排気還流バルブ48(排気還流量制御手段)が設けられている。
エアークリーナ21と電子制御スロットルバルブ22との間の吸気管20には、吸入される空気(新気)の温度を検出する吸気温度センサ50が設けられている。インテークマニフォールド11には、エンジン1の燃焼室4に流入する吸気の温度を検出する吸気温度センサ51及び吸気中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサ52が設けられている。
The low pressure exhaust
An
タービン31と酸化触媒32との間の排気管30には、排気中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサ53が設けられている。
ケーシング35の酸化触媒32の上流には、酸化触媒32に流入する排気の温度を検出する排気温度センサ54が設けられている。ケーシング35の酸化触媒32とディーゼルパティキュレートフィルタ33との間には、酸化触媒32から流出する排気の温度を検出する排気温度センサ55が設けられている。また、ケーシング35のディーゼルパティキュレートフィルタ33の下流には、ディーゼルパティキュレートフィルタ33から流出する排気の温度を検出する排気温度センサ56が設けられている。
An
An exhaust
低圧排気還流通路45の排気導入部45aと尿素水インジェクタ40との間の排気管30には、排気中のNOxの濃度を検出するNOxセンサ57が設けられている。
尿素水インジェクタ40の近傍の排気管30には、尿素水インジェクタ40と選択還元型触媒34との間の排気の温度を検出する排気温度センサ58が設けられている。
最下流に位置する選択還元型触媒34の下流の排気管30には、最下流の選択還元型触媒34から流出する排気中のNOxの濃度を検出するNOxセンサ59が設けられている。
A
An
A
そして、吸気温度センサ50、51、酸素濃度センサ52、53、排気温度センサ54、55、56、58及びNOxセンサ57、59の各センサと、燃料噴射ノズル3、電子制御スロットルバルブ22、27、排気還流バルブ16、48及び尿素水インジェクタ40の各種機器は、エンジンコントロールユニット70(制御手段)に電気的に接続されている。
The intake
エンジンコントロールユニット70は、入出力装置、記憶装置(ROM、RAM、不揮発性RAM等)、タイマ及び中央演算処理装置(CPU)等を含んで構成され、上記各センサからの検出情報及びアクセル操作量等の情報を入力し、当該各種情報に基づいて、燃料噴射量、燃料噴射時期、電子制御スロットルバルブ22、27及び排気還流バルブ16、48の開度、尿素水噴射量、尿素水噴射時期を演算して、上記各種機器の作動制御を行うことで、エンジン1の運転制御を行う。
The
また、エンジンコントロールユニット70は、エンジン1の主噴射後、すなわち膨張行程或いは排気行程において、燃料を追加噴射するポスト噴射が可能となっている。ポスト噴射によって、排気とともに未燃燃料がエキゾーストポート8に排出される。エキゾーストポート8に排出された未燃燃料は、エキゾーストマニフォールド12及び排気管30を通過して、酸化触媒32に流入する。酸化触媒32に流入した燃料は、ここで酸化して熱を発生させる。これにより、酸化触媒32を通過した排気の温度を上昇させることができる。
Further, the
図2は、排気浄化装置の使用領域を示す説明図である。
図2に示すように、エンジンコントロールユニット70は、エンジン1の運転状態(回転速度及び負荷)に基づいて、高圧排気還流通路15による高圧排気還流、低圧排気還流通路45による低圧排気還流及び尿素水供給による選択還元型触媒34での排気浄化の3つの排気浄化装置を実行する。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a use region of the exhaust purification device.
As shown in FIG. 2, the
例えば、上記3つの排気浄化装置のうち、低負荷低回転領域では高圧排気還流による排気浄化のみ実施し、中負荷中回転領域では低圧排気還流による排気浄化のみ実施し、高負荷高回転領域では尿素水供給による排気浄化のみ実施する。また、低負荷低回転領域と中負荷中回転領域との間には高圧排気還流と低圧排気還流を併用する領域が設けられている。更に、中負荷中回転領域と高負荷高回転領域との間には、低圧排気還流と尿素水供給が併用される中間領域が設けられている。 For example, among the above three exhaust purification devices, only exhaust purification by high pressure exhaust gas recirculation is performed in the low load low rotation region, only exhaust purification by low pressure exhaust gas recirculation is performed in the medium load intermediate rotation region, and urea is performed in the high load high rotation region Only exhaust gas purification by water supply will be implemented. In addition, a region where high-pressure exhaust gas recirculation and low-pressure exhaust gas recirculation are used together is provided between the low-load low-rotation region and the medium-load medium-rotation region. Furthermore, an intermediate region in which low-pressure exhaust gas recirculation and urea water supply are used together is provided between the medium-load intermediate rotation region and the high-load high-rotation region.
更に、本実施形態では、上記高負荷高回転領域や中間領域のように尿素水供給を必要とする運転領域において、排気の昇温制御を行う。
図3は昇温制御の開始判定要領を示し、図4は昇温制御要領を示すフローチャートである。
本制御は、上記尿素水供給を必要とする運転領域において実行される。
Further, in the present embodiment, exhaust gas temperature raising control is performed in an operation region that requires the supply of urea water, such as the high load high rotation region and the intermediate region.
FIG. 3 is a flowchart showing the temperature raising control procedure, and FIG. 4 is a flowchart showing the temperature raising control procedure.
This control is executed in the operation region that requires the urea water supply.
始めに、ステップS10では、排気温度センサ58から排気温度Tを入力する。そして、ステップS20に進む。
ステップS20では、ステップS10で入力した排気温度Tが所定温度T1以上であるか否かを判別する。所定温度T1は、尿素水インジェクタ40から噴射された尿素水が十分にアンモニアに加水分解した上で最上流の選択還元型触媒34に到達するような温度、例えば200℃に設定すればよい。排気温度Tが所定温度T1以上である場合には、ステップS40に進む。排気温度Tが所定温度T1未満である場合には、ステップS30に進む。
First, in step S10, the exhaust temperature T is input from the
In step S20, it is determined whether or not the exhaust temperature T input in step S10 is equal to or higher than a predetermined temperature T1. The predetermined temperature T1 may be set to a temperature at which the urea water injected from the
ステップS30では、図4に示す昇温制御のサブルーチンを実行する。そして、ステップS40に進む。
ステップS40では、尿素水インジェクタ40から尿素水を噴射供給する。そして、本ルーチンを終了する。
図4に示す昇温制御のサブルーチンについて説明する。
In step S30, the temperature increase control subroutine shown in FIG. 4 is executed. Then, the process proceeds to step S40.
In step S40, urea water is injected and supplied from the
A subroutine for temperature increase control shown in FIG. 4 will be described.
昇温制御のサブルーチンは、始めにステップS50では、排気還流バルブ48を所定量開作動させる。そして、ステップS60に進む。
ステップS60では、排気温度センサ58から排気温度Tを入力する。そして、ステップS70に進む。
ステップS70では、ステップS60で入力した排気温度Tが所定温度T1以上であるか否かを判別する。排気温度Tが所定温度T1以上である場合には、本サブルーチンを終了する。排気温度Tが所定温度T1未満である場合には、ステップS80に進む。
In the temperature raising control subroutine, first, in step S50, the exhaust
In step S60, the exhaust temperature T is input from the
In step S70, it is determined whether or not the exhaust temperature T input in step S60 is equal to or higher than a predetermined temperature T1. When the exhaust temperature T is equal to or higher than the predetermined temperature T1, this subroutine is terminated. If the exhaust temperature T is lower than the predetermined temperature T1, the process proceeds to step S80.
ステップS80では、排気還流バルブ48の開度を所定量増加する。そして、ステップS90に進む。
ステップS90では、排気温度センサ58から排気温度Tを入力する。そして、ステップS100に進む。
ステップS70では、ステップS90で入力した排気温度Tが所定温度T1以上であるか否かを判別する。排気温度Tが所定温度T1以上である場合には、本サブルーチンを終了する。排気温度Tが所定温度T1未満である場合には、ステップS110に進む。
In step S80, the opening degree of the exhaust
In step S90, the exhaust temperature T is input from the
In step S70, it is determined whether or not the exhaust temperature T input in step S90 is equal to or higher than a predetermined temperature T1. When the exhaust temperature T is equal to or higher than the predetermined temperature T1, this subroutine is terminated. If the exhaust temperature T is lower than the predetermined temperature T1, the process proceeds to step S110.
ステップS110では、上記ポスト噴射を開始するように燃料噴射ノズル3の作動制御を行う。そして、ステップS120に進む。
ステップS120では、排気温度センサ58から排気温度Tを入力する。そして、ステップS130に進む。
ステップS130では、ステップS120で入力した排気温度Tが所定温度T1以上であるか否かを判別する。排気温度Tが所定温度T1以上である場合には、本サブルーチンを終了する。排気温度Tが所定温度T1未満である場合には、ステップS120に戻る。
In step S110, the operation of the fuel injection nozzle 3 is controlled so as to start the post injection. Then, the process proceeds to step S120.
In step S120, the exhaust temperature T is input from the
In step S130, it is determined whether or not the exhaust temperature T input in step S120 is equal to or higher than a predetermined temperature T1. When the exhaust temperature T is equal to or higher than the predetermined temperature T1, this subroutine is terminated. If the exhaust temperature T is lower than the predetermined temperature T1, the process returns to step S120.
以上のように制御することで、本実施形態では、尿素水供給を必要とするエンジン1の運転領域において、排気温度センサ58によって検出する排気温度、即ち、尿素水インジェクタ40と選択還元型触媒34との間における排気の温度が、十分に加水分解可能な所定温度T1未満である場合に昇温制御が行われる。
昇温制御としては、まず排気還流バルブ48を開作動させ、低圧排気還流を実施する。これにより、ディーゼルパティキュレートフィルタ33から流出した排気の一部が低圧排気還流通路45に流入するので、低圧排気還流通路45の排気導入部45aから選択還元型触媒34までの排気管30内を通過して選択還元型触媒34に流入する排気の流量が減少する。排気はディーゼルパティキュレートフィルタ33と選択還元型触媒34との間の排気管30を通過する際に、排気管30の壁面から放熱して温度低下する。この排気管30の壁面からの放熱量は、排気管30内を通過する排気の流量が大きい程、壁面周辺で熱交換されて大きくなる。したがって、上記のように、低圧排気還流を実施し、排気導入部45aから選択還元型触媒34までの排気管30を通過する排気の流量が減少することで、選択還元型触媒34へ流入する排気の温度を若干上昇させることができる。
By controlling as described above, in the present embodiment, the exhaust temperature detected by the
As the temperature rise control, first, the exhaust
これにより、尿素水インジェクタ40から噴射された尿素水の加水分解を促し、選択還元型触媒34での排気浄化効率を向上させることができる。
このように、低圧排気還流を行うことにより選択還元型触媒34の温度が上昇する現象は、特に減速時のようにエンジン1の排気温度が低下したときに強く表われる。これは、減速時で排気温度が低下した際に、低圧排気還流によってこの温度低下した排気の流量を減少させるからであり、よって本願発明は、過渡運転時において特に有効である。
Thereby, hydrolysis of urea water injected from the
As described above, the phenomenon that the temperature of the selective
また、この排気還流バルブ48の開作動による低圧排気還流を実施しても、排気温度Tが所定温度T1に達しない場合、低圧排気還流量を増加させる。これにより、排気導入部45aから選択還元型触媒34までの排気管30内を通過して選択還元型触媒34に流入する排気の流量が更に減少する。よって、選択還元型触媒34に流入する排気の温度を更に上昇させることができる。
Further, even if low pressure exhaust gas recirculation is performed by opening the exhaust
また、この低圧排気還流量の増加によっても、排気温度Tが所定温度T1に達しない場合には、ポスト噴射を行う。これによって、確実に排気温度を上昇させることができる。
このように、選択還元型触媒34に流入する排気の温度を上昇させる必要がある場合、低圧排気還流により排気温度を上昇させることができるので、ポスト噴射による燃料消費を抑え、燃費を向上させることができる。また、ポスト噴射を抑えることで、オイルダイリューションの低減を図ることができる。
Further, when the exhaust gas temperature T does not reach the predetermined temperature T1 due to the increase in the low pressure exhaust gas recirculation amount, post injection is performed. As a result, the exhaust temperature can be reliably increased.
Thus, when it is necessary to increase the temperature of the exhaust gas flowing into the selective
また、低圧排気還流によって、エンジンから排出されるNOxの低減を図ることができるので、尿素水の消費量を抑制することができる。また、低圧排気還流を行うことで、選択還元型触媒34で要求されるNOx浄化効率を低減させることができるので、選択還元型触媒34の触媒容量を低減させコンパクト化することができ、選択還元型触媒34のコスト低減及び車両への搭載性の向上を図ることができる。
Further, NOx exhausted from the engine can be reduced by the low pressure exhaust gas recirculation, so that the amount of urea water consumed can be suppressed. Further, by performing low-pressure exhaust gas recirculation, the NOx purification efficiency required for the selective
なお、本願発明は、上記実施形態に限定するものではない。例えば、上記実施形態では、排気温度低下時に低圧排気還流の実施、低圧排気還流量の増加及びポスト噴射の3段階の方法で排気温度を上昇させるが、本願発明は、少なくとも排気温度低下時に排気浄化触媒の上流から排気を還流することで、温度上昇を図る構成であればよい。
また、本願発明は、車両のエンジンの排気浄化システムとして選択還元型触媒を有するものに限らず、選択還元型触媒に代えてNOx吸蔵還元型触媒などの排気浄化触媒を有するものにも広く適用できる。
In addition, this invention is not limited to the said embodiment. For example, in the above embodiment, the exhaust gas temperature is raised by a three-stage method of low-pressure exhaust gas recirculation when the exhaust gas temperature is lowered, increase of the low-pressure exhaust gas recirculation amount and post-injection. Any configuration may be used as long as the exhaust gas is recirculated from the upstream side of the catalyst to increase the temperature.
The invention of the present application is not limited to a vehicle having an exhaust gas purification system such as a NOx occlusion reduction catalyst in place of the selective catalytic reduction catalyst as a vehicle engine exhaust gas purification system. .
1 エンジン
20 吸気管(吸気通路)
22 電子制御スロットルバルブ(排気還流量制御手段)
30 排気管(排気通路)
34 選択還元型触媒(排気浄化触媒)
40 尿素水インジェクタ(還元剤供給手段)
45 低圧排気還流通路(排気還流路)
48 排気還流バルブ(排気還流量制御手段)
58 排気温度センサ(排気温度検出手段)
70 エンジンコントロールユニット(制御手段)
1
22 Electronically controlled throttle valve (exhaust gas recirculation control means)
30 Exhaust pipe (exhaust passage)
34 Selective reduction catalyst (exhaust gas purification catalyst)
40 Urea water injector (reducing agent supply means)
45 Low pressure exhaust recirculation passage (exhaust recirculation passage)
48 Exhaust gas recirculation valve (exhaust gas recirculation control means)
58 Exhaust temperature sensor (exhaust temperature detection means)
70 Engine control unit (control means)
Claims (3)
前記タービンと前記排気浄化触媒との間の前記排気通路から排気を導入し、前記ターボチャージャのコンプレッサの上流側で前記エンジンの吸気通路に還流する排気還流路と、
前記排気還流路を介して前記吸気通路に還流する排気の流量を制御する排気還流量制御手段と、
前記エンジンの所定の高負荷高回転側の運転領域において前記排気浄化触媒の上流側の前記排気通路に尿素水を供給し、前記尿素水より発生したアンモニアにより前記排気浄化触媒にて前記エンジンの排気中の窒素酸化物を還元浄化させる還元剤供給手段と、
を備えたエンジンの排気浄化装置であって、
前記排気浄化触媒に流入する排気の温度を検出する排気温度検出手段と、
前記エンジンの前記所定の高負荷高回転側の運転領域において、前記排気温度検出手段により検出された前記排気温度が、尿素水がアンモニアに加水分解される所定温度未満の場合に、前記排気の還流を行うように前記排気還流量制御手段の作動制御を行う制御手段と、を備えたことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。 An exhaust purification catalyst provided in an exhaust passage of an engine having a turbocharger and provided downstream of a turbine of the turbocharger ;
An exhaust gas recirculation passage for introducing exhaust gas from the exhaust passage between the turbine and the exhaust purification catalyst and returning to the intake passage of the engine on the upstream side of the compressor of the turbocharger ;
Exhaust gas recirculation amount control means for controlling the flow rate of the exhaust gas recirculated to the intake passage through the exhaust gas recirculation path;
Urea water is supplied to the exhaust passage on the upstream side of the exhaust purification catalyst in an operating region on the predetermined high load high rotation side of the engine, and the exhaust gas of the engine is exhausted by the exhaust purification catalyst by ammonia generated from the urea water. Reducing agent supply means for reducing and purifying nitrogen oxides therein,
An exhaust emission control device for an engine equipped with
Exhaust temperature detection means for detecting the temperature of the exhaust gas flowing into the exhaust purification catalyst;
When the exhaust temperature detected by the exhaust temperature detecting means is less than a predetermined temperature at which urea water is hydrolyzed into ammonia in the predetermined high load high rotation side operation region of the engine, the exhaust gas recirculation is performed. And a control means for controlling the operation of the exhaust gas recirculation amount control means so as to perform the above.
前記制御手段は、前記排気還流路を介した前記排気の還流によって前記排気温度が前記所定温度に達しない場合には、更に、前記酸化触媒に未燃燃料を供給するように前記ポスト噴射手段を作動制御することを特徴とする請求項1または2に記載のエンジンの排気浄化装置。 An oxidation catalyst provided in the exhaust passage on the upstream side of the exhaust purification catalyst, and a post injection means for supplying unburned fuel to the oxidation catalyst by injection of fuel in an exhaust stroke of the engine,
When the exhaust gas temperature does not reach the predetermined temperature due to the recirculation of the exhaust gas through the exhaust gas recirculation path, the control device further controls the post injection device to supply unburned fuel to the oxidation catalyst. The engine exhaust purification device according to claim 1 or 2 , wherein the operation is controlled.
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