JP6155541B2 - Engine exhaust gas purification device - Google Patents
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Description
本発明は、エンジンの排気ガス浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust gas purification device for an engine .
地球環境保全の観点から、自動車の排気ガス規制が一段と進められている。特にディーゼルエンジンではPM(Particulate Matter:粒子状物質)及びNOx(窒素酸化物)の低減が求められており、PMの低減にはDPF(Diesel Particulate Filter:ディーゼルパティキュレートフィルタ)等の後処理ユニットが用いられ、NOxの低減には尿素SCR(Urea-Selective Catalytic Reduction:尿素選択還元触媒)、HC−SCR(HydroCarbon-Selective Catalytic Reduction:炭化水素選択還元触媒)、LNT(Lean NOx Trap:NOx吸蔵触媒)等の後処理ユニットが用いられる。 From the viewpoint of global environmental conservation, automobile exhaust gas regulations are being further promoted. In particular, diesel engines are required to reduce PM (Particulate Matter) and NOx (nitrogen oxide). To reduce PM, post-processing units such as DPF (Diesel Particulate Filter) are required. Used to reduce NOx, urea SCR (Urea-Selective Catalytic Reduction), HC-SCR (HydroCarbon-Selective Catalytic Reduction), LNT (Lean NOx Trap: NOx storage catalyst) A post-processing unit is used.
このような後処理ユニットを有する排気ガス浄化装置は、例えば特許文献1に記載されている。なお、特許文献1には、2ステージターボのタービン間にDPFを配設することが記載されている。
An exhaust gas purification apparatus having such an aftertreatment unit is described in
ところで、近年ディーゼルエンジンの燃焼改良が進められ、燃費向上と共に、PM及びNOxの総排出量も低減されてきている。しかしながら、PM及びNOxの低減と背反して、排気ガスの温度が低くなっている。さらに、従来の排気ガスを計測するモードのJE05(都市内の走行実態を踏まえた過渡走行モード)、NEDC(New European Driving Cycle)等からWHDC(Worldwide Harmonized Heavy Duty Certification)に切り替われば、コールドモード及び高温高流量での排気ガス低減の技術がさらに必要となる。その対応として、後処理ユニットから構成される後処理装置のエンジン近接化(タービン直下配置)、後処理装置の熱容量低減(小型化等)、後処理装置の断熱及び保温等が検討されているが、現状では後処理装置の大型化は避けられない。そのため、後処理装置の配設場所の確保、重量増加による燃費への影響、コスト上昇等の問題が生じている。 By the way, in recent years, combustion improvement of diesel engines has been promoted, and the total emission amount of PM and NOx has been reduced along with the improvement of fuel efficiency. However, contrary to the reduction of PM and NOx, the temperature of the exhaust gas is low. Furthermore, when switching from JE05 (transitional driving mode based on actual driving conditions in the city), NEDC (New European Driving Cycle), etc. to WHDC (Worldwide Harmonized Heavy Duty Certification) Further, a technique for reducing exhaust gas at a high temperature and a high flow rate is required. As countermeasures, approaching the engine of the aftertreatment device composed of the aftertreatment unit (arranged directly under the turbine), reducing the heat capacity of the aftertreatment device (such as downsizing), heat insulation and heat insulation of the aftertreatment device are being studied. In the present situation, it is inevitable to increase the size of the post-processing apparatus. For this reason, there are problems such as securing the location of the post-processing device, the effect on fuel consumption due to weight increase, and cost increase.
以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、各後処理ユニットの配置を工夫することで、排気ガスの熱を有効に利用でき、且つ小型化を図ることができるエンジンの排気ガス浄化装置を提供することにある。 An object of the present invention, which was created in view of the above circumstances, is to provide an exhaust gas for an engine that can effectively use the heat of the exhaust gas and can be downsized by devising the arrangement of each post-processing unit. It is to provide a purification device.
上記目的を達成するために本発明に係るエンジンの排気ガス浄化装置は、エンジンの排気経路に配設されたターボチャージャのタービンと、前記タービンよりも上流の前記排気経路に配設された酸化触媒と、前記酸化触媒よりも下流で且つ前記タービンよりも上流の前記排気経路に配設され、排気ガス中の粒子状物質を捕集するフィルタと、前記フィルタの前後差圧がゼロより大きい第一閾値以上で、かつ前記第一閾値より大きい第二閾値以下である場合には、前記フィルタの入口温度が第一温度閾値より大きくなるまで、昇温制御を行って前記フィルタを再生する連続再生制御を実行し、前記フィルタの前後差圧が前記第二閾値より大であり、かつ前記フィルタの入口温度が第一温度閾値より大きい第二温度閾値以下の場合には、昇温制御を行って前記フィルタを再生する自動再生制御を実行する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記連続再生制御の実行時に、前記フィルタの入口温度が前記第一温度閾値以下で、かつ前記第一温度閾値より小さい第三温度閾値より大きい場合と、前記フィルタの入口温度が前記第三温度閾値以下の場合とのいずれにおいても、前記酸化触媒にHCを吸着及び酸化させるためにインジェクタによるポスト噴射又は排気管インジェクタによる排気管噴射を実行するものである。 In order to achieve the above object, an exhaust gas purification apparatus for an engine according to the present invention comprises a turbine of a turbocharger disposed in an exhaust path of the engine, and an oxidation catalyst disposed in the exhaust path upstream of the turbine. A filter that is disposed in the exhaust path downstream of the oxidation catalyst and upstream of the turbine and that collects particulate matter in the exhaust gas, and a first differential pressure across the filter that is greater than zero . above the threshold value, and wherein when the first threshold is greater than is the second threshold value or less, until said inlet temperature of the filter is greater than the first temperature threshold value, the continuous regeneration control to regenerate the filter under warm-up control It is executed, and the differential pressure across the filter is Ri Ah at larger than the second threshold value, and when the inlet temperature of the filter is less than the first temperature threshold value greater than the second temperature threshold value, temperature increase control Performing a control means for performing automatic reproduction control for reproducing the filter, the control means, when the continuous regeneration control is executed, at an inlet temperature of the filter is less than the first temperature threshold value, and the first Post injection by an injector to adsorb and oxidize HC on the oxidation catalyst, both in the case where the temperature is greater than a third temperature threshold which is less than the temperature threshold and in the case where the inlet temperature of the filter is less than the third temperature threshold. The exhaust pipe injection is performed by the exhaust pipe injector .
前記制御手段は、前記フィルタの前後差圧を検出する差圧センサと、前記フィルタの入口温度を検出する温度センサと、前記酸化触媒にHCを吸着及び酸化させるためにインジェクタによるポスト噴射又は排気管インジェクタによる排気管噴射を実行するコントローラとを有するものであっても良い。 Wherein said control means includes a differential pressure sensor for detecting the differential pressure across the filter, a temperature sensor for detecting the inlet temperature of the filter, the post injection or exhaust pipe by the injector in order to adsorb and oxidize HC in the oxidation catalyst It may have a controller which performs exhaust pipe injection by an injector.
前記酸化触媒が、COを吸着する一酸化炭素吸着材を含む触媒であっても良く、前記一酸化炭素吸着材が、CeO 2 又はZrO 2 であっても良い。 The oxidation catalyst may be a catalyst containing a carbon monoxide adsorbent that adsorbs CO, and the carbon monoxide adsorbent may be CeO 2 or ZrO 2 .
前記排気ガス浄化装置は、前記フィルタよりも下流で且つ前記タービンよりも上流の前記排気経路に接続された高圧EGR配管と、前記高圧EGR配管に配設された高圧EGR弁とをさらに備えても良い。前記排気ガス浄化装置は、前記タービンよりも下流の前記排気経路に接続された低圧EGR配管と、前記低圧EGR配管に配設された低圧EGR弁とをさらに備えても良い。 The exhaust gas purification device further includes a high pressure EGR pipe connected to the exhaust path downstream of the filter and upstream of the turbine, and a high pressure EGR valve disposed in the high pressure EGR pipe. good. The exhaust gas purification device may further include a low pressure EGR pipe connected to the exhaust path downstream from the turbine and a low pressure EGR valve disposed in the low pressure EGR pipe.
本発明の他の態様に係るエンジンの排気ガス浄化装置は、エンジンの排気経路に配設された酸化触媒と、前記酸化触媒よりも下流の前記排気経路に配設され、排気ガス中の粒子状物質を捕集するフィルタと、前記フィルタの前後差圧がゼロより大きい第一閾値以上で、かつ前記第一閾値より大きい第二閾値以下である場合には、前記フィルタの入口温度が第一温度閾値より大きくなるまで、昇温制御を行って前記フィルタを再生する連続再生制御を実行し、前記フィルタの前後差圧が前記第二閾値より大であり、かつ前記フィルタの入口温度が第一温度閾値より大きい第二温度閾値以下の場合には、昇温制御を行って前記フィルタを再生する自動再生制御を実行する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記連続再生制御の実行時に、前記フィルタの入口温度が前記第一温度閾値以下で、かつ前記第一温度閾値より小さい第三温度閾値より大きい場合と、前記フィルタの入口温度が前記第三温度閾値以下の場合とのいずれにおいても、前記酸化触媒にHCを吸着及び酸化させるためにインジェクタによるポスト噴射又は排気管インジェクタによる排気管噴射を実行するものである。 An exhaust gas purification apparatus for an engine according to another aspect of the present invention is provided with an oxidation catalyst disposed in an exhaust path of the engine and a particulate form in the exhaust gas disposed in the exhaust path downstream of the oxidation catalyst. a filter for collecting materials, before and after differential pressure of the filter is greater than zero the first threshold value or more, and the first to larger than the threshold is the second threshold value or less, the inlet temperature of the filter is first temperature until greater than the threshold value, under warm-up control performs the continuous regeneration control to regenerate the filter, Ri Oh a large differential pressure across than the second threshold value of the filter, and the inlet temperature of the filter is first A control means for performing an automatic regeneration control for regenerating the filter by performing a temperature rise control when the temperature is equal to or lower than a second temperature threshold value greater than the temperature threshold , and the control means is configured to perform the continuous regeneration control, Said In both the case where the inlet temperature of the filter is less than the first temperature threshold and greater than the third temperature threshold smaller than the first temperature threshold, and the case where the inlet temperature of the filter is less than the third temperature threshold, In order to adsorb and oxidize HC on the oxidation catalyst, post injection by an injector or exhaust pipe injection by an exhaust pipe injector is executed .
前記制御手段は、前記フィルタの前後差圧を検出する差圧センサと、前記フィルタの入口温度を検出する温度センサと、前記酸化触媒にHCを吸着及び酸化させるためにインジェクタによるポスト噴射又は排気管インジェクタによる排気管噴射を実行するコントローラとを有するものであっても良い。 The control means includes a differential pressure sensor that detects a differential pressure across the filter, a temperature sensor that detects an inlet temperature of the filter, and a post-injection or exhaust pipe that uses an injector to adsorb and oxidize HC on the oxidation catalyst. It may have a controller which performs exhaust pipe injection by an injector.
本発明に係るエンジンの排気ガス浄化装置によれば、各後処理ユニットの配置を工夫することで、排気ガスの熱を有効に利用でき、且つ小型化を図ることができる。 According to the exhaust gas purification apparatus for an engine according to the present invention, the heat of the exhaust gas can be effectively used and the size can be reduced by devising the arrangement of each aftertreatment unit.
本発明の一実施形態を添付図面に基づいて説明する。 An embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
本発明の一実施形態に係る排気ガス浄化装置の基本レイアウトを図1に示し、比較例に係る排気ガス浄化装置の基本レイアウトを図9に示す。 FIG. 1 shows a basic layout of an exhaust gas purification apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 9 shows a basic layout of an exhaust gas purification apparatus according to a comparative example.
<比較例>
まず、比較例に係る排気ガス浄化装置10aを図9を用いて説明する。
<Comparative example>
First, an exhaust
図9に示すように、ディーゼルエンジン11のエキゾーストマニホールド(排気マニホールド)12には排気配管13が接続され、ディーゼルエンジン11のインテークマニホールド(吸気マニホールド)14には吸気配管15が接続されている。エキゾーストマニホールド12及び排気配管13が排気経路16を構成し、インテークマニホールド14及び吸気配管15が吸気経路17を構成する。排気配管13及び吸気配管15には、ターボチャージャ18が接続されている。すなわち、排気配管13には、ターボチャージャ18のタービン19が配設され、吸気配管15には、ターボチャージャ18のコンプレッサ20が配設されている。
As shown in FIG. 9, an
コンプレッサ20よりも下流の吸気配管15には、インタークーラ21が配置されている。タービン19よりも上流の排気配管13とコンプレッサ20よりも下流で且つインタークーラ21よりも上流の吸気配管15とは、タービン19に向かう排気ガスの一部を吸気配管15に導く高圧EGR配管22aで接続されている。高圧EGR配管22aには、排気配管13側から順に、高圧EGR弁23aと高圧EGRクーラ24aとが配設されている。なお、高圧EGR弁23aよりも排気配管13側の高圧EGR配管22aに高圧EGRクーラ24aを配設しても良い。
An
タービン19よりも下流の排気配管13には、排気ガス中の有害物質(PM、NOx、CO、HC等)を浄化する後処理装置25aが配設されている。後処理装置25aについては後述する。後処理装置25aよりも下流の排気配管13とコンプレッサ20よりも上流の吸気配管15とは、図示しないマフラーに向かう排気ガスの一部を吸気配管15に導く低圧EGR配管26aで接続されている。低圧EGR配管26aには、排気配管13側から順に、低圧EGR弁27aと低圧EGRクーラ28aとが配設されている。なお、低圧EGR弁27aよりも排気配管13側の低圧EGR配管26aに低圧EGRクーラ28aを配設しても良い。
An
後処理装置25aは、内部に酸化触媒(以下、DOCという)29a及びディーゼルパティキュレートフィルタ(以下、DPFという)30aが収容されたケーシング31aを有する。DOC29aは、排気ガス中のCO、HCを酸化して浄化すると共にNOを酸化する機能を有し、DPF30aは、排気ガス中のPMを捕集する機能を有する。
The
比較例に係る排気ガス浄化装置10aは、後処理装置25aを構成する後処理ユニット(DOC29a、DPF30a)の全てがタービン19の下流側に配置されているので、ディーゼルエンジン11の排気ポートから後処理装置25aまでの距離が長い。よって、ディーゼルエンジン11の排気ポートから流出した排気ガスは、排気配管13を通過する際に放熱され、タービン19で膨張した後、後処理装置25aに到達する。このため、ディーゼルエンジン11の運転状態によっては、DOC29a、DPF30aの温度が触媒活性温度(250℃程度)まで上昇しない場合がある。
In the exhaust gas purifying
<実施形態>
次に、本発明の一実施形態に係る排気ガス浄化装置10を図1を用いて説明する。
<Embodiment>
Next, an exhaust
本実施形態は上述した比較例と共通の構成要素を有するので、共通の構成要素には共通の符号を付して説明を省略する。なお、排気ガス浄化装置10及び後処理装置25等については、添字「a」が付されているものが比較例を表し、添字「a」が無いものが本実施形態を表す。
Since this embodiment has the same constituent elements as the comparative example described above, the common constituent elements are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. As for the exhaust
図1に示すように、本実施形態に係るディーゼルエンジン11の排気ガス浄化装置10は、タービン19よりも上流の排気経路16に配設され、排気ガス中のCO、HCを浄化すると共にNOを浄化するDOC(酸化触媒)29と、DOC29よりも下流で且つタービン19よりも上流の排気経路16に配設され、排気ガス中のPMを捕集するDPF(ディーゼルパティキュレートフィルタ)30と、DPF30の前後差圧が所定の差圧範囲内で且つDPF30の入口温度が所定の温度以下のとき、DOC29にHCを吸着及び酸化させる制御(本実施形態では、連続再生制御と称する)を行う制御手段32(図2参照)とを備える。なお、図2においては、ディーゼルエンジン11の排気経路16の一部のみを図示し、吸気経路17等は図示していない。
As shown in FIG. 1, an exhaust
また、本実施形態に係る排気ガス浄化装置10では、DPF30よりも下流で且つタービン19よりも上流の排気配管13とインタークーラ21よりも下流の吸気配管15とが、タービン19に向かう排気ガスの一部を吸気配管15に導く高圧EGR配管22で接続されている。高圧EGR配管22には、排気配管13側から順に、高圧EGR弁23と高圧EGRクーラ24とが配設されている。なお、高圧EGR弁23よりも排気配管13側の高圧EGR配管22に高圧EGRクーラ24を配設しても良い。
Further, in the exhaust
さらに、本実施形態に係る排気ガス浄化装置10では、タービン19よりも下流の排気配管13とコンプレッサ20よりも上流の吸気配管15とが、図示しないマフラーに向かう排気ガスの一部を吸気配管15に導く低圧EGR配管26で接続されている。低圧EGR配管26には、排気配管13側から順に、低圧EGR弁27と低圧EGRクーラ28とが配設されている。なお、低圧EGR弁27よりも排気配管13側の低圧EGR配管26に低圧EGRクーラ28を配設しても良い。
Furthermore, in the exhaust
各後処理ユニット(DOC29、DPF30)については、後ほど詳述する。 Each post-processing unit (DOC29, DPF30) will be described in detail later.
図2に示すように、制御手段32は、DPF30の前後差圧を検出する差圧センサ33と、DPF30の入口温度を検出する温度センサ34と、差圧センサ33の検出値と温度センサ34の検出値とに応じて、ディーゼルエンジン11に設けたインジェクタ35及び排気配管13に設けた排気管インジェクタ36を駆動制御するコントローラ(ECU)37とを有する。より詳しくは、ECU37は、DOC29にHCを吸着及び酸化させるためにインジェクタ35によるポスト噴射又は排気管インジェクタ36による排気管噴射を実行する。なお、排気管噴射を行わない場合には、排気管インジェクタ36は省略可能である。
As shown in FIG. 2, the control means 32 includes a
ECU37は、図3に示すような制御フローに従ってDOC29のHC吸着及び酸化制御(連続再生制御)を行う。
The
具体的には、ECU37は、差圧センサ33の検出値(DPF30の前後差圧P)が連続再生判定差圧ΔPL以上で且つ自動再生判定差圧ΔPH以下であり、温度センサ34の検出値(DPF30の入口温度T)が連続再生制御開始温度TL以下であるときに、インジェクタ35によるポスト噴射又は排気管インジェクタ36による排気管噴射を実行する。つまり、本実施形態に係る排気ガス浄化装置10においては、DOC29に吸着させたHCの脱離及び酸化を利用して、DPF再生の補助熱に利用する。
Specifically, the
ECU37により実行される連続再生制御の制御フローを図3により説明する。
A control flow of the continuous regeneration control executed by the
ステップS1で、DPF30の入口温度T及びDPF30の前後差圧ΔPの測定を行い、ステップS2で、DPF30の前後差圧ΔPが連続再生判定差圧ΔPL以上(ΔP≧ΔPL)であるかを判断する。ステップS2でDPF30の前後差圧ΔPがΔPLより小であるときは、ステップS1に戻る。
In step S1, the inlet temperature T of the
ステップS2でDPF30の前後差圧ΔPがΔPL以上であるときは、ステップS3で、DPF30の前後差圧ΔPが自動再生判定差圧ΔPH以下(ΔP≦ΔPH)であるかを判断する。ステップS3でDPF30の前後差圧ΔPが自動再生判定差圧ΔPHより大であるときは、本制御フローを終了して自動再生制御の制御フロー50へと進む。自動再生判定差圧ΔPHは、自動再生時期(強制再生時期)を判定するための設定値であり、連続再生判定差圧ΔPLよりも大きい値に設定される。
When the front-rear differential pressure ΔP of the
ステップS3でDPF30の前後差圧ΔPが自動再生判定差圧ΔPH以下であるときは、ステップS4で、DPF30の入口温度Tが連続再生制御開始温度TL以下(T≦TL)であるかを判断する。ステップS4でDPF30の入口温度TがTLより大であるときは、ステップS9へ進む。連続再生制御開始温度TLは、例えば、200℃〜250℃に設定される。 When in step S3 the differential pressure [Delta] P of the DPF30 is less automatic regeneration determination differential pressure [Delta] P H, at step S4, whether the inlet temperature T of the DPF30 is a continuous regeneration control start temperature T L or less (T ≦ T L) Judging. When in step S4 the inlet temperature T of the DPF30 is greater than T L, the flow advances to step S9. The continuous regeneration control start temperature TL is set to 200 ° C. to 250 ° C., for example.
ステップS4でDPF30の入口温度Tが連続再生制御開始温度TL以下であるときは、ステップS5で、DPF30の入口温度Tが連続再生制御終了温度TH以下(T≦TH)であるかを判断する。ステップS5でDPF30の入口温度TがTHより大であるときは、ステップS9へ進む。連続再生制御終了温度THは、連続再生制御開始温度TLよりも高い値に設定され、例えば、300℃〜350℃に設定される。
When the inlet temperature T in
ステップS5でDPF30の入口温度Tが連続再生制御終了温度TH以下であるときは、ステップS6で、インジェクタ35によるポスト噴射又は排気管インジェクタ36による排気管噴射を実行する。
When the inlet temperature T in
次いで、ステップS7で、DPF30の入口温度T及びDPF30の前後差圧ΔPの測定を行い、ステップS8で、DPF30の入口温度Tが連続再生制御開始温度TL以下(T≦TL)であるかを判断する。ステップS8でDPF30の入口温度TがTLより大であるときは、ステップS5に戻る。
Next, in step S7, the inlet temperature T of the
ステップS8でDPF30の入口温度Tが連続再生制御開始温度TL以下であるときは、ステップS9で、DPF30の前後差圧ΔPが連続再生判定差圧ΔPL以下(ΔP≦ΔPL)であるかを判断する。ステップS9でDPF30の前後差圧ΔPがΔPLより大であるときは、ステップS5に戻り、ステップS9でDPF30の前後差圧ΔPがΔPL以下であるときには、本制御フローを終了(リターン)する。
When the inlet temperature T in
また、ECU37は、図示しない制御フローに従って自動再生制御(強制再生制御)と称される制御を行う。
Further, the
具体的には、ECU37は、差圧センサ33の検出値(DPF30の前後差圧ΔP)が自動再生判定差圧ΔPHより大であり、温度センサ34の検出値(DPF30の入口温度T)が自動再生制御開始温度TA以下のときに、インジェクタ35によるポスト噴射又は排気管インジェクタ36による排気管噴射を実行する。すなわち、ECU37は、基本的に、差圧センサ33の検出値(DPF30の前後差圧ΔP)が自動再生判定差圧ΔPH以下となるまで自動再生制御を行う。自動再生制御開始温度TAは、連続再生制御開始温度TL及び連続再生制御終了温度THよりも高い値に設定され、例えば、450℃〜500℃に設定される。
Specifically,
各後処理ユニットについて詳述する。 Each post-processing unit will be described in detail.
〔DOC〕
DOC29は、COを多く吸着できるCO吸着材(一酸化炭素吸着材)を含む触媒からなる。CO吸着材には、CeO2(酸化セリウム)、ZrO2(酸化ジルコニウム)等が使用できる。このようにDOC29を構成することで、DOC29の発熱量をさらに増やすことが可能である。
[DOC]
DOC29 consists of a catalyst containing CO adsorption material (carbon monoxide adsorption material) which can adsorb | suck much CO. As the CO adsorbent, CeO 2 (cerium oxide), ZrO 2 (zirconium oxide), or the like can be used. By configuring the
〔DPF〕
DPF30のフィルタ本体は、気孔率や気孔径、壁厚の適正化を図ることで、浄化特性(PMの捕集特性)は従来品と同等で、且つ圧力損失の小さい構造としている。この改良により、従来品よりも体積が50%以上小さい小型のDPF30を用いた。
[DPF]
The filter body of the
なお、図1では、DOC29及びDPF30は同一のケーシング31内に収容されているが、ケーシング31をDOC29とDPF30とで別体とし、それらの間を短い配管で接続してもよい。
In FIG. 1, the
次に、本実施形態の効果を説明する。 Next, the effect of this embodiment will be described.
タービン19の上流側の排気経路16にDPF30を配設することで、タービン19の膨張比の影響が無い分、本実施形態は比較例に比べて、DPF圧力損失の増加がエキゾーストマニホールド圧力、トルクに及ぼす影響は相対的に小さくなる。その結果、図4に示すように、トルク、エキゾーストマニホールド圧力等のエンジン性能に及ぼす影響を同一にした場合、本実施形態はDPF30の直径を比較例に比べて同一長さで40%ほど小さくできる。DPF30の小型化(熱容量低減)により、DPF再生時の昇温時間を短縮することができる。
By disposing the
また、タービン19の上流側の排気経路16にDPF30を配設することで、本実施形態はDPF30を比較例よりディーゼルエンジン11の排気ポートに近接することができる。従って、図5に示すように、本実施形態はDPF30の入口温度を比較例より100℃以上高温に保つことができる。そのため、DPF30の連続再生(DPF30の入口温度が250℃〜500℃)ができる頻度を増やすことができる。さらに、図6に示すように、本実施形態はDPF30の入口温度が所定温度に達するまでの昇温時間を比較例に比べて短縮できる。よって、排気ガスの熱を有効に利用でき、各後処理ユニット(DOC29、DPF30)の温度を触媒活性温度(250℃程度)に確保し易くなる。
Further, by disposing the
これらの優位点を踏まえて、本実施形態に係る排気ガス浄化装置10では、図3に示すようなDOC29のHC吸着及び酸化制御(連続再生制御)を行い、DPF30の連続再生(DPF30の入口温度が250℃〜500℃)ができる頻度をさらに増加させた。すなわち、連続再生制御を加えることで、DPF30の連続再生ができる頻度を増加させることができる。その結果、DPF30の目詰まりを未然に防止して自動再生制御(強制再生制御)を極力行わないようにでき、図7に示すように、本実施形態はDPF30の自動再生(DPF30の入口温度が500℃以上)の間隔を比較例に比べて大幅に伸ばすことができた。これらの結果、図8に示すように、本実施形態はDPF再生時のCO2排出量を大幅に低減することができた。
Based on these advantages, the exhaust
また、タービン19の上流側の排気経路16にDPF30を配設することで、DPF30の小型化が可能となり、レイアウトの自由度が増える。さらに、DPF30がタービン19のオイル由来の灰分の影響を受けないため、DPF30の目詰まり抑制にも有利である。加えて、DPF30よりも下流で排気経路16から高圧EGR配管22又は低圧EGR配管26を介して排気ガスを取り出すので、EGR装置(高圧EGR配管22、高圧EGR弁23、高圧EGRクーラ24、低圧EGR配管26、低圧EGR弁27、低圧EGRクーラ28)の防汚対策に有効である。さらに、DPF30の直下(高圧EGR配管22)又はタービン19の直下(低圧EGR配管26)で排気経路16から排気ガスを取り出すことができるので、EGR経路(高圧EGR配管22又は低圧EGR配管26)の短縮が可能である。
In addition, by disposing the
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態には限定されず他の様々な実施形態を採ることが可能である。 The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various other embodiments can be adopted.
例えば、本発明は多段ターボを有するディーゼルエンジンにも適用可能である。その場合、最上段(ディーゼルエンジンの排気ポート側)に位置するタービンよりも上流の排気経路にDOC及びDPFを配設することになる。 For example, the present invention can be applied to a diesel engine having a multi-stage turbo. In that case, the DOC and the DPF are disposed in the exhaust path upstream of the turbine located on the uppermost stage (exhaust port side of the diesel engine).
10 排気ガス浄化装置
11 ディーゼルエンジン
16 排気経路
18 ターボチャージャ
19 タービン
22 高圧EGR配管
23 高圧EGR弁
26 低圧EGR配管
27 低圧EGR弁
29 酸化触媒(DOC)
30 ディーゼルパティキュレートフィルタ(DPF)
32 制御手段
33 差圧センサ
34 温度センサ
35 インジェクタ
36 排気管インジェクタ
37 ECU(コントローラ)
DESCRIPTION OF
30 Diesel particulate filter (DPF)
32 Control means 33
Claims (6)
前記タービンよりも上流の前記排気経路に配設された酸化触媒と、
前記酸化触媒よりも下流で且つ前記タービンよりも上流の前記排気経路に配設され、排気ガス中の粒子状物質を捕集するフィルタと、
前記フィルタの前後差圧がゼロより大きい第一閾値以上で、かつ前記第一閾値より大きい第二閾値以下である場合には、前記フィルタの入口温度が第一温度閾値より大きくなるまで、昇温制御を行って前記フィルタを再生する連続再生制御を実行し、前記フィルタの前後差圧が前記第二閾値より大であり、かつ前記フィルタの入口温度が第一温度閾値より大きい第二温度閾値以下の場合には、昇温制御を行って前記フィルタを再生する自動再生制御を実行する制御手段と
を備え、
前記制御手段は、前記連続再生制御の実行時に、前記フィルタの入口温度が前記第一温度閾値以下で、かつ前記第一温度閾値より小さい第三温度閾値より大きい場合と、前記フィルタの入口温度が前記第三温度閾値以下の場合とのいずれにおいても、前記酸化触媒にHCを吸着及び酸化させるためにインジェクタによるポスト噴射又は排気管インジェクタによる排気管噴射を実行することを特徴とするエンジンの排気ガス浄化装置。 A turbocharger turbine disposed in the exhaust path of the engine;
An oxidation catalyst disposed in the exhaust path upstream of the turbine;
A filter that is disposed in the exhaust path downstream of the oxidation catalyst and upstream of the turbine and collects particulate matter in the exhaust gas;
In the differential pressure across the filter is greater than zero the first threshold value or more, and wherein when the first threshold is greater than is the second threshold value or less, until said inlet temperature of the filter is greater than the first temperature threshold value, Atsushi Nobori controlled by performing running continuous regeneration control to regenerate the filter, the differential pressure across the filter is Ri Ah at larger than the second threshold value, and the inlet temperature of the filter is first temperature threshold value greater than the second temperature threshold value In the following cases, a control means for performing temperature regeneration control and performing automatic regeneration control for regenerating the filter is provided ,
The control means, when executing the continuous regeneration control, when the filter inlet temperature is less than the first temperature threshold and greater than a third temperature threshold smaller than the first temperature threshold; Exhaust gas of an engine characterized by performing post injection by an injector or exhaust pipe injection by an exhaust pipe injector in order to adsorb and oxidize HC on the oxidation catalyst in any of the cases below the third temperature threshold value Purification equipment.
前記酸化触媒よりも下流の前記排気経路に配設され、排気ガス中の粒子状物質を捕集するフィルタと、
前記フィルタの前後差圧がゼロより大きい第一閾値以上で、かつ前記第一閾値より大きい第二閾値以下である場合には、前記フィルタの入口温度が第一温度閾値より大きくなるまで、昇温制御を行って前記フィルタを再生する連続再生制御を実行し、前記フィルタの前後差圧が前記第二閾値より大であり、かつ前記フィルタの入口温度が第一温度閾値より大きい第二温度閾値以下の場合には、昇温制御を行って前記フィルタを再生する自動再生制御を実行する制御手段と
を備え、
前記制御手段は、前記連続再生制御の実行時に、前記フィルタの入口温度が前記第一温度閾値以下で、かつ前記第一温度閾値より小さい第三温度閾値より大きい場合と、前記フィルタの入口温度が前記第三温度閾値以下の場合とのいずれにおいても、前記酸化触媒にHCを吸着及び酸化させるためにインジェクタによるポスト噴射又は排気管インジェクタによる排気管噴射を実行することを特徴とするエンジンの排気ガス浄化装置。 An oxidation catalyst disposed in the exhaust path of the engine;
A filter that is disposed in the exhaust path downstream of the oxidation catalyst and collects particulate matter in the exhaust gas;
In the differential pressure across the filter is greater than zero the first threshold value or more, and wherein when the first threshold is greater than is the second threshold value or less, until said inlet temperature of the filter is greater than the first temperature threshold value, Atsushi Nobori controlled by performing running continuous regeneration control to regenerate the filter, the differential pressure across the filter is Ri Ah at larger than the second threshold value, and the inlet temperature of the filter is first temperature threshold value greater than the second temperature threshold value In the following cases, a control means for performing temperature regeneration control and performing automatic regeneration control for regenerating the filter is provided ,
The control means, when executing the continuous regeneration control, when the filter inlet temperature is less than the first temperature threshold and greater than a third temperature threshold smaller than the first temperature threshold; Exhaust gas of an engine characterized by performing post injection by an injector or exhaust pipe injection by an exhaust pipe injector in order to adsorb and oxidize HC on the oxidation catalyst in any of the cases below the third temperature threshold value Purification equipment.
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