JP6459535B2 - Ozone supply device - Google Patents
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Description
本発明は、排気通路のうち触媒の上流側へオゾンを供給して、排気中の所定成分を酸化させるオゾン供給装置に関する。 The present invention relates to an ozone supply device that supplies ozone to an upstream side of a catalyst in an exhaust passage to oxidize predetermined components in the exhaust.
従来より、内燃機関の排気中のNOx(窒素酸化物)を吸蔵して浄化する触媒を備えた燃焼システムが知られている。このようなNOx吸蔵の反応は、NO(一酸化窒素)に比べてNO2(二酸化窒素)の方が活発である。そのため、特許文献1、2に記載の如く、オゾン供給装置により排気通路へオゾンを供給してNOをNO2に酸化させれば、吸蔵効率を向上できる。また、排気中のCOやHCを酸化して浄化する触媒を備えた燃焼システムにおいても、排気通路へオゾンを供給すれば、酸化触媒の酸化機能を高めることができ、有用である。
2. Description of the Related Art Conventionally, a combustion system including a catalyst that stores and purifies NOx (nitrogen oxide) in exhaust gas of an internal combustion engine is known. In such NOx occlusion reaction, NO 2 (nitrogen dioxide) is more active than NO (nitrogen monoxide). Therefore, as described in
なお、上記オゾン供給装置は、電極から空気中に放電することで、空気中の酸素からオゾンを生成するのが一般的である。 Note that the ozone supply device generally generates ozone from oxygen in the air by discharging the electrode into the air.
しかしながら、本発明者らが、オゾン供給装置を実際に排気通路に接続して各種試験を実施してみたところ、「排気圧力が高い場合に排気がオゾン供給装置へ流れ込み、電極に煤が付着して放電の妨げになる」といった問題があることを見出した。 However, the present inventors actually connected the ozone supply device to the exhaust passage and conducted various tests, and found that “exhaust gas flows into the ozone supply device when exhaust pressure is high and soot adheres to the electrodes. It has been found that there is a problem of “disturbing the discharge”.
本発明は、上記問題を鑑みてなされたもので、その目的は、排気が流れ込んで電極に異物が付着することの抑制を図ったオゾン供給装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an ozone supply device that is intended to prevent foreign matter from adhering to an electrode due to exhaust gas flowing in.
ここに開示される発明は上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、発明の技術的範囲を限定するものではない。 The invention disclosed herein employs the following technical means to achieve the above object. Note that the reference numerals in parentheses described in the claims and in this section indicate the correspondence with the specific means described in the embodiments described later, and do not limit the technical scope of the invention. .
開示される第1の発明は、内燃機関(10)の排気通路(10ex)に配置され、排気を浄化する触媒を備えた燃焼システムに設けられ、排気通路のうち触媒の上流側へオゾンを供給して排気中の所定成分を酸化させるオゾン供給装置において、空気中に放電する電極(31)を有し、放電によりオゾンを生成するオゾナイザ(30)と、オゾナイザにより生成されたオゾンを排気通路へ供給する供給通路(26a)を形成する供給管(26)と、供給通路へオゾンを送風するエアポンプ(30p)と、供給管に設けられ、通電に生じる電磁力で開閉作動することで供給通路を開閉する電磁式の開閉弁(26v1)と、開閉弁の作動を制御する第1制御手段(41a)と、所定時間後における排気通路の圧力が、所定圧より高い高圧状態になるか否かを予測する予測手段(S22、S100)と、エアポンプによるオゾンの送風量を取得する送風量取得手段(S31)と、を備え、第1制御手段は、予測手段により高圧状態になると予測され、かつ、送風量取得手段により取得された送風量が予め設定された流量閾値よりも少ない場合に、開閉弁を閉弁作動させることを特徴とする。
開示される第2の発明は、内燃機関(10)の排気通路(10ex)に配置され、排気を浄化する触媒を備えた燃焼システムに設けられ、排気通路のうち触媒の上流側へオゾンを供給して排気中の所定成分を酸化させるオゾン供給装置において、空気中に放電する電極(31)を有し、放電によりオゾンを生成するオゾナイザ(30)と、オゾナイザにより生成されたオゾンを排気通路へ供給する供給通路(26a)を形成する供給管(26)と、供給管に設けられ、通電に生じる電磁力で開閉作動することで供給通路を開閉する電磁式の開閉弁(26v1)と、開閉弁の作動を制御する第1制御手段(41a)と、所定時間後における排気通路の圧力が、所定圧より高い高圧状態になるか否かを予測する予測手段(S22、S100)と、を備え、第1制御手段は、予測手段により高圧状態になると予測され、かつ、排気通路の圧力が排気圧閾値より高い場合に、開閉弁を閉弁作動させることを特徴とする。
A first disclosed invention is disposed in an exhaust passage (10ex) of an internal combustion engine (10) and is provided in a combustion system including a catalyst for purifying exhaust gas, and supplies ozone to the upstream side of the catalyst in the exhaust passage. In the ozone supply device that oxidizes predetermined components in the exhaust gas, the ozone generator (30) that has an electrode (31) that discharges into the air and generates ozone by the discharge, and the ozone generated by the ozonizer to the exhaust passage A supply pipe (26) that forms a supply passage (26a) to be supplied, an air pump (30p) that blows ozone into the supply passage, and a supply pipe that opens and closes by an electromagnetic force generated in energization. The electromagnetic on- off valve (26v1 ) that opens and closes, the first control means (41a) that controls the operation of the on-off valve, and the pressure in the exhaust passage after a predetermined time become higher than the predetermined pressure. Prediction means (S22, S100) for predicting whether or not, and air volume acquisition means (S31) for acquiring the amount of ozone blown by the air pump . When the first control means is in a high pressure state by the prediction means The on-off valve is operated to close when the predicted air flow rate acquired by the air flow rate acquisition means is smaller than a preset flow rate threshold value .
A second invention to be disclosed is disposed in an exhaust passage (10ex) of an internal combustion engine (10) and is provided in a combustion system including a catalyst for purifying exhaust gas, and supplies ozone to the upstream side of the catalyst in the exhaust passage. In the ozone supply device that oxidizes predetermined components in the exhaust gas, the ozone generator (30) that has an electrode (31) that discharges into the air and generates ozone by the discharge, and the ozone generated by the ozonizer to the exhaust passage A supply pipe (26) that forms a supply passage (26a), an electromagnetic on-off valve (26v1) that is provided in the supply pipe and opens and closes by an electromagnetic force generated by energization; First control means (41a) for controlling the operation of the valve, prediction means (S22, S100) for predicting whether or not the pressure in the exhaust passage after a predetermined time is higher than the predetermined pressure, Provided, the first control means is predicted to be a high-pressure state by the prediction means, and the pressure in the exhaust passage is higher than the exhaust pressure threshold value, characterized in that for valve closing the on-off valve.
上記第1の発明および第2の発明によれば、排気圧力が高い場合に開閉弁を閉弁させることで、排気が供給通路を逆流してオゾン供給装置へ流れ込むことを抑制できる。よって、排気に含まれる煤等の異物が電極に付着することを抑制でき、異物付着により放電が妨げられることを抑制できる。 According to the first and second aspects of the invention , when the exhaust pressure is high, the on-off valve is closed to suppress the exhaust from flowing backward into the supply passage and flowing into the ozone supply device. Therefore, it is possible to suppress foreign matters such as soot contained in the exhaust from adhering to the electrode, and it is possible to suppress discharge from being hindered by foreign matter adhesion.
以下、図面を参照しながら発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において、先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において、構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を参照し適用することができる。 Hereinafter, a plurality of modes for carrying out the invention will be described with reference to the drawings. In each embodiment, portions corresponding to the matters described in the preceding embodiment may be denoted by the same reference numerals and redundant description may be omitted. In each embodiment, when only a part of the configuration is described, the other configurations described above can be applied to other portions of the configuration.
(第1実施形態)
図1に示す燃焼システムは、以下に詳述するエンジン10(内燃機関)、過給機11、NOx浄化装置12、微粒子捕集装置(DPF13)、および還元剤添加装置を備える。燃焼システムは車両に搭載されたものであり、当該車両は、エンジン10の出力を駆動源として走行する。エンジン10は、圧縮自着火式のディーゼルエンジンであり、燃焼に用いる燃料には、炭化水素化合物である軽油を用いている。エンジン10は、基本的にはリーン状態で燃焼させるように作動する。つまり、燃焼室に噴射された燃料と燃焼室に吸入される空気との比率である空燃比が、空気過剰に設定された状態で燃焼(リーン燃焼)させている。
(First embodiment)
The combustion system shown in FIG. 1 includes an engine 10 (internal combustion engine), a
過給機11は、タービン11a、回転軸11bおよびコンプレッサ11cを備える。タービン11aは、エンジン10の排気通路10exに配置され、排気の運動エネルギにより回転する。回転軸11bは、タービン11aおよびコンプレッサ11cの各インペラを結合することで、タービン11aの回転力をコンプレッサ11cに伝達する。コンプレッサ11cは、エンジン10の吸気通路10inに配置され、吸気を圧縮してエンジン10へ過給する。
The
吸気通路10inのうちコンプレッサ11cの下流側には、コンプレッサ11cで圧縮された吸気(加圧空気)を冷却する冷却器(図示せず)が配置されている。冷却器により冷却された圧縮吸気は、スロットルバルブ(図示せず)により流量調整され、エンジン10が有する複数の燃焼室へ分配される。排気通路10exのうちタービン11aの下流側にはNOx浄化装置12が配置され、さらにその下流側にはDPF13(Diesel Particulate Filter)が配置されている。DPF13は、排気に含まれている微粒子を捕集する。
A cooler (not shown) for cooling the intake air (pressurized air) compressed by the
排気通路10exのうちNOx浄化装置12の上流側には、還元剤添加装置の接続管23が接続されている。この接続管23から排気通路10exへ、還元剤添加装置により生成された改質燃料が還元剤として添加される。改質燃料とは、還元剤として用いる炭化水素化合物(燃料)を部分的に酸化して、アルデヒド等の部分酸化炭化水素に改質したものである。また、還元剤添加装置は、接続管23から排気通路10exへオゾンを供給する機能を有しており、オゾン供給装置を提供する。
A connecting
NOx浄化装置12は、ハウジング内にハニカム状の担体を収容して構成される。担体の表面にはコーティング材が設けられており、そのコーティング材には還元触媒が担持されている。NOx浄化装置12は、排気中のNOxを還元触媒上で改質燃料と反応させてN2に還元することで、排気に含まれているNOxを浄化する。なお、排気中にはNOxの他にO2(酸素)も含まれているが、改質燃料はO2存在下においてNOxと選択的に反応する。
The
還元触媒には、NOxを吸着する機能を有したものが用いられている。詳細には、還元反応が可能となる活性化温度よりも触媒温度が低い場合に、還元触媒は排気中のNOxを吸着する機能を発揮する。例えば、担体に担持された銀アルミナによる還元触媒により、NOx吸着機能を有したNOx浄化装置12が提供される。詳細には、担体表面にコーティングされたアルミナに、還元触媒としての銀を担持させた構造である。吸着されていたNOxは、触媒温度が活性化温度以上の場合には、還元触媒から脱離する。そして、脱離したNOxは改質燃料により還元されて浄化される。さらに、この還元触媒は、NOx吸着機能に加えて活性酸素を吸着する機能をも有している。
A reduction catalyst having a function of adsorbing NOx is used. Specifically, when the catalyst temperature is lower than the activation temperature at which the reduction reaction is possible, the reduction catalyst exhibits a function of adsorbing NOx in the exhaust. For example, the
次に、改質燃料を生成して接続管23から排気通路10exへ添加する還元剤添加装置について説明する。還元剤添加装置は、以下に詳述する反応容器20、ヒータ21、噴射弁22、オゾナイザ30、エアポンプ30p、接続管23、供給管26、開閉弁26v1および電子制御装置(ECU40)を備える。
Next, a reducing agent addition device that generates reformed fuel and adds it to the exhaust passage 10ex from the
オゾナイザ30は、内部に流通路32aを形成するハウジング32を備え、流通路32aには複数の電極31が配置されている。これらの電極31は、互いに平行に対向するように配置された平板形状であり、高電圧が印加される電極と接地電圧の電極とが交互に配置されている。電極31への電圧印加は、ECU40が備えるマイクロコンピュータ(マイコン41)により制御される。
The
オゾナイザ30のハウジング32には、エアポンプ30pにより送風された空気が流入する。エアポンプ30pは、遠心式のエアポンプであり、電動モータにより駆動されるインペラをケース内に収容して構成される。この電動モータはマイコン41により制御される。例えば、デューティ制御により供給電力量を制御することで、エアポンプ30pによる送風量を制御する。エアポンプ30pは、ケースに形成された吸入口30inから大気を吸入して加圧し、オゾナイザ30へ送風する。オゾナイザ30へ送風された空気は、ハウジング32内の流通路32aに流入し、電極31間の通路である電極間通路31aを流通する。
The air blown by the
オゾナイザ30は、供給管26を介して反応容器20に接続される。供給管26には、電磁駆動式の開閉弁26v1が取り付けられている。開閉弁26v1は反応容器20の上流側に位置する。開閉弁26v1の開閉駆動はマイコン41により制御される。詳細には、開閉弁26v1の弁体は全開位置と全閉位置とに切り替え制御され、供給管26の内部通路(供給通路26a)を開閉する。したがって、エアポンプ30pを駆動させて開閉弁26v1を開弁作動させると、電極間通路31aを流通した空気は、供給管26、反応容器20および接続管23を順に流通して排気通路10exへ流入することとなる。なお、開閉弁26v1の作動を制御している時のマイコン41は、第1制御手段41aに相当する。
The
反応容器20には、ヒータ21および噴射弁22が取り付けられており、反応容器20の内部には、流入口20inおよび流出口20outと連通する反応室20aが形成されている。ヒータ21は、通電により発熱する発熱部を有し、発熱部への通電はマイコン41により制御される。具体的には、発熱部への電力供給量をマイコン41がデューティ制御することにより、発熱量が制御される。発熱部は反応室20aに配置され、噴射弁22から反応室20aへ噴射された燃料を加熱する。反応室20aの温度は反応室温度センサ27により検出される。反応室温度センサ27は、検出した温度の情報(反応室温度Th)をECU40へ出力する。
A
噴射弁22は、噴孔が形成されたボデー、電気アクチュエータおよび弁体を有する。電気アクチュエータを通電オンさせると、弁体が開弁作動して噴孔から反応室20aへ燃料が噴射され、通電オフさせると弁体が閉弁作動して燃料噴射が停止される。マイコン41は、電気アクチュエータへの通電を制御することで、反応室20aへの単位時間当たりの燃料噴射量を制御する。図示しない燃料タンク内の液体燃料は、図示しない燃料ポンプにより噴射弁22へ供給される。燃料タンク内の燃料は、先述した燃焼用の燃料としても用いられており、エンジン10の燃焼に用いる燃料と、還元剤として用いる燃料は共用される。
The
噴射弁22から反応室20aへ噴射された燃料は、発熱部に衝突し、加熱されて気化する。気化した燃料は、流入口20inから反応室20aへ流入した空気と混合される。その結果、空気中の酸素により気体燃料が部分的に酸化され、アルデヒド等の部分酸化炭化水素に改質される。このように改質された気体燃料(改質燃料)は、接続管23を通じて排気通路10exに流入する。
The fuel injected from the
さて、オゾナイザ30の電極31へ通電すると、電極31から放出された電子が、電極間通路31aの空気中に含まれる酸素分子に衝突する。すると、酸素分子からオゾンが生成される。つまり、オゾナイザ30は、放電により酸素分子をプラズマ状態にしてオゾンを生成する。したがって、オゾナイザ30への通電時には、供給管26を流通する空気にオゾンが含まれる。
When the
反応室20aでは以下に詳述する冷炎反応が生じている。この冷炎反応は、流入口20inから流入する空気中の酸素により気体燃料が部分的に酸化される反応である。このように部分的に酸化された燃料(改質燃料)の具体例として、燃料(炭化水素化合物)の一部がアルデヒド基(CHO)に酸化された状態の部分酸化物(例えばアルデヒド)が挙げられる。
In the
ECU40が備えるマイコン41は、プログラムを記憶する記憶装置と、記憶されたプログラムにしたがって演算処理を実行する中央演算処理装置と、を備える。ECU40は、単位時間当りのエンジン回転数およびエンジン負荷等の各種検出値に基づき、エンジン10の作動を制御する。
The
エンジン回転数は、エンジン10の出力軸近傍に取り付けられたクランク角センサ14により検出される。エンジン負荷を表わす物理量としては、吸気圧、吸気量、アクセルペダル踏込量等が挙げられる。吸気圧は、吸気通路10inのうちコンプレッサ11cの下流側部分に取り付けられた吸気圧センサ15により検出される。吸気量は、吸気通路10inのうちコンプレッサ11cの上流側部分に取り付けられたエアフロメータ16により検出される。アクセルペダル踏込量は、アクセルペダルに取り付けられたアクセルセンサ17により検出される。
The engine speed is detected by a
さらにECU40は、エンジン回転数やエンジン負荷等のエンジン10の作動状態の検出値に加え、反応室温度センサ27、触媒温度センサ42、排気温度センサ43、排気圧センサ44および空気量センサ45により検出された物理量を取得する。そして、これらの物理量に基づき、還元剤添加装置の作動を制御する。なお、触媒温度センサ42は、NOx浄化装置12に取り付けられ、還元触媒の雰囲気温度(触媒温度)を検出する。排気温度センサ43は、排気通路10exに取り付けられて排気温度を検出する。排気圧センサ44は、排気通路10exに取り付けられて排気圧力を検出する。排気温度センサ43および排気圧センサ44は、排気通路10exのうちNOx浄化装置12の上流側、かつタービン11aの下流側に取り付けられている。空気量センサ45は、供給管26のうちオゾナイザ30の上流側かつエアポンプ30pの下流側に取り付けられており、エアポンプ30pから吐出される空気量を検出する。
Further, the
概略、ECU40は以下のように還元剤添加装置の作動を制御する。すなわち、反応室温度Thに基づき、排気通路10exへ還元剤を供給する還元剤供給制御とオゾンを供給するオゾン供給制御とを切り替える。また、還元剤添加制御を実施するにあたり、反応室温度Thに基づき、強酸化制御、弱酸化制御および酸化停止制御を切り替える。
In general, the
具体的には、図2に示す手順のプログラムをマイコン41が所定周期で繰り返し実行することで、還元剤添加装置の作動を制御する。先ず、図2のステップS10において、エンジン10が運転中であるか否かを判定する。運転中でないと判定された場合、浄化対象となるNOxが排気通路10exに存在しないとみなし、ステップS19において還元剤添加装置の作動を停止させる全停止制御を実施する。全停止制御は、オゾンおよび還元剤のいずれについても排気通路10exへの供給を停止させる制御である。つまり、エアポンプ30p、オゾナイザ30、ヒータ21、噴射弁22を全て停止させ、開閉弁26v1を閉弁作動させる。
Specifically, the
一方、ステップS10によりエンジン10が運転中であると判定された場合、ステップS11において、触媒温度が所定温度T1より高温であるか否かを判定する。所定温度T1より低温であると判定された場合、続くステップS12において、触媒温度が第2所定温度T2より高温であるか否かを判定する。第2所定温度より低温であると判定された場合、続くステップS13において、触媒温度が第3所定温度T3より高温であるか否かを判定する。第3所定温度より低温であると判定された場合、続くステップS14において、触媒温度が第4所定温度T4(所定温度)より高温であるか否かを判定する。
On the other hand, when it is determined in step S10 that the
所定温度T1および第2所定温度T2は、第3所定温度T3より高温に設定されている。所定温度T1は、第2所定温度T2より高温に設定されている。例えば、第3所定温度T3が200℃である場合、第2所定温度T2を350℃、所定温度T1を400℃に設定する。ここで、還元触媒の第3所定温度T3とは、還元触媒上でNOxを還元浄化できる最低温度(活性化温度)のことである。第4所定温度T4とは、触媒に活性酸素を吸着できる最低温度のことであり、第3所定温度よりも低温に設定されている。 The predetermined temperature T1 and the second predetermined temperature T2 are set to be higher than the third predetermined temperature T3. The predetermined temperature T1 is set to be higher than the second predetermined temperature T2. For example, when the third predetermined temperature T3 is 200 ° C., the second predetermined temperature T2 is set to 350 ° C., and the predetermined temperature T1 is set to 400 ° C. Here, the third predetermined temperature T3 of the reduction catalyst is the lowest temperature (activation temperature) at which NOx can be reduced and purified on the reduction catalyst. The fourth predetermined temperature T4 is the lowest temperature at which active oxygen can be adsorbed on the catalyst, and is set lower than the third predetermined temperature.
ステップS11、S12、S13、S14の判定により、触媒温度が第4所定温度T4より低温と判定された場合、ステップS19にて先述した全停止制御を実施する。触媒温度が第4所定温度T4より高温、かつ第3所定温度T3より低温と判定された場合、ステップS15にてオゾン供給制御を実施する。触媒温度が第3所定温度T3より高温、かつ第2所定温度T2より低温と判定された場合、ステップS16にて強酸化制御を実施する。触媒温度が第2所定温度T2より高温、かつ所定温度T1より低温と判定された場合、ステップS17にて弱酸化制御を実施する。触媒温度が所定温度T1より高温と判定された場合、ステップS18にて酸化停止制御を実施する。 If it is determined in steps S11, S12, S13, and S14 that the catalyst temperature is lower than the fourth predetermined temperature T4, the all-stop control described above is performed in step S19. When it is determined that the catalyst temperature is higher than the fourth predetermined temperature T4 and lower than the third predetermined temperature T3, ozone supply control is performed in step S15. When it is determined that the catalyst temperature is higher than the third predetermined temperature T3 and lower than the second predetermined temperature T2, strong oxidation control is performed in step S16. If it is determined that the catalyst temperature is higher than the second predetermined temperature T2 and lower than the predetermined temperature T1, weak oxidation control is performed in step S17. When it is determined that the catalyst temperature is higher than the predetermined temperature T1, oxidation stop control is performed in step S18.
さて、噴射した燃料と供給される空気の比率である当量比、および噴射された燃料の雰囲気温度を所定範囲に調整すると、噴射された燃料は、熱炎反応に達することなく冷炎反応する。熱炎反応とは、燃料が完全燃焼して二酸化炭素および水が生成される反応である。冷炎反応とは、空気中の酸素により燃料が部分的に酸化される反応である。このように部分的に酸化された燃料(改質燃料)の具体例として、燃料(炭化水素化合物)の一部がアルデヒド基(CHO)に酸化された状態の部分酸化物(例えばアルデヒド)が挙げられる。この知見に基づいて、ステップS16、S17、S18に係る強酸化制御、弱酸化制御、酸化停止制御では、改質燃料が触媒に供給されるように、当量比および雰囲気温度を調整している。 When the equivalent ratio, which is the ratio of the injected fuel to the supplied air, and the ambient temperature of the injected fuel are adjusted to a predetermined range, the injected fuel undergoes a cold flame reaction without reaching a hot flame reaction. The thermal flame reaction is a reaction in which carbon dioxide and water are produced by complete combustion of fuel. The cold flame reaction is a reaction in which fuel is partially oxidized by oxygen in the air. Specific examples of such partially oxidized fuel (reformed fuel) include partial oxides (for example, aldehydes) in which a part of the fuel (hydrocarbon compound) is oxidized to aldehyde groups (CHO). It is done. Based on this knowledge, in the strong oxidation control, weak oxidation control, and oxidation stop control according to steps S16, S17, and S18, the equivalent ratio and the ambient temperature are adjusted so that the reformed fuel is supplied to the catalyst.
ステップS16に係る強酸化制御では、オゾナイザ30で生成されたオゾン、空気中の酸素、およびヒータ21により気化された燃料が混合され、オゾンが存在する環境下で燃料が冷炎反応して部分酸化される。
In the strong oxidation control according to step S16, the ozone generated by the
具体的には、反応室温度センサ27による検出値(反応室温度Th)が、予め設定しておいた目標温度Ttrgと一致するよう、ヒータ21をフィードバック制御する。目標温度Ttrgは、熱炎反応に達することなく冷炎反応させる雰囲気温度(例えば370℃)となるように設定されている。
Specifically, the
さらに、上記強酸化制御では、NOx浄化装置12へ流入したNOxの全てを還元するにあたり、過不足なくNOx浄化装置12へ供給するための還元剤添加量を、目標燃料量Ftrgとして算出する。例えば、単位時間当たりにNOx浄化装置12へ流入するNOx流入量および触媒温度に基づき、目標燃料量Ftrgを設定する。NOx流入量は、エンジン10の運転状態に基づき推定される。NOx流入量が多いほど、目標燃料量Ftrgを増大させる。また、触媒温度に応じて還元触媒上でNOxが還元される量(還元力)が異なってくるので、触媒温度による還元力の違いに応じて目標燃料量Ftrgを設定する。そして、算出した目標燃料量Ftrgに基づき、噴射弁22の作動を制御して燃料噴射を実施する。
Further, in the above strong oxidation control, when all of the NOx flowing into the
さらに、上記強酸化制御では、反応室温度Thに基づき、冷炎反応を生じさせるように目標当量比φtrgを算出する。そして、目標当量比φtrgおよび目標燃料量Ftrgに基づき目標空気量Atrgを算出し、この目標空気量Atrgに基づき、エアポンプ30pの作動を制御する。上述のごとく反応室温度Thおよび当量比を制御することで、冷炎反応を生じさせて改質燃料が生成される。
Further, in the strong oxidation control, the target equivalent ratio φtrg is calculated so as to cause a cold flame reaction based on the reaction chamber temperature Th. Then, a target air amount Atrg is calculated based on the target equivalent ratio φtrg and the target fuel amount Ftrg, and the operation of the
さらに、上記強酸化制御では、開閉弁26v1を開弁制御するとともに、反応容器20内での燃料の濃度に応じて、オゾナイザ30への供給電力を制御する。詳細には、目標燃料量Ftrgに基づき目標オゾン量Otrgを算出する。具体的には、気化室25aにおけるオゾン濃度の燃料濃度に対する比率が所定値(例えば0.2)となるように、目標オゾン量Otrgを算出する。例えば、所定時間(例えば0.02秒)内に冷炎反応を完了させるよう、上記比率を設定する。また、還元触媒が低温であるほど目標オゾン量Otrgを増加させるように設定する。
Further, in the strong oxidation control, the opening / closing valve 26v1 is controlled to open, and the power supplied to the
そして、目標空気量Atrgおよび目標オゾン量Otrgに基づき、オゾナイザ30への目標通電量Ptrgを算出する。具体的には、目標空気量Atrgが多いほど、電極間通路31aでの空気の滞留時間が短くなるので、目標通電量Ptrgを大きくする。また、目標オゾン量Otrgが多いほど、目標通電量Ptrgを大きくする。次に、目標通電量Ptrgに基づき、オゾナイザ30への通電量を制御する。具体的には、目標通電量Ptrgが大きいほど、オゾナイザ30への通電デューティ比を増大させる。或いは、今回の通電終了から次回の通電開始までのインターバルを短くする。
Then, based on the target air amount Atrg and the target ozone amount Otrg, a target energization amount Ptrg to the
このような処理を実行することにより、オゾンが生成され、そのオゾンが反応容器20内に供給されるので、冷炎反応の開始時期の早期化と冷炎反応時間の短縮化が図られる。よって、反応容器20内での燃料の滞留時間が短くなるように反応容器20を小型化しても、上記滞留時間内に冷炎反応が完了するようにできる。よって、反応容器20の小型化を図ることができる。
By performing such a process, ozone is generated and supplied to the
このように、ステップS16の強酸化制御によれば、オゾンが存在する環境下で燃料が部分酸化される。これに対し、ステップS17による弱酸化制御では、オゾナイザ30を停止させてオゾン生成を停止させることで、オゾンが存在しない環境下で燃料が部分酸化される。つまり、ヒータ制御、燃料噴射制御、エアポンプ制御および開弁制御を実施する。但し、放電制御を実施せず、オゾナイザ30への通電を停止させてオゾン生成を停止させる。
Thus, according to the strong oxidation control in step S16, the fuel is partially oxidized in an environment where ozone exists. On the other hand, in the weak oxidation control in step S17, the fuel is partially oxidized in an environment in which ozone does not exist by stopping the
ステップS17の弱酸化制御によれば、ヒータ制御による加熱を実施して部分酸化させている。これに対し、ステップS18による酸化停止制御では、オゾナイザ30およびヒータ21を停止させて、オゾン生成と燃料加熱を停止させる。これにより、酸素やオゾンによる酸化が為されることなく部分酸化していない燃料が、排気通路10exへ添加され、排気通路10exまたはNOx浄化装置12の内部で高温の排気に晒されて部分酸化する。
According to the weak oxidation control in step S17, heating by heater control is performed to perform partial oxidation. On the other hand, in the oxidation stop control by step S18, the
ステップS18による酸化停止制御では、燃料噴射制御、エアポンプ制御および開弁制御を実施する。但し、放電制御を実施せず、オゾナイザ30への通電を停止させてオゾン生成を停止させ、かつ、ヒータ制御を実施せず、ヒータ21への通電を停止させて燃料の加熱を停止させる。
In the oxidation stop control in step S18, fuel injection control, air pump control, and valve opening control are performed. However, the discharge control is not performed, the energization to the
図2のステップS19に係るオゾン供給制御では、概略、ヒータ21への通電を停止させるとともに、噴射弁22への通電を停止させて燃料噴射を停止させた状態で、オゾナイザ30でオゾンを生成する。そして、開閉弁26v1を開弁作動させた状態でエアポンプ30pを作動させることで、生成したオゾンを、供給管26および接続管23を通じて排気通路10exへ供給する。これにより、NOx浄化装置12の還元触媒が活性化していない場合において、排気中のNOがオゾンによりNO2に酸化されて、還元触媒へのNOx吸着量が増大する。
In the ozone supply control according to step S19 in FIG. 2, the
オゾン供給制御では、ECU40はエンジン10の運転状態を取得する。運転状態には、エンジン負荷、エンジン回転数および排気温度Texが含まれる。ECU40は、運転状態に基づき、単位時間当たりの排気量および排気中のNO濃度を算出し、これらの値から、単位時間あたりにNOx浄化装置12へ流入するNO量を推定する。このようにして推定されたNO量に基づき、ECU40は、排気中のNO(所定成分)を酸化させるのに必要なオゾン量を目標オゾン量Otrgとして算出する。そして、目標オゾン量Otrg(必要量)のオゾンを供給するように、オゾナイザ30への供給電力およびエアポンプ30pによる送風量を制御する。
In the ozone supply control, the
なお、本実施形態に反してオゾン供給制御時にヒータ21への通電を実施すると、オゾンは加熱されて崩壊する。また、燃料噴射を実施するとオゾンは燃料と反応してしまう。これらの点を鑑みた本実施形態では、ヒータ21による加熱を停止させ、かつ、燃料噴射を停止させているので、オゾンが燃料と反応することや加熱崩壊を回避できる。よって、生成したオゾンがそのまま排気通路10exへ添加されることとなる。
In contrast to the present embodiment, if the
図3は、エンジン10の運転時にマイコン41により所定周期で繰返し実行される処理であって、開閉弁26v1を強制的に閉弁させるための処理である。図3の処理は、図2の処理よりも優先して実施される割込み処理である。例えば、図2のステップS15、S16、S17、S18の処理によれば、開閉弁26v1は開弁作動するように制御される。但し、図3の処理により開閉弁26v1の閉弁制御が実施されると、図2の処理による開弁制御よりも優先して、図3の処理による閉弁制御が実施される。
FIG. 3 is a process that is repeatedly executed by the
先ず、図3のステップS20ではエンジン負荷を取得し、続くステップS21ではエンジン回転数を取得する。続くステップS22では所定時間後の排気圧(排気圧到達値)を予測する。例えば、ステップS20、S21で取得したエンジン負荷およびエンジン回転数の値が急上昇している場合には、排気圧到達値も急上昇している蓋然性が高い。そこで、エンジン負荷およびエンジン回転数の変化の度合いに基づき、排気圧到達値を予測する。 First, in step S20 of FIG. 3, the engine load is acquired, and in subsequent step S21, the engine speed is acquired. In the subsequent step S22, the exhaust pressure (exhaust pressure reached value) after a predetermined time is predicted. For example, when the values of the engine load and the engine speed acquired in steps S20 and S21 are rapidly increasing, there is a high probability that the exhaust pressure reaching value is also rapidly increasing. Therefore, the exhaust pressure reached value is predicted based on the degree of change in engine load and engine speed.
続くステップS100では、ステップS22で予測した排気圧予測値が所定圧よりも高いか否かを判定する。この判定に用いられる所定圧はエアポンプ限界圧に設定されている。エアポンプ限界圧とは、エアポンプ30pを最大出力で作動させた場合におけるエアポンプ30pの空気吐出圧のことである。排気圧予測値>エアポンプ限界圧と判定された場合、所定時間後に排気圧がエアポンプ限界圧よりも高い高圧状態になるとみなし、続くステップS200にて、開閉弁26v1を強制的に閉弁作動させる。排気圧予測値>エアポンプ限界圧と判定されなかった場合、開閉弁26v1の強制閉弁を実施することなくステップS20に戻る。このようにステップS22、S100の処理を実行するマイコン41は、所定時間後に排気圧が高圧状態になるか否かを予測する予測手段を提供する。
In subsequent step S100, it is determined whether or not the predicted exhaust pressure predicted in step S22 is higher than a predetermined pressure. The predetermined pressure used for this determination is set to the air pump limit pressure. The air pump limit pressure is the air discharge pressure of the
開閉弁26v1を強制的に閉弁作動させた場合には、ステップS19による全停止制御を実施する。但し、エアポンプ30pの作動停止については、開閉弁26v1の閉弁作動を開始してから所定時間が経過するまではエアポンプ30pの作動を継続させ、所定時間が経過した後にエアポンプ30pの作動を停止させる。
When the on-off valve 26v1 is forcibly closed, full stop control is performed in step S19. However, with regard to the stop of the operation of the
以上により、本実施形態によれば、電極31からの放電によりオゾンを生成するオゾナイザ30と、オゾナイザ30により生成されたオゾンを排気通路10exへ供給する供給管26と、供給管26による供給通路26aを開閉する開閉弁26v1と、を備える。そのため、排気圧力が高い場合に開閉弁26v1を閉弁させることで、排気が供給通路26aを逆流して電極間通路31aへ流れ込むことを抑制できる。よって、排気に含まれる煤等の異物が電極31に付着することを抑制でき、異物付着により放電が妨げられることを抑制できる。
As described above, according to the present embodiment, the
さらに本実施形態では、開閉弁26v1は、通電に生じる電磁力で開閉作動する電磁式であり、第1制御手段41aにより開閉弁26v1の作動が制御される。そのため、任意のタイミングで開閉弁26v1を開弁または閉弁させることができるので、供給通路26aへの排気流入防止と、供給通路26aからのオゾン供給とを、好適なタイミングで切り替えることが可能になる。
Further, in the present embodiment, the on-off valve 26v1 is an electromagnetic type that opens and closes by an electromagnetic force generated by energization, and the operation of the on-off valve 26v1 is controlled by the first control means 41a. Therefore, since the on-off valve 26v1 can be opened or closed at any timing, it is possible to switch between prevention of exhaust inflow into the
さらに本実施形態では、所定時間後における排気通路の圧力(排気圧到達値)が、所定圧(エアポンプ限界圧)よりも高い高圧状態になるか否かを予測する予測手段を備える。第1制御手段41aは、高圧状態になると予測された場合に開閉弁26v1を閉弁作動させる。これによれば、高圧状態になる前に、開閉弁26v1の閉弁作動が開始される。よって、本実施形態に反して高圧状態が検出されたタイミングで開閉弁26v1の閉弁作動を開始した場合に比べて、排気が逆流するおそれをより一層抑制できる。 Furthermore, in the present embodiment, there is provided a predicting unit that predicts whether or not the pressure in the exhaust passage (exhaust pressure reaching value) after a predetermined time is higher than the predetermined pressure (air pump limit pressure). When it is predicted that the first control means 41a will be in a high pressure state, the first control means 41a closes the on-off valve 26v1. According to this, before the high pressure state is reached, the valve closing operation of the on-off valve 26v1 is started. Therefore, it is possible to further suppress the possibility that the exhaust gas flows backward compared to the case where the valve closing operation of the on-off valve 26v1 is started at the timing when the high pressure state is detected contrary to the present embodiment.
さらに本実施形態によれば、開閉弁26v1を反応室20aの上流側に設けている。そのため、反応室20aへ噴射された燃料が供給管26を逆流してオゾナイザ30へ流入することも、開閉弁26v1の閉弁により抑制できる。よって、還元剤としての燃料が電極31に付着して放電が妨げられることをも抑制できる。
Furthermore, according to this embodiment, the on-off valve 26v1 is provided on the upstream side of the
さらに本実施形態によれば、還元触媒は少なくとも銀を含む物質である。具体的には、担体にコーティングされたアルミナ上に銀触媒が担持されている。このように銀触媒を採用することで、例えば白金触媒を採用した場合に比べて図3の部分酸化反応が生じやすくなる。よって、銀触媒を採用する本実施形態によれば、白金触媒を採用した場合に比べてNOx浄化率を向上できる。特に、触媒温度Tcatが活性化している温度領域のうち、低温の領域において、NOx浄化率向上の効果が顕著に発揮されるようになる。 Furthermore, according to this embodiment, the reduction catalyst is a substance containing at least silver. Specifically, a silver catalyst is supported on alumina coated on a carrier. By employing a silver catalyst in this way, the partial oxidation reaction of FIG. 3 is more likely to occur than when a platinum catalyst is employed, for example. Therefore, according to this embodiment that employs a silver catalyst, the NOx purification rate can be improved as compared with the case where a platinum catalyst is employed. In particular, the effect of improving the NOx purification rate is remarkably exhibited in the low temperature region of the temperature region where the catalyst temperature Tcat is activated.
さらに本実施形態では、ヒータ21により所定温度以上に加熱された還元剤を、空気中に含まれる酸素により部分的に酸化させて改質する。これによれば、燃料が部分酸化することを容易に実現でき、還元剤の改質を容易に実現できる。また、ヒータ21で燃料を加熱することにより、炭素数の少ない炭化水素化合物に燃料を分解させるクラッキングが生じるようになる。そして、クラッキングにより炭素数が少なくなった炭化水素は沸点が低くなるので、気化した燃料が液体に戻ることが抑制される。
Furthermore, in this embodiment, the reducing agent heated to a predetermined temperature or higher by the
さらに本実施形態では、強酸化制御により冷炎反応を生じさせる時に、オゾナイザ30により生成されたオゾンを供給する。そのため、冷炎反応の開始時期の早期化と、冷炎反応時間の短縮化を図ることができる。よって、反応室20aでの燃料の滞留時間が短くなるように反応容器20を小型化しても、上記滞留時間内に冷炎反応が完了するようにできる。よって、反応容器20の小型化を図ることができる。
Furthermore, in the present embodiment, ozone generated by the
(第2実施形態)
本実施形態では、第1実施形態に係る図3の処理を、図4に示す処理に変更している。図4の処理は、図3と同様にして、エンジン10の運転時にマイコン41により所定周期で繰返し実行される処理であり、開閉弁26v1を強制的に閉弁させるための処理である。
(Second Embodiment)
In the present embodiment, the process of FIG. 3 according to the first embodiment is changed to the process shown in FIG. The process of FIG. 4 is a process that is repeatedly executed by the
先ず、図4のステップS30では、図2の制御で用いる目標空気量Atrgを要求空気流量として取得する。続くステップS31では、空気量センサ45により検出された実空気量を取得する。このようにステップS31の処理を実行するマイコン41は、エアポンプ30pによるオゾンの送風量を取得する送風量取得手段を提供する。なお、供給通路26a内の圧力と送風量とは相関が高いので、上記圧力を圧力センサ検出し、該検出結果に基づき実空気量を推定してもよい。
First, in step S30 of FIG. 4, the target air amount Atrg used in the control of FIG. 2 is acquired as the required air flow rate. In the subsequent step S31, the actual air amount detected by the
続くステップS110では、要求空気流量に対する実空気量の不足分(流量偏差)を算出し、この不足分が、予め設定された流量偏差閾値よりも大きいか否かを判定する。流量偏差>流量偏差閾値と判定された場合、排気圧が供給通路26aに逆流している、または逆流する可能性が高い状態にあるとみなし、続くステップS200にて、開閉弁26v1を強制的に閉弁作動させる。流量偏差>流量偏差閾値と判定されなかった場合、開閉弁26v1の強制閉弁を実施することなくステップS30に戻る。
In the subsequent step S110, a shortage (flow rate deviation) of the actual air amount with respect to the required air flow rate is calculated, and it is determined whether or not this shortage is larger than a preset flow rate deviation threshold value. When it is determined that the flow rate deviation> the flow rate deviation threshold value, it is considered that the exhaust pressure is flowing back to the
以上により、本実施形態によれば、第1制御手段41aは、実空気量と要求空気流量との比較に基づき開閉弁26v1を閉弁作動させる。具体的には、流量偏差>流量偏差閾値と判定された場合、排気圧が供給通路26aに逆流している、または逆流する可能性が高い状態にあるとみなし、開閉弁26v1を閉弁作動させる。そのため、排気が供給通路26aを逆流して電極間通路31aへ流れ込むことを抑制でき、電極31への異物付着により放電が妨げられることを抑制できる。
As described above, according to the present embodiment, the
(第3実施形態)
本実施形態では、第2実施形態に係る図4の処理を、図5に示す処理に変更している。図5の処理は、図3と同様にして、エンジン10の運転時にマイコン41により所定周期で繰返し実行される処理であり、開閉弁26v1を強制的に閉弁させるための処理である。
(Third embodiment)
In the present embodiment, the process of FIG. 4 according to the second embodiment is changed to the process shown in FIG. The process of FIG. 5 is a process that is repeatedly executed by the
先ず、図5のステップS31では、図4と同様にして、空気量センサ45により検出された実空気量を取得する。続くステップS120では、取得した実空気量が、予め設定された流量閾値よりも大きいか否かを判定する。実空気量<流量閾値と判定された場合、排気が供給通路26aに逆流している、または逆流する可能性が高い状態にあるとみなし、続くステップS200にて、開閉弁26v1を強制的に閉弁作動させる。実空気量<流量閾値と判定されなかった場合、開閉弁26v1の強制閉弁を実施することなくステップS31に戻る。
First, in step S31 in FIG. 5, the actual air amount detected by the
以上により、本実施形態によれば、第1制御手段41aは、実空気量に基づき開閉弁26v1を閉弁作動させる。具体的には、実空気量<流量閾値と判定された場合、排気が供給通路26aに逆流している、または逆流する可能性が高い状態にあるとみなし、開閉弁26v1を閉弁作動させる。そのため、排気が供給通路26aを逆流して電極間通路31aへ流れ込むことを抑制でき、電極31への異物付着により放電が妨げられることを抑制できる。
As described above, according to the present embodiment, the first control means 41a closes the on-off valve 26v1 based on the actual air amount. Specifically, if it is determined that the actual air quantity <flow threshold, considers the exhaust is flowing back into the
(第4実施形態)
本実施形態では、第1実施形態に係る図3の処理を、図6に示す処理に変更している。図6の処理は、図3と同様にして、エンジン10の運転時にマイコン41により所定周期で繰返し実行される処理であり、開閉弁26v1を強制的に閉弁させるための処理である。
(Fourth embodiment)
In this embodiment, the process of FIG. 3 according to the first embodiment is changed to the process shown in FIG. The process of FIG. 6 is a process that is repeatedly executed by the
先ず、図6のステップS40では、排気圧センサ44により検出された排気圧を取得する。続くステップS130では、取得した排気圧が、予め設定された排気圧閾値(所定値)よりも大きいか否かを判定する。排気圧>排気圧閾値と判定された場合、排気圧が供給通路26aに逆流している、または逆流する可能性が高い状態にあるとみなし、続くステップS200にて、開閉弁26v1を強制的に閉弁作動させる。排気圧>排気圧閾値と判定されなかった場合、開閉弁26v1の強制閉弁を実施することなくステップS40に戻る。
First, in step S40 of FIG. 6, the exhaust pressure detected by the
以上により、本実施形態によれば、第1制御手段41aは、実際の排気圧に基づき開閉弁26v1を閉弁作動させる。具体的には、排気圧>排気圧閾値と判定された場合、排気圧が供給通路26aに逆流している、または逆流する可能性が高い状態にあるとみなし、開閉弁26v1を閉弁作動させる。そのため、排気が供給通路26aを逆流して電極間通路31aへ流れ込むことを抑制でき、電極31への異物付着により放電が妨げられることを抑制できる。
As described above, according to the present embodiment, the first control means 41a closes the on-off valve 26v1 based on the actual exhaust pressure. Specifically, when it is determined that exhaust pressure> exhaust pressure threshold, it is considered that the exhaust pressure is backflowing into the
(第5実施形態)
本実施形態では、図7に示すように、第1実施形態に係る図3の処理と、第3実施形態に係る図5の処理とを組み合わせている。すなわち、ステップS20、S21、S22において、エンジン負荷およびエンジン回転数を取得し、取得した値の変化の度合いに基づき排気圧到達値を予測する。その後、ステップS31にて空気量センサ45による実空気量を取得する。
(Fifth embodiment)
In the present embodiment, as shown in FIG. 7, the process of FIG. 3 according to the first embodiment and the process of FIG. 5 according to the third embodiment are combined. That is, in steps S20, S21, and S22, the engine load and the engine speed are acquired, and the exhaust pressure reached value is predicted based on the degree of change of the acquired value. Thereafter, the actual air amount by the
そして、ステップS100にて排気圧予測値>エアポンプ限界圧と判定され、かつ、ステップS120にて実空気量<流量閾値と判定された場合に、ステップS200にて、開閉弁26v1を強制的に閉弁作動させる。排気圧予測値>エアポンプ限界圧と判定されなかった場合、または実空気量<流量閾値と判定されなかった場合には、開閉弁26v1の強制閉弁を実施することなくステップS20に戻る。 If it is determined in step S100 that the predicted exhaust pressure> the air pump limit pressure, and it is determined in step S120 that the actual air amount <the flow rate threshold value, then in step S200, the on-off valve 26v1 is forcibly closed. Operate the valve. If it is not determined that the predicted exhaust pressure value> the air pump limit pressure, or if it is not determined that the actual air amount <the flow rate threshold value, the process returns to step S20 without forcibly closing the on-off valve 26v1.
以上により、本実施形態によれば、第1制御手段41aは、エアポンプ30pから吐出される空気量および排気圧予測値に基づき開閉弁26v1を閉弁作動させる。具体的には、排気圧予測値>エアポンプ限界圧と判定され、かつ、実空気量<流量閾値と判定された場合に、所定時間後に排気圧がエアポンプ限界圧よりも高い高圧状態になるとみなし、開閉弁26v1を閉弁作動させる。そのため、空気量を加味せずに排気圧予測値に基づき閉弁作動させる場合や、排気圧予測値を加味せずに空気量に基づき閉弁作動させる場合に比べて、逆流の予測または検出の精度を向上できる。
As described above, according to the present embodiment, the
(第6実施形態)
本実施形態では、図8に示すように、第1実施形態に係る図3の処理と、第4実施形態に係る図6の処理とを組み合わせている。すなわち、ステップS20、S21、S22において、エンジン負荷およびエンジン回転数を取得し、取得した値の変化の度合いに基づき排気圧到達値を予測する。その後、ステップS40にて排気圧センサ44により検出された排気圧を取得する。
(Sixth embodiment)
In this embodiment, as shown in FIG. 8, the process of FIG. 3 according to the first embodiment and the process of FIG. 6 according to the fourth embodiment are combined. That is, in steps S20, S21, and S22, the engine load and the engine speed are acquired, and the exhaust pressure reached value is predicted based on the degree of change of the acquired value. Thereafter, the exhaust pressure detected by the
そして、ステップS100にて排気圧予測値>エアポンプ限界圧と判定され、かつ、ステップS130にて排気圧>排気圧閾値と判定された場合に、ステップS200にて、開閉弁26v1を強制的に閉弁作動させる。排気圧予測値>エアポンプ限界圧と判定されなかった場合、または排気圧>排気圧閾値と判定されなかった場合には、開閉弁26v1の強制閉弁を実施することなくステップS20に戻る。 If it is determined in step S100 that the predicted exhaust pressure> the air pump limit pressure, and it is determined in step S130 that the exhaust pressure> the exhaust pressure threshold, then in step S200, the on-off valve 26v1 is forcibly closed. Operate the valve. When it is not determined that the predicted exhaust pressure> the air pump limit pressure, or when it is not determined that the exhaust pressure> the exhaust pressure threshold, the process returns to step S20 without forcibly closing the on-off valve 26v1.
以上により、本実施形態によれば、第1制御手段41aは、現時点における排気圧および排気圧予測値に基づき開閉弁26v1を閉弁作動させる。具体的には、排気圧予測値>エアポンプ限界圧と判定され、かつ、排気圧>排気圧閾値と判定された場合に、所定時間後に排気圧がエアポンプ限界圧よりも高い高圧状態になるとみなし、開閉弁26v1を閉弁作動させる。そのため、排気圧を加味せずに排気圧予測値に基づき閉弁作動させる場合や、排気圧予測値を加味せずに排気圧に基づき閉弁作動させる場合に比べて、逆流の予測または検出の精度を向上できる。
As described above, according to the present embodiment, the
(第7実施形態)
上記第1実施形態では、オゾンを供給する機能を有した還元剤添加装置が、本発明に係るオゾン供給装置を提供している。これに対し本実施形態では、図1に示す反応容器20、ヒータ21および噴射弁22を廃止した装置であって、図9に示すオゾン供給装置を提供している。このオゾン供給装置は、オゾナイザ30、エアポンプ30p、供給管26、接続管23、開閉弁26v1およびECU40を備える。
(Seventh embodiment)
In the first embodiment, the reducing agent addition device having a function of supplying ozone provides the ozone supply device according to the present invention. In contrast, in the present embodiment, the ozone supply device shown in FIG. 9 is provided, which is a device in which the
また、図1に示すNOx浄化装置12は、O2存在下において還元剤をNOxと選択的に反応させる還元触媒を採用している。これに対し、本実施形態に係るNOx浄化装置は、O2存在下であるリーン環境でNOxを吸蔵し、リッチ環境で還元剤をNOxと反応させる還元触媒を採用している。このようにリーン燃焼時にNOxを捕捉する触媒の具体例としては、担体に担持された白金とバリウムによる吸蔵還元触媒が挙げられる。
Further, the
また、本実施形態による制御では、図2に示す処理内容を次のように変更している。すなわち、図2に示すステップS11、S12の判定を廃止するとともに、ステップS16、S17、S18による還元剤供給の制御を廃止する。なお、ステップS13にて触媒温度がT3より大きいと判定された場合には、ステップS19の全停止制御を実施する。 In the control according to the present embodiment, the processing content shown in FIG. 2 is changed as follows. That is, the determinations in steps S11 and S12 shown in FIG. 2 are abolished, and the control of the reducing agent supply in steps S16, S17, and S18 is abolished. When it is determined in step S13 that the catalyst temperature is higher than T3, the full stop control in step S19 is performed.
そして、図3の処理については、本実施形態においても上記第1実施形態と同様に実施する。つまり、排気圧到達値がエアポンプ限界圧よりも高い高圧状態になった場合に、開閉弁26v1を閉弁作動させる。そのため、排気の供給通路26aへの逆流を抑制できる。
The processing of FIG. 3 is performed in the present embodiment as well as in the first embodiment. That is, when the exhaust pressure reaching value is higher than the air pump limit pressure, the on-off valve 26v1 is closed. Therefore, the backflow of the exhaust gas to the
(第8実施形態)
図10に示すように、本実施形態にかかるオゾン供給装置は、開閉弁26v1に加えて開放弁26v2を備えている。開放弁26v2は、供給管26のうち開閉弁26v1の上流側に設けられ、供給通路26aを連通状態と開放状態とに切り替える。開放状態では、供給通路26a内の気体を大気に開放する。連通状態では、上記開放をさせることなく供給通路26a内の気体を流通させる。開放弁26v2は電磁駆動式であり、マイコン41により制御される。なお、開放弁26v2の作動を制御している時のマイコン41は、第2制御手段41bに相当する。
(Eighth embodiment)
As shown in FIG. 10, the ozone supply device according to the present embodiment includes an open valve 26v2 in addition to the open / close valve 26v1. The release valve 26v2 is provided on the upstream side of the open / close valve 26v1 in the
本実施形態では、上記第7実施形態と同様の処理によりオゾン供給装置の作動を制御する。すなわち、NO量に応じたオゾン量を供給するようにオゾナイザ30およびエアポンプ30pの作動を制御するとともに、オゾン供給時には開閉弁26v1を開弁作動させる。そして、排気の逆流が懸念される場合には、開閉弁26v1を強制的に閉弁作動させる。
In the present embodiment, the operation of the ozone supply device is controlled by the same processing as in the seventh embodiment. That is, the operations of the
さらに本実施形態では、図11に示す処理をマイコン41が所定周期で繰り返し実行する。先ず、図11のステップS50では、開閉弁26v1の強制的な閉弁作動が要求されているか否かを判定する。閉弁要求があると判定された場合、ステップS51に進み、開閉弁26v1の閉弁作動開始から所定時間が経過したか否かを判定する。
Furthermore, in this embodiment, the
所定時間が経過したと判定された場合には、開閉弁26v1が閉弁作動を完了したとみなし、次のステップS300にて開放弁26v2を開放状態に作動(開放作動)させて、連通状態から開放状態に切り替える。一方、ステップS50にて閉弁要求がないと判定された場合、或いはステップS51にて所定期間が経過したと判定されなかった場合、ステップS310にて開放弁26v2を連通状態に作動(連通作動)させて、連通状態を継続させる。 When it is determined that the predetermined time has elapsed, it is considered that the opening / closing valve 26v1 has completed the closing operation, and in the next step S300, the opening valve 26v2 is operated to open (opening operation) to Switch to the open state. On the other hand, if it is determined in step S50 that there is no valve closing request, or if it is not determined in step S51 that the predetermined period has elapsed, in step S310, the open valve 26v2 is activated (communication operation). Let the communication state continue.
なお、開閉弁26v1を強制的に閉弁作動させて全停止制御を実施する場合には、開閉弁26v1の閉弁作動を開始してから所定時間が経過するまではエアポンプ30pの作動を継続させ、所定時間が経過した後にエアポンプ30pの作動を停止させる。そして、開放弁26v2を開放作動させた時点では、未だエアポンプ30pの作動が継続されているようにエアポンプ30pの継続時間を設定する。
Note that when the on / off valve 26v1 is forcibly closed to perform the full stop control, the
以上により、本実施形態によれば、供給通路26a内の気体を大気に開放する開放状態、および供給通路26a内の気体を連通させる連通状態に切り替える開放弁26v2と、開放弁26v2の作動を制御する第2制御手段41bとを備える。そして、第1制御手段41aは、エアポンプ30pの作動中に開閉弁26v1を閉弁作動させ、第2制御手段41bは、開閉弁26v1が閉弁作動した後に、開放弁26v2を連通状態から開放状態に切り替える。
As described above, according to the present embodiment, the opening valve 26v2 that switches between the open state in which the gas in the
このように、エアポンプ30pの作動中に開閉弁26v1を閉弁作動させるので、閉弁作動を開始してから完了するまでの間もエアポンプ30pの吐出圧は低下することなく作動する。よって、供給通路26aへ排気が逆流することの抑制の確実性を向上できる。しかも、開閉弁26v1が閉弁作動した後に、開放弁26v2を連通状態から開放状態に切り替える。そのため、開閉弁26v1が閉弁してからエアポンプ30pの吐出圧が低下するまでの期間において、開閉弁26v1の上流側かつエアポンプ30pの下流側の圧力が上昇することを、開放状態にすることで回避できる。よって、上記期間に供給通路26a内の圧力が上昇して供給管26等が損傷することを回避できる。
Thus, since the on-off valve 26v1 is closed during the operation of the
(第9実施形態)
本実施形態にオゾン供給装置のハード構成は、上記第8実施形態と同じであり、開閉弁26v1に加えて開放弁26v2を備えている。そして、図12に示す処理をマイコン41が所定周期で繰り返し実行する。先ず、図12のステップS60では、エアポンプ30pの駆動要求があるか否かを判定する。駆動要求があると判定された場合、ステップS61に進み、エアポンプ30pの駆動開始から所定時間が経過したか否かを判定する。
(Ninth embodiment)
The hardware configuration of the ozone supply apparatus according to this embodiment is the same as that of the eighth embodiment, and includes an open valve 26v2 in addition to the open / close valve 26v1. Then, the
所定時間が経過していないと否定判定された場合には、エアポンプ30pの吐出圧が十分に上昇していないとみなし、次のステップS300にて開放弁26v2を開放作動させつつ、次のステップS400にて開閉弁26v1の閉弁を維持させる。一方、所定時間が経過したと肯定判定された場合には、エアポンプ30pの吐出圧が十分に上昇したとみなし、次のステップS300にて開放弁26v2を連通作動させつつ、次のステップS410にて開閉弁26v1を開弁させる。
If a negative determination is made that the predetermined time has not elapsed, it is considered that the discharge pressure of the
以上により、本実施形態によれば、上述した開放状態および連通状態に切り替える開放弁26v2と、開放弁26v2の作動を制御する第2制御手段41bとを備える。そして、エアポンプ30pの始動開始から所定時間が経過するまでは、第1制御手段41aは開閉弁26v1を閉弁作動させ、かつ、第2制御手段は開放弁26v2を開放状態に作動させる。一方、所定時間が経過した後は、第1制御手段41aは開閉弁26v1を開弁作動させ、かつ、第2制御手段41bは開放弁26v2を連通状態に作動させる。
As described above, according to the present embodiment, the release valve 26v2 that switches between the open state and the communication state described above and the second control means 41b that controls the operation of the release valve 26v2 are provided. Then, until a predetermined time has elapsed from the start of the start of the
このように、エアポンプ30pの始動直後には、開閉弁26v1を閉弁させ、かつ、開放弁26v2を開放作動させるので、排気の逆流を確実に防止しつつ、開閉弁26v1の上流側かつエアポンプ30pの下流側の圧力が上昇することを回避できる。一方、エアポンプ30pの始動開始から所定時間が経過すると、開閉弁26v1を開弁させ、かつ、開放弁26v2を連通作動させるので、十分に上昇した吐出圧でオゾンを排気通路10exへ供給できる。
Thus, immediately after the start of the
(第10実施形態)
上記各実施形態に係る開閉弁26v1は、第1制御手段41aにより制御される電磁式である。これに対し、図13に示す本実施形態の開閉弁260は、該開閉弁260の下流側圧力および上流側圧力の差圧に応じて開閉作動する機械式である。具体的には、開閉弁260は、供給通路26aを開閉する弁体261と、弁体261に対して閉弁方向に弾性力を付与する弾性部材262とを備える。弁体261の上流側の圧力が低い場合には、弾性力により弁体261は閉弁する。エアポンプ30pの作動により弁体261の上流側の圧力が上昇すると、該圧力により弁体261は開弁する。
(10th Embodiment)
The on-off valve 26v1 according to each of the above embodiments is an electromagnetic type controlled by the first control means 41a. On the other hand, the on-off
以上により、本実施形態によれば、弁体261の上流側と下流側との圧力差が所定値以上になると機械的に開弁し、所定値未満であれば弾性力により閉弁する。よって、マイコン41による開閉弁260の制御を不要にしつつ、排気の供給通路26aへの逆流を抑制できる。
As described above, according to the present embodiment, when the pressure difference between the upstream side and the downstream side of the
(他の実施形態)
以上、発明の好ましい実施形態について説明したが、発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、以下に例示するように種々変形して実施することが可能である。各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示してなくとも実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。
(Other embodiments)
The preferred embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made as illustrated below. Not only combinations of parts that clearly show that combinations are possible in each embodiment, but also combinations of the embodiments even if they are not explicitly stated unless there is a problem with the combination. Is also possible.
上記第1実施形態では、エンジン負荷およびエンジン回転数の変化の度合いに基づき、排気圧到達値を予測する。これに対し、アクセルペダル踏込量およびエンジン回転数の変化の度合いに基づき、排気圧到達値を予測してもよい。 In the first embodiment, the exhaust pressure attainment value is predicted based on the degree of change in the engine load and the engine speed. On the other hand, the exhaust pressure reach value may be predicted based on the degree of change in the accelerator pedal depression amount and the engine speed.
排気中のCOやHC(所定成分)を酸化して浄化する触媒を備えた燃焼システムに、本発明に係るオゾン供給装置を適用させてもよい。この場合には、排気通路10exへオゾンを供給することで、酸化触媒の酸化機能を高めることができ、有用である。そして、低要求時にオゾンを過剰供給して酸化触媒に吸着させておけば、高要求状態に変化した時に、吸着オゾンを酸化に寄与させることができる。 The ozone supply apparatus according to the present invention may be applied to a combustion system including a catalyst that oxidizes and purifies CO and HC (predetermined components) in exhaust gas. In this case, by supplying ozone to the exhaust passage 10ex, the oxidation function of the oxidation catalyst can be enhanced, which is useful. If ozone is excessively supplied at the time of a low demand and adsorbed to the oxidation catalyst, the adsorbed ozone can contribute to the oxidation when the state changes to a high demand state.
図1に示す実施形態では、車両に搭載された燃焼システムにオゾン供給装置を適用させている。これに対し、定置式の燃焼システムにオゾン供給装置を適用させてもよい。図1に示す実施形態では、圧縮自着火式のディーゼルエンジンにオゾン供給装置を適用させており、燃焼用の燃料として用いる軽油を還元剤として用いている。これに対し、点火着火式のガソリンエンジンにオゾン供給装置を適用させて、燃焼用の燃料として用いるガソリンを還元剤として用いてもよい。 In the embodiment shown in FIG. 1, an ozone supply device is applied to a combustion system mounted on a vehicle. On the other hand, an ozone supply device may be applied to a stationary combustion system. In the embodiment shown in FIG. 1, an ozone supply device is applied to a compression self-ignition diesel engine, and light oil used as a fuel for combustion is used as a reducing agent. In contrast, an ozone supply device may be applied to an ignition ignition type gasoline engine, and gasoline used as a fuel for combustion may be used as a reducing agent.
ECU40(制御装置)が提供する手段および/または機能は、実体的な記憶媒体に記録されたソフトウェアおよびそれを実行するコンピュータ、ソフトウェアのみ、ハードウェアのみ、あるいはそれらの組合せによって提供することができる。例えば、制御装置がハードウェアである回路によって提供される場合、それは多数の論理回路を含むデジタル回路、またはアナログ回路によって提供することができる。 Means and / or functions provided by the ECU 40 (control device) can be provided by software recorded in a substantial storage medium and a computer that executes the software, only software, only hardware, or a combination thereof. For example, if the controller is provided by a circuit that is hardware, it can be provided by a digital circuit including a number of logic circuits, or an analog circuit.
10…内燃機関、10ex…排気通路、26…供給管、26a…供給通路、26v1、260…開閉弁、30…オゾナイザ、31…電極。
DESCRIPTION OF
Claims (2)
空気中に放電する電極(31)を有し、前記放電によりオゾンを生成するオゾナイザ(30)と、
前記オゾナイザにより生成されたオゾンを前記排気通路へ供給する供給通路(26a)を形成する供給管(26)と、
前記供給通路へオゾンを送風するエアポンプ(30p)と、
前記供給管に設けられ、通電に生じる電磁力で開閉作動することで前記供給通路を開閉する電磁式の開閉弁(26v1)と、
前記開閉弁の作動を制御する第1制御手段(41a)と、
所定時間後における前記排気通路の圧力が、所定圧より高い高圧状態になるか否かを予測する予測手段(S22、S100)と、
前記エアポンプによるオゾンの送風量を取得する送風量取得手段(S31)と、
を備え、
前記第1制御手段は、前記予測手段により前記高圧状態になると予測され、かつ、前記送風量取得手段により取得された送風量が予め設定された流量閾値よりも少ない場合に、前記開閉弁を閉弁作動させることを特徴とするオゾン供給装置。 A predetermined component in the exhaust gas by supplying ozone to the upstream side of the catalyst in the exhaust passage, which is disposed in the exhaust passage (10ex) of the internal combustion engine (10) and provided with a catalyst for purifying exhaust gas. In the ozone supply device that oxidizes
An ozonizer (30) having an electrode (31) for discharging into the air and generating ozone by the discharge;
A supply pipe (26) forming a supply passage (26a) for supplying ozone generated by the ozonizer to the exhaust passage;
An air pump (30p) for blowing ozone into the supply passage;
An electromagnetic on- off valve (26v1 ) provided in the supply pipe and opening / closing the supply passage by opening / closing by an electromagnetic force generated by energization ;
First control means (41a) for controlling the operation of the on-off valve;
Predicting means (S22, S100) for predicting whether or not the pressure in the exhaust passage after a predetermined time is higher than a predetermined pressure;
An air volume acquisition means (S31) for acquiring an air volume of ozone by the air pump;
Equipped with a,
The first control unit closes the on-off valve when the predicting unit is predicted to be in the high pressure state and the blast amount acquired by the blast amount acquiring unit is smaller than a preset flow rate threshold value. An ozone supply device characterized by operating a valve .
空気中に放電する電極(31)を有し、前記放電によりオゾンを生成するオゾナイザ(30)と、
前記オゾナイザにより生成されたオゾンを前記排気通路へ供給する供給通路(26a)を形成する供給管(26)と、
前記供給管に設けられ、通電に生じる電磁力で開閉作動することで前記供給通路を開閉する電磁式の開閉弁(26v1)と、
前記開閉弁の作動を制御する第1制御手段(41a)と、
所定時間後における前記排気通路の圧力が、所定圧より高い高圧状態になるか否かを予測する予測手段(S22、S100)と、
を備え、
前記第1制御手段は、前記予測手段により前記高圧状態になると予測され、かつ、前記排気通路の圧力が排気圧閾値より高い場合に、前記開閉弁を閉弁作動させることを特徴とするオゾン供給装置。 A predetermined component in the exhaust gas by supplying ozone to the upstream side of the catalyst in the exhaust passage, which is disposed in the exhaust passage (10ex) of the internal combustion engine (10) and provided with a catalyst for purifying exhaust gas. In the ozone supply device that oxidizes
An ozonizer (30) having an electrode (31) for discharging into the air and generating ozone by the discharge;
A supply pipe (26) forming a supply passage (26a) for supplying ozone generated by the ozonizer to the exhaust passage;
An electromagnetic on-off valve (26v1) that is provided in the supply pipe and opens and closes by opening and closing with an electromagnetic force generated by energization;
First control means (41a) for controlling the operation of the on-off valve;
Predicting means (S22, S100) for predicting whether or not the pressure in the exhaust passage after a predetermined time is higher than a predetermined pressure;
With
The first control means, said by the prediction means is expected to be the high pressure and wherein when the pressure in the exhaust passage is higher than the exhaust pressure threshold value, to the feature that is closed actuating the on-off valve Luo Zon feeding device.
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