JP6705294B2 - Exhaust gas purification system for internal combustion engine and exhaust gas purification method for internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関の排気ガス浄化システム及び内燃機関の排気ガス浄化方法に関する。 The present invention relates to an exhaust gas purification system for an internal combustion engine and an exhaust gas purification method for an internal combustion engine.
排気管をSCRF(SCRをコートとしたフィルタ)とSCR(選択的触媒還元方式の触媒)との間で分岐させ、この分岐管に排気制御弁及び冷却素子を備えて、排気を冷却する必要がある場合には、目標触媒温度に応じて、分岐管を通過する排気の量を増加させて、SCRに流入する排気の温度を制御する内燃機関の排気浄化システムが提案されている(例えば、特許文献1参照)。 It is necessary to branch the exhaust pipe between SCRF (filter coated with SCR) and SCR (catalyst of selective catalytic reduction system), and to provide an exhaust control valve and a cooling element in this branch pipe to cool the exhaust gas. In some cases, an exhaust gas purification system for an internal combustion engine has been proposed which controls the temperature of the exhaust gas flowing into the SCR by increasing the amount of the exhaust gas passing through the branch pipe according to the target catalyst temperature (for example, patents). Reference 1).
ところで、上記の排気浄化システムでは、SCRより下流側の排気管に流出する(スリップする)アンモニアの量を考慮して、還元剤噴射弁よりSCRF及びSCRに供給する尿素水の量を設定した使用条件においても、SCR温度が急激に上昇した場合や、急な昇温でなくても、SCRに吸蔵しているアンモニア量がSCRのアンモニア吸蔵キャパシティを超える温度に達した時にアンモニアがスリップしてしまう。そのため、SCRより下流側にアンモニアスリップ触媒装置を備えて、このアンモニアスリップ触媒装置によりSCRからスリップしたアンモニアを窒素に浄化する必要があるが、この浄化反応の副生成物として窒素酸化物(NOx)を生成することがあり、排気ガス浄化システム全体でのNOx浄化性能が低下してしまう問題があった。 By the way, in the above exhaust gas purification system, the amount of urea water supplied from the reducing agent injection valve to the SCRF and SCR is set in consideration of the amount of ammonia that flows out (slips) to the exhaust pipe downstream of the SCR. Even under the conditions, the ammonia slips when the SCR temperature rises rapidly or when the amount of ammonia stored in the SCR exceeds the ammonia storage capacity of the SCR even if the temperature does not rise suddenly. I will end up. Therefore, it is necessary to provide an ammonia slip catalyst device on the downstream side of the SCR and purify the ammonia slipped from the SCR to nitrogen by this ammonia slip catalyst device. However, nitrogen oxide (NOx) is a by-product of this purification reaction. However, there is a problem in that the NOx purification performance of the entire exhaust gas purification system deteriorates.
本発明の目的は、選択還元型触媒装置からのアンモニアスリップを抑制しつつ、排気ガス浄化システム全体でのNOx浄化性能を維持することができる内燃機関の排気ガス浄化システム及び内燃機関の排気ガス浄化方法を提供することにある。 An object of the present invention is to suppress the ammonia slip from the selective reduction catalyst device, while maintaining the NOx purification performance of the entire exhaust gas purification system, the exhaust gas purification system of the internal combustion engine and the exhaust gas purification of the internal combustion engine. To provide a method.
上記の目的を達成するための本発明の内燃機関の排気ガス浄化システムは、内燃機関の排気通路に上流側より順に尿素水供給装置、選択還元型触媒装置を備えて構成される内燃機関の排気ガス浄化システムにおいて、前記尿素水供給装置より上流側の前記排気通路に、排気ガス冷却装置を有する分岐通路を前記排気通路に並行して備えて、前記分岐通路の分岐点に流路切替装置を備えるとともに、前記選択還元型触媒装置の内部、または、前記選択還元型触媒装置の上流側または下流側の前記排気通路に温度検出装置を備え、前記選択還元型触媒装置の下流側の前記排気通路にアンモニア濃度検出装置を備えて、前記排気ガス浄化システムを制御する制御装置が、前記温度検出装置の検出値が予め設定された冷却開始温度閾値以上となったときに、または、前記アンモニア濃度検出装置の検出値が予め設定された冷却開始濃度閾値以上となったときに、前記流路切替装置を制御して、排気ガスの流れを前記排気通路から前記分岐通路に切り替える制御を行うように構成される。 An exhaust gas purifying system for an internal combustion engine according to the present invention to achieve the above object, an exhaust gas of an internal combustion engine configured to include a urea water supply device and a selective reduction catalyst device in the exhaust passage of the internal combustion engine in this order from the upstream side. In the gas purification system, a branch passage having an exhaust gas cooling device is provided in the exhaust passage upstream of the urea water supply device in parallel with the exhaust passage, and a passage switching device is provided at a branch point of the branch passage. In addition, a temperature detecting device is provided inside the selective reduction catalyst device or in the exhaust passage upstream or downstream of the selective reduction catalyst device, and the exhaust passage downstream of the selective reduction catalyst device. When the control device for controlling the exhaust gas purification system is equipped with an ammonia concentration detection device, the detected value of the temperature detection device becomes equal to or higher than a preset cooling start temperature threshold value, or the ammonia concentration detection device When the detection value of the device is equal to or higher than a preset cooling start concentration threshold value, the flow passage switching device is controlled to control the flow of exhaust gas from the exhaust passage to the branch passage. To be done.
また、上記の目的を達成するための本発明の内燃機関の排気ガス浄化方法は、内燃機関の排気通路に上流側より順に尿素水供給装置、選択還元型触媒装置を備えるとともに、前記尿素水供給装置より上流側の前記排気通路に、排気ガス冷却装置を有する分岐通路を前記排気通路に並行して備えて、前記分岐通路の分岐点に流路切替装置を備えて構成される内燃機関の排気ガス浄化方法において、前記選択還元型触媒装置の温度が予め設定された冷却開始温度閾値以上となったときに、または、前記選択還元型触媒装置より下流側の前記排気通路を通過する排気ガスのアンモニア濃度が予め設定された冷却開始濃度閾値以上となったときに、前記流路切替装置を制御して、排気ガスの流れを前記排気通路から前記分岐通路に切り替えることを特徴とする方法である。 Further, an exhaust gas purifying method for an internal combustion engine according to the present invention for achieving the above object, comprises a urea water supply device and a selective reduction type catalyst device in the exhaust passage of the internal combustion engine in this order from the upstream side. Exhaust of an internal combustion engine configured such that a branch passage having an exhaust gas cooling device is provided in the exhaust passage upstream of the device in parallel with the exhaust passage, and a flow path switching device is provided at a branch point of the branch passage. In the gas purification method, when the temperature of the selective reduction catalyst device is equal to or higher than a preset cooling start temperature threshold value, or of the exhaust gas passing through the exhaust passage on the downstream side of the selective reduction catalyst device. When the ammonia concentration exceeds a preset cooling start concentration threshold value, the flow passage switching device is controlled to switch the flow of exhaust gas from the exhaust passage to the branch passage. ..
本発明の内燃機関の排気ガス浄化システム及び内燃機関の排気ガス浄化方法によれば、選択還元型触媒装置からのアンモニアスリップを抑制しつつ、排気ガス浄化システム全体でのNOx浄化性能を維持することができる。 According to the exhaust gas purification system for an internal combustion engine and the exhaust gas purification method for an internal combustion engine of the present invention, NOx purification performance of the entire exhaust gas purification system is maintained while suppressing ammonia slip from the selective reduction catalyst device. You can
以下、本発明に係る実施形態の内燃機関の排気ガス浄化システム及び内燃機関の排気ガス浄化方法について、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, an exhaust gas purification system for an internal combustion engine and an exhaust gas purification method for an internal combustion engine according to embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1に示すように、本発明の排気ガス浄化システム1は、エンジン2の排気通路(排気管)10に上流側より順に酸化触媒装置(DOC)11、微粒子捕集装置12、尿素水供給装置15、選択還元型触媒装置(SCR)13を備えて構成されるシステムである。
As shown in FIG. 1, an exhaust gas purification system 1 of the present invention includes an oxidation catalyst device (DOC) 11, a fine
酸化触媒装置11は、ハニカム構造を形成する基材に、排気ガスGの炭化水素(HC)や一酸化炭素(CO)等を酸化する貴金属触媒(酸化触媒)が担持されて構成される。貴金属触媒としては、炭化水素を水と二酸化炭素に、一酸化炭素を二酸化炭素にそれぞれ酸化する白金(Pt)系の触媒が好ましい。
The
この貴金属触媒による炭化水素及び一酸化炭素の酸化反応は発熱反応であるので、この発熱により排気ガスGは昇温する。これを利用して、微粒子捕集装置12の強制PM再生制御時等、高温の排気ガスGが必要となるときには、酸化触媒装置11より上流側の排気通路10を通過する排気ガスGに含まれる炭化水素の量を一時的に増加させて、この増加分の炭化水素を酸化触媒装置11で酸化させることで、排気ガスGを高温化している。
Since the oxidation reaction of hydrocarbons and carbon monoxide by this noble metal catalyst is an exothermic reaction, the exhaust gas G rises in temperature due to this heat generation. Utilizing this, when a high temperature exhaust gas G is required, such as during forced PM regeneration control of the particulate
なお、炭化水素の量を一時的に増加させる方法としては、例えば、エンジン2の気筒(シリンダ)2a内で燃料のポスト噴射を行う方法や、酸化触媒装置11より上流側の排気通路10に燃料噴射装置(図示しない)を備えて、この燃料噴射装置から燃料を噴射する方法がある。
As a method of temporarily increasing the amount of hydrocarbons, for example, a method of performing post-injection of fuel in the cylinder (cylinder) 2a of the engine 2 or a method of supplying fuel to the
微粒子捕集装置12は、排気ガスG中の粒子状物質(PM)を捕集するために、その内部にフィルタを備えて構成される。このフィルタは、多孔質のセラミックのハニカムのセル(チャンネル)の入口と出口を交互に目封じしたモノリスハニカム型ウォールフロータイプのフィルタである。
The particulate
排気ガスGは、微粒子捕集装置12の目封じされていないセルの入口より流入し、隣接する目封じされていないセルとの境界に形成されたPM捕集用の壁を通過した後、目封じされていないセルの出口より流出する。排気ガスGに含まれるPMはPM捕集用の壁で捕集されるが、捕集量には限界がある。したがって、PM捕集量が限界値に到達する前に、微粒子捕集装置12の内部に高温の排気ガスGを通過させて、この排気ガスGの熱により微粒子捕集装置12の内部に捕集されたPMを燃焼除去する強制PM再生制御を定期的に行っている。
Exhaust gas G flows in from the inlet of the unplugged cell of the
選択還元型触媒装置13は、その前段の排気通路10に備えた尿素水供給装置15より噴射される尿素水Uを排気ガスGの熱により加水分解して生成されたアンモニア(NH3)を還元剤として、排気ガスGに含まれる窒素酸化物(NOx)を窒素(N2)に浄化する装置である。
The selective
なお、排気ガスGに含まれるNOxの浄化に使用されないアンモニアは、選択還元型触媒装置13の内部に吸蔵されるか、または、選択還元型触媒装置13より下流側の排気通路10に流出(スリップ)する。また、図2に示すように、選択還元型触媒装置13のアンモニア吸蔵容量(アンモニアを吸蔵可能な上限量)Aは、選択還元型触媒装置13の温度が高くなるにつれて、少なくなる。
It should be noted that ammonia that is not used for purifying NOx contained in the exhaust gas G is stored inside the selective
また、本発明の排気ガス浄化システム1を制御する制御装置40が配設される。この制御装置40は、エンジン2の運転状態等を表す各種センサの検出値を基に、尿素水供給装置15からの尿素水Uの供給量等を制御する装置である。
Further, a
尿素水供給装置15からの尿素水Uの供給量は、エンジン2の運転状態に応じて制御装置40により制御されるが、この供給量の緻密な制御は困難である。したがって、例えば、エンジン2の運転状態が急激に変化して尿素水供給装置15より尿素水Uを排気通路10に過剰に供給した場合には、大量に発生したアンモニアが排気ガスGに含まれるNOxの浄化にも選択還元型触媒装置13へのアンモニア吸蔵にも使用されないで、選択還元型触媒装置13より下流側の排気通路10にアンモニアが流出する、所謂アンモニアスリップが発生する虞がある。また、例えば、排気ガスGの急激な高温化に伴い、選択還元型触媒装置13が急激に昇温した場合には、選択還元型触媒装置13のアンモニア吸蔵容量が急激に減少するので、その内部に吸蔵していたアンモニアの一部が下流側の排気通路10に流出(スリップ)する虞がある。
The supply amount of the urea water U from the urea
従来技術の内燃機関の排気ガス浄化システム1Xでは、図4に示すように、選択還元型触媒装置13より下流側にアンモニアスリップ触媒装置(構造は酸化触媒装置11と同様)14を備えて、このアンモニアスリップ触媒装置14により選択還元型触媒装置13から流出したアンモニアを窒素に浄化していた。しかしながら、この浄化反応の副生成物としてNOxを生成することがあり、排気ガス浄化システム全体でのNOx浄化性能が低下してしまう問題があった。
In an exhaust
そこで、本発明の排気ガス浄化システム1では、図1に示すように、尿素水供給装置15より上流側の排気通路10に、排気ガス冷却装置21を有する分岐通路20を排気通路10に平行して備えるとともに、分岐通路20の分岐点に三方弁(流路切替装置)22を備える。また、選択還元型触媒装置13の温度を検出する温度検出センサ30を選択還元型触媒装置13の内部(図1ではこの位置)、または、選択還元型触媒装置13の上流側または下流側の排気通路10に備えるとともに、選択還元型触媒装置13の下流側の排気通路10にアンモニア濃度検出センサ31を備える。
Therefore, in the exhaust gas purification system 1 of the present invention, as shown in FIG. 1, a
なお、排気ガス冷却装置21には、空気やエンジン冷却水やラジエータ用冷却水等の冷却媒体がその内部の冷却媒体用通路(図示しない)に流通しており、この冷却媒体用通路に隣接する排気ガス用通路(図示しない)を通過する排気ガスGbを冷却媒体により冷却している。
In the exhaust
また、温度検出センサ30の設置位置について、図1に示すように選択還元型触媒装置13の内部に温度検出センサ30を設けて、選択還元型触媒装置13の温度を直接検出するのが好ましいが、選択還元型触媒装置13の上流側または下流側の排気通路10に温度検出センサ30を備えて、この温度検出センサ30の検出値を選択還元型触媒装置13の温度として代用してもよい。
Regarding the installation position of the
そして、制御装置40が、温度検出センサ30の検出値Tが予め設定された冷却開始温度閾値T1以上となったときに、または、アンモニア濃度検出センサ31の検出値Dが予め設定された冷却開始濃度閾値D1以上となったときに、三方弁22を制御して、排気ガスGの流れを排気通路10から分岐通路20に切り替える制御を行うように構成する。この冷却開始温度閾値T1は、これ以上排気ガスGの温度が高くなると、選択還元型触媒装置13へのアンモニア吸着容量Aが低下して、アンモニア吸着元性能が低下してしまう値であり、実験等により予め設定される値である。また、冷却開始濃度閾値D1は、この濃度以上にアンモニアスリップ量が増加してしまうのを防止したい値であり、実験等により予め設定される値である。
Then, the
すなわち、選択還元型触媒装置13からのアンモニアスリップを検出した場合、または、選択還元型触媒装置13の温度Tが高温であり、アンモニア吸蔵容量Aが小さい場合に、選択還元型触媒装置13に流入する前の排気ガスGの全量を排気ガス冷却装置21により冷却して、低温化した排気ガスGを選択還元型触媒装置13に流入させることで、アンモニア吸蔵容量Aを速やかに大きくして、選択還元型触媒装置13からのアンモニアスリップを防止または予防する。
That is, when ammonia slip from the selective
したがって、この構成によれば、排気通路10にアンモニアスリップ触媒装置14を備える必要のない量まで選択還元型触媒装置13からのアンモニアスリップを抑制することができ、アンモニアスリップ触媒装置14を不要にできるとともに、アンモニアスリップ触媒装置14でのアンモニアの浄化反応によるNOxの生成量を減少させることができるので、排気ガス浄化システム1全体でのNOx浄化性能を維持することができる。
Therefore, according to this configuration, ammonia slip from the selective
また、上記の内燃機関の排気ガス浄化システム1において、制御装置40が、温度検出センサ30の検出値Tが予め設定された冷却終了温度閾値T2以下となったときに、流路切替装置22を制御して、排気ガスGの流れを分岐通路20から排気通路10に切り替える制御を行うように構成する。この冷却終了温度閾値T2は、冷却開始温度閾値T1より低い値であり、これ以上排気ガスGの温度を低下させると、選択還元型触媒装置13に担持されている触媒の温度が低くなり過ぎて、NOxの還元性能が低下してしまう値であり、実験等により予め設定される値である。
In the exhaust gas purification system 1 for the internal combustion engine, the
この構成によれば、選択還元型触媒装置13に担持される触媒の温度が活性温度範囲から外れた温度まで低下することを防止できるので、選択還元型触媒装置13からのアンモニアスリップを防止しつつ、そのNOx浄化性能を維持することができる。
According to this configuration, it is possible to prevent the temperature of the catalyst carried by the selective
なお、図2に示すように、上記の冷却開始温度閾値T1及び冷却終了温度閾値T2は、選択還元型触媒装置13のNOx浄化率Pが予め設定されたNOx浄化率P1以上となる温度範囲である要求NOx浄化率範囲(図2では、T2≦T≦T3)内で設定するのがより好ましい。このNOx浄化率P1は、NOxの浄化の目標に応じて、実験等により予め設定される値である。
As shown in FIG. 2, the cooling start temperature threshold value T1 and the cooling end temperature threshold value T2 are in a temperature range in which the NOx purification rate P of the selective reduction
なお、図1では流路切替装置として三方弁22を備えたが、流路切替機能だけでなく流量調整機能も備えた流量調整弁(流量調整装置)22を代わりに備えてもよい。この場合は、三方弁22のように排気通路10または分岐通路20のいずれか一方に排気ガスGを流通させるのではなく、排気通路10または分岐通路20のいずれか一方または両方に排気ガスGを流通させることができる。
Although the three-
三方弁22のように、排気通路10と分岐通路20の間の排気ガスGの流れを即時に切り替える構成であると、流路切替装置の制御が簡単となり、選択還元型触媒装置13に流入する排気ガスGの温度を迅速に低下させて、選択還元型触媒装置13の温度低下によりアンモニア吸蔵容量Aを即時に大きくすることができるので、選択還元型触媒装置13からのアンモニアスリップをより確実かつ迅速に防止することができる。
When the flow of the exhaust gas G between the
これに対して、制御装置40が、排気ガスGの流れを排気通路10と分岐通路20の間で切り替えるときに、三方弁22のように即時に切り替えるのではなく、徐々にまたは段階的に切り替えることができるので、選択還元型触媒装置13の温度の急変動を防止して、NOx浄化率の急変動を防止することができる。また、排気通路10と分岐通路20に流す排気ガスGの分配量を調整制御でき、きめ細かく排気ガスGの温度を調整することができる。
On the other hand, when the
また、制御装置40が、この切替時に、アンモニア濃度検出センサ31の検出値の変動量ΔDに応じて分岐通路20を通過する排気ガスGの流量の変動量ΔVを設定して、流量調整弁22を制御するように構成すると、選択還元型触媒装置13からのアンモニアスリップ量が急激に増加したときでも、排気ガス冷却装置21により冷却される排気ガスGの量を即時に増加させて、排気ガスGの冷却を促進することで、選択還元型触媒装置13のアンモニア吸蔵容量Aを大きくすることができるので、選択還元型触媒装置13からのアンモニアスリップをより迅速に防止することができる。
Further, at the time of this switching, the
なお、このとき、排気ガス冷却装置21を通過する冷却媒体の量を通常の冷却媒体の量より多くすると、排気ガスGの冷却をより促進することができるので好ましい。
At this time, it is preferable that the amount of the cooling medium passing through the exhaust
次に、上記の内燃機関の排気ガス浄化システム1を用いた、本発明の内燃機関の排気ガス浄化方法の制御フローについて、図3を参照しながら説明する。図3の制御フローは、エンジン2の運転中に予め設定した制御時間毎に、上級の制御フローより呼ばれてスタートする制御フローである。 Next, a control flow of the exhaust gas purifying method for an internal combustion engine of the present invention using the above exhaust gas purifying system 1 for an internal combustion engine will be described with reference to FIG. The control flow of FIG. 3 is a control flow that is called by a higher-level control flow and starts at every control time set in advance while the engine 2 is operating.
図3の制御フローがスタートすると、ステップS10にて、選択還元型触媒装置13に流入する排気ガスGを排気ガス冷却装置21により冷却して、選択還元型触媒装置13のアンモニア吸蔵容量Aを大きくする必要があるか否かを判定する。この判定は、選択還元型触媒装置13の温度(温度検出センサ30の検出値)Tが冷却開始温度閾値T1以上となったか否か、または、選択還元型触媒装置13より下流側の排気通路10を通過する排気ガスGcのアンモニア濃度(アンモニア濃度検出センサ31の検出値)Dが冷却開始濃度閾値D1以上となったか否かにより行う。
When the control flow of FIG. 3 starts, in step S10, the exhaust gas G flowing into the selective
ステップS10にて、選択還元型触媒装置13の温度Tが冷却開始温度閾値T1未満であり、かつ、排気ガスGcのアンモニア濃度Dが冷却開始濃度閾値D1未満である場合(NO)には、排気ガスGの冷却が不要であるとして、リターンに進んで、本制御フローを終了する。
In step S10, if the temperature T of the selective reduction
一方、ステップS10にて、選択還元型触媒装置13の温度Tが冷却開始温度T1以上であるか、または、排気ガスGcのアンモニア濃度Dが冷却開始濃度閾値D1以上である場合(YES)には、排気ガスGcの冷却が必要であるとして、ステップS20に進み、ステップS20にて、流路切替装置22を制御して、排気ガスGの流れを排気通路10から分岐通路20に切り替える制御を行う。流路切替装置として三方弁22を用いたときは、排気ガスGが全量排気通路10から分岐通路20に一気に切り替わる。一方、流路切替装置として流量調整弁22を用いたときは、排気通路10へ流れる排気ガスGaの流量を減少させながら(分岐通路22へ流れる排気ガスGbの流量を増加させながら)、排気ガスGの流れを排気通路10から分岐通路20に徐々に切り替える。あるいは、分岐通路20へ流れる排気ガスGbの流量を増加させた状態とする。ステップS20の制御を実施後、ステップS30に進む。
On the other hand, in step S10, if the temperature T of the selective
なお、この切替時に、排気ガスGcのアンモニア濃度の変動量ΔDに応じて分岐通路20を通過する排気ガスGbの流量の変動量ΔVを設定して、流量調整弁22を制御すると、選択還元型触媒装置13からのアンモニアスリップ量が急激に増加したときでも、排気ガス冷却装置21により冷却される排気ガスGbの量を即時に増加させて、排気ガスGbの冷却を促進することで、選択還元型触媒装置13の温度を低下させてアンモニア吸蔵容量Aを大きくすることができるので、選択還元型触媒装置13からのアンモニアスリップをより迅速に防止することができる。
At the time of this switching, if the flow
ステップS30にて、選択還元型触媒装置13に流入する排気ガスGの冷却が不要となったか否かを判定する。この判定は、選択還元型触媒装置13の温度(温度検出センサ30の検出値)Tが冷却開始温度閾値T1より低い値である冷却終了温度閾値T2以下となったか否かにより行う。
In step S30, it is determined whether cooling of the exhaust gas G flowing into the selective
ステップS30にて、選択還元型触媒装置13の温度が冷却終了温度閾値T2より高い場合(NO)には、排気ガスGの冷却が依然必要であると判定して、実験等により予め設定した制御時間を経過後、再度ステップS30の判定を行う。
In step S30, when the temperature of the selective
一方、ステップS30にて、選択還元型触媒装置13の温度が冷却終了温度閾値T2以下となった場合(YES)には、ステップS40に進み、ステップS40にて、流路切替装置22を制御して、排気ガスGの流れを分岐通路20から排気通路10に切り替える制御を行う。流路切替装置として三方弁22を用いたときは、排気ガスGが全量分岐通路20から排気通路10に一気に切り替わる。一方、流路切替装置として流量調整弁22を用いたときは、分岐通路20へ流れる排気ガスGbの流量を減少させながら(排気通路10へ流れる排気ガスGaの流量を増加させながら)、排気ガスGの流れを分岐通路20から排気通路10に徐々に切り替える。あるいは、分岐通路20へ流れる排気ガスGbの流量を減少させた状態とする。ステップS40の制御を実施後、リターンに進んで、本制御フローを終了する。
On the other hand, if the temperature of the selective
以上より、本発明の内燃機関の排気ガス浄化システム1を基にした、本発明の内燃機関の排気ガス浄化方法は、エンジン2の排気通路10に上流側より順に尿素水供給装置15、選択還元型触媒装置13を備えるとともに、尿素水供給装置15より上流側の排気通路13に、排気ガス冷却装置21を有する分岐通路20を排気通路10に並行して備えて、分岐通路20の分岐点に流路切替装置22を備えて構成される内燃機関の排気ガス浄化方法において、選択還元型触媒装置13の温度Tが実験等により予め設定された冷却開始温度閾値T1以上となったときに、または、選択還元型触媒装置13より下流側の排気通路10を通過する排気ガスGcのアンモニア濃度Dが実験等により予め設定された冷却開始濃度閾値D1以上となったときに、流路切替装置22を制御して、排気ガスGの流れを排気通路10から分岐通路20に切り替えることを特徴とする方法となる。
As described above, the exhaust gas purification method for an internal combustion engine according to the present invention based on the exhaust gas purification system 1 for an internal combustion engine according to the present invention is applied to the
本発明の内燃機関の排気ガス浄化システム1及び内燃機関の排気ガス浄化方法によれば、選択還元型触媒装置13からのアンモニアスリップを抑制しつつ、排気ガス浄化システム1全体でのNOx浄化性能を維持することができる。
According to the exhaust gas purification system 1 for an internal combustion engine and the exhaust gas purification method for an internal combustion engine of the present invention, NOx purification performance of the entire exhaust gas purification system 1 can be improved while suppressing ammonia slip from the selective
1、1X 内燃機関の排気ガス浄化システム
2 エンジン
10 排気通路
13 選択還元型触媒装置(SCR)
15 尿素水供給装置
20 分岐通路
21 排気ガス冷却装置
22 三方弁(流路切替装置)、流量調整弁(流量調整装置)
30 温度検出センサ(温度検出装置)
31 アンモニア濃度検出センサ(アンモニア濃度検出装置)
40 制御装置
G 排気ガス
Ga 排気通路を通過する排気ガス
Gb 分岐通路を通過する排気ガス
T 選択還元型触媒装置の温度(温度検出センサの検出値)
T1 冷却開始温度閾値
T2 冷却終了温度閾値
D アンモニア濃度検出センサの検出値
D1 冷却開始濃度閾値
ΔD アンモニア濃度検出センサの検出値の変動量
ΔV 分岐通路を通過する排気ガスの流量の変動量
1, 1X Exhaust Gas Purification System for Internal Combustion Engine 2
15 Urea
30 Temperature detection sensor (temperature detection device)
31 Ammonia concentration detection sensor (ammonia concentration detection device)
40 Control Device G Exhaust Gas Ga Exhaust Gas Gb Passing Through Exhaust Passage Exhaust Gas T Passing Through Branch Passage T Temperature of Selective Reduction Type Catalyst Device (Detection Value of Temperature Detection Sensor)
T1 cooling start temperature threshold value T2 cooling end temperature threshold value D detection value of ammonia concentration detection sensor D1 cooling start concentration threshold value ΔD fluctuation amount of detection value of ammonia concentration detection sensor ΔV fluctuation amount of exhaust gas flow rate passing through branch passage
Claims (4)
前記尿素水供給装置より上流側の前記排気通路に、排気ガス冷却装置を有する分岐通路を前記排気通路に並行して備えて、前記分岐通路の分岐点に流路切替装置を備えるとともに、
前記選択還元型触媒装置の内部、または、前記選択還元型触媒装置の上流側または下流側の前記排気通路に温度検出装置を備え、前記選択還元型触媒装置の下流側の前記排気通路にアンモニア濃度検出装置を備えて、
前記排気ガス浄化システムを制御する制御装置が、
前記温度検出装置の検出値が予め設定された冷却開始温度閾値以上となったときに、または、前記アンモニア濃度検出装置の検出値が予め設定された冷却開始濃度閾値以上となったときに、前記流路切替装置を制御して、排気ガスの流れを前記排気通路から前記分岐通路に切り替える制御を行うように構成される内燃機関の排気ガス浄化システム。 In an exhaust gas purifying system for an internal combustion engine, which comprises an urea water supply device and a selective reduction type catalyst device in order from the upstream side in an exhaust passage of the internal combustion engine,
In the exhaust passage upstream of the urea water supply device, a branch passage having an exhaust gas cooling device is provided in parallel with the exhaust passage, and a flow path switching device is provided at a branch point of the branch passage,
A temperature detecting device is provided inside the selective reduction catalyst device or in the exhaust passage upstream or downstream of the selective reduction catalyst device, and an ammonia concentration is provided in the exhaust passage downstream of the selective reduction catalyst device. Equipped with a detector,
A control device for controlling the exhaust gas purification system,
When the detection value of the temperature detection device is equal to or higher than a preset cooling start temperature threshold value, or when the detection value of the ammonia concentration detection device is equal to or higher than a preset cooling start concentration threshold value, An exhaust gas purification system for an internal combustion engine configured to control a flow passage switching device to perform control to switch a flow of exhaust gas from the exhaust passage to the branch passage.
前記温度検出装置の検出値が前記冷却開始温度閾値より低い値として予め設定された冷却終了温度閾値以下となったときに、前記流路切替装置を制御して、排気ガスの流れを前記分岐通路から前記排気通路に切り替える制御を行うように構成される請求項1に記載の内燃機関の排気ガス浄化システム。 The control device is
When the detected value of the temperature detection device becomes equal to or lower than the cooling end temperature threshold value preset as a value lower than the cooling start temperature threshold value, the flow path switching device is controlled to change the flow of exhaust gas to the branch passage. The exhaust gas purification system for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the exhaust gas purification system is configured to perform control to switch from the exhaust passage to the exhaust passage.
前記制御装置が、
排気ガスの流れを前記排気通路と前記分岐通路の間で切り替えるときに、
前記アンモニア濃度検出装置の検出値の変動量に応じて前記分岐通路を通過する排気ガスの流量の変動量を設定して、前記流量調整装置を制御するように構成される請求項1または2に記載の内燃機関の排気ガス浄化システム。 While configuring the flow path switching device as a flow rate adjusting device capable of flowing exhaust gas in both the exhaust passage or the branch passage,
The control device is
When switching the flow of exhaust gas between the exhaust passage and the branch passage,
The amount of fluctuation of the flow rate of the exhaust gas passing through the branch passage is set according to the amount of fluctuation of the detection value of the ammonia concentration detecting device, and the flow rate adjusting device is controlled. An exhaust gas purification system for an internal combustion engine as described.
前記選択還元型触媒装置の温度が予め設定された冷却開始温度閾値以上となったときに、または、前記選択還元型触媒装置より下流側の前記排気通路を通過する排気ガスのアンモニア濃度が予め設定された冷却開始濃度閾値以上となったときに、前記流路切替装置を制御して、排気ガスの流れを前記排気通路から前記分岐通路に切り替えることを特徴とする内燃機関の排気ガス浄化方法。 The exhaust passage of the internal combustion engine is provided with a urea water supply device and a selective reduction type catalyst device in order from the upstream side, and a branch passage having an exhaust gas cooling device is provided in the exhaust passage upstream of the urea water supply device. In parallel with, in the exhaust gas purification method of an internal combustion engine configured to include a flow path switching device at the branch point of the branch passage,
When the temperature of the selective reduction catalyst device becomes equal to or higher than a preset cooling start temperature threshold value, or the ammonia concentration of the exhaust gas passing through the exhaust passage downstream of the selective reduction catalyst device is preset. An exhaust gas purifying method for an internal combustion engine, comprising controlling the flow path switching device to switch the flow of exhaust gas from the exhaust passage to the branch passage when the cooling start concentration threshold is exceeded.
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