JP2009185659A - Exhaust emission control device for internal combustion engine - Google Patents
Exhaust emission control device for internal combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009185659A JP2009185659A JP2008025165A JP2008025165A JP2009185659A JP 2009185659 A JP2009185659 A JP 2009185659A JP 2008025165 A JP2008025165 A JP 2008025165A JP 2008025165 A JP2008025165 A JP 2008025165A JP 2009185659 A JP2009185659 A JP 2009185659A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- temperature
- filter
- nox
- nox trap
- predetermined
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
- Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
- Y02A50/2351—Atmospheric particulate matter [PM], e.g. carbon smoke microparticles, smog, aerosol particles, dust
Landscapes
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Filtering Of Dispersed Particles In Gases (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
Abstract
Description
本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関し、詳しくは、ディーゼルエンジンにおいて排気中の微粒子物質(パティキュレート:PM)及び窒素酸化物(NOx)を除去する排気浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, and more particularly to an exhaust gas purification apparatus that removes particulate matter (particulate: PM) and nitrogen oxides (NOx) in exhaust gas in a diesel engine.
ディーゼルエンジンの排気浄化装置として連続再生式DPFが知られている。例えば、特許文献1に記載の装置では、DPF(ディーゼルパティキュレートフィルタ)の上流側に酸化触媒を配置し、この酸化触媒にて排気中のNOをNO2に転換し、このNO2によってDPFに堆積したPMを燃焼除去することによってフィルタ機能を再生している。
上記従来技術によれば、排気中のNOxを除去しつつ、DPFに堆積したPMを除去することが可能になる。
しかし、酸化触媒が活性化している必要があり、排気温度が低く酸化触媒が活性化していない状態が継続した場合には、DPFにPMが堆積し続けてしまい、また、排気中のNOxを除去することが難しい。このため、始動直後等の低温時におけるNOx及びDPFに堆積したPMの除去について課題が残る。
According to the above prior art, it is possible to remove PM deposited on the DPF while removing NOx in the exhaust gas.
However, if the oxidation catalyst needs to be activated and the exhaust temperature is low and the oxidation catalyst is not activated, PM continues to accumulate on the DPF, and NOx in the exhaust is removed. Difficult to do. For this reason, the subject remains about removal of PM deposited on NOx and DPF at a low temperature such as immediately after starting.
本発明は、このような課題に着目してなされたものであり、特に始動後の低温時にNOx及びPMを効果的に除去することのできる内燃機関の排気浄化装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made paying attention to such a problem, and an object of the present invention is to provide an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine that can effectively remove NOx and PM at a low temperature after starting. .
本発明は、低温時に排気中のNOxトラップし、所定の脱離温度になるとトラップしたNOxを脱離するNOxトラップ機能と、NOをNO2に転換する酸化触媒機能と、排気中の微粒子物質(パティキュレート:PM)を捕集するPM捕集機能とを有する排気浄化フィルタを備えた構成において、排気浄化フィルタの温度が前記脱離温度近傍の第1所定温度となったとき又は排気浄化フィルタのNOxトラップ量が許容上限値となったときに該排気浄化フィルタを急速昇温させる。 The present invention traps NOx in exhaust at a low temperature, desorbs trapped NOx when a predetermined desorption temperature is reached, an oxidation catalyst function that converts NO into NO 2 , and particulate matter ( In a configuration including an exhaust gas purification filter having a PM collection function for collecting particulates (PM), when the temperature of the exhaust gas purification filter reaches a first predetermined temperature in the vicinity of the desorption temperature, or of the exhaust gas purification filter When the NOx trap amount reaches the allowable upper limit, the exhaust purification filter is rapidly heated.
本発明によれば、始動直後等の低温時にNOxの大気への放出を抑制しつつ、堆積したPMを燃焼除去することができる。 According to the present invention, accumulated PM can be removed by combustion while suppressing release of NOx into the atmosphere at a low temperature such as immediately after startup.
以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る内燃機関(ディーゼルエンジン)の全体構成図である。図1において、エンジン1の吸気通路2には、エアクリーナ3の下流側にターボ過給機4の吸気コンプセッサ41が設けられている。この吸気コンプレッサ41は、排気通路5に設けられ排気のエネルギーによって回転駆動される排気タービン42に同軸結合される。ターボ過給機4は、吸気コンプレッサ41、排気タービン42及び可変ノズル43を含んで構成され、排気タービン42の回転に伴って吸気コンプレッサ41が回転することで空気を圧縮して送り込む。可変ノズル43は、エンジンコントロールユニット(ECU)10からの制御信号によりアクチュエータ44を介して駆動され、タービン容積を可変する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is an overall configuration diagram of an internal combustion engine (diesel engine) according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, an
吸気コンプレッサ41の下流側にはインタークーラー6が設けられている。このインタークーラー6は、吸気コンプレッサ41によって圧縮された空気(過給空気)を冷却する。インタークーラー6によって冷却された過給空気は、さらに下流側の吸気絞り弁7、コレクタ部8及び吸気マニホールド9を経てエンジン1の各気筒の燃焼室に供給される。吸気絞り弁7は、ECU10からの制御信号によってアクチュエータ71を介して駆動される。
An
排気通路5には、排気タービン42よりも下流側にフィルタ触媒(本発明の「排気浄化フィルタ」に相当する)11及びNOxトラップ触媒12が介装されている。
フィルタ触媒11は、例えば、セラミック製の目封じタイプのハニカム体(PMフィルタ)にゼオライトをコーティングし、さらに貴金属(白金Pt、パラジウムPd、ロジウムRh等)を担持したアルミナをコーティングして形成される。
In the exhaust passage 5, a filter catalyst (corresponding to the “exhaust purification filter” of the present invention) 11 and a
The filter catalyst 11 is formed, for example, by coating a ceramic plug-type honeycomb body (PM filter) with zeolite and further coating with alumina carrying a noble metal (platinum Pt, palladium Pd, rhodium Rh, etc.). .
フィルタ触媒11は、低温時に排気中のNOxをトラップし、ある程度温度が高くなるとトラップしたNOxを脱離するNOxトラップ機能(低温時NOxトラップ機能)と、NOをNO2に転換する酸化触媒機能と、排気中の微粒子物質(パティキュレート:PM)を捕集するPM捕集機能とを有する。ここで、本実施形態におけるフィルタ触媒11は、始動後の低温時においては排気中のNOxをトラップし、所定のNOx脱離温度(およそ170℃)になるとトラップしたNOxの脱離を開始する。また、NOをNO2に転換するだけでなく、他の排気成分であるHCやCOの酸化処理も可能である。さらに、フィルタ触媒11の温度を600℃以上に昇温させることにより、堆積したPMを燃焼除去してPM捕集機能を再生することが可能である(強制再生)。 Filter catalyst 11 traps NOx in the exhaust gas at a low temperature, some extent the temperature increases NOx trap ability to desorb trapped NOx (the low temperature NOx trap function), the oxidation catalytic function of converting NO to NO 2 And a PM trapping function for trapping particulate matter (particulates: PM) in the exhaust gas. Here, the filter catalyst 11 in the present embodiment traps NOx in the exhaust at a low temperature after the start, and starts desorption of the trapped NOx when a predetermined NOx desorption temperature (approximately 170 ° C.) is reached. Further, not only to convert NO to NO 2, oxidation of HC and CO which is other exhaust components are also possible. Furthermore, by raising the temperature of the filter catalyst 11 to 600 ° C. or more, it is possible to regenerate the PM collection function by burning and removing the accumulated PM (forced regeneration).
NOxトラップ触媒12は、例えば、アルミナを担体とし、この担体上に、アルカリ金属(K,Na,Li,Cs等)、アルカリ土類(Ba,Ca等)、希土類(La,Y等)から選ばれた少なくとも1つの元素と、貴金属とが担持されて形成される。
The
NOxトラップ触媒12は、活性状態において、排気の空燃比がリーンの時にNOxをトラップし、理論空燃比又はリッチのときにそれまでトラップしていたNOxを放出する(高温時NOxトラップ機能)。
In the active state, the
従って、排気中のNOxは始動後の低温時においてはフィルタ触媒11にトラップされ、始動からある程度時間が経過して排気温度が十分に高くなると、フィルタ触媒11から脱離したNOx及び排気中のNOxはNOxトラップ触媒12にトラップされることになる。
Accordingly, the NOx in the exhaust is trapped by the filter catalyst 11 at a low temperature after the start, and when the exhaust temperature becomes sufficiently high after a certain time has elapsed from the start, the NOx desorbed from the filter catalyst 11 and the NOx in the exhaust Is trapped by the
排気通路5の排気タービン42よりも上流側と、吸気通路2のコレクタ部8とを結ぶEGR通路13には、EGRクーラー14及びEGR弁15が設けられている。EGRクーラー14はEGR通路13を介して再循環する排気を冷却し、EGR弁15はECU10からの制御信号によって開閉駆動されて運転状態に応じた所定のEGR率となるように再循環する排気量を調整する。
An EGR
また、エンジン1は、コモンレール式の燃焼噴射装置16を備えている。燃料噴射装置16は、サプライポンプ17と、コモンレール18と、燃料噴射弁19とを含んで構成される。サプライポンプ17から圧送された燃料はコモンレール18に蓄えられる。燃料噴射弁19はECU10によって開弁駆動され、コモンレール18を介して供給される加圧燃料を各気筒のシリンダ内に噴射する。燃焼噴射装置16(燃料噴射弁19)は、フィルタ触媒11を昇温させるためにメイン噴射の後にさらに所定量の燃料を噴射するポスト噴射を行うことが可能である。
The
ECU10は、各種センサから出力される検出信号を入力し、これら検出信号に基づいて各種エンジン制御を実行する。特に、機関の始動時等においては、フィルタ触媒11の温度及びNOxトラップ量をモニタし、所定条件のときにフィルタ触媒11を昇温させる。
The
上記各種センサとしては、アクセル開度(踏込量)を検出するアクセルセンサ21、クランク角センサ(エンジン回転速度センサとしても機能する)22、エンジン冷却水温度を検出する水温センサ23、吸入空気量を検出するエアフローメータ24、フィルタ触媒11の入口排気温度を検出する上流側温度センサ25、フィルタ触媒11の出口排気温度を検出する下流側温度センサ26、フィルタ触媒11をバイパスする差圧検出通路27に設けられてフィルタ触媒11の上流側と下流側との圧力差(圧力損失)を検出する差圧センサ28、排気空燃比を検出する空燃比センサ29などがある。
The various sensors include an
次に、始動時にECU10が実行する制御について説明する。
図2は、本実施形態に係る始動時制御のフローチャートであり、始動開始(例えば、スタートキーの操作による電源ON)と共に起動する。
Next, control executed by the
FIG. 2 is a flowchart of the start-up control according to the present embodiment, which starts when starting (for example, turning on the power by operating the start key).
図2において、ステップS1では、フィルタ触媒11の温度を検出する。具体的には、上流側温度センサ25及び下流側温度センサ26の検出温度に基づいてフィルタ触媒11の温度を算出する。但し、これらに限るものではなく、各種運転パラメータ(吸入空気量、アクセル開度、エンジン回転速度等)に基づいてマップ等を検索してフィルタ触媒11を算出(推定)してもよい。なお、ここでは上流側温度センサ25の検出温度をフィルタ触媒11の温度として検出してもよい。
In FIG. 2, in step S1, the temperature of the filter catalyst 11 is detected. Specifically, the temperature of the filter catalyst 11 is calculated based on the detected temperatures of the
ステップS2では、フィルタ触媒11のNOxトラップ量を算出する。NOxトラップ量の算出方法は従来から各種知られており、そのいずれを用いてもよい。例えば、エンジン1から排出されるNOx量(例えば、単位回転数当たりに排出されるNOx量の積算値)、フィルタ触媒11のNOxトラップ性能(例えば、フィルタ触媒11の温度に応じたトラップ効率)及びフィルタ触媒11からのNOx脱離量(例えば、フィルタ触媒11が脱離温度以上となったときに単位時間当たりに脱離するNOx量の積算値)に基づいてNOxトラップ量を算出することができる。 In step S2, the NOx trap amount of the filter catalyst 11 is calculated. Various methods for calculating the amount of NOx trap have been conventionally known, and any of them may be used. For example, the amount of NOx discharged from the engine 1 (for example, the integrated value of the amount of NOx discharged per unit revolution), the NOx trap performance of the filter catalyst 11 (for example, trap efficiency according to the temperature of the filter catalyst 11), and The NOx trap amount can be calculated based on the NOx desorption amount from the filter catalyst 11 (for example, the integrated value of the NOx amount desorbed per unit time when the filter catalyst 11 becomes equal to or higher than the desorption temperature). .
ステップS3では、フィルタ触媒11の温度が第1所定温度となったか否かを判定する。この第1所定温度は、フィルタ触媒11においてトラップしたNOxが脱離を開始するNOx脱離温度又はその近傍(より好ましくはやや低め)の温度に設定される。本実施形態では第1所定温度を170℃に設定する。そして、フィルタ触媒11の温度が第1所定温度よりも低い場合はステップS4に進み、フィルタ触媒11の温度が第1所定温度となっていればステップS5に進む。 In step S3, it is determined whether or not the temperature of the filter catalyst 11 has reached the first predetermined temperature. The first predetermined temperature is set to a NOx desorption temperature at which NOx trapped in the filter catalyst 11 starts desorption or a temperature in the vicinity thereof (preferably slightly lower). In the present embodiment, the first predetermined temperature is set to 170 ° C. If the temperature of the filter catalyst 11 is lower than the first predetermined temperature, the process proceeds to step S4. If the temperature of the filter catalyst 11 is the first predetermined temperature, the process proceeds to step S5.
ステップS4では、フィルタ触媒11のNOxトラップ量が所定の上限許容値となったか否かを判定する。この上限許容値は、フィルタ触媒11の許容NOxトラップ量又はこれに近づいてNOxトラップ性能(効率)が急激に落ちるNOxトラップ量としてあらかじめ設定される。フィルタ触媒11のNOxトラップ量が上限許容値となっていればステップS5に進み、上限許容値よりも少なければステップS1に戻る。 In step S4, it is determined whether or not the NOx trap amount of the filter catalyst 11 has reached a predetermined upper limit allowable value. This upper limit allowable value is set in advance as the allowable NOx trap amount of the filter catalyst 11 or as the NOx trap amount in which the NOx trap performance (efficiency) approaches and decreases rapidly. If the NOx trap amount of the filter catalyst 11 is the upper limit allowable value, the process proceeds to step S5, and if it is less than the upper limit allowable value, the process returns to step S1.
ステップS5では、フィルタ触媒11の温度が第1所定温度となっている又はフィルタ触媒11のNOxトラップ量が上限許容値となっているので、排気中のNOxがフィルタ触媒11にトラップされない(トラップしたNOxが脱離する)状態であると判断し、フィルタ触媒11の急速昇温制御を実行する。この急速昇温制御は、具体的には、メイン噴射の後に所定量の燃料を噴射するポスト噴射を行い、排気温度を上昇させることでフィルタ触媒11の温度を該フィルタ触媒11におけるNOからNO2への転換率が高い第2所定温度(>第1所定温度)へと上昇させるものである。そして、第2所定温度となった後は、この第2所定温度を維持するようにポスト噴射が調整される。なお、フィルタ触媒11の昇温にあたり、ポスト噴射と共に吸気絞り弁7を閉方向に制御して吸入空気量を減少させるようにしてもよい。
In step S5, since the temperature of the filter catalyst 11 is the first predetermined temperature or the NOx trap amount of the filter catalyst 11 is the upper limit allowable value, NOx in the exhaust gas is not trapped by the filter catalyst 11 (trapped). NOx is desorbed), and rapid temperature increase control of the filter catalyst 11 is executed. More specifically, this rapid temperature rise control is performed by post-injection in which a predetermined amount of fuel is injected after main injection, and the exhaust gas temperature is raised to change the temperature of the filter catalyst 11 from NO in the filter catalyst 11 to NO 2. The temperature is raised to a second predetermined temperature (> first predetermined temperature) with a high conversion rate. Then, after reaching the second predetermined temperature, the post injection is adjusted so as to maintain the second predetermined temperature. Note that when the temperature of the filter catalyst 11 is increased, the intake air amount may be reduced by controlling the
図3に示すように、フィルタ触媒11におけるNOからNO2への転換率はフィルタ触媒11の温度に応じて変化する。そして、本実施形態におけるフィルタ触媒11では、およそ300〜350℃にてNOからNO2への転換率が最大となることが確認されている。そこで、本実施形態においては、上記第2所定温度をNOからNO2への転換率が所定値(例えば50%)以上となる温度領域、具体的には、250〜400℃(より好ましくは300〜350℃)に設定している。 As shown in FIG. 3, the conversion rate from NO to NO 2 in the filter catalyst 11 changes according to the temperature of the filter catalyst 11. And in the filter catalyst 11 in this embodiment, it has been confirmed that the conversion rate from NO to NO 2 becomes maximum at about 300 to 350 ° C. Therefore, in the present embodiment, the second predetermined temperature is a temperature region in which the conversion rate from NO to NO 2 is a predetermined value (for example, 50%) or more, specifically 250 to 400 ° C. (more preferably 300 ° C.). ~ 350 ° C).
ここで、ポスト噴射量は、基本的には排気温度に応じて調整されるものであるが、排気温度は機関の運転状態から推定できるため、本実施形態では、メイン噴射量(アクセル開度及びエンジン回転速度に基づいて設定される)及びエンジン回転速度に基づき、図4に示すようなマップを検索することで算出する。 Here, the post-injection amount is basically adjusted according to the exhaust gas temperature, but since the exhaust gas temperature can be estimated from the operating state of the engine, in this embodiment, the main injection amount (accelerator opening degree and And is calculated by searching a map as shown in FIG. 4 based on the engine speed.
かかる急速昇温制御によりフィルタ触媒11ではNO2の生成が積極的、効果的に行われるようになり、このときのフィルタ触媒11の温度はPMとNO2とが反応できる温度となっているので、このNO2によってフィルタ触媒11に堆積したPMを燃焼させることができる。これにより、始動直後の低温時におけるNOxの放出を抑制しつつ、フィルタ触媒11に堆積しているPMを除去することができる。 By such rapid temperature increase control, the filter catalyst 11 can generate NO 2 positively and effectively, and the temperature of the filter catalyst 11 at this time is a temperature at which PM and NO 2 can react. The PM accumulated on the filter catalyst 11 can be burned by this NO 2 . Thereby, PM accumulated on the filter catalyst 11 can be removed while suppressing the release of NOx at a low temperature immediately after the start.
ステップS6では、上記ステップS2と同様、フィルタ触媒11の温度を再び検出する。なお、上記ステップS2で上流側温度センサ25の検出温度をフィルタ触媒11の温度とした場合には、ここでは下流側温度センサ26の検出温度をフィルタ触媒11の温度として検出するのが好ましい。酸化反応熱を含めたフィルタ触媒11の温度をより効果的に検出するためである。
In step S6, the temperature of the filter catalyst 11 is detected again as in step S2. If the temperature detected by the
ステップS7では、フィルタ触媒11の温度が第3所定温度以上となったか否かを判定する。この第3所定温度は上記第2所定温度よりも高い温度であり、本実施形態では450〜500℃に設定する。上記急速昇温制御により、基本的にはフィルタ触媒11の温度は第2所定温度を維持するのであるが、フィルタ触媒11の温度が上昇し過ぎてしまう場合がある。本ステップでは、かかるフィルタ触媒11の温度が上昇し過ぎた状態を検出する。第3所定温度以上であればステップS8に進み、フィルタ触媒11の温度が第3所定温度よりも低ければステップS12に進む。 In step S7, it is determined whether or not the temperature of the filter catalyst 11 has become equal to or higher than a third predetermined temperature. The third predetermined temperature is higher than the second predetermined temperature, and is set to 450 to 500 ° C. in the present embodiment. Although the temperature of the filter catalyst 11 basically maintains the second predetermined temperature by the rapid temperature increase control, the temperature of the filter catalyst 11 may increase too much. In this step, a state in which the temperature of the filter catalyst 11 has increased excessively is detected. If the temperature is equal to or higher than the third predetermined temperature, the process proceeds to step S8. If the temperature of the filter catalyst 11 is lower than the third predetermined temperature, the process proceeds to step S12.
ステップS8では、フィルタ触媒11の温度が第2所定温度を超えて上昇し過ぎた状態にあると判断し、フィルタ強制再生制御を実行する。このフィルタ強制再生制御は、具体的には、ポスト噴射によってフィルタ触媒11を更に昇温させてフィルタ触媒11の温度をPM燃焼温度(>第3所定温度)まで上昇させるものである。なお、PM燃焼温度は、フィルタ触媒11に堆積しているPMが燃焼する温度であり、例えば600℃に設定される。ポスト噴射量は、上記ステップS5と同様、メイン噴射量及びエンジン回転速度に基づき図4に示すマップを検索することで算出する。急速昇温制御中にフィルタ触媒11の温度が第3所定温度以上となるのは、ポスト噴射を伴わない通常噴射時の排気温度が高くなったため、すなわち、運転状態が急変して図4のC領域になったためと考えられる。このため、図4のマップを検索してポスト噴射量を設定する。 In step S8, it is determined that the temperature of the filter catalyst 11 has risen excessively beyond the second predetermined temperature, and filter forced regeneration control is executed. More specifically, the filter forced regeneration control is to further raise the temperature of the filter catalyst 11 by post injection to raise the temperature of the filter catalyst 11 to the PM combustion temperature (> third predetermined temperature). The PM combustion temperature is a temperature at which PM deposited on the filter catalyst 11 burns, and is set to 600 ° C., for example. The post-injection amount is calculated by searching the map shown in FIG. 4 based on the main injection amount and the engine speed, as in step S5. The reason why the temperature of the filter catalyst 11 becomes equal to or higher than the third predetermined temperature during the rapid temperature rise control is that the exhaust temperature at the time of normal injection without post-injection is high, that is, the operating state changes suddenly and C in FIG. It is thought that it became an area. For this reason, the post injection amount is set by searching the map of FIG.
ステップS9では、フィルタ触媒11のPM堆積量を算出する。PM堆積量の算出方法も従来から各種知られており、そのいずれを用いてもよい。例えば、フィルタ触媒11の上下流の圧力差とPM堆積量との関係を予めマップ化して格納しておき、このマップを差圧センサ28により検出された圧力差に基づいて検索してPM堆積量を算出する。また、前回のPM燃焼除去から現在までの運転履歴(走行距離等)に基づいてPM堆積量を推定するようにしてもよい。なお、ここで算出されるPM堆積量は、フィルタ強制再生制御によって燃焼除去されたPMを除いたフィルタ触媒11に残っているPM量(PM残量)である。
In step S9, the PM accumulation amount of the filter catalyst 11 is calculated. Various methods for calculating the PM deposition amount have been known, and any of them may be used. For example, the relationship between the pressure difference between the upstream and downstream of the filter catalyst 11 and the PM accumulation amount is previously mapped and stored, and this map is searched based on the pressure difference detected by the
ステップS10では、フィルタ触媒11のPM堆積量が所定の強制再生終了閾値まで減少したか否かを判定する。この強制再生終了閾値は、フィルタ強制再生制御を終了させるPM堆積量であり、採用するフィルタ触媒等に応じて任意に設定することができる。そして、PM堆積量が強制再生終了閾値まで減少するとステップS11に進む。 In step S10, it is determined whether the PM accumulation amount of the filter catalyst 11 has decreased to a predetermined forced regeneration end threshold value. This forced regeneration end threshold is a PM accumulation amount for ending the filter forced regeneration control, and can be arbitrarily set according to the filter catalyst to be employed. When the PM accumulation amount decreases to the forced regeneration end threshold value, the process proceeds to step S11.
ステップS11では、ポスト噴射を停止してフィルタ強制再生制御を終了する。
一方、ステップS12では、急速昇温制御中フィルタ触媒11の温度が適正に維持されていたので、フィルタ触媒11の急速昇温制御の開始から所定時間が経過したか否かを判定する。この所定時間は、NOx脱離温度以上の状態においてフィルタ触媒11にトラップされているNOxがすべて放出される程度の時間とするのが好ましい。例えば、フィルタ触媒11の最大NOxトラップ量又はステップS1で算出されたNOxトラップ量に応じて上記所定時間を設定すればよい。
In step S11, the post injection is stopped and the filter forced regeneration control is ended.
On the other hand, in step S12, since the temperature of the filter catalyst 11 is properly maintained during the rapid temperature increase control, it is determined whether or not a predetermined time has elapsed since the start of the rapid temperature increase control of the filter catalyst 11. This predetermined time is preferably set to such a time that all of the NOx trapped in the filter catalyst 11 is released in a state of the NOx desorption temperature or higher. For example, the predetermined time may be set according to the maximum NOx trap amount of the filter catalyst 11 or the NOx trap amount calculated in step S1.
ステップS13では、ポスト噴射を停止して急速昇温制御を停止する。
本実施形態において、ECU10が本発明の「NOxトラップ量算出手段」、「温度検出手段」及び「昇温手段」としての機能を備えており、特に、図2のステップS1の処理が「温度検出手段」に相当し、ステップS2の処理が「NOxトラップ量算出手段」に相当し、ステップS3〜S13の処理が「昇温手段」に相当する。
In step S13, the post injection is stopped and the rapid temperature increase control is stopped.
In the present embodiment, the
本実施形態では、機関の始動からフィルタ触媒11の温度及びNOxトラップ量をモニタし、フィルタ触媒11の温度がNOx脱離温度近傍の第1所定温度(170℃)となったとき又はNOxトラップ量が許容上限値となったときに、フィルタ触媒11の急速昇温制御を実行する(ステップS1〜S5)。この急速昇温制御は、ポスト噴射によってフィルタ触媒11の温度をNOからNO2への転換率が高い第2所定温度(250〜400℃、好ましくは、300〜350℃)へと上昇させるものであり、急速昇温制御の実行中は、この第2所定温度を維持するようにポスト噴射量が調整される。 In this embodiment, the temperature of the filter catalyst 11 and the NOx trap amount are monitored from the start of the engine, and when the temperature of the filter catalyst 11 reaches a first predetermined temperature (170 ° C.) near the NOx desorption temperature, or the NOx trap amount. When the temperature reaches the allowable upper limit value, rapid temperature increase control of the filter catalyst 11 is executed (steps S1 to S5). This rapid temperature increase control increases the temperature of the filter catalyst 11 by post injection to a second predetermined temperature (250 to 400 ° C., preferably 300 to 350 ° C.) at which the conversion rate from NO to NO 2 is high. In addition, during the rapid temperature rise control, the post injection amount is adjusted so as to maintain the second predetermined temperature.
これにより、機関の始動から排気中のNOxをトラップして大気への放出を抑制してきたフィルタ触媒11が、NOxをトラップすることができない状態及び/又はトラップしたNOxを脱離する状態になると、排気中及び脱離したNOを積極的かつ効果的にNO2へと転換し、このNO2を利用して堆積している(捕集された)PMを燃焼除去する。 Thereby, when the filter catalyst 11 that has trapped NOx in the exhaust gas from the start of the engine and suppressed release to the atmosphere is in a state where it cannot trap NOx and / or desorbs the trapped NOx, The exhausted and desorbed NO is positively and effectively converted to NO 2 , and PM accumulated (collected) is burned and removed using this NO 2 .
従って、低温時におけるNOxの大気への放出を抑制できると共に、これと併せてフィルタ触媒11に堆積しているPMを燃焼除去することができる。また、堆積したPMの燃焼除去を定期的に行えるため、フィルタ触媒11の目詰まり等がより確実に防止されてPM捕集性能の低下を抑制できるとともに、フィルタ触媒11内で大量のPMが燃焼することも防止できるため耐久性の面で有利である。さらに、急速昇温制御によりフィルタ触媒11の下流側に設けたNOxトラップ触媒12の早期活性化も図ることができ、これにより、NOxの大気への放出が更に効果的に抑制できる。
Therefore, it is possible to suppress the release of NOx to the atmosphere at low temperatures, and to combust and remove PM deposited on the filter catalyst 11 together with this. In addition, since the accumulated PM can be removed by combustion periodically, clogging of the filter catalyst 11 can be prevented more reliably and the PM trapping performance can be suppressed, and a large amount of PM can be burned in the filter catalyst 11. This is advantageous in terms of durability. Further, the rapid activation of the temperature can be performed to activate the
ここで、急速昇温制御は、フィルタ触媒11の温度をNOからNO2への転換率が高い第2所定温度へと上昇させると共にこの第2所定温度を維持するように行うものであるが、急加速等によって排気温度が急激に上昇し、フィルタ触媒11の温度が第2所定温度を超えてしまう場合がある。フィルタ触媒11の温度が第2所定温度を超えてしまうと、NOからNO2への転換率が低下するため、排気中のNOxをPMの燃焼除去に利用することができなくなる。 Here, the rapid temperature increase control is performed so as to increase the temperature of the filter catalyst 11 to a second predetermined temperature at which the conversion rate from NO to NO 2 is high and to maintain the second predetermined temperature. There is a case where the exhaust gas temperature rapidly rises due to sudden acceleration or the like, and the temperature of the filter catalyst 11 exceeds the second predetermined temperature. If the temperature of the filter catalyst 11 exceeds the second predetermined temperature, the conversion rate from NO to NO 2 decreases, so that NOx in the exhaust cannot be used for PM combustion removal.
この場合、ポスト噴射を停止したり、吸入空気量を増加したりすることによって、フィルタ触媒11の温度を第2所定温度まで低下させるようにしてもよいが、それではポスト噴射した燃料が無駄になってしまうことになる。一方、従来のフィルタ強制再生のように、通常の運転状態からPM燃焼温度までフィルタ触媒11を昇温させるには、PM燃焼温度が高温であることからポスト噴射する燃料量が多く必要になる。 In this case, the temperature of the filter catalyst 11 may be lowered to the second predetermined temperature by stopping the post injection or increasing the intake air amount. However, the post-injected fuel is wasted. It will end up. On the other hand, in order to raise the temperature of the filter catalyst 11 from the normal operation state to the PM combustion temperature as in the conventional filter forced regeneration, the amount of fuel to be post-injected is large because the PM combustion temperature is high.
そこで、本実施形態では、フィルタ触媒11の温度が第2所定温度を超えて第3所定温度(450〜500℃)となったら、これを利用して、フィルタ触媒11をさらに昇温させてフィルタ強制再生制御を実行する(ステップS6〜S11)。このフィルタ強制再生制御は、ポスト噴射によってフィルタ触媒11の温度をPM燃焼温度(600℃以上)へと上昇させて該フィルタ触媒11に堆積しているPMを燃焼除去するものであり、PM堆積量が強制再生終了閾値に減少するまで行われる。この結果、本実施形態では、すでにフィルタ触媒11の温度が高くなっている状態からフィルタ強制再生制御に移行することになるので、従来のフィルタ強制再生制御に比べて、ポスト噴射量を抑えることができる。 Therefore, in the present embodiment, when the temperature of the filter catalyst 11 exceeds the second predetermined temperature and reaches the third predetermined temperature (450 to 500 ° C.), the temperature is further raised to the filter catalyst 11 by using this. Forced regeneration control is executed (steps S6 to S11). In this filter forced regeneration control, the temperature of the filter catalyst 11 is raised to the PM combustion temperature (600 ° C. or higher) by post injection, and the PM accumulated on the filter catalyst 11 is burned and removed. Is performed until the threshold value decreases to the forced regeneration end threshold. As a result, in the present embodiment, since the temperature of the filter catalyst 11 is already high, the process proceeds to the forced filter regeneration control, so that the post injection amount can be suppressed compared to the conventional forced filter regeneration control. it can.
なお、以上では、低温時NOxトラップ機能、酸化触媒機能及びPM捕集機能を備えたフィルタ触媒11について説明したが、これに限るものではなく、フィルタ触媒11に代えて、図5に示すような、低温時NOxトラップ機能及び酸化触媒機能を備えた低温用NOxトラップ触媒111と、その下流側に設けられたPMフィルタ112とを一体化したものを備えるようにしてもよい。この場合には、機関の始動から低温用NOxトラップ触媒111の温度(例えば、上流側温度センサの検出温度)及びNOxトラップ量をモニタし、低温用NOxトラップ触媒111の温度が第1所定温度となったとき又はNOxトラップ量が許容上限値となったときに急速昇温制御を実行し、PMフィルタ112の温度(例えば、下流側温度センサの検出温度)が第3所定温度となったらフィルタ強制再生制御を実行するようにすればよい。
In the above description, the filter catalyst 11 having the low-temperature NOx trap function, the oxidation catalyst function, and the PM trapping function has been described. Alternatively, a low-temperature
1…内燃機関、5…排気通路、7…吸気絞り弁、10…ECU、11…フィルタ触媒(排気浄化フィルタ)、12…NOxトラップ触媒、16…燃料噴射装置、17…サプライポンプ、18…コモンレール、19…燃料噴射弁、21…アクセルセンサ、22…クランク角センサ、23…水温センサ、24…エアフローメータ、25…上流側温度センサ、26…下流側温度センサ、28…差圧センサ
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記排気浄化フィルタのNOxトラップ量を算出するNOxトラップ量算出手段と、
前記排気浄化フィルタの温度を検出する温度検出手段と、
前記排気浄化フィルタの温度が前記脱離温度近傍の第1所定温度となったとき又は前記排気浄化フィルタのNOxトラップ量が所定の許容上限値となったときに前記排気浄化フィルタを急速昇温させる昇温手段と、
を含んで構成されることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 Traps NOx in the exhaust gas at low temperatures, the NOx trapping ability of leaving the trapped NOx when a predetermined desorption temperature, and the oxidation catalytic function of converting NO into NO 2, particulates in the exhaust gas (PM) An exhaust purification filter having a PM collection function of collecting;
NOx trap amount calculating means for calculating the NOx trap amount of the exhaust purification filter;
Temperature detecting means for detecting the temperature of the exhaust purification filter;
The exhaust purification filter is rapidly heated when the temperature of the exhaust purification filter reaches a first predetermined temperature near the desorption temperature or when the NOx trap amount of the exhaust purification filter reaches a predetermined allowable upper limit value. A temperature raising means;
An exhaust emission control device for an internal combustion engine, comprising:
前記排気浄化フィルタの温度が前記第2所定温度を維持するようにポスト噴射量を調整することを特徴とする請求項2記載の内燃機関の排気浄化装置。 The temperature raising means raises the temperature of the exhaust gas purification filter by post injection for injecting fuel after main injection,
The exhaust purification device for an internal combustion engine according to claim 2, wherein the post-injection amount is adjusted so that the temperature of the exhaust purification filter maintains the second predetermined temperature.
該NOxトラップ触媒の下流側に配置され、排気中のパティキュレート(PM)を捕集するPMフィルタと、
前記NOxトラップ触媒のNOxトラップ量を算出するNOxトラップ量算出手段と、
前記NOxトラップ触媒の温度を検出する触媒温度検出手段と、
前記NOxトラップ触媒の温度が前記脱離温度近傍の第1所定温度となったとき又は前記NOxトラップ触媒のNOxトラップ量が所定の許容上限値となったときに、前記NOxトラップ触媒を急速昇温させる昇温手段と、
を含んで構成されることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 A NOx trap catalyst having a NOx trap function for trapping NOx in exhaust at a low temperature and desorbing the trapped NOx at a predetermined desorption temperature; and an oxidation catalyst function for converting NO to NO 2 ;
A PM filter that is disposed downstream of the NOx trap catalyst and collects particulates (PM) in the exhaust;
NOx trap amount calculating means for calculating the NOx trap amount of the NOx trap catalyst;
Catalyst temperature detecting means for detecting the temperature of the NOx trap catalyst;
When the temperature of the NOx trap catalyst reaches a first predetermined temperature in the vicinity of the desorption temperature, or when the NOx trap amount of the NOx trap catalyst reaches a predetermined allowable upper limit value, the NOx trap catalyst is rapidly heated. Temperature raising means for causing,
An exhaust emission control device for an internal combustion engine, comprising:
前記昇温手段は、前記PMフィルタの温度が前記第2所定温度よりも高温の第3所定温度を超えた場合には、前記PMフィルタの温度を該PMフィルタに捕集されたPMが燃焼する前記第3所定温度よりも高温のPM燃焼温度へと昇温させることを特徴とする請求項6記載の内燃機関の排気浄化装置。 A filter temperature detecting means for detecting the temperature of the PM filter;
When the temperature of the PM filter exceeds a third predetermined temperature that is higher than the second predetermined temperature, the PM collected by the PM filter burns when the temperature of the PM filter exceeds a third predetermined temperature that is higher than the second predetermined temperature. The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 6, wherein the temperature is raised to a PM combustion temperature higher than the third predetermined temperature.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008025165A JP2009185659A (en) | 2008-02-05 | 2008-02-05 | Exhaust emission control device for internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008025165A JP2009185659A (en) | 2008-02-05 | 2008-02-05 | Exhaust emission control device for internal combustion engine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009185659A true JP2009185659A (en) | 2009-08-20 |
Family
ID=41069161
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008025165A Pending JP2009185659A (en) | 2008-02-05 | 2008-02-05 | Exhaust emission control device for internal combustion engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2009185659A (en) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7962565B2 (en) | 2001-09-29 | 2011-06-14 | Siebel Systems, Inc. | Method, apparatus and system for a mobile web client |
US20110203262A1 (en) * | 2010-02-25 | 2011-08-25 | GM Global Technology Operations LLC | Device for reducing nox emission in a diesel engine system |
US20120186226A1 (en) * | 2011-01-26 | 2012-07-26 | Gm Global Technology Operations Llc. | Apparatus and method for onboard performance monitoring of oxidation catalyst |
CN103016119A (en) * | 2011-09-26 | 2013-04-03 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | On-board diagnostic method for NO2 formation in an oxidation catalyst |
JP2015500418A (en) * | 2011-12-07 | 2015-01-05 | ダイムラー・アクチェンゲゼルシャフトDaimler AG | Apparatus and method for operating an internal combustion engine with an exhaust gas purification unit |
JP2016205146A (en) * | 2015-04-15 | 2016-12-08 | 本田技研工業株式会社 | Exhaust emission control device for internal combustion engine |
JP2017129147A (en) * | 2017-03-03 | 2017-07-27 | ルノー・トラックス | Method for regenerating exhaust aftertreatment device and internal combustion engine device |
CN110630365A (en) * | 2019-09-23 | 2019-12-31 | 南京科益环保科技有限公司 | Tail gas treatment system and hydrocarbon conversion efficiency calculation method and fault diagnosis method thereof |
-
2008
- 2008-02-05 JP JP2008025165A patent/JP2009185659A/en active Pending
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7962565B2 (en) | 2001-09-29 | 2011-06-14 | Siebel Systems, Inc. | Method, apparatus and system for a mobile web client |
US20110203262A1 (en) * | 2010-02-25 | 2011-08-25 | GM Global Technology Operations LLC | Device for reducing nox emission in a diesel engine system |
US20120186226A1 (en) * | 2011-01-26 | 2012-07-26 | Gm Global Technology Operations Llc. | Apparatus and method for onboard performance monitoring of oxidation catalyst |
CN102678240A (en) * | 2011-01-26 | 2012-09-19 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | Apparatus and method for onboard performance monitoring of oxidation catalyst |
US8720189B2 (en) * | 2011-01-26 | 2014-05-13 | GM Global Technology Operations LLC | Apparatus and method for onboard performance monitoring of oxidation catalyst |
CN103016119A (en) * | 2011-09-26 | 2013-04-03 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | On-board diagnostic method for NO2 formation in an oxidation catalyst |
JP2015500418A (en) * | 2011-12-07 | 2015-01-05 | ダイムラー・アクチェンゲゼルシャフトDaimler AG | Apparatus and method for operating an internal combustion engine with an exhaust gas purification unit |
US9429053B2 (en) | 2011-12-07 | 2016-08-30 | Daimler Ag | Method and device for operating an internal combustion engine comprising an exhaust gas cleaning unit |
JP2016205146A (en) * | 2015-04-15 | 2016-12-08 | 本田技研工業株式会社 | Exhaust emission control device for internal combustion engine |
JP2017129147A (en) * | 2017-03-03 | 2017-07-27 | ルノー・トラックス | Method for regenerating exhaust aftertreatment device and internal combustion engine device |
CN110630365A (en) * | 2019-09-23 | 2019-12-31 | 南京科益环保科技有限公司 | Tail gas treatment system and hydrocarbon conversion efficiency calculation method and fault diagnosis method thereof |
CN110630365B (en) * | 2019-09-23 | 2021-02-26 | 南京科益环保科技有限公司 | Tail gas treatment system and hydrocarbon conversion efficiency calculation method and fault diagnosis method thereof |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3988776B2 (en) | Exhaust gas purification system control method and exhaust gas purification system | |
JP5644164B2 (en) | Exhaust gas purification device | |
US9447743B2 (en) | Exhaust gas purification system and exhaust gas purification method | |
JP2009185659A (en) | Exhaust emission control device for internal combustion engine | |
WO2007026809A1 (en) | Method for regenerating particulate filter | |
JP5600390B2 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
JP2020509284A (en) | Two-stage internal combustion engine aftertreatment system using exhaust gas intercooling and a charger driven air blast device | |
JP2004251230A (en) | Activity determining device for oxidation catalyst for engine and exhaust emission control device of engine | |
JP4561467B2 (en) | Exhaust gas purification method and exhaust gas purification system | |
JP2004162611A (en) | Exhaust emission control device for internal combustion engine | |
JP2004150416A (en) | Regeneration method for particulate filter | |
JP4613787B2 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
JP4735341B2 (en) | Engine exhaust purification system | |
JP2005320880A (en) | Exhaust emission control device | |
JP2010116817A (en) | Exhaust emission control device of engine | |
JP2006226190A (en) | Controller of lean burn engine | |
JP4012037B2 (en) | Exhaust purification equipment | |
JP2005307746A (en) | Exhaust emission control device | |
WO2007015478A1 (en) | Exhaust air cleaning apparatus | |
JP5761517B2 (en) | Engine exhaust heat recovery device | |
JP2013124643A (en) | Exhaust emission control method and exhaust emission control apparatus | |
JP2004285947A (en) | Exhaust emission control device for internal combustion engine | |
JP2009299617A (en) | Exhaust emission control device for internal combustion engine | |
JP4357241B2 (en) | Exhaust purification equipment | |
JP2000320322A (en) | Exhaust emission control device |