CN112673155A - 排气净化装置及排气净化方法 - Google Patents

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Abstract

一种实现燃耗改善的排气净化装置及排气净化方法。排气净化装置(100)包括：DOC(5)，吸留废气中的烃；DPF(6)，设置在比DOC(5)更靠下游侧的位置，且收集废气中的颗粒物；以及ECU(10)，根据DOC(5)中的烃的吸留量，决定去除堆积在DPF(6)中的颗粒物的再生处理的开始时机。

Description

排气净化装置及排气净化方法
技术领域
本发明涉及排气净化装置及排气净化方法。
背景技术
以往，作为对从内燃机排出的废气进行净化的排气净化装置，已知有包括氧化催化剂及收集过滤器的排气净化装置(例如，参照专利文献1)。
氧化催化剂在活性状态的情况下，使废气中所含的HC(烃)及CO(一氧化碳)氧化，在非活性状态的情况下，吸留废气中所含的HC。
收集过滤器设置在氧化催化剂的后段，收集废气中的颗粒物(ParticulateMatter：以下称为“PM”)。所收集的PM堆积在收集过滤器中。
排气净化装置进行去除收集过滤器中堆积的PM的处理。该处理例如通过将燃料喷射到内燃机的气缸内来进行。该燃料在氧化催化剂中燃烧，使得废气的温度上升，收集过滤器中堆积的PM燃烧。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特表2010-519459号公报
发明内容
发明要解决的问题
但是，现有的排气净化装置在与上述处理相关的燃耗方面，存在改善的余地。
本发明的目的在于提供实现燃耗改善的排气净化装置及排气净化方法。
解决问题的方案
本发明的一个方面的排气净化装置包括：氧化催化剂，吸留废气中的烃；收集过滤器，设置在比所述氧化催化剂更靠下游侧的位置，且收集所述废气中的颗粒物；以及控制部，根据所述氧化催化剂中的所述烃的吸留量，决定再生处理的开始时机，该再生处理是去除堆积在所述收集过滤器中的所述颗粒物的处理。
本发明的一个方面的排气净化方法是用于包括氧化催化剂和收集过滤器的装置中的排气净化方法，所述氧化催化剂吸留废气中的烃，所述收集过滤器设置在比所述氧化催化剂更靠下游侧的位置，且收集所述废气中的颗粒物，所述排气净化方法根据所述氧化催化剂中的所述烃的吸留量，决定再生处理的开始时机，该再生处理是去除堆积在所述收集过滤器中的所述颗粒物的处理。
发明效果
根据本发明，能够实现燃耗的改善。
附图说明
图1是示意性地表示本发明实施方式的内燃机及排气净化装置的图。
图2是表示本发明实施方式的ECU的工作流程的图。
图3是表示本发明的实施方式及比较例各自的PM堆积量的变化的图。
具体实施方式
以下，参照附图来详细地说明本发明的实施方式。
＜结构＞
首先，使用图1对本发明实施方式的内燃机1及排气净化装置100进行说明。图1是示意性地表示本实施方式的内燃机1及排气净化装置100的图。图1中，虚线箭头表示电信号的流向。
图1所示的内燃机1及排气净化装置100例如搭载于车辆。
内燃机1例如是柴油发动机。内燃机1包括四个气缸2。在各气缸2上设置有向气缸2内喷射燃料的燃料喷射装置3。各燃料喷射装置3的工作由后述的ECU10控制。
另外，内燃机1连接着内燃机1中产生的废气所流经的排气管4。从内燃机1排出的废气从图1的左侧向右侧流动。
排气净化装置100包括DOC(Diesel Oxidation Catalyst，柴油机氧化催化器)5、DPF(Diesel Particulate Filter，柴油颗粒过滤器)6及ECU(Electric Control Unit，电子控制单元)10。DOC5、DPF6依次设置于排气管4。
此外，DOC5相当于“氧化催化剂”的一例。另外，DPF6相当于“收集过滤器”的一例。另外，ECU10相当于“控制部”的一例。
DOC5在活性状态的情况下，使废气中所含的HC及CO氧化，在非活性状态的情况下，吸留废气中所含的HC。
DPF6收集废气中所含的PM。所收集的PM堆积在DPF6中。DPF6例如由具有微孔径的多孔陶瓷等形成。
差压传感器7随时检测DPF6的上游侧压力与下游侧压力之间的差压。差压传感器7向ECU10输出表示检测出的差压(以下，称为“检测差压”)的信号。
ECU10是对从燃料喷射装置3喷射出的燃料的喷射量及喷射时机进行控制的控制装置。
虽省略图示，但ECU10例如包括CPU(Central Processing Unit，中央处理器)、ROM(Read Only Memory，只读存储器)、RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)等作为硬件。本实施方式中说明的ECU10的各功能通过CPU在RAM上执行从ROM读取到的计算机程序来实现。
详情将使用图2后述，但ECU10以依次进行第一喷射模式、第二喷射模式的方式控制燃料喷射装置3。
此时，在进行了第一喷射模式后DOC5中的HC的吸留量成为规定值(后述的第二阈值)以下的情况下，ECU10使燃料喷射装置3执行第二喷射模式。换句话说，直到进行了第一喷射模式后DOC5中的HC的吸留量变为规定值以下，ECU10才会使燃料喷射装置3执行第二喷射模式。
第一喷射模式及第二喷射模式分别是包含多次的燃料喷射处理的多段喷射处理。另外，与第一喷射模式相比，第二喷射模式的燃料喷射处理的次数更多。在执行第一喷射模式后执行第二喷射模式的处理相当于后述的“再生处理”。
例如，第一喷射模式包含先导喷射(pilot injection)、预喷射(pre-injection)、主喷射(main injection)、后喷射(after-injection)。在此情况下，先导喷射、预喷射、主喷射、后喷射依次进行。
例如，第二喷射模式包含先导喷射、预喷射、主喷射、后喷射、继后喷射(post-injection)。在此情况下，按先导喷射、预喷射、主喷射、后喷射、后喷射的顺序依次进行喷射。此外，第二喷射模式也可包含直接将燃料喷射到排气管4内的排气管喷射(exhaustpipe injection)来代替继后喷射。
＜工作＞
接着，使用图2说明ECU10的工作。图2是表示ECU10的工作流程的图。例如在内燃机1启动时，开始图2所示的流程。
首先，ECU10判断是否需要执行再生处理(步骤S101)。
再生处理是通过去除DPF6中堆积的PM来使DPF6再生的处理。
在步骤S101中，例如，ECU10判断检测差压是否为第一阈值以上。
第一阈值是可判断为需要执行再生处理的差压的下限值。第一阈值是基于预先实施的实验或仿真的结果而被设定的。
在检测差压并非为第一阈值以上的情况下，ECU10判断为无需执行再生处理(步骤S101：否)。在此情况下，流程返回步骤S101。接着，ECU10再次判断检测差压是否为第一阈值以上。
另一方面，在检测差压为第一阈值以上的情况下，ECU10判断为需要执行再生处理(步骤S101：是)，使燃料喷射装置3执行第一喷射模式(步骤S102)。由此，燃料喷射装置3执行第一喷射模式。
在执行了第一喷射模式后，ECU10判断DOC5中的HC的吸留量(以下，称为“HC吸留量”)是否为第二阈值以下(步骤S103)。通过该判断来决定第二喷射模式的开始时机。
第二阈值是不会因DOC5吸留的HC燃烧时所产生的急剧的温度上升而致使DOC5损坏的HC吸留量的上限值。该第二阈值是基于预先实施的实验或仿真的结果而被设定的。第二阈值相当于“预先设定的吸留量”的一例。
HC吸留量能够使用众所周知的方法来计算。例如，可举出从对于DOC5的HC供应量中减去HC消耗量而计算HC吸留量的方法。
例如，基于燃料喷射装置3的燃料喷射量及DOC5的温度，根据规定的函数或映射，能够求出HC供应量。可由未图示的传感器等检测DOC5的温度。
HC消耗量能够基于废气的流量、DOC5的温度、HC堆积量，根据规定的函数或映射而求出。NOx排出量能够基于燃料喷射装置3的燃料喷射量计算。
此外，HC吸留量的计算方法也可以是上述以外的众所周知的方法。
另外，可以由ECU10自己计算HC吸留量，也可以由ECU10取得表示由其他装置(例如，其他ECU)计算的HC吸留量的信息。
接下来，返回图2进行说明。
在HC吸留量并非为第二阈值以下的情况下(步骤S103：否)，ECU10再次判断HC吸留量是否为第二阈值以下(步骤S103)。
另一方面，在HC吸留量为第二阈值以下的情况下(步骤S103：是)，ECU10使燃料喷射装置3执行第二喷射模式(步骤S104)。由此，燃料喷射装置3执行第二喷射模式。此外，第二喷射模式的开始时机既可以是HC吸留量变为第二阈值以下的时间点，也可以是从该时间点经过了规定时间的时间点。
＜作用效果＞
接着，使用图3对本实施方式的作用效果进行说明。图3是表示本发明的实施方式及比较例各自的PM堆积量(DPF中堆积的PM的量)的变化的图。图3中，横轴表示经过时间，纵轴表示PM堆积量。
首先说明比较例。图3中的虚线表示比较例的PM堆积量的变化。此外，此处在比较例的排气净化装置的结构与图1所示的结构相同的基础上进行说明。
比较例中，例如在HC吸留量达到了第二阈值的情况下，执行第一喷射模式。这是因为：若在HC吸留量变得大于第二阈值的情况下执行第一喷射模式，则温度会因大量的HC燃烧而急剧上升，从而导致DOC损坏。图3所示的时机T1是第一喷射模式的开始时机。
若由燃料喷射装置3执行第一喷射模式，则对DOC5供应燃料。由此，DOC5发热，DOC5所吸留的HC燃烧。由此，HC吸留量减少(图示省略)。另一方面，如图3的时机T1以后的虚线所示，PM堆积量不会减少。
第一喷射模式结束后，接着执行第二喷射模式。图3所示的时机T2是第二喷射模式的开始时机。
一旦由燃料喷射装置3执行第二喷射模式，就对DOC5供应燃料。由此，DOC5发热，通过DOC5的废气的温度上升。接着，达到高温的废气被供应给DPF6后，DPF6中堆积的PM燃烧。由此，如图3的时机T2以后的虚线所示，PM堆积量减少。
上述一连串的工作会反复进行。图3所示的时机T3是第一喷射模式的开始时机，图3所示的时机T4是第二喷射模式的开始时机。
接着说明本实施方式。图3的实线表示本实施方式的PM堆积量的变化。
如上所述，在本实施方式中，在检测差压为第一阈值以上的情况下，执行第一喷射模式。图3所示的时机t1是第一喷射模式的开始时机。
燃料喷射装置3执行第一喷射模式后，与上述比较例同样地，DOC5吸留的HC因DOC5发热而燃烧，HC吸留量减少(图示省略)。另一方面，如图3的时机t1以后的实线所示，PM堆积量不会减少。
在本实施方式中，在时机t1以后，判断HC吸留量是否变为第二阈值以下。在判断的结果是HC吸留量已变为第二阈值以下的情况下，执行第二喷射模式。图3所示的时机t2是第二喷射模式的开始时机。
这样，在本实施方式中，在时机t1以后，直到HC吸留量变为第二阈值以下，才执行第二喷射模式。理由与上述比较例一样，是为了防止温度因大量的HC燃烧而急剧上升，导致DOC5损坏。
另外，在HC吸留量变为第二阈值以下后执行第二喷射模式，由此，能够削减第一喷射模式及第二喷射模式的执行次数。例如，如图3所示，在相同的经过时间内观察的情况下，第一喷射模式及第二喷射模式的执行次数在比较例中各为两次，但在本实施方式中各为一次。由此，在本实施方式中，能够削减在第一喷射模式及第二喷射模式下喷射的燃料的量，从而能够实现燃耗的改善。
以上，说明了本发明的实施方式，但本发明并不限定于上述实施方式，可在不脱离本发明宗旨的范围内，恰当变形地实施。
例如，在本实施方式中，以向气缸2内喷射燃料的情况为例进行了说明，但并不限定于此。例如，燃料也可被喷射到排气管4内。
另外，例如，在本实施方式中，以在检测差压为第一阈值以上时执行第一喷射模式的情况为例进行了说明，但并不限定于此。例如，也可使用众所周知的方法计算DPF6的PM堆积量，并在计算出的PM堆积量的值为预先设定的阈值以上的情况下，执行第一喷射模式。
本申请基于在2018年9月5日提出的日本专利申请(特愿2018-165801)，并将其内容作为参照而并入本申请。
工业实用性
本发明的排气净化装置及排气净化方法适合用于从内燃机排出的废气的净化。
附图标记说明
1 内燃机
2 气缸
3 燃料喷射装置
4 排气管
5 DOC(Diesel Oxidation Catalyst，柴油机氧化催化器)
6 DPF(Diesel Particulate Filter，柴油颗粒过滤器)
7 差压传感器
10 ECU(Electric Control Unit，电子控制单元)
100 排气净化装置。

Claims (4)

1.一种排气净化装置，其特征在于，包括：
氧化催化剂，吸留废气中的烃；
收集过滤器，设置在比所述氧化催化剂更靠下游侧的位置，且收集所述废气中的颗粒物；以及
控制部，根据所述氧化催化剂中的所述烃的吸留量，决定再生处理的开始时机，该再生处理是去除堆积在所述收集过滤器中的所述颗粒物的处理。
2.如权利要求1所述的排气净化装置，其中，
所述控制部在需要执行所述再生处理的情况下，使燃料喷射装置执行包含多次的燃料喷射处理的第一喷射模式，并且，在所述第一喷射模式开始后，所述烃的吸留量成为预先设定的吸留量以下的情况下，使所述燃料喷射装置执行燃料喷射处理的次数比所述第一喷射模式更多的第二喷射模式。
3.如权利要求2所述的排气净化装置，其中，
所述第一喷射模式包含先导喷射、预喷射、主喷射及后喷射，
所述第二喷射模式包含先导喷射、预喷射、主喷射、后喷射、以及继后喷射或排气管喷射。
4.一种排气净化方法，其是用于包括氧化催化剂和收集过滤器的装置中的排气净化方法，所述氧化催化剂吸留废气中的烃，所述收集过滤器设置在比所述氧化催化剂更靠下游侧的位置，且收集所述废气中的颗粒物，所述排气净化方法的特征在于：
根据所述氧化催化剂中的所述烃的吸留量，决定再生处理的开始时机，所述再生处理是去除堆积在所述收集过滤器中的所述颗粒物的处理。
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