JP2006037769A - Control method for exhaust emission control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は排気浄化装置の制御方法に関するものである。 The present invention relates to a method for controlling an exhaust emission control device.
酸素共存状態であっても選択的に窒素酸化物(NOx)が還元剤と反応可能な選択還元触媒(NOx還元触媒)を車両用ディーゼルエンジンの排気経路に組み込み、アンモニアよりも取り扱いが容易な尿素水を還元剤に用いてNOx排出濃度の低減を図るようにした排気浄化装置が提案されている(例えば、特許文献1、2参照)。
Urea that is easier to handle than ammonia by incorporating a selective reduction catalyst (NOx reduction catalyst) in which nitrogen oxide (NOx) can selectively react with a reducing agent even in the presence of oxygen in the exhaust path of a diesel engine for vehicles There has been proposed an exhaust emission control device that uses water as a reducing agent to reduce the NOx emission concentration (see, for example,
このような排気浄化装置は、NOx還元触媒の上流側へ尿素水を添加するためのノズル(還元剤添加手段)を備え、触媒温度が約200℃を上回る状態で尿素水を添加すると、当該尿素水がアンモニアと二酸化炭素に分解し、次いで、NOx還元触媒とアンモニアにより排気に含まれているNOxが還元処理される。 Such an exhaust purification device includes a nozzle (reducing agent adding means) for adding urea water to the upstream side of the NOx reduction catalyst, and when urea water is added in a state where the catalyst temperature exceeds about 200 ° C., Water is decomposed into ammonia and carbon dioxide, and then NOx contained in the exhaust is reduced by the NOx reduction catalyst and ammonia.
また、排気再循環(EGR:Exhaust Gas Recirculation)を適用した過給機付内燃機関では、エンジン排気経路から分流した排気を、EGRクーラ(水冷方式の管形熱交換器)が組み込んであるEGR管路によりエンジン吸気経路へ送給し、燃焼温度の低下を図ってNOxの発生を低減させている。
上記の排気浄化装置では、市街地走行などによって排気温度が低くなると、還元触媒が活性温度に達しないためにNOxの還元処理が不充分になることが想定される。 In the above exhaust purification apparatus, it is assumed that when the exhaust temperature is lowered due to traveling in an urban area or the like, the reduction catalyst does not reach the activation temperature, so that the NOx reduction treatment becomes insufficient.
本発明は上述した実情に鑑みてなしたもので、NOxの還元処理が確実にできるようにすることを目的としている。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to ensure that NOx reduction treatment can be performed reliably.
上記目的を達成するために、本発明は、エンジン排気経路に組み込んであるNOx還元触媒の上流側へ還元剤を添加し、排気中のNOxの還元浄化を図る排気浄化装置の制御方法であって、触媒温度が所定の温度域を下回った際に、エンジン吸気経路へ送給する排気の再循環量を増加させ、触媒温度が所定の温度域を上回った際に、エンジン吸気経路へ送給する排気の再循環量を減少させ、これに加えて、エンジン負荷が高くなるときに、排気温度が下がるように燃料噴射を行ない、エンジン負荷が低くなるときに、排気温度が上がるように燃料噴射を行なう。 In order to achieve the above object, the present invention provides a control method for an exhaust gas purification apparatus for reducing and purifying NOx in exhaust gas by adding a reducing agent upstream of a NOx reduction catalyst incorporated in an engine exhaust path. When the catalyst temperature falls below a predetermined temperature range, the amount of exhaust gas recirculated to the engine intake path is increased, and when the catalyst temperature exceeds the predetermined temperature range, the exhaust gas is sent to the engine intake path. In addition to reducing the amount of exhaust recirculation, fuel injection is performed so that the exhaust temperature decreases when the engine load increases, and fuel injection is performed so that the exhaust temperature increases when the engine load decreases. Do.
更に、触媒温度が所定の温度域に達し且つエンジン負荷が低くなるときに、エンジン吸気経路へ送給する排気の再循環量を増加させ、排気温度が高くなるように燃料噴射を行なう。 Further, when the catalyst temperature reaches a predetermined temperature range and the engine load becomes low, the amount of exhaust gas recirculated to the engine intake path is increased, and fuel injection is performed so that the exhaust gas temperature increases.
本発明においては、触媒温度が低く、NOxの還元処理に適していない場合は、排気の再循環量を増加させてエンジンが送出する排気のNOx含有量を減らす。 In the present invention, when the catalyst temperature is low and not suitable for the NOx reduction treatment, the exhaust gas recirculation amount is increased to reduce the NOx content of the exhaust gas delivered by the engine.
触媒温度が高い場合は、触媒によりNOxを還元処理するとともに、排気の再循環量を減少させてエンジンが送出する排気の粒子状物質含有量を減らす。 When the catalyst temperature is high, NOx is reduced by the catalyst, and the exhaust gas recirculation amount is reduced to reduce the particulate matter content of the exhaust gas sent out by the engine.
エンジン負荷が低くなることが見込まれるときは、燃料噴射を補正して排気温度を上げ、触媒がNOxの還元処理に適した温度に保たれるようにする。 When the engine load is expected to decrease, the fuel injection is corrected to raise the exhaust temperature so that the catalyst is maintained at a temperature suitable for the NOx reduction process.
エンジン負荷が高くなることが見込まれるときは、燃料噴射を補正して排気温度を下げ、エンジンが送出する排気の粒子状物質含有量を減らす。 When the engine load is expected to increase, the fuel injection is corrected to lower the exhaust temperature, and the particulate matter content of the exhaust delivered by the engine is reduced.
触媒温度が所定の温度域に達し且つエンジン負荷が低くなることが見込まれるときは、排気の再循環量を増加させてエンジンが送出する排気のNOx含有量を減らし、燃料噴射を補正して排気温度を上げ、触媒がNOxの還元処理に適した温度に保たれるようにする。 When the catalyst temperature reaches a predetermined temperature range and the engine load is expected to decrease, the exhaust gas recirculation amount is increased to reduce the NOx content of the exhaust gas sent by the engine, and the fuel injection is corrected to exhaust the exhaust gas. The temperature is raised so that the catalyst is maintained at a temperature suitable for NOx reduction treatment.
本発明の排気浄化装置の制御方法によれば、下記のような優れた効果を奏し得る。 According to the control method of the exhaust emission control device of the present invention, the following excellent effects can be obtained.
(1)触媒温度が低い場合は、排気の再循環量を増加させてエンジンが送出する排気のNOx含有量を減らすので、市街地走行時にもNOxの放出を抑制することができる。 (1) When the catalyst temperature is low, the NOx content of the exhaust gas sent out by the engine is increased by increasing the exhaust gas recirculation amount, so that NOx emission can be suppressed even when traveling in urban areas.
(2)触媒温度が高く、触媒によるNOxの還元処理が可能な場合は、排気の再循環量を減少させるので、排気の粒子状物質含有量を減らすことができ、燃費の向上も図れる。 (2) When the catalyst temperature is high and the reduction treatment of NOx by the catalyst is possible, the exhaust gas recirculation amount is reduced, so that the particulate matter content of the exhaust gas can be reduced and the fuel consumption can be improved.
(3)エンジン負荷が低くなることが見込まれる場合には、燃料噴射の補正により排気温度を上げて触媒をNOxの還元処理に適した温度に保ち、エンジン負荷が高くなることが見込まれる場合には、燃料噴射の補正により排気温度を下げてエンジンが送出する排気の粒子状物質含有量を減らすので、エンジンが過渡状態であっても排気の浄化を時間遅れなく達成することができる。 (3) When the engine load is expected to be low, the exhaust temperature is raised by correcting the fuel injection to maintain the catalyst at a temperature suitable for NOx reduction treatment, and the engine load is expected to be high. Since the exhaust gas temperature is lowered by correcting the fuel injection and the particulate matter content of the exhaust gas sent out by the engine is reduced, the purification of the exhaust gas can be achieved without a time delay even when the engine is in a transient state.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1乃至図3は本発明の実施の形態の一例を示すものであり、ディーゼルエンジン1の排気Gをタービン2の作動流体にしてコンプレッサ3を駆動するターボチャージャ4と、エアクリーナ5を通過してコンプレッサ3により圧縮された吸気Aをディーゼルエンジン1へ送給する吸気経路6と、当該ディーゼルエンジン1の排気経路7のタービン2よりも上流側(排気マニホールド)から吸気経路6のコンプレッサ3よりも下流側へ至るEGR管路8と、制御ユニット(ECU:Electronic Control Unit)9とを有している。
FIG. 1 to FIG. 3 show an example of an embodiment of the present invention. The turbocharger 4 that drives the
タービン2のノズルベーンの開度は、アクチュエータ(図示せず)によって調整でき、例えば、一定の排気Gの流入量に対してノズルベーンの開度を拡げた場合には、排気Gの流速が下がってタービン2の回転数が低くなり、コンプレッサ3の吸気Aの吸い込み量が減る。
The opening degree of the nozzle vane of the
また、一定の排気Gの流入量に対してノズルベーンの開度を狭めた場合には、排気Gの流速が上がってタービン2の回転数が高くなり、コンプレッサ3の吸気Aの吸い込み量が増す。
Further, when the opening degree of the nozzle vane is narrowed with respect to a constant exhaust gas inflow amount, the flow rate of the exhaust gas G increases, the rotational speed of the
吸気経路6には、コンプレッサ3が圧縮した吸気Aを冷却するためのインタクーラ10が組み込んであり、エアクリーナ5とコンプレッサ3の吸気導入口との間には、吸気Aの流量を調整するための吸気絞り弁11が組み込んである。
The
排気経路7には、排気Gの流量を調整するための排気絞り弁12、排気Gに尿素水Uを噴霧する添加ノズル13、及びNOx還元触媒14が直列に組み込んであり、当該NOx還元触媒14の入口側と出口側には、温度センサ15,16が設けてある。
An
また、添加ノズル13には、タンク17に貯留してある尿素水Uを吸引送出するポンプ18が、電磁弁19を介して接続されている。
In addition, a pump 18 that sucks and delivers urea water U stored in the
更に、EGR管路8には、排気Gを冷却するためのEGRクーラ20と排気Gの流量を調整するためのEGRバルブ21が直列に組み込んであり、当該EGRバルブ21、前記吸気絞り弁11、及び排気絞り弁12は、いずれもアクチュエータ(図示せず)によって開度調整ができるように構成してある。
Further, an EGR cooler 20 for cooling the exhaust G and an
ディーゼルエンジン1が稼動状態であるとき、排気Gの大部分はタービン2へ流入してコンプレッサ3を駆動した後、NOx還元触媒14を経て大気中に放出される。
When the
エアクリーナ5からコンプレッサ3に流入して圧縮された吸気Aは、インタクーラ10を通ってディーゼルエンジン1へ送給され、これと同時に排気Gの一部がEGR管路8へ流入し、EGRクーラ20により冷却され且つEGRバルブ21で流量調整が行なわれた排気Gがディーゼルエンジン1へ送給される。
The compressed intake air A flowing into the
吸気絞り弁11、排気絞り弁12、EGRバルブ21の開度は、アクチュエータ(図示せず)によって調整でき、EGRバルブ21の開度を拡げた状態とし、吸気絞り弁11、あるいは排気絞り弁12の少なくとも一方の開度を狭めると、排気GがEGR管路8からディーゼルエンジン1に送給されやすくなる。
The opening degree of the
制御ユニット9は、NOxの還元処理に適した温度域Tに対する現在の触媒温度の状況を見定めるフラグ判定機能Tcと、アクセル開度、エンジン回転数、燃料噴射量などの情報に基づいてエンジン負荷の変動を見定めるフラグ判定機能Lcを具備し、これらの判定結果に応じて排気Gの再循環量を調整する操作、並びに排気温度を調整する操作を実行するように構成してある。
The
排気Gの再循環量の調整操作は、EGRバルブ21の開度補正、吸気絞り弁11と排気絞り弁12の絞り制御、ターボチャージャ4の吸気増減制御で対処し、また、排気温度の調整操作は、燃料噴射圧の増減補正、並びに噴射時期補正で対処する。
The adjustment operation of the recirculation amount of the exhaust G is dealt with by the opening correction of the
触媒温度が温度域Tを下回っている場合は、EGRバルブ21の開度を拡げて排気Gの再循環量を増加させ、ディーゼルエンジン1が送出する排気GのNOx含有量を減らしてNOx還元触媒14の還元処理能力を補完する。
When the catalyst temperature is lower than the temperature range T, the opening degree of the
次いで、エンジン負荷が高くなることが見込まれるときは、燃料噴射圧の増補正と噴射時期補正とにより排気温度を下げ、ディーゼルエンジン1が送出する排気Gの粒子状物質含有量を減らし、また、エンジン負荷が低くなることが見込まれるときは、燃料噴射圧の減補正と噴射時期補正とにより排気温度を上げ、NOx還元触媒14がNOxの還元処理に適した温度域Tに保たれるようにする。
Next, when the engine load is expected to increase, the exhaust temperature is lowered by increasing the fuel injection pressure and the injection timing, and the particulate matter content of the exhaust G sent out by the
更に、吸気絞り弁11と排気絞り弁12の絞り制御、及びターボチャージャ4の吸気減制御を実行し、排気GがEGR管路8からディーゼルエンジン1に送給されやすい状態とする。
Further, the throttle control of the
つまり、NOx還元触媒14で低温で且つディーゼルエンジン1が過渡状態であっても排気Gの浄化を時間遅れなく達成することができる。
That is, purification of the exhaust gas G can be achieved without a time delay even if the
触媒温度が温度域Tを上回っている場合は、NOx還元触媒14によってNOxの還元処理を行なうとともに、EGRバルブ21の開度を狭めて排気Gの再循環量を減少させ、ディーゼルエンジン1が送出する排気Gの粒子状物質含有量を減らす。
When the catalyst temperature exceeds the temperature range T, the
次いで、エンジン負荷が高くなることが見込まれるときは、燃料噴射圧の増補正と噴射時期補正とにより排気温度を下げ、ディーゼルエンジン1が送出する排気Gの粒子状物質含有量を減らし、また、エンジン負荷が低くなることが見込まれるときは、燃料噴射圧の減補正と噴射時期補正とにより排気温度を上げ、NOx還元触媒14がNOxの還元処理に適した温度域Tに保たれるようにする。
Next, when the engine load is expected to increase, the exhaust temperature is lowered by increasing the fuel injection pressure and the injection timing, and the particulate matter content of the exhaust G sent out by the
更に、ターボチャージャ4の吸気増制御を実行して、排気温度の過昇温を抑制する。 Further, the intake air increase control of the turbocharger 4 is executed to suppress an excessive increase in the exhaust gas temperature.
つまり、NOx還元触媒14が高温で且つディーゼルエンジン1が過渡状態であっても排気Gの浄化を時間遅れなく達成することができる。
That is, even if the
触媒温度が温度域Tに達し且つエンジン負荷が低くなることが見込まれるときは、前述の触媒温度が温度域Tを下回った場合と同様に、EGRバルブ21の開度を拡げて排気Gの再循環量を増加させ、ディーゼルエンジン1が送出する排気GのNOx含有量を減らす。
When the catalyst temperature reaches the temperature range T and the engine load is expected to decrease, the opening degree of the
次いで、燃料噴射圧の減補正と噴射時期補正とにより排気温度を上げ、NOx還元触媒14がNOxの還元処理に適した温度域Tに保たれるようにする。
Next, the exhaust gas temperature is raised by the fuel injection pressure reduction correction and the injection timing correction so that the
更に、吸気絞り弁11と排気絞り弁12の絞り制御、及びターボチャージャ4の吸気減制御を実行し、排気GがEGR管路8からディーゼルエンジン1に送給されやすい状態とする。
Further, the throttle control of the
つまり、NOx還元触媒14が適温で且つディーゼルエンジン1が過渡状態であっても排気Gの浄化を時間遅れなく達成することができる。
That is, even if the
なお、本発明の排気浄化装置の制御方法は、上述した実施の形態だけに特に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において変更を加え得ることは勿論である。 It should be noted that the control method for the exhaust emission control device of the present invention is not particularly limited to the above-described embodiment, and it goes without saying that changes can be made without departing from the scope of the present invention.
本発明の排気浄化装置の制御方法は、様々な車種に適用できる。 The control method of the exhaust emission control device of the present invention can be applied to various vehicle types.
1 ディーゼルエンジン
6 吸気経路
7 排気経路
14 NOx還元触媒
G 排気
U 尿素水(還元剤)
1
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