JP2010196569A - Exhaust emission control system and exhaust emission control method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、NOx吸蔵還元型触媒やディーゼルパティキュレートフィルタ(DPF)等の排気ガス浄化装置に対して、エンジン始動直後の暖機時、脱硫処理時、又は、PM再生処理時等に排気通路内に燃料の供給と二次空気の供給を行う排気ガス浄化システム及び排気ガス浄化方法に関する。 The present invention relates to an exhaust gas purification device such as a NOx occlusion reduction type catalyst or a diesel particulate filter (DPF) in the exhaust passage during warm-up immediately after engine start-up, during desulfurization processing, or during PM regeneration processing. The present invention relates to an exhaust gas purification system and an exhaust gas purification method for supplying fuel and secondary air.
軽油やガソリンを燃料とする自動車等に搭載された内燃機関の排気ガスを浄化するために、内燃機関の排気通路に排気ガス浄化装置(後処理装置)を設けて排気ガスを浄化している。この排気ガス浄化装置としては、三元触媒等の酸化触媒(DOC)、NOx吸蔵還元型触媒(LNT)、ディーゼルパティキュレートフィルタ(DPF)や触媒付きDPF(CSF)等が用いられている。 In order to purify the exhaust gas of an internal combustion engine mounted on an automobile or the like using light oil or gasoline as fuel, an exhaust gas purification device (post-treatment device) is provided in the exhaust passage of the internal combustion engine to purify the exhaust gas. As this exhaust gas purification device, an oxidation catalyst (DOC) such as a three-way catalyst, a NOx storage reduction catalyst (LNT), a diesel particulate filter (DPF), a DPF with catalyst (CSF), or the like is used.
三元触媒等の酸化触媒は触媒作用により、未燃炭化水素(HC)や一酸化炭素(CO)や窒素酸化物(NOx)を酸化する。NOx吸蔵還元型触媒は、アルカリ又はアルカリ土類金属を貴金属と共に担持し、排気ガスの空燃比がリーン状態で一酸化窒素(NO)を二酸化窒素(NO2)に酸化し、硝酸塩として触媒上に吸着してNOxを浄化し、排気ガスの空燃比がリッチ状態で吸着したNOxを放出すると共に放出されたNOxを還元する。 An oxidation catalyst such as a three-way catalyst oxidizes unburned hydrocarbons (HC), carbon monoxide (CO), and nitrogen oxides (NOx) by catalytic action. NOx occlusion reduction type catalyst carries alkali or alkaline earth metal together with noble metal, and the exhaust gas air-fuel ratio is lean and oxidizes nitric oxide (NO) to nitrogen dioxide (NO 2 ), which is then nitrated on the catalyst. It adsorbs and purifies NOx, releases the adsorbed NOx when the air-fuel ratio of the exhaust gas is rich, and reduces the released NOx.
また、触媒付きDPFは、排気ガス温度や触媒温度がPM燃焼開始温度以下の場合にPMを捕集して排気ガスを浄化し、捕集したPMがある程度蓄積した段階で触媒付きDPFをPM燃焼開始温度以上に昇温して燃焼除去し、これにより排気ガスを浄化している。 The DPF with catalyst collects PM when the exhaust gas temperature or the catalyst temperature is equal to or lower than the PM combustion start temperature, purifies the exhaust gas, and PM burns the DPF with catalyst when the collected PM accumulates to some extent. The temperature is raised above the start temperature and the combustion is removed, thereby purifying the exhaust gas.
これらの排気ガス浄化装置の触媒は低温ではその触媒作用を発揮せず、活性化温度以上の活性化温度域で触媒作用を発揮する。そのため、エンジン始動時には、触媒温度が低いので活性化温度に到達するまでは、排気ガス中のCO,HC,NOx等が触媒によって浄化されずに、排気ガス浄化装置の下流側に流出し、大気環境を悪化させてしまう。そのため、エンジン始動時には、触媒を短時間で昇温させるために、触媒の上流側に供給された燃料を触媒上で酸化させて、この時に発生する反応熱により触媒を加熱している。 The catalysts of these exhaust gas purification apparatuses do not exhibit their catalytic action at low temperatures, but do exhibit their catalytic action in the activation temperature range above the activation temperature. Therefore, when the engine is started, the catalyst temperature is low, and until the activation temperature is reached, CO, HC, NOx, etc. in the exhaust gas are not purified by the catalyst but flow out downstream of the exhaust gas purification device, It will make the environment worse. Therefore, when the engine is started, in order to raise the temperature of the catalyst in a short time, the fuel supplied to the upstream side of the catalyst is oxidized on the catalyst, and the catalyst is heated by the reaction heat generated at this time.
これに関連して、触媒暖機時、及び、触媒が未活性状態になって触媒を暖機する必要が生じた触媒暖機要求時に、排気ガス中のリッチ成分が触媒上流側の排ガス通路内で後燃え可能な温度になるように内燃機関の燃焼を制御し、それと共に、触媒上流側の排ガス通路内に二次空気を導入して、排気管内で後燃えを自然に発生させて、その燃焼熱で触媒を早期に暖機する内燃機関の制御装置が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。 In this regard, rich components in the exhaust gas are contained in the exhaust gas passage upstream of the catalyst when the catalyst is warmed up, and when the catalyst is in an inactive state and the catalyst needs to be warmed up. The combustion of the internal combustion engine is controlled so as to reach a temperature at which afterburning is possible, and at the same time, secondary air is introduced into the exhaust gas passage upstream of the catalyst, and afterburning is naturally generated in the exhaust pipe. A control device for an internal combustion engine that warms up a catalyst early with combustion heat has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、エンジン始動時のみならず、NOx吸蔵還元型触媒における脱硫処理ではNOx吸蔵還元型触媒を700℃程度、触媒付きDPFにおけるPM再生処理ではDPFを550℃程度の比較的高温に昇温させる必要がある。 However, it is necessary to raise the DPF to a relatively high temperature of about 700 ° C. in the NOx storage reduction catalyst for desulfurization processing in the NOx storage reduction catalyst and about 700 ° C. for PM regeneration processing in the DPF with catalyst, not only at the time of engine start. There is.
つまり、NOx吸蔵還元型触媒においては、内燃機関の燃料中に硫黄成分が含まれており、この硫黄成分が硫酸塩として触媒上に吸着されてしまうために、NOx吸蔵材のNOx吸蔵能力が低下するという硫黄被毒の問題がある。この硫黄被毒からNOx吸蔵材を再生するために、触媒を700℃程度まで昇温させて、この温度に維持しながら排気ガス中に含まれる燃料量に対して酸素が不足する状態を作ってNOx吸蔵材の脱硫処理を行っている。 That is, in the NOx occlusion reduction type catalyst, a sulfur component is contained in the fuel of the internal combustion engine, and this sulfur component is adsorbed on the catalyst as a sulfate, so that the NOx occlusion capacity of the NOx occlusion material decreases. There is a problem of sulfur poisoning. In order to regenerate the NOx storage material from this sulfur poisoning, the temperature of the catalyst is raised to about 700 ° C., and while maintaining this temperature, a state in which oxygen is insufficient with respect to the amount of fuel contained in the exhaust gas is created. NOx storage material is desulfurized.
また、PMを捕集するDPF装置においても、酸化触媒やPM酸化触媒を担持して、DPFに捕集されたPMの燃焼開始温度を低下させる触媒付きDPFが用いられているが、この触媒付きDPFでも目詰まりによる排圧上昇を回避するために捕集されたPMの量がある程度増加した段階で、排気ガスの昇温により触媒付きDPFを550℃程度まで昇温して捕集されたPMを燃焼除去するPM再生処理を行っている。 Also, in the DPF device for collecting PM, a DPF with a catalyst that supports an oxidation catalyst or a PM oxidation catalyst and lowers the combustion start temperature of the PM collected by the DPF is used. Even in the DPF, when the amount of PM collected to avoid an increase in exhaust pressure due to clogging has increased to some extent, the temperature of the DPF with catalyst is raised to about 550 ° C. by collecting the exhaust gas, and the collected PM PM regeneration processing is performed to remove the combustion.
この脱硫処理やPM再生処理において、触媒温度を短時間で上昇させるために、エンジン回転数もエンジン始動直後のアイドリング回転数ほど低くないため、排気脈動による負圧を利用しただけでは二次空気の供給量が不足するという問題がある。そのため、二次空気供給用のポンプを設けることも考えられるが、その場合には供給用のポンプ等が必要になるという問題がある。 In this desulfurization process and PM regeneration process, in order to raise the catalyst temperature in a short time, the engine speed is not as low as the idling speed immediately after the engine is started. There is a problem that the supply amount is insufficient. For this reason, it is conceivable to provide a pump for supplying secondary air. However, in that case, there is a problem that a pump for supplying air is required.
つまり、比較的多量の燃料を排気ガス浄化装置に供給し、その量に見合う量の二次空気を導入しようとすると、比較的多量の燃料を排気ガス浄化装置に供給しても、その反応に見合う空気(若しくは酸素)が導入されなければ、燃料に燃え残りが発生して、結果的に発熱量が期待通りに増加しない。また、排気脈動による負圧で導入される空気量(若しくは酸素量)以上に、燃料を供給しても、不足する空気量の分だけは燃え残ってしまう。即ち、負圧で導入される空気量で制限を受けた燃料供給量だけでは、短時間に触媒を加熱する量に見合わない。 In other words, if a relatively large amount of fuel is supplied to the exhaust gas purification device and an amount of secondary air corresponding to that amount is introduced, even if a relatively large amount of fuel is supplied to the exhaust gas purification device, the reaction will not occur. If no suitable air (or oxygen) is introduced, unburned fuel will be generated, and as a result, the calorific value will not increase as expected. Further, even if fuel is supplied in excess of the amount of air (or the amount of oxygen) introduced by the negative pressure due to exhaust pulsation, the remaining amount of air will remain unburned. That is, the amount of fuel supplied limited by the amount of air introduced under negative pressure does not match the amount of heating of the catalyst in a short time.
本発明は、上記の状況を鑑みてなされたものであり、その目的は、内燃機関の排気通路の排気ガス浄化装置を備えると共に、必要に応じて、ポスト噴射又は排気管内直接燃焼噴射により前記排気ガス浄化装置に燃料を供給する排気ガス浄化システムにおいて、内燃機関の排気通路に二次空気を供給して排気ガス浄化装置の触媒の昇温を行い、エンジン始動後の二次空気の供給では、大気圧の空気を排気脈動を利用して間欠的に吸引して、高酸素濃度の排気ガスと高燃料濃度の排気ガスとを時間的に交互に触媒に供給することにより効率よく昇温することができ、更に、脱硫処理やPM再生処理の際の二次空気の供給では、排気通路内に大量に供給される燃料量に対して、コンプレッサで昇圧された空気を導入して十分な空気量を供給することにより迅速に昇温できる排気ガス浄化システム及び排気ガス浄化方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above situation, and an object of the present invention is to provide an exhaust gas purifying device for an exhaust passage of an internal combustion engine, and, if necessary, the exhaust by post injection or direct combustion injection in an exhaust pipe. In the exhaust gas purification system that supplies fuel to the gas purification device, the secondary air is supplied to the exhaust passage of the internal combustion engine to raise the temperature of the catalyst of the exhaust gas purification device. Efficient temperature rise by intermittently sucking atmospheric air using exhaust pulsation and supplying exhaust gas with high oxygen concentration and exhaust gas with high fuel concentration to the catalyst alternately in time Furthermore, in the supply of secondary air during desulfurization treatment and PM regeneration treatment, a sufficient amount of air can be introduced by introducing air pressurized by the compressor against the amount of fuel supplied in large quantities in the exhaust passage. Supplying To provide a faster exhaust gas purification system can warm and exhaust gas purification method.
上記の目的を達成するための本発明の排気ガス浄化システムは、内燃機関の排気通路の排気ガス浄化装置を備えると共に、必要に応じて、ポスト噴射又は排気管内直接燃焼噴射により前記排気ガス浄化装置に燃料を供給する排気ガス浄化システムにおいて、過給器のコンプレッサの上流の吸気通路の空気、又は、大気に連通する通路の空気を排気ポートに供給する二次空気供給用の第1空気供給配管と、前記コンプレッサの下流側の前記吸気通路の空気を前記排気ポートに供給する二次空気供給用の第2空気供給配管とを設けると共に、前記第1空気供給配管に第1空気制御弁を、前記第2空気供給配管に第2空気制御弁をそれぞれ設け、更に、前記排気ポート側への空気の流通は容認するが、前記排気ポートからの排気ガスの流通は阻止する逆止弁を設けて構成し、前記排気ガス浄化装置への燃料供給と前記第1空気制御弁と前記第2空気制御弁の開閉を制御する制御装置は、エンジン始動時には、ポスト噴射により前記排気ガス浄化装置に燃料を供給すると共に、前記第1空気流量調整弁を開けて前記第2空気制御弁を閉じて、前記第1空気制御弁で空気量を制御しながら、空気を前記排気ポートに供給し、前記排気ガス浄化装置の触媒に蓄積された硫黄成分を除去する脱硫処理時、又は、前記排気ガス浄化装置に蓄積された微粒子状物質を燃焼除去するPM再生処理時には、ポスト噴射又は排気管内直接噴射により前記排気ガス浄化装置に燃料を供給すると共に、前記第1空気制御弁を閉じて前記第2空気制御弁を開けて、空気を前記排気ポートに供給する制御を行うように構成する。 In order to achieve the above object, an exhaust gas purification system of the present invention includes an exhaust gas purification device for an exhaust passage of an internal combustion engine and, if necessary, the exhaust gas purification device by post injection or direct combustion injection in an exhaust pipe. In the exhaust gas purification system for supplying fuel to the exhaust gas, the first air supply pipe for supplying secondary air that supplies the air in the intake passage upstream of the compressor of the supercharger or the air in the passage communicating with the atmosphere to the exhaust port And a second air supply pipe for supplying secondary air for supplying air in the intake passage downstream of the compressor to the exhaust port, and a first air control valve in the first air supply pipe, A second air control valve is provided in each of the second air supply pipes, and further, the flow of air to the exhaust port side is permitted, but the flow of exhaust gas from the exhaust port is blocked. A control device configured by providing a check valve and controlling the fuel supply to the exhaust gas purification device and the opening and closing of the first air control valve and the second air control valve is configured to perform the exhaust by post-injection when the engine is started. While supplying fuel to the gas purification device, the first air flow control valve is opened and the second air control valve is closed, and the air amount is controlled by the first air control valve, and air is supplied to the exhaust port. At the time of desulfurization treatment for removing sulfur components accumulated in the catalyst of the exhaust gas purification device to be supplied, or at the time of PM regeneration treatment for removing particulate matter accumulated in the exhaust gas purification device by combustion, post injection or exhaust The fuel is supplied to the exhaust gas purification device by direct injection in the pipe, and the first air control valve is closed and the second air control valve is opened to control the supply of air to the exhaust port. It is formed.
また、上記の目的を達成するための本発明の排気ガス浄化方法は、内燃機関の排気通路の排気ガス浄化装置を備えると共に、必要に応じて、ポスト噴射又は排気管内直接燃焼噴射により前記排気ガス浄化装置に燃料を供給し、更に、過給器のコンプレッサの上流の吸気通路の空気、又は、大気に連通する通路の空気を排気ポートに供給する二次空気供給用の第1空気供給配管と、前記コンプレッサの下流側の前記吸気通路の空気を前記排気ポートに供給する二次空気供給用の第2空気供給配管とを設けると共に、前記第1空気供給配管に第1空気制御弁を、前記第2空気供給配管に第2空気制御弁をそれぞれ設け、更に、前記排気ポート側への空気の流通は容認するが、前記排気ポートからの排気ガスの流通は阻止する逆止弁を設けて構成された排気ガス浄化システムの排気ガス浄化方法において、エンジン始動時には、ポスト噴射により前記排気ガス浄化装置に燃料を供給すると共に、前記第1空気流量調整弁を開けて前記第2空気制御弁を閉じて、前記第1空気制御弁で空気量を制御しながら、空気を前記排気ポートに供給し、前記排気ガス浄化装置の触媒に蓄積された硫黄成分を除去する脱硫処理時、又は、前記排気ガス浄化装置に蓄積された微粒子状物質を燃焼除去するPM再生処理時には、ポスト噴射又は排気管内直接噴射により前記排気ガス浄化装置に燃料を供給すると共に、前記第1空気制御弁を閉じて前記第2空気制御弁を開けて、空気を前記排気ポートに供給することを特徴とする。 In addition, an exhaust gas purification method of the present invention for achieving the above object includes an exhaust gas purification device for an exhaust passage of an internal combustion engine, and, if necessary, the exhaust gas by post injection or direct combustion injection in an exhaust pipe. A first air supply pipe for supplying secondary air for supplying fuel to the purifier and further supplying air in the intake passage upstream of the compressor of the supercharger or air in the passage communicating with the atmosphere to the exhaust port; A second air supply pipe for supplying secondary air for supplying air in the intake passage downstream of the compressor to the exhaust port, and a first air control valve in the first air supply pipe, A second air control valve is provided in each of the second air supply pipes, and a check valve is provided to prevent the flow of the exhaust gas from the exhaust port while allowing the flow of air to the exhaust port side. The In the exhaust gas purification method of the exhaust gas purification system, when starting the engine, fuel is supplied to the exhaust gas purification device by post-injection, and the first air flow control valve is opened and the second air control valve is closed. In the desulfurization process for supplying air to the exhaust port while removing the sulfur component accumulated in the catalyst of the exhaust gas purification device while controlling the amount of air with the first air control valve, or for the exhaust gas purification At the time of PM regeneration processing in which particulate matter accumulated in the apparatus is removed by combustion, fuel is supplied to the exhaust gas purification apparatus by post injection or direct injection in the exhaust pipe, and the first air control valve is closed and the second air is closed. A control valve is opened to supply air to the exhaust port.
本発明に係る排気ガス浄化システム及び排気ガス浄化方法によれば、内燃機関の始動時のエンジン回転数が比較的低い時には、排気ポートにおける排気圧の脈動を利用して二次空気を間欠的に排気ガス浄化装置に供給するので、排気ガス浄化装置に流入する排気ガスの組成に関して、酸素濃度が高い時と燃料濃度が高い時とが時間的に交互に生じるので、この高酸素濃度ガスと高燃料濃度ガスとが分離した状態で排気ガス浄化装置に流入することにより、酸素を反応活性の高い酸素原子として触媒上に吸着させた後に燃料を供給することができ、触媒上での燃焼反応を著しく促進することができる。 According to the exhaust gas purification system and the exhaust gas purification method of the present invention, when the engine speed at the start of the internal combustion engine is relatively low, the secondary air is intermittently used by utilizing the pulsation of the exhaust pressure at the exhaust port. Since the exhaust gas is supplied to the exhaust gas purification device, the composition of the exhaust gas flowing into the exhaust gas purification device alternates in time between when the oxygen concentration is high and when the fuel concentration is high. By flowing into the exhaust gas purification device in a state separated from the fuel concentration gas, oxygen can be adsorbed on the catalyst as oxygen atoms having high reaction activity, and the combustion reaction on the catalyst can be performed. It can be significantly promoted.
また、通常の触媒温度に比べて高い温度を必要とする、排気ガス浄化装置の脱硫処理時やPM再生処理時においては、過給器のコンプレッサで昇圧された空気を供給することで、排気ガス浄化装置に対して大量に供給した燃料を、十分に酸化できるだけの空気量を供給できる。そのため、酸欠による酸化反応停止を起こさずに、燃料の酸化で発生する大量の発熱で排気ガス及び排気ガス浄化装置を昇温できるので、昇温時間を短縮することができる。従って、この排気ガス浄化装置の触媒の昇温及び加熱過程では、排気ガス浄化装置に大量に燃料を供給して迅速に触媒温度を上昇することができ、燃費の悪化を抑制することができる。 In addition, when the exhaust gas purifying device requires a temperature higher than the normal catalyst temperature, the exhaust gas is supplied with the air pressurized by the compressor of the supercharger during the desulfurization process or the PM regeneration process. The amount of air that can sufficiently oxidize the fuel that has been supplied in large quantities to the purification device can be supplied. Therefore, the temperature of the exhaust gas and the exhaust gas purification device can be raised with a large amount of heat generated by the oxidation of the fuel without causing the oxidation reaction to stop due to lack of oxygen, so that the temperature raising time can be shortened. Accordingly, in the temperature raising and heating process of the catalyst of the exhaust gas purification device, a large amount of fuel can be supplied to the exhaust gas purification device to quickly increase the catalyst temperature, and deterioration of fuel consumption can be suppressed.
また、排気ガス浄化装置の脱硫処理時やPM再生処理に、内燃機関で発生させるトルクに必要なブースト圧に昇圧した空気を排気ポート内へ導入するので、高地など大気圧が低い状態での走行においても、排気脈動に影響されずに、十分な空気(酸素)量を確保できて、排気ガス浄化装置を脱硫可能な温度又はPM再生可能な温度に昇温及びその温度維持を行うことができるようになる。 In addition, air that has been boosted to the boost pressure required for the torque generated by the internal combustion engine is introduced into the exhaust port during desulfurization processing and PM regeneration processing of the exhaust gas purification device. In this case, a sufficient amount of air (oxygen) can be secured without being influenced by exhaust pulsation, and the exhaust gas purification device can be heated to a temperature capable of desulfurization or a temperature capable of regenerating PM, and the temperature can be maintained. It becomes like this.
以下、本発明に係る実施の形態の排気ガス浄化システム及び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。図1〜図5に、本発明の実施の形態の排気ガス浄化システム1の構成を示す。 Hereinafter, an exhaust gas purification system and an exhaust gas purification method according to embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 to 5 show a configuration of an exhaust gas purification system 1 according to an embodiment of the present invention.
この排気ガス浄化システム1のエンジン10は、吸気マニホールド10aに接続される吸気通路11に吸入吸気量センサ12(MAFセンサ)とターボチャージャ(過給器)13のコンプレッサ13aとインタークーラ14と吸気弁(インテークスロットル)15を備えている。また、排気マニホールド10bに接続される排気通路16に、ターボチャージャ13のタービン13bと、燃料を排気通路16内に直接噴射するための排気管内直接燃料供給装置(排気管インジェクター)17と排気ガス浄化装置(後処理装置)18を備えている。更に、排気マニホールド10bと吸気マニホールド10aを接続し、EGRガスGeが通過するEGR通路19には、EGRクーラ20とEGR弁21を備えている。
The
排気ガス浄化装置18は、図1の構成では、酸化触媒装置(DOC)18a、NOx吸蔵還元型触媒装置(LNT)18b、触媒付きフィルタ装置(CSF)18cで構成されている。
In the configuration of FIG. 1, the exhaust
酸化触媒装置18aは、多孔質のセラミックのハニカム構造の担持体に、白金等の酸化触媒を担持させて形成される。この酸化触媒は、排気ガス中のHCやCOを酸化して排気ガスを浄化する役割と、NOx吸蔵還元型触媒3のNOx吸蔵能力を回復するためのNOx再生や、硫黄被毒からの回復のためほ脱硫処理の際や、触媒付きフィルタ18cのPM再生処理の際に、排気通路16内に供給される燃料の一部を酸化して排気ガスGの温度を昇温する役割とを持っている。
The
NOx吸蔵還元型触媒装置18bは、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を貴金属と共に担持して形成され、酸素過剰な排気ガス中のNOを酸化して硝酸塩として触媒上に吸着させて、NOxを浄化する。このNOx吸蔵還元型触媒は、排気ガスがリーン空燃比では、NOxを吸蔵し、リッチ空燃比では、吸蔵したNOxを放出すると共に、この放出されたNOxを還元雰囲気中で還元して、NOxを低減する。このNOx放出のリッチ空燃比制御では、排気通路16内に燃料を直接供給する。
The NOx occlusion reduction
触媒付きフィルタ装置18cは、排気ガス中の粒子状物質(PM)を捕集するためのディーゼルパティキュレートフィルタ(DPF)を備えた触媒付きDPFで構成される。この触媒付きDPFは、多孔質のセラミックのハニカムの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等で形成される。このフィルタの部分に白金や酸化セリウム等の触媒を担持する。
The catalyst-equipped
この触媒付きDPFにより、排気ガス中のPMは、多孔質のセラミックの壁で捕集される。このPMの捕集量が増加した場合には、排気通路16内に燃料を噴射して、この燃料を酸化触媒により酸化して排気ガスの温度を高めて、この高温の排気ガスにより触媒付きDPFをPMの燃焼開始温度まで上昇させて、捕集されたPMを強制的に燃焼除去して、触媒付きDPFのPM再生処理を行う。
By this DPF with catalyst, PM in the exhaust gas is collected by the porous ceramic wall. When the amount of collected PM increases, fuel is injected into the
更に、排気ガスGの温度Tgを測定するために、排気ガス浄化装置18の入口に第1温度センサ22が、排気ガス浄化装置18の触媒温度Tcを測定するための第2温度センサ23と、排気ガス中の空気過剰率(λ)又は酸素濃度を測定するためのλ(空気過剰率)センサ24が配設される。
Further, in order to measure the temperature Tg of the exhaust gas G, a
これらのセンサ22、23、24等の測定値とエンジン10の運転制御に必要なデータを入力してエンジン10の運転状態と排気ガス浄化システム1の排気ガス浄化制御や再生制御を行う制御装置(図示しない)が設けられている。この制御装置はECU(エンジンコントロールユニット)と呼ばれるエンジン制御装置に含まれる形で設けられる。このエンジン制御装置は、エンジン10からのデータと吸入空気量センサ12等の検出値に基づいて、吸気弁15、排気管内直接燃料供給装置17、EGR弁22等を制御する。
A control device for inputting the measurement values of these
本発明においては、図1に示すターボチャージャ13のコンプレッサ13aの上流の吸気通路11の昇圧前の空気A1を、図2に示すように、ピストン25を収容する気筒(シリンダ)26毎の排気ポート27に供給する二次空気供給用の第1空気供給配管31を設ける。つまり、この第1空気供給配管31の一端側を吸気通路11のエアクリーナ11aのエアフィルタの下流側で、かつ、コンプレッサ13bの上流側に接続し、他端側を各気筒26のシリンダヘッド部に設けた導入管で形成し、排気ポート27に接続する。これにより、コンプレッサ13aで昇圧される前で、かつ、エアフィルタを通過した後の空気A1をターボチャージャ13のタービン13bよりも上流側の排気弁28の近傍に供給することができるようになる。
In the present invention, the air A1 before pressure increase in the
この第1空気供給配管31に逆止弁であるリード弁32を設け、このリード弁32の上流側に第1空気制御弁33を設ける。更に、このリード弁32が排気脈度に伴う負圧に対して敏感に反応して開閉動作するように、リード弁32よりも下流側の第1空気供給配管31aの導入管の径を比較的小さく形成する。
A
図3に示すように、このリード弁32は、排気ポート27の排気圧力が空気A1の圧力よりも低いときのみ開いて、第1空気供給配管31から排気ポート27側へ空気A1が流入するのを許容する。また、図4に示すように、このリード弁32は、排気ポート27の排気圧力が空気A1の圧力よりも高いときは閉じて、排気ポート27側から第1空気供給配管31aへ排気ガスが流入することを阻止する。
As shown in FIG. 3, the
このリード弁32を第1空気供給配管31aに設けることにより、空気A1を排気圧力の脈動を効率よく利用して排気通路11に供給することができるようになる。また、第1空気制御弁33を第1空気供給配管31に設けることにより、排気通路11側へ吸引される空気A1の流量を制御することができるようになる。
By providing the
なお、この第1空気供給配管32の構成の代わりに、大気開放の通路を設けて、大気中の空気を吸入するように構成してもよい。この場合には、吸入空気を浄化するためのエアフィルタを設けて、異物混入を防止すると共に、リード弁32のバルブ閉弁時の着座音を低減させる。
Instead of the configuration of the first
本発明では、更に、コンプレッサ13aの下流側の吸気通路11の昇圧後の空気A2を排気ポート27に供給するために二次空気供給用の第2空気供給配管34を設ける。この第2空気供給配管34は、図2〜図5では、第1空気供給配管31のリード弁32と第1空気制御弁33との間に接続されるが、スペースさえあれば、第1空気供給配管31のリード弁32と排気ポート27との間に接続してもよい。この第2空気供給配管32には第2空気制御弁35を設ける。この第2空気制御弁35は、排気ポート27に供給される空気A2の通過をオンオフする。また、第2空気供給配管34の上流側の接続部をインタークーラ14よりも下流側の吸気通路11とすることにより、第2空気供給配管34を流れる空気A2は、インタークーラ14により冷却された空気とする。
In the present invention, a second
この昇圧後の空気A2を排気ポート27に供給するときは、エンジン回転数Neが比較的大きいときであり、排気ポート27の排気圧力が空気A2の圧力よりも低くなるので、図5に示すように、このリード弁32は常時開いて、第1空気供給配管31から排気ポート27側へ空気A2が流入するのを許容する。
The air A2 after the pressure increase is supplied to the
上記の排気ガス浄化システム1における排気ガス浄化方法について説明する。この排気ガス浄化方法では、第1空気制御弁33と第2空気制御弁35を制御するが、リード弁32は空気A1,A2の圧力と排気ポート27の圧力との間の大小関係により自動的に開閉弁する。
An exhaust gas purification method in the exhaust gas purification system 1 will be described. In this exhaust gas purification method, the first
エンジン始動時においては、排気ガス浄化装置18のNOx吸蔵還元型触媒18bを活性化させる必要がある。そのため、排気ガス浄化装置18に燃料を供給して、燃料を、排気ガス中や排気ガス浄化装置18の酸化触媒18aで酸化して排気ガスGを昇温し、これによりNOx吸蔵還元型触媒18bを昇温して活性化する。
When the engine is started, it is necessary to activate the NOx occlusion
このエンジン始動時においては、排気通路16や排気ガス浄化装置18が昇温されていないので、排気通路16に燃料を供給するときには、気筒(シリンダ)内燃料噴射制御によるポスト噴射で燃料を供給する。この燃料の供給は燃焼室内への噴射量とタイミングを制御するエンジン制御装置で行う。
When the engine is started, the temperature of the
それと共に、第1空気制御弁33を開弁し、第2空気流量制御量弁35を閉弁して、第1空気制御弁33で空気A1の流量を制御しながら、コンプレッサ13aの上流の吸気通路11から大気圧の空気A1を排気ポート27に供給する。これにより、排気圧力の脈動を利用して、負圧が発生した時に第1空気供給急配管31に設けたリード弁32を通過させて、大気圧の空気A1を吸入し、排気ガス浄化装置18に二次空気として供給する。
この空気A1の流量は、第1空気制御弁33によって、触媒温度Tcやエンジン回転数Ne及び負荷Qに応じて制御する。また、車両が走行した後に、再びエンジン10を始動させたような状況では、エンジン10を停止しても、触媒温度Tcが活性温度域にある場合があり、このような場合は、触媒に過剰に空気(酸素)A1を供給する必要がないので、このような場合には空気A1の供給を抑制するように第1空気制御弁33の弁開度を減らす制御を行う。
At the same time, the first
The flow rate of the air A1 is controlled by the first
このエンジン始動時の二次空気供給制御は、例えば、図6に示すような制御フローに従って行われる。つまり、エンジンがスタートして、図6のエンジン始動時の二次空気供給用の制御フローがスタートすると、ステップS11でエンジン回転数Neが予め設定した回転数(アイドリング時のエンジン回転数)Niより大きいか否かを判定し、大きくない場合(NO)は、所定の時間(エンジン回転数Neの判定のインターバルに関係する時間)Δt1を経過した後にステップS11に戻って、エンジン回転数Neが大きくなるまで待つ。 The secondary air supply control at the time of starting the engine is performed, for example, according to a control flow as shown in FIG. That is, when the engine is started and the control flow for supplying secondary air at the time of starting the engine in FIG. 6 is started, the engine speed Ne is set in advance from the rotational speed Ni (engine speed at idling) Ni set in step S11. If it is not large (NO), after a predetermined time (time related to the determination interval of the engine speed Ne) Δt1, the process returns to step S11 and the engine speed Ne is large. Wait until
ステップS11で、エンジン回転数Neが予め設定した回転数Niより大きくなった場合には、ステップS12に行き、触媒温度Tcが予め設定した第1温度閾値T1より小さいか否かを判定する。この第1温度閾値T1は触媒の活性化温度(例えば、200℃程度)に設定される。このステップS12の判定で触媒温度Tcが第1温度閾値T1より小さい場合(YES)は、ステップ13の第1制御に行く。
If it is determined in step S11 that the engine speed Ne is larger than the preset rotational speed Ni, the process goes to step S12 to determine whether or not the catalyst temperature Tc is smaller than the preset first temperature threshold value T1. The first temperature threshold T1 is set to the activation temperature of the catalyst (for example, about 200 ° C.). If the catalyst temperature Tc is smaller than the first temperature threshold value T1 (YES) in step S12, the process proceeds to the first control in
このステップS13の第1制御では、膨張行程と排気行程中に燃焼室内に燃料を噴射するポスト噴射により、燃料を排気通路16内に供給すると共に、第1空気制御弁33を開弁し、第2空気制御弁33を閉弁する。それと共に、第1空気制御弁33の弁開度を制御し、空気流量を調整する。この第1空気制御弁33の弁開度は、検出された触媒温度Tcを基に、弁開度マップを参照して算出される。この弁開度マップは、触媒温度Tcが低いほど、第1空気制御弁33を大きく開けるように、触媒温度Tcに対応して予め設定される。この第1制御を所定の時間(触媒温度の判定のインターバルに関係する時間)Δt2の間行ってから、ステップS12に戻る。
In the first control of step S13, fuel is supplied into the
ステップS12の判定で触媒温度Tcが第1温度閾値T1より小さくない場合(NO)は、触媒が活性化し、エンジン始動時における排気ガス浄化装置18の触媒の暖機が完了したとして、リターンし、通常の運転に戻る。
If the catalyst temperature Tc is not smaller than the first temperature threshold value T1 in the determination of step S12 (NO), the catalyst is activated and the exhaust
このエンジン始動時においては、第1空気供給配管31を、ターボチャージャ13のタービン13bよりも上流の排気弁28の近傍の排気ポート27に接続して設けているので、排気弁28を閉じた時の負圧を利用して空気A1を排気通路11に供給することができる。つまり、エンジン10が稼動しているときには、各気筒26で一連の四サイクル行程が繰り返されるが、膨張行程の後半で排気弁28を開けて、高温で高圧の排気ガスを排出する。その後、排気弁28を閉じると排気ガスの持つ慣性により排気ガス中に負圧部分が発生する。この負圧により第1空気供給配管31に配置したリード弁32は図3に示すように開き、大気圧の空気A1を排気ポート27に流入させる。その他の場合では排気圧の方が高いので吸引されず、また、リード弁32は図4に示すように閉じるので排気ガスの逆流を防止できる。
When starting the engine, the first
このコンプレッサ13aの上流の昇圧される前の圧力の低い空気(又は大気中の空気)A1を、リード弁32を経由させることで排気脈動に応じて間欠的に供給することにより、排気ガスを空気A1が吸引された高酸素濃度の部分と、空気A1が吸引されなかった高燃料濃度の部分に時間的に分離した状態で、排気ガス浄化装置18の触媒に流入させ、排気ガス中の酸素を反応活性の高い酸素原子として触媒上に吸着させた後で、燃料が供給し燃焼反応を促進する。
By supplying the low-pressure air (or air in the atmosphere) A1 upstream of the
つまり、エンジン回転数Neが低い場合に排気圧の脈動効果が大きいことを利用し、エンジン始動直後で触媒が活性化温度(浄化活性温度域)T1よりも低い場合に、二次空気を間欠的に供給し、酸化触媒における燃料の酸化を促進させる。 That is, using the fact that the pulsation effect of the exhaust pressure is large when the engine speed Ne is low, the secondary air is intermittently supplied when the catalyst is lower than the activation temperature (purification activation temperature range) T1 immediately after starting the engine. To promote the oxidation of fuel in the oxidation catalyst.
また、排気ガス浄化装置18に蓄積された硫黄成分を除去する脱硫処理(硫黄パージ)時、又は、排気ガス浄化装置18に蓄積された微粒子状物質(PM)を燃焼除去するPM再生処理時において、昇温及び加熱する場合には、排気ガス温度Tgによって気筒内燃料噴射制御におけるポスト噴射と、排気管内直接燃料供給装置17とを使い分けながら、排気ガス浄化装置18に燃料を供給する。
Further, at the time of desulfurization processing (sulfur purge) for removing the sulfur component accumulated in the exhaust
それと共に、第1空気制御弁32を閉じて、第2空気制御弁35を開弁して、コンプレッサ13aの下流の吸気通路11から昇圧された空気A2を、第2空気制御弁35により流量を制御しながら排気ポート27に供給する。
At the same time, the first
この脱硫処理やPM再生処理等の通常の触媒温度に比べて高い触媒温度を必要とする場合の昇温及び加熱制御では、その昇温時間を短くするよう、排気ガス浄化装置18に大量の燃料を供給するが、酸素不足とならないように大量の燃料に対応した十分な流量で二次空気を供給する必要がある。
In the temperature rise and heating control when a catalyst temperature higher than the normal catalyst temperature such as desulfurization treatment or PM regeneration treatment is required, a large amount of fuel is supplied to the exhaust
この状態では、エンジン回転数Neもエンジン始動直後のアイドル時ほど低くないため、排気脈動による負圧だけで二次空気を吸引して供給するだけでは空気の流量が不足する。そのため、第2空気供給配管34経由で第2空気制御弁35を介してターボチャージャ13のコンプレッサ13aの下流側から昇圧後の空気A2を排気ポート27に供給する。この場合、リード弁36は空気A2側の圧力が高くなるので常時開状態となる。また、触媒温度Tcが脱硫可能温度やPM燃焼開始温度に到達したら第2空気制御弁35も閉じて二次空気A2の供給を停止する。
In this state, since the engine speed Ne is not as low as that at the time of idling immediately after the engine is started, the air flow rate is insufficient only by sucking and supplying the secondary air only by the negative pressure due to the exhaust pulsation. Therefore, the pressurized air A2 is supplied to the
この制御は、例えば、図7に示すような制御フローに従って行われる。つまり、エンジンがスタートして、図7の脱硫処理やPM再生処理のための昇温・加熱時の二次空気供給用の制御フローがスタートすると、ステップS21で処理モードが、脱硫処理モードであるか、あるいは、PM再生処理モードであるか判定を念のため行う。このステップS21の判定で、処理モードが脱硫処理モードでもPM再生処理モードでもないとの判定の場合は、リターンし、この昇温及び加熱時の二次空気供給用の制御を行わずに終了する。 This control is performed, for example, according to a control flow as shown in FIG. That is, when the engine is started and the control flow for secondary air supply at the time of heating and heating for the desulfurization process and PM regeneration process of FIG. 7 is started, the process mode is the desulfurization process mode in step S21. Whether or not the PM regeneration processing mode is in effect is determined. If it is determined in step S21 that the process mode is neither the desulfurization process mode nor the PM regeneration process mode, the process returns, and the process is terminated without performing the control for supplying the secondary air during the temperature increase and heating. .
ステップS21の判定で処理モードが脱硫処理モードとPM再生処理モードのどちらか一方又は両方との判定の場合は、ステップS22に行き、第2制御を行う。この第2制御では、第1空気制御弁33を閉弁し、第2空気制御弁35を開弁する。この第2空気制御弁35では空気流量の制御は行わずに、全開とする。
If it is determined in step S21 that the processing mode is one or both of the desulfurization processing mode and the PM regeneration processing mode, the process goes to step S22 to perform the second control. In this second control, the first
この第2制御の後で、ステップS23に行き、排気ガス温度Tgが予め設定した第2温度閾値T2より大きいか否かを判定する。この第2温度閾値T2は、排気管内燃料噴射で噴射された燃料が十分にガス化され、酸化触媒18aで酸化可能となる温度とされる。このステップS23の判定で排気ガス温度Tgが第2温度閾値T2より大きくない場合(NO)は、ステップS24に行き、ポスト噴射を行って燃料を排気ガス装置18に所定の時間(排気ガス温度の判定のインターバルに関係する時間)Δt3の間供給し、その後、ステップS23に戻る。
After the second control, the process goes to step S23 to determine whether or not the exhaust gas temperature Tg is greater than a preset second temperature threshold T2. The second temperature threshold value T2 is a temperature at which the fuel injected by the fuel injection in the exhaust pipe is sufficiently gasified and can be oxidized by the
ステップS23の判定で排気ガス温度Tgが第2温度閾値T2より大きい場合(YES)は、ステップ25に行く。このステップS25では、触媒温度Tcが予め設定した第3温度閾値T3より小さいか否かを判定する。この第3温度閾値T3は、脱硫処理モードの場合は、触媒の硫黄成分が分離し始める脱硫開始温度(例えば、700℃程度)とされ、PM再生処理モードの場合は、触媒付きフィルタ18cに捕集されたPMが燃焼開始する温度(例えば、550℃程度)とされる。
If the exhaust gas temperature Tg is higher than the second temperature threshold value T2 (YES) in step S23, the process goes to step 25. In this step S25, it is determined whether or not the catalyst temperature Tc is smaller than a preset third temperature threshold T3. The third temperature threshold T3 is a desulfurization start temperature (for example, about 700 ° C.) at which the sulfur component of the catalyst begins to be separated in the desulfurization processing mode, and is captured by the filter with
このステップS25の判定で、触媒温度Tcが第3温度閾値T3より小さい場合(YES)は、触媒を昇温・加熱するために排気管内直接燃料噴射により、燃料を排気ガス浄化装置18に所定の時間(触媒温度の判定のインターバルに関係する時間)Δt4の間供給し、その後、ステップS25に戻る。
If it is determined in step S25 that the catalyst temperature Tc is lower than the third temperature threshold value T3 (YES), the fuel is supplied to the exhaust
この排気管内直接噴射では、制御開始時や制御中の運転状態は交通状況などによって変化し、特定できないので、第2空気制御弁35を全開とした状態で昇温処理過程の検出された触媒温度Tcに対する燃料噴射量のフィードバック制御を行う。この燃料噴射量の調整は、排気管内直接燃料供給装置17の噴射間隔の制御によって行うが、エンジン回転数Neと燃料流量(負荷Qに関係)に応じた噴射間隔の下限値を予め設定したマップデータを設け、このマップデータから算出された下限値以下にならないように、触媒温度Tcによる噴射間隔のフィードバック制御を行う。
In this exhaust pipe direct injection, the operation state during control start or during control changes depending on traffic conditions and cannot be specified. Therefore, the catalyst temperature detected in the temperature raising process with the second
このステップS25の判定で、触媒温度Tcが第3温度閾値T3より小さくなくなった場合(NO)は、触媒は十分に昇温・加熱されたと判断してリターンに行く。リターンした後は、別の制御フロー(図示しない)に従って、脱硫処理又は、PM再生処理を行う。 If it is determined in step S25 that the catalyst temperature Tc is not lower than the third temperature threshold value T3 (NO), it is determined that the catalyst has been sufficiently heated and heated and the process returns. After returning, desulfurization processing or PM regeneration processing is performed according to another control flow (not shown).
この脱硫処理又はPM再生処理の間においては、触媒温度TcがPM燃焼温度や脱硫可能温度以上のときは、第2空気制御弁35も閉じて二次空気A2の供給を停止するが、触媒温度Tcが低下する可能性のある時には、必要に応じて、第2制御と排気管内直接燃料噴射により排気ガス浄化装置18に燃料と二次空気A2を供給することにより、排気ガス浄化装置18の温度を脱硫処理又はPM再生処理に適した温度に維持する。
During the desulfurization process or the PM regeneration process, when the catalyst temperature Tc is equal to or higher than the PM combustion temperature or the desulfurizable temperature, the second
この昇温及び加熱制御時においては、このコンプレッサ13aの下流の昇圧後の圧力の高い空気A2をリード弁32を経由し、また、第2空気制御弁35を経由して、排気ガス中に大量に供給した燃料量に見合う二次空気量を供給できる。その結果、酸欠による酸化反応停止を回避でき、大量の発熱により昇温及び加熱に要する時間を短縮することができる。
At the time of this temperature rise and heating control, a large amount of air A2 having a high pressure downstream from the
また、エンジン10で発生させるトルクに必要なブースト圧で、排気ポート27内に空気A2を導入させることにより、高地走行などの大気圧が低い状態で走行しても脱硫処理やPM再生処理で必要な空気量(酸素量)を確保して、触媒の昇温及び加熱制御を行うことができる。
In addition, by introducing air A2 into the
上記の構成の排気ガス浄化システム1及び排気ガス浄化方法によれば、エンジン回転数が比較的低いエンジン始動時の触媒昇温に際して、第1空気制御弁33を開弁し、第1空気制御弁35を閉弁することにより、大気圧の空気A1を、第1空気供給配管31を経由し、リード弁32で逆流を防止すると共に第1空気制御弁33で流量を調整しながら、排気圧力の脈動を利用しながら、間欠的に排気ポート27に供給できる。
According to the exhaust gas purification system 1 and the exhaust gas purification method having the above-described configuration, the first
これにより、エンジン回転数Neが低い時の排気脈動を効率よく利用して空気A1を間欠的に二次空気として排気ガス浄化装置18に供給し、酸素濃度が高い時と燃料濃度が高い時の排気ガスを排気ガス浄化装置に流入させることができる。そのため、酸素を反応活性の高い酸素原子として触媒上に吸着させた後に燃料を供給することができるので、触媒上での燃焼反応を著しく促進することができ、効率よく触媒を昇温することができる。
As a result, the exhaust air pulsation when the engine speed Ne is low is efficiently used to supply the air A1 intermittently as secondary air to the exhaust
また、エンジン回転数Neが比較的高い脱硫処理時の触媒昇温又はPM再生処理時の触媒付きDPF18cの昇温に際して、第1空気制御弁33を閉弁し、第2空気流量弁35を開弁することにより、ターボチャージャ13のコンプレッサ13aで昇圧された後の空気A2を、第2空気供給管34と第1空気供給管31を経由して、排気ポート27に供給できる。このときは、昇圧された空気A2の方が排気ポート27の排気圧力よりも高くなるので、リード弁32は常時図5に示す開弁状態となる。
Further, when the catalyst temperature rises during the desulfurization process where the engine speed Ne is relatively high or the
これにより、エンジン回転数Neが高い時の吸気圧力(ブースト圧)を効率よく利用して、空気A2を二次空気として十分な量で連続的に排気ガス浄化装置18に供給し、効率よく触媒または触媒付きDPF18cを昇温することができるようになる。
Thus, the intake air pressure (boost pressure) when the engine speed Ne is high is efficiently used, and air A2 is continuously supplied as a secondary air to the exhaust
本発明の排気ガス浄化システム及び排気ガス浄化方法は、内燃機関の排気通路の排気ガス浄化装置を備えると共に、必要に応じて、ポスト噴射又は排気管内直接燃焼噴射により前記排気ガス浄化装置に燃料を供給する排気ガス浄化システムにおいて、エンジン始動後の二次空気の供給では、大気圧の空気を排気脈動を利用して間欠的に吸引して、高酸素濃度の排気ガスと高燃料濃度の排気ガスとを時間的に交互に触媒に供給して効率よく昇温することができ、更に、脱硫処理やPM再生処理の際の二次空気の供給では、排気通路内に大量に供給される燃料量に対して、コンプレッサで昇圧された空気を導入して十分な空気量を供給して迅速に触媒を昇温できる。 An exhaust gas purification system and an exhaust gas purification method of the present invention include an exhaust gas purification device for an exhaust passage of an internal combustion engine, and, if necessary, fuel is supplied to the exhaust gas purification device by post injection or direct combustion injection in an exhaust pipe. In the exhaust gas purification system to be supplied, when supplying secondary air after the engine is started, atmospheric pressure air is intermittently sucked using exhaust pulsation and exhaust gas with high oxygen concentration and exhaust gas with high fuel concentration Can be supplied to the catalyst alternately in time, and the temperature can be efficiently raised. In addition, in the supply of secondary air during the desulfurization process and the PM regeneration process, the amount of fuel supplied in a large amount in the exhaust passage On the other hand, the temperature of the catalyst can be quickly raised by introducing air pressurized by the compressor and supplying a sufficient amount of air.
従って、本発明の排気ガス浄化システム及び排気ガス浄化方法は、自動車に搭載するの内燃機関等の排気通路における排気ガス浄化システム及び排気ガス浄化方法として利用できる。 Therefore, the exhaust gas purification system and the exhaust gas purification method of the present invention can be used as an exhaust gas purification system and an exhaust gas purification method in an exhaust passage of an internal combustion engine or the like mounted on an automobile.
1 排気ガス浄化システム
10 エンジン(内燃機関)
11 吸気通路
13 ターボチャージャ(過給器)
13a コンプレッサ
16 排気通路
17 排気管内直接燃料供給装置
18 排気ガス浄化装置
18a 酸化触媒装置(DOC)
18b NOx吸蔵還元型触媒装置(LNT)
18c 触媒付きフィルタ装置(CSF)
22 第1温度センサ
23 第2温度センサ
25 ピストン
27 排気ポート
31 第1空気供給配管
32 リード弁(逆止弁)
33 第1空気制御弁
34 第2空気供給配管
35 第2空気制御弁
A1 昇圧前の空気(大気圧の空気)
A2 昇圧後の空気
G 排気ガス
Ne エンジン回転数
Ni 予め設定した回転数
Tc 触媒温度
Tg 排気ガス温度
T1 予め設定した第1温度閾値
T2 予め設定した第2温度閾値
T3 予め設定した第3温度閾値
1 Exhaust
11
18b NOx occlusion reduction type catalyst device (LNT)
18c Filter device with catalyst (CSF)
22
33 1st
A2 Air after pressure increase G Exhaust gas Ne Engine speed Ni Preset speed Tc Catalyst temperature Tg Exhaust gas temperature T1 Preset first temperature threshold T2 Preset second temperature threshold T3 Preset third temperature threshold
Claims (2)
過給器のコンプレッサの上流の吸気通路の空気、又は、大気に連通する通路の空気を排気ポートに供給する二次空気供給用の第1空気供給配管と、前記コンプレッサの下流側の前記吸気通路の空気を前記排気ポートに供給する二次空気供給用の第2空気供給配管とを設けると共に、前記第1空気供給配管に第1空気制御弁を、前記第2空気供給配管に第2空気制御弁をそれぞれ設け、更に、前記排気ポート側への空気の流通は容認するが、前記排気ポートからの排気ガスの流通は阻止する逆止弁を設けて構成し、
更に、前記排気ガス浄化装置への燃料供給と前記第1空気制御弁と前記第2空気制御弁の開閉を制御する制御装置を、
エンジン始動時には、ポスト噴射により前記排気ガス浄化装置に燃料を供給すると共に、前記第1空気流量調整弁を開けて前記第2空気制御弁を閉じて、前記第1空気制御弁で空気量を制御しながら、空気を前記排気ポートに供給し、
前記排気ガス浄化装置の触媒に蓄積された硫黄成分を除去する脱硫処理時、又は、前記排気ガス浄化装置に蓄積された微粒子状物質を燃焼除去するPM再生処理時には、ポスト噴射又は排気管内直接噴射により前記排気ガス浄化装置に燃料を供給すると共に、前記第1空気制御弁を閉じて前記第2空気制御弁を開けて、空気を前記排気ポートに供給する制御を行うように構成したことを特徴とする排気ガス浄化システム。 In an exhaust gas purification system that includes an exhaust gas purification device for an exhaust passage of an internal combustion engine and supplies fuel to the exhaust gas purification device by post injection or direct combustion injection in an exhaust pipe as necessary,
A first air supply pipe for supplying secondary air for supplying air in an intake passage upstream of the compressor of the supercharger or air in a passage communicating with the atmosphere to an exhaust port; and the intake passage downstream of the compressor A secondary air supply pipe for supplying secondary air to the exhaust port, a first air control valve in the first air supply pipe, and a second air control in the second air supply pipe Each provided with a valve, and further provided with a check valve that allows the flow of air to the exhaust port side but prevents the flow of exhaust gas from the exhaust port,
Furthermore, a control device for controlling fuel supply to the exhaust gas purification device and opening / closing of the first air control valve and the second air control valve,
When the engine is started, fuel is supplied to the exhaust gas purification device by post injection, the first air flow control valve is opened, the second air control valve is closed, and the air amount is controlled by the first air control valve. While supplying air to the exhaust port,
At the time of desulfurization processing for removing sulfur components accumulated in the catalyst of the exhaust gas purification device, or at the time of PM regeneration processing for removing particulate matter accumulated in the exhaust gas purification device by combustion, post injection or direct injection in the exhaust pipe The fuel gas is supplied to the exhaust gas purifying device, and the first air control valve is closed and the second air control valve is opened to control to supply air to the exhaust port. Exhaust gas purification system.
更に、過給器のコンプレッサの上流の吸気通路の空気、又は、大気に連通する通路の空気を排気ポートに供給する二次空気供給用の第1空気供給配管と、前記コンプレッサの下流側の前記吸気通路の空気を前記排気ポートに供給する二次空気供給用の第2空気供給配管とを設けると共に、前記第1空気供給配管に第1空気制御弁を、前記第2空気供給配管に第2空気制御弁をそれぞれ設け、更に、前記排気ポート側への空気の流通は容認するが、前記排気ポートからの排気ガスの流通は阻止する逆止弁を設けて構成された排気ガス浄化システムの排気ガス浄化方法において、
エンジン始動時には、ポスト噴射により前記排気ガス浄化装置に燃料を供給すると共に、前記第1空気流量調整弁を開けて前記第2空気制御弁を閉じて、前記第1空気制御弁で空気量を制御しながら、空気を前記排気ポートに供給し、
前記排気ガス浄化装置の触媒に蓄積された硫黄成分を除去する脱硫処理時、又は、前記排気ガス浄化装置に蓄積された微粒子状物質を燃焼除去するPM再生処理時には、ポスト噴射又は排気管内直接噴射により前記排気ガス浄化装置に燃料を供給すると共に、前記第1空気制御弁を閉じて前記第2空気制御弁を開けて、空気を前記排気ポートに供給することを特徴とする排気ガス浄化方法。 An exhaust gas purification device for an exhaust passage of the internal combustion engine is provided, and if necessary, fuel is supplied to the exhaust gas purification device by post injection or direct combustion injection in the exhaust pipe,
Furthermore, a first air supply pipe for supplying secondary air that supplies air in an intake passage upstream of a compressor of a supercharger or air in a passage communicating with the atmosphere to an exhaust port, and the downstream side of the compressor A second air supply pipe for supplying secondary air for supplying air from the intake passage to the exhaust port; a first air control valve for the first air supply pipe; and a second air supply pipe for the second air supply pipe. Exhaust gas of an exhaust gas purification system that is provided with an air control valve and further provided with a check valve that permits the flow of air to the exhaust port side but prevents the flow of exhaust gas from the exhaust port In the gas purification method,
When the engine is started, fuel is supplied to the exhaust gas purification device by post injection, the first air flow control valve is opened, the second air control valve is closed, and the air amount is controlled by the first air control valve. While supplying air to the exhaust port,
At the time of desulfurization processing for removing sulfur components accumulated in the catalyst of the exhaust gas purification device, or at the time of PM regeneration processing for removing particulate matter accumulated in the exhaust gas purification device by combustion, post injection or direct injection in the exhaust pipe To supply the fuel to the exhaust gas purification device, close the first air control valve and open the second air control valve, and supply air to the exhaust port.
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