JP2010255582A - Exhaust emission control device for internal combustion engine - Google Patents

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JP2010255582A JP2009108714A JP2009108714A JP2010255582A JP 2010255582 A JP2010255582 A JP 2010255582A JP 2009108714 A JP2009108714 A JP 2009108714A JP 2009108714 A JP2009108714 A JP 2009108714A JP 2010255582 A JP2010255582 A JP 2010255582A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exhaust emission control device for an internal combustion engine capable of restricting thermal decomposition of ozone in regeneration of a particulate filter using ozone as an oxidizer. <P>SOLUTION: This emission control device for an internal combustion engine includes: a filter 30 for collecting particulate materials contained in exhaust gas; an ozone generator 41 provided upstream of the filter to generate ozone for supply; an exhaust temperature sensor 31 for obtaining the temperature of the filter 30; a low-pressure EGR passage 20 communicating an exhaust passage 15 provided downstream of the filter 30 with an intake passage 16 provided upstream of the filter 30; a high-pressure EGR passage 23 communicating the intake passage 16 with a manifold 12; and an EGR pump 22 provided in the low-pressure EGR passage 20. In the case wherein the floor temperature of the filter 30 is a predetermined temperature, at which thermal decomposition of ozone is possible to occur, or more, the EGR pump 22 is driven to circulate the exhaust to the filter 30 through each EGR passage so as to lower the floor temperature of the filter 30, and thereafter, ozone is supplied to the filter 30, circulating the exhaust. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は内燃機関の排気浄化装置に係り、特に、内燃機関から排出される排気ガス中の粒子状物質を捕集して、酸化することにより浄化する内燃機関の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 for an internal combustion engine that collects particulate matter in exhaust gas discharged from the internal combustion engine and purifies it by oxidation.

一般に内燃機関、特にディーゼルエンジンの排気ガスには、炭素を主成分とする粒子状物質(以下、PMという。)が含まれ、大気汚染の原因となることが知られている。そこで、排気通路にパティキュレートフィルタ(以下、フィルタという。)を設けることで排気ガス中のPMを捕集して除去する技術が周知である。
このフィルタに捕集されたPMの量が多くなると、フィルタの目詰まりが起こり、フィルタを通過する排気の抵抗が大きくなるため、燃費悪化する。そのため、フィルタに捕集されたPMを除去する所謂フィルタの再生処理を行う必要があり、従来からフィルタに捕集されたPMを酸化除去するための手法が種々知られている。
In general, exhaust gas from an internal combustion engine, particularly a diesel engine, is known to contain particulate matter containing carbon as a main component (hereinafter referred to as PM) and cause air pollution. Therefore, a technique for collecting and removing PM in the exhaust gas by providing a particulate filter (hereinafter referred to as a filter) in the exhaust passage is well known.
When the amount of PM trapped in the filter increases, the filter is clogged, and the resistance of the exhaust gas passing through the filter increases, resulting in deterioration of fuel consumption. For this reason, it is necessary to perform a so-called filter regeneration process for removing the PM collected by the filter, and various methods for oxidizing and removing the PM collected by the filter are conventionally known.

ところで、内燃機関が停止されたときに、フィルタにPMが多く堆積している場合、このPMは時間が経過するに従い酸化し難い状態に変化する。そこで内燃機関の停止前にフィルタの再生処理を行っておくことが考えられるが、内燃機関の運転時にフィルタの再生処理を行う場合、運転状態の変化によっては、フィルタの温度維持が難しく、フィルタの再生処理が継続できずに中断されてしまうこともあり、対応が難しい。そのため、内燃機関の停止中にPMを除去しておくことが望ましい。そこで、例えば特許文献1に記載の技術では、内燃機関の停止中に、フィルタに堆積したPMの量を算出し、PMの量が所定量以上であった場合に、フィルタに燃料を添加してフィルタの温度を昇温することで、堆積したPMを酸化除去している。また、特許文献2において、内燃機関の燃料供給停止中に、フィルタに酸化力が強いオゾンO3を供給して、PMを酸化除去する技術が開示されている。その他、内燃機関の停止中にフィルタの再生処理を行うものとして例えば特許文献3がある。 By the way, when the PM is accumulated on the filter when the internal combustion engine is stopped, the PM changes to a state in which it is difficult to oxidize as time passes. Therefore, it is conceivable that the filter regeneration process is performed before the internal combustion engine is stopped. However, when the filter regeneration process is performed during operation of the internal combustion engine, it is difficult to maintain the filter temperature depending on changes in the operating state. Since the reproduction process cannot be continued and is interrupted, it is difficult to cope with it. Therefore, it is desirable to remove PM while the internal combustion engine is stopped. Therefore, for example, in the technique described in Patent Document 1, the amount of PM accumulated on the filter is calculated while the internal combustion engine is stopped, and fuel is added to the filter when the amount of PM is a predetermined amount or more. The deposited PM is removed by oxidation by raising the temperature of the filter. Further, Patent Document 2 discloses a technique for oxidizing and removing PM by supplying ozone O 3 having a strong oxidizing power to a filter while the fuel supply of an internal combustion engine is stopped. For example, Patent Document 3 discloses a filter regeneration process performed while the internal combustion engine is stopped.

特開2007−187006号公報JP 2007-187006 A 特開2008−14219号公報JP 2008-14219 A 特開2001−50031号公報JP 2001-50031 A

特許文献1に記載の技術では、内燃機関の停止中に、フィルタに燃料を添加してフィルタの温度を昇温することで、フィルタに堆積したPMを酸化除去するものであるが、燃料を添加する必要があるため燃費悪化の虞があった。また、特許文献2の記載の技術では、内燃機関への燃料供給停止中に、電力によりオゾン生成するオゾン供給器を用いて、オゾンをフィルタに供給することでPMを酸化除去するものであり、燃費悪化の虞はないが、内燃機関から排出される排気ガスの流速によっては、供給されたオゾンがフィルタ中のPMと十分に酸化反応を起こす前にフィルタから放出される虞があった。
本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、内燃機関の停止中にオゾンを用いてPMを酸化除去する際に、オゾンを効率的に使用可能とする内燃機関の排気浄化装置を提供することを目的としている。
In the technique described in Patent Document 1, while the internal combustion engine is stopped, the fuel is added to the filter and the temperature of the filter is raised to oxidize and remove PM accumulated on the filter. Therefore, there was a risk of fuel consumption deterioration. In addition, in the technique described in Patent Document 2, during the fuel supply stop to the internal combustion engine, the ozone is removed by oxidizing ozone by supplying ozone to the filter using an ozone supplier that generates ozone by electric power. Although there is no risk of fuel consumption deterioration, depending on the flow rate of the exhaust gas exhausted from the internal combustion engine, there is a risk that the supplied ozone may be released from the filter before causing sufficient oxidation reaction with PM in the filter.
The present invention has been made in view of the above-described problems, and is an exhaust of an internal combustion engine that can efficiently use ozone when oxidizing and removing PM using ozone while the internal combustion engine is stopped. It aims to provide a purification device.

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る内燃機関の排気浄化装置は、排気通路内の排気ガス中の粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタと、該パティキュレートフィルタの上流側からオゾンを供給するためのオゾン供給手段と、前記パティキュレートフィルタの下流側の排気通路と吸気通路とを連通するEGR通路と、を備える内燃機関の排気浄化装置において、前記EGR通路を通じて前記パティキュレートフィルタに排気を循環させるための循環手段を備え、内燃機関の停止中に前記循環手段により前記パティキュレートフィルタに排気を循環させた状態で前記オゾン供給手段によりオゾン供給を実行することを特徴とする。   In order to achieve the above object, an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to one aspect of the present invention includes a particulate filter that collects particulate matter in exhaust gas in an exhaust passage, and an upstream side of the particulate filter. An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, comprising: ozone supply means for supplying ozone; and an EGR passage communicating with an exhaust passage and an intake passage on a downstream side of the particulate filter. The particulate filter through the EGR passage. The exhaust gas is provided with a circulation means for circulating the exhaust gas, and ozone supply is executed by the ozone supply means in a state where the exhaust gas is circulated through the particulate filter by the circulation means while the internal combustion engine is stopped.

本発明によれば、内燃機関の停止中にEGR通路に排気を循環させることで、PMと反応せずにフィルタを通過したオゾンを、フィルタ下流の排気通路に接続されたEGR通路から、吸気通路、フィルタ上流の排気通路を通じて、再度フィルタに導入することができるため、フィルタ通過時に未反応のオゾンを再度PMの酸化除去に使用することができる。   According to the present invention, the exhaust gas is circulated through the EGR passage while the internal combustion engine is stopped, so that the ozone that has not passed through the filter without reacting with the PM passes from the EGR passage connected to the exhaust passage downstream of the filter to the intake passage. Since it can be reintroduced into the filter through the exhaust passage upstream of the filter, unreacted ozone can be used again for PM oxidation removal when passing through the filter.

ここで、前記パティキュレートフィルタの温度を取得する温度取得手段をさらに備え、該温度取得手段により取得された温度が所定温度より高い場合には、前記温度取得手段により取得された温度が所定温度以下になるまで前記循環手段により前記パティキュレートフィルタに排気を循環させた後に、前記オゾン供給手段によるオゾン供給を実行するのが好ましい。
オゾンはPMの酸化除去のための適切な温度ウインドウを有し、この温度ウインドウよりも高温(例えば200℃以上)になるとオゾンが熱分解して消失してしまう。そこで、内燃機関の停止中に、フィルタの温度が供給されるオゾンの大部分が熱分解されるような温度である場合、循環手段を実行することにより、排気ガスがEGR通路、吸気通路、及び排気通路等を通過する際に熱を放出することで、排気の温度を早く下げることができ、フィルタに温度が下がった排気が流入することで、フィルタの温度を早く低下させることができる。フィルタの温度をオゾンが熱分解されにくい温度域にまで低下させた後に、オゾンをフィルタに供給することで、オゾンの熱分解を抑制してPMの酸化除去に使用することができる。
Here, the apparatus further comprises temperature acquisition means for acquiring the temperature of the particulate filter, and when the temperature acquired by the temperature acquisition means is higher than a predetermined temperature, the temperature acquired by the temperature acquisition means is equal to or lower than the predetermined temperature. It is preferable that the ozone supply by the ozone supply means is performed after exhaust gas is circulated through the particulate filter by the circulation means until it becomes.
Ozone has an appropriate temperature window for oxidizing and removing PM. When the temperature is higher than this temperature window (for example, 200 ° C. or more), ozone is thermally decomposed and disappears. Thus, when the temperature of the filter is such that most of the ozone supplied to the filter is thermally decomposed while the internal combustion engine is stopped, the exhaust gas is discharged from the EGR passage, the intake passage, and By releasing heat when passing through the exhaust passage or the like, the temperature of the exhaust gas can be lowered quickly, and when the exhaust gas whose temperature has dropped flows into the filter, the temperature of the filter can be lowered quickly. After the temperature of the filter is lowered to a temperature range where ozone is hardly thermally decomposed, the ozone is supplied to the filter, so that the thermal decomposition of ozone can be suppressed and used for PM oxidation removal.

さらに好ましくは、前記吸気通路と前記EGR通路との接続部より上流の吸気通路に吸気絞り弁と、前記排気通路と前記EGR通路との接続部より下流の排気通路に排気絞り弁と、のどちらか一方、もしくは両方をさらに備え、どちらか一方を備えるものであれば、備えられた前記吸気絞り弁、もしくは前記排気絞り弁の開度を閉方向に制御した後に前記オゾン供給手段によるオゾン供給を実行するとよい。また両方備えるものであれば前記吸気絞り弁及び前記排気絞り弁の両方の開度を閉方向に制御した後に前記オゾン供給手段によるオゾン供給を実行するとよい。   More preferably, either an intake throttle valve in an intake passage upstream from a connection portion between the intake passage and the EGR passage, and an exhaust throttle valve in an exhaust passage downstream from a connection portion between the exhaust passage and the EGR passage. If either one or both are further provided and either one is provided, the ozone supply means supplies ozone through the opening direction of the intake throttle valve or the exhaust throttle valve in the closing direction. It is good to execute. If both are provided, ozone supply by the ozone supply means may be executed after controlling the opening degree of both the intake throttle valve and the exhaust throttle valve in the closing direction.

EGR通路と吸気通路との接続部より上流の吸気通路内に吸気絞り弁、EGR通路と排気通路との接続部より下流の排気通路内に排気絞り弁を備える場合、吸気絞り弁及び排気絞り弁を閉じた後に循環手段を実行することで、循環手段によって循環される排気の一部が吸気通路、又は排気通路から放出されることが抑制できるため、オゾンが大気へと放出されることを抑制することができる。吸気絞り弁、又は排気絞り弁のどちらか一方を備えるものであっても、絞り弁開度を閉方向に制御することにより、吸気絞り弁、排気絞り弁を共に備えるものほどではないが同様の効果が期待できる。   When an intake throttle valve is provided in the intake passage upstream from the connection portion between the EGR passage and the intake passage, and an exhaust throttle valve is provided in the exhaust passage downstream from the connection portion between the EGR passage and the exhaust passage, the intake throttle valve and the exhaust throttle valve Since the exhaust gas circulated by the circulation means can be prevented from being released from the intake passage or the exhaust passage by executing the circulation means after closing the ozone, the release of ozone into the atmosphere is suppressed. can do. Even if it has either an intake throttle valve or an exhaust throttle valve, it is not as much as having both an intake throttle valve and an exhaust throttle valve by controlling the throttle valve opening in the closing direction. The effect can be expected.

本発明によれば、内燃機関の停止中にオゾンを用いてPMを酸化除去する際に、PMと未反応のままフィルタを通過したオゾンを再度フィルタに導入してPMの酸化除去に使用することができるとともに、排気を循環させることでフィルタの温度を低下させることが可能となり、オゾンの熱分解を抑制できるという効果を奏する。また、フィルタを未反応のまま通過したオゾンが大気へと放出されることを抑制することができる。   According to the present invention, when PM is oxidized and removed using ozone while the internal combustion engine is stopped, ozone that has not reacted with PM and passed through the filter is reintroduced into the filter and used for oxidizing and removing PM. In addition, it is possible to reduce the temperature of the filter by circulating the exhaust gas, and it is possible to suppress the thermal decomposition of ozone. Moreover, it is possible to suppress the ozone that has passed through the filter without being reacted from being released to the atmosphere.

本発明の実施例に係る内燃機関の排気浄化装置を適用する内燃機関とその吸気系及び排気系の概略構成を示す図である。1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an internal combustion engine to which an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention is applied, and an intake system and an exhaust system thereof. 本発明の実施例に係る内燃機関停止後のフィルタ再生処理のフローを示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the flow of the filter reproduction | regeneration process after the internal combustion engine stop which concerns on the Example of this invention.

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
図1は、本発明の実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置を概略的に表すシステム図である。図中、10は内燃機関であり、本実施形態の場合、ディーゼルエンジンである。11は吸気ポートに連通されている吸気マニフォールド、12は排気ポートに連通されている排気マニフォールド、13は燃焼室である。また、吸気通路16にはインタークーラ29が備えられている。本実施形態では、図示しない燃料タンクから高圧ポンプに供給された燃料が、高圧ポンプによりコモンレールに圧送されて高圧状態で蓄圧され、このコモンレール内の高圧燃料が燃料噴射弁から燃焼室13内に直接噴射される。ディーゼルエンジン10からの排気ガスは、排気マニフォールド12からターボチャージャ19を経た後にその下流の排気通路15に流され、後述のように浄化処理された後、大気に排出される。なお、ディーゼルエンジンの形態としてはこのようなコモンレール式燃料噴射装置を備えたものに限らない。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a system diagram schematically showing an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 10 denotes an internal combustion engine, which is a diesel engine in this embodiment. 11 is an intake manifold communicated with the intake port, 12 is an exhaust manifold communicated with the exhaust port, and 13 is a combustion chamber. The intake passage 16 is provided with an intercooler 29. In this embodiment, fuel supplied from a fuel tank (not shown) to the high pressure pump is pumped to the common rail by the high pressure pump and accumulated in a high pressure state, and the high pressure fuel in the common rail is directly fed into the combustion chamber 13 from the fuel injection valve. Be injected. Exhaust gas from the diesel engine 10 passes from the exhaust manifold 12 through the turbocharger 19 and then flows into the exhaust passage 15 downstream thereof, and after being purified as described later, is discharged to the atmosphere. In addition, as a form of a diesel engine, it is not restricted to the thing provided with such a common rail type fuel injection device.

排気通路15には、排気ガス中の粒子状物質(PM)を捕集するパティキュレートフィルタ(フィルタ)30が配置されている。そして、フィルタ30にその上流側からオゾン(O3)を供給するためのオゾン供給手段が設けられている。オゾン供給手段は、フィルタ30の上流側の排気通路15内に配置されたオゾン供給ノズル40と、オゾン供給ノズル40にオゾン供給通路42を介して接続されたオゾン発生手段としてのオゾン発生器41とを備える。図示しないバッテリ43からの電力を使用してオゾン発生器41で発生したオゾンは、オゾン供給通路42を介してオゾン供給ノズルに供給されると共に、このオゾン供給ノズル40から下流側のフィルタ30に向かって排気通路15内に噴射供給される。 A particulate filter (filter) 30 for collecting particulate matter (PM) in the exhaust gas is disposed in the exhaust passage 15. The ozone supply means for supplying ozone (O 3) are provided from the upstream side to the filter 30. The ozone supply means includes an ozone supply nozzle 40 disposed in the exhaust passage 15 on the upstream side of the filter 30, and an ozone generator 41 as an ozone generation means connected to the ozone supply nozzle 40 via an ozone supply passage 42. Is provided. Ozone generated by the ozone generator 41 using electric power from a battery 43 (not shown) is supplied to the ozone supply nozzle via the ozone supply passage 42 and from the ozone supply nozzle 40 toward the downstream filter 30. Then, it is injected and supplied into the exhaust passage 15.

オゾン発生器41としては、例えば、高電圧を印加可能な放電管内に原料となる空気または酸素を流しつつオゾンを発生させる形態や、その他、任意の形式のものを用いることができる。ここで、原料となる空気または酸素は、排気通路15内の排気ガスに含まれる気体を図示しないエアポンプを用いてオゾン発生器41に取り込んで用いるが、排気通路15内の排気に直接高電圧を印加する方式でもよい。その他、排気通路15外から取り込まれる気体、例えば外気に含まれる気体でもよい。   As the ozone generator 41, for example, a form in which ozone is generated while flowing air or oxygen as a raw material in a discharge tube to which a high voltage can be applied, or any other type can be used. Here, as the raw material air or oxygen, the gas contained in the exhaust gas in the exhaust passage 15 is taken into the ozone generator 41 using an air pump (not shown), and a high voltage is directly applied to the exhaust in the exhaust passage 15. An application method may be used. In addition, the gas taken in from the outside of the exhaust passage 15, for example, the gas contained in the outside air may be used.

また、フィルタ30の上流側の排気通路15内には、排気通路15を流通する排気ガスの温度を取得する排気温度センサ31が配置されている。この排気温度センサ31の出力信号に基づいてフィルタ30の温度が検出される。なお、本発明においては排気温度センサ31が、本発明における温度取得手段に相当する。   An exhaust temperature sensor 31 that acquires the temperature of the exhaust gas flowing through the exhaust passage 15 is disposed in the exhaust passage 15 upstream of the filter 30. Based on the output signal of the exhaust temperature sensor 31, the temperature of the filter 30 is detected. In the present invention, the exhaust temperature sensor 31 corresponds to the temperature acquisition means in the present invention.

さらに、フィルタ30の下流側の排気通路15には、排気の一部をEGRガスとして燃焼室13に循環させて流入させるための低圧EGR通路20の一端が接続されている。また、低圧EGR通路20の他の一端はターボチャージャ19の上流の吸気通路16に接続されている。低圧EGR通路20と吸気通路16の接続部より上流部には吸気絞り弁26が設けられており、低圧EGR通路20と排気通路15との接続部より下流部には排気絞り弁28が設けられている。低圧EGR通路20中には、EGRガスを冷却するためのEGRクーラ21とEGRガスの循環を手助けするためのEGRポンプ22が配置されており、このEGRポンプ22が、本発明においての循環手段に相当する。また、排気マニフォールド12と吸気マニフォールド11には、高圧EGR通路23が接続されることにより連通しており、ここでも排気の一部をEGRガスとして燃焼室13に循環させて流入させている。高圧EGR通路23と吸気通路16の接続部より上流部にはスロットル弁27が設けられている。上記に加えて、低圧EGR通路20、及び高圧EGR通路23の吸気通路側に接続されている一端には循環されるEGRガスの流量を調整するための低圧EGR弁24、高圧EGR弁25がそれぞれ備えられている。   Furthermore, one end of a low-pressure EGR passage 20 is connected to the exhaust passage 15 on the downstream side of the filter 30 for circulating a part of the exhaust gas into the combustion chamber 13 as EGR gas. The other end of the low pressure EGR passage 20 is connected to the intake passage 16 upstream of the turbocharger 19. An intake throttle valve 26 is provided upstream of the connection between the low pressure EGR passage 20 and the intake passage 16, and an exhaust throttle valve 28 is provided downstream of the connection between the low pressure EGR passage 20 and the exhaust passage 15. ing. An EGR cooler 21 for cooling the EGR gas and an EGR pump 22 for assisting the circulation of the EGR gas are arranged in the low pressure EGR passage 20, and this EGR pump 22 serves as a circulation means in the present invention. Equivalent to. Further, the exhaust manifold 12 and the intake manifold 11 communicate with each other by connecting a high-pressure EGR passage 23, and here, a part of the exhaust is circulated into the combustion chamber 13 as EGR gas and flows into the combustion chamber 13. A throttle valve 27 is provided upstream from the connection between the high pressure EGR passage 23 and the intake passage 16. In addition to the above, a low pressure EGR valve 24 and a high pressure EGR valve 25 for adjusting the flow rate of the circulated EGR gas are respectively provided at one end connected to the intake passage side of the low pressure EGR passage 20 and the high pressure EGR passage 23. Is provided.

以上に述べたように構成された内燃機関10には、内燃機関10を制御するための電子制御ユニットであるECU50が併設されている。このECU50は、内燃機関10の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関10の運転状態を制御するユニットである。ECU10には、排気温度センサ31やその他各種センサ類が電気配線を介して接続され、排気温度センサ31を含む各種センサ類からの出力信号が入力されるようになっており、これに基づいてオゾン発生器41、低圧EGR弁24、高圧EGR弁25等の各弁、及び燃料噴射弁、高圧ポンプ等が制御される。
次に、図2は本発明の実施例に係る内燃機関停止中のフィルタ再生制御のフローを示したフローチャートであり、図2に基づき本発明でのフィルタ再生制御の手順を説明する。本ルーチンは内燃機関停止中に実行される。例えば、運転者が内燃機関10を停止させるためにイグニッションキーをOFFとした場合や、燃費向上のために車両停止時に内燃機関10を自動的に停止されるときに実行される。また、ハイブリッド車両である場合、内燃機関を停止して、モータによって運転されるEV走行時に実行してもよい。
ステップS101ではフィルタ30に堆積したPM量がフィルタの再生処理を行う必要がある所定量に達しているかが判断される。ここでフィルタに堆積したPMが所定量に達したかどうかは、例えば、以前にフィルタの再生処理が実行された時点以降に走行した距離、もしくは走行時間に基づいて判断され、走行距離、走行時間に応じたPMの堆積量については予め実験等により求めておく。その他、フィルタ30の上流側、及び下流側の排気の圧力を検出する差圧センサ等を備えるものであれば、フィルタ前後の差圧を算出することで、フィルタに堆積したPMの量を推定し判断基準としてもよい。
The internal combustion engine 10 configured as described above is provided with an ECU 50 that is an electronic control unit for controlling the internal combustion engine 10. The ECU 50 is a unit that controls the operation state of the internal combustion engine 10 in accordance with the operation conditions of the internal combustion engine 10 and the request of the driver. The exhaust temperature sensor 31 and other various sensors are connected to the ECU 10 via electrical wiring, and output signals from various sensors including the exhaust temperature sensor 31 are input. The generator 41, the low-pressure EGR valve 24, the high-pressure EGR valve 25, and other valves, the fuel injection valve, the high-pressure pump, and the like are controlled.
Next, FIG. 2 is a flowchart showing a flow of filter regeneration control while the internal combustion engine is stopped according to the embodiment of the present invention. The procedure of filter regeneration control in the present invention will be described based on FIG. This routine is executed while the internal combustion engine is stopped. For example, it is executed when the driver turns off the ignition key to stop the internal combustion engine 10 or when the internal combustion engine 10 is automatically stopped when the vehicle is stopped to improve fuel efficiency. In the case of a hybrid vehicle, the internal combustion engine may be stopped and executed during EV travel driven by a motor.
In step S101, it is determined whether the amount of PM deposited on the filter 30 has reached a predetermined amount that needs to be regenerated. Here, whether or not the PM accumulated on the filter has reached a predetermined amount is determined based on, for example, the distance traveled after the time when the filter regeneration process was performed or the travel time, and the travel distance, travel time. The amount of PM deposited according to the above is obtained in advance through experiments or the like. In addition, if there is a differential pressure sensor or the like that detects the pressure of the exhaust on the upstream side and downstream side of the filter 30, the amount of PM accumulated on the filter is estimated by calculating the differential pressure before and after the filter. It is good also as a judgment standard.

ステップS101で、PMの堆積量がフィルタの再生処理が必要と判断される肯定判定がなされた場合にはステップS102に進み、一方否定判定がなされた場合には本ルーチンを終了させる。
ステップS102では、バッテリ43に蓄えられている電力の充電量が十分であるかどうかを判断する。また、プラグインや車載太陽電池等の外部からの電力供給手段が備えるものであってもよく、この場合、外部から供給される電力量が十分であるかどうかが判断される。具体的には、オゾン発生器41で消費されるオゾン生成のための電力消費、及びEGRポンプ22で消費される電力に加えて、他の電力供給が必要な負荷での電力消費があっても、供給不足とならない電力量であるかどうかを判断する。ステップS102で肯定判定がなされた場合にはステップS103に進み、一方否定判定がなされた場合には本ルーチンを終了させる。
ステップ103では吸気絞り弁26、排気絞り弁28を閉じ、スロットル弁27、高圧EGR弁25、及び、低圧EGR弁24を開く。このように各弁を制御することで、フィルタ30下流からの排気を、低圧EGR通路20、吸気通路16、高圧EGR通路23、及び、排気通路15を通じて循環させるための循環閉路を形成することができ、循環させる排気を大気へと放出することを抑制することができる。この制御が完了すると次にステップS104へと進む。
If an affirmative determination is made in step S101 that the amount of accumulated PM is determined to require filter regeneration processing, the routine proceeds to step S102, whereas if a negative determination is made, this routine is terminated.
In step S <b> 102, it is determined whether or not the charged amount of power stored in the battery 43 is sufficient. Further, external power supply means such as a plug-in or a vehicle-mounted solar battery may be provided. In this case, it is determined whether the amount of power supplied from the outside is sufficient. Specifically, in addition to the power consumption for generating ozone consumed by the ozone generator 41 and the power consumed by the EGR pump 22, even if there is power consumption in a load that requires another power supply Then, it is determined whether the amount of power does not cause a shortage of supply. If an affirmative determination is made in step S102, the process proceeds to step S103, and if a negative determination is made, this routine is terminated.
In step 103, the intake throttle valve 26 and the exhaust throttle valve 28 are closed, and the throttle valve 27, the high pressure EGR valve 25, and the low pressure EGR valve 24 are opened. By controlling each valve in this way, a circulation closed circuit for circulating the exhaust from the downstream of the filter 30 through the low pressure EGR passage 20, the intake passage 16, the high pressure EGR passage 23, and the exhaust passage 15 can be formed. It is possible to suppress the exhaust of the circulated exhaust to the atmosphere. When this control is completed, the process proceeds to step S104.

ステップS104では排気温度センサ31によって検出されたフィルタ30の温度が所定温度(例えば200℃)以下であるかどうかが判断される。ステップS104で肯定判定がなされた場合はステップS106へ進み、一方否定判定がなされた場合にはステップS105に進む。   In step S104, it is determined whether the temperature of the filter 30 detected by the exhaust temperature sensor 31 is equal to or lower than a predetermined temperature (for example, 200 ° C.). If an affirmative determination is made in step S104, the process proceeds to step S106, whereas if a negative determination is made, the process proceeds to step S105.

ステップS105では、バッテリ43からの電力を使用してEGRポンプ22を駆動する。これにより、フィルタ30を通過する排気を低圧EGR通路20、吸気通路、高圧EGR通路23、及び排気通路15を通じて、再度フィルタ30に循環させることができる。このとき、循環される排気は、各通路での放熱の他、EGRクーラ21及びインタークーラ29との熱交換により冷まされるため、素早く排気温度を低下させることができる。この結果、温度取得手段によって検出されるフィルタ30の温度が所定温度以下となった場合ステップS106へ進む。   In step S105, the EGR pump 22 is driven using the electric power from the battery 43. As a result, the exhaust gas passing through the filter 30 can be circulated again to the filter 30 through the low pressure EGR passage 20, the intake passage, the high pressure EGR passage 23, and the exhaust passage 15. At this time, since the exhaust gas circulated is cooled by heat exchange with the EGR cooler 21 and the intercooler 29 in addition to heat radiation in each passage, the exhaust gas temperature can be quickly lowered. As a result, when the temperature of the filter 30 detected by the temperature acquisition unit becomes equal to or lower than the predetermined temperature, the process proceeds to step S106.

ステップS106では、ステップS105と同様の手順にて、EGRポンプ22を駆動させることでフィルタ30に排気を循環させるとともに、バッテリ43の電力を使用してオゾン発生器41でオゾンを発生させ、オゾン供給通路42を通じてオゾン供給ノズル40から噴射することでフィルタ30にオゾンを供給する。これによりフィルタ30にオゾンを供給することでフィルタ30に堆積しているPMをオゾンと酸化反応させることで除去することができるとともに、フィルタ30からPMと反応しきれずに放出されたオゾンを上記手順で形成された循環閉路を通じてフィルタ30に再度導入することができるため、発生させたオゾンを効率的にPMの酸化除去に使用することができる。また、循環閉路中の各EGR通路やEGRポンプ22等、通常運転時から排気が流れている箇所には、通路内に煤やスート、HCが付着している場合があるが、本発明を用いることにより、これらとオゾンを酸化反応させることで除去できる。   In step S106, exhaust gas is circulated through the filter 30 by driving the EGR pump 22 in the same procedure as in step S105, and ozone is generated by the ozone generator 41 using the power of the battery 43 to supply ozone. Ozone is supplied to the filter 30 by spraying from the ozone supply nozzle 40 through the passage 42. Thus, by supplying ozone to the filter 30, PM deposited on the filter 30 can be removed by oxidizing reaction with ozone, and ozone released from the filter 30 without reacting with PM can be removed by the above procedure. Therefore, the generated ozone can be efficiently used for the PM oxidation removal. In addition, soot, soot, and HC may adhere to the passages where exhaust has flowed since normal operation, such as the EGR passages and EGR pumps 22 in the circulation closed circuit, but the present invention is used. Thus, it can be removed by oxidizing these with ozone.

このようにして、内燃機関の停止中に、バッテリ43に蓄えられた電力、又は外部から供給される電力を使用してPMの酸化除去を行うことで、燃料を使わずにフィルタの再生処理が行えるため、燃費の悪化を抑制できる。また、内燃機関の停止中に、フィルタの温度をオゾンが熱分解されない温度以下に低下させた後にオゾンを供給することで、オゾンを効率的にPMの酸化除去に使用することができる。   In this way, when the internal combustion engine is stopped, the PM is oxidized and removed using the electric power stored in the battery 43 or the electric power supplied from the outside, so that the filter regeneration process can be performed without using fuel. Since it can be performed, deterioration of fuel consumption can be suppressed. In addition, while the internal combustion engine is stopped, ozone can be efficiently used for oxidizing and removing PM by supplying ozone after the temperature of the filter is lowered to a temperature at which ozone is not thermally decomposed.

本実施形態では、循環手段としてEGRポンプを用いたが、循環閉路中の排気を送気できるものであればよく、例えば備えられたターボチャージャが電動モータアシストターボチャージャである場合、電動モータを駆動することによって排気を循環させてもよい。   In the present embodiment, the EGR pump is used as the circulation means. However, it is sufficient that the exhaust gas in the circulation closed circuit can be supplied. For example, when the provided turbocharger is an electric motor assist turbocharger, the electric motor is driven. By doing so, the exhaust gas may be circulated.

また、前記実施形態では、フィルタに流入する排気の温度からフィルタ床温を推定し取得することで制御を行ったが、直接フィルタ床温を取得して制御を行ってもよい。   Moreover, in the said embodiment, although control was performed by estimating and acquiring the filter bed temperature from the temperature of the exhaust gas flowing into the filter, the control may be performed by directly acquiring the filter bed temperature.

その他、内燃機関の排気浄化装置の構成によっては、フィルタ下流に、例えばNOx還元触媒やNOx吸着触媒、酸化触媒等の他の触媒を設ける場合もあるが、その場合、触媒にもオゾンを通過させることにより、触媒に付着している煤やスート、HCを除去することもできる。   In addition, depending on the configuration of the exhaust gas purification apparatus of the internal combustion engine, there may be another catalyst such as a NOx reduction catalyst, a NOx adsorption catalyst, or an oxidation catalyst provided downstream of the filter. In that case, ozone is also passed through the catalyst. Thus, soot, soot, and HC adhering to the catalyst can be removed.

本発明は、圧縮自己着火式内燃機関としてのディーゼルエンジン以外にも、PM発生の可能性のある全ての内燃機関に適用できる。例えば、直噴の火花点火式内燃機関である。このエンジンでは筒内燃焼室に燃料が直接噴射されるが、燃料噴射量が多い高負荷域では燃料が燃焼しきらず、PMが発生する可能性がある。このようなエンジンに本発明を適用しても、同様の作用効果が期待できる。   The present invention can be applied to all internal combustion engines that may generate PM, in addition to a diesel engine as a compression self-ignition internal combustion engine. For example, a direct injection spark ignition internal combustion engine. In this engine, fuel is directly injected into the in-cylinder combustion chamber. However, in a high load region where the fuel injection amount is large, the fuel does not completely burn and PM may be generated. Even if the present invention is applied to such an engine, similar effects can be expected.

10 内燃機関
11 吸気マニフォールド
12 排気マニフォールド
13 燃焼室
15 排気通路
16 吸気通路
19 ターボチャージャ
19a コンプレッサ
19b タービン
20 低圧EGR通路
21 EGRクーラ
22 EGRポンプ
23 高圧EGR通路
24 低圧EGR弁
25 高圧EGR弁
26 吸気絞り弁
27 スロットル弁
28 排気絞り弁
29 インタークーラ
30 パティキュレートフィルタ
31 排気温度センサ
40 オゾン供給ノズル
41 オゾン発生器
42 オゾン供給通路
50 ECU
51 アクセル
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Internal combustion engine 11 Intake manifold 12 Exhaust manifold 13 Combustion chamber 15 Exhaust passage 16 Intake passage 19 Turbocharger 19a Compressor 19b Turbine 20 Low pressure EGR passage 21 EGR cooler 22 EGR pump 23 High pressure EGR passage 24 Low pressure EGR valve 25 High pressure EGR valve 26 Intake throttle Valve 27 Throttle valve 28 Exhaust throttle valve 29 Intercooler 30 Particulate filter 31 Exhaust temperature sensor 40 Ozone supply nozzle 41 Ozone generator 42 Ozone supply passage 50 ECU
51 accelerator

Claims (4)

排気通路内の排気ガス中の粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタと、
該パティキュレートフィルタの上流側からオゾンを供給するためのオゾン供給手段と、
前記パティキュレートフィルタの下流側の排気通路と吸気通路とを連通するEGR通路と、
を備える内燃機関の排気浄化装置において、
前記EGR通路を通じて前記パティキュレートフィルタに排気を循環させるための循環手段を備え、内燃機関の停止中に前記循環手段により前記パティキュレートフィルタに排気を循環させた状態で前記オゾン供給手段によりオゾン供給を実行することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
A particulate filter that collects particulate matter in the exhaust gas in the exhaust passage;
Ozone supply means for supplying ozone from the upstream side of the particulate filter;
An EGR passage communicating the exhaust passage and the intake passage on the downstream side of the particulate filter;
An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine comprising:
Circulating means for circulating exhaust gas through the particulate filter through the EGR passage, and ozone supply by the ozone supplying means in a state where exhaust gas is circulated through the particulate filter by the circulating means while the internal combustion engine is stopped. An exhaust emission control device for an internal combustion engine characterized by being executed.
前記パティキュレートフィルタの温度を取得する温度取得手段を備え、
該温度取得手段により取得された温度が所定温度より高い場合には、前記温度取得手段により取得される温度が所定温度以下になるまで前記循環手段により前記パティキュレートフィルタに排気を循環させた後に前記オゾン供給手段によるオゾン供給を実行することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。
A temperature acquisition means for acquiring the temperature of the particulate filter;
When the temperature acquired by the temperature acquisition means is higher than a predetermined temperature, the exhaust gas is circulated through the particulate filter by the circulation means until the temperature acquired by the temperature acquisition means is equal to or lower than the predetermined temperature. 2. The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein ozone supply by the ozone supply means is executed.
前記吸気通路と前記EGR通路との接続部より上流の吸気通路に吸気絞り弁と、
前記排気通路と前記EGR通路との接続部より下流の排気通路に排気絞り弁と、のどちらか一方をさらに備え、
前記吸気絞り弁又は前記排気絞り弁開度を閉方向に制御した後に前記オゾン供給手段によるオゾン供給を実行することを特徴とする請求項1または2に記載の内燃機関の排気浄化装置。
An intake throttle valve in an intake passage upstream of a connection portion between the intake passage and the EGR passage;
An exhaust throttle valve is further provided in the exhaust passage downstream of the connection portion between the exhaust passage and the EGR passage,
3. The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein ozone supply by the ozone supply means is executed after controlling the opening degree of the intake throttle valve or the exhaust throttle valve in a closing direction.
前記吸気通路と前記EGR通路との接続部より上流の吸気通路に吸気絞り弁と、
前記排気通路と前記EGR通路との接続部より下流の排気通路に排気絞り弁と、をさらに備え、
前記吸気絞り弁及び前記排気絞り弁開度を閉方向に制御した後に前記オゾン供給手段によるオゾン供給を実行することを特徴とする請求項1または2に記載の内燃機関の排気浄化装置。
An intake throttle valve in an intake passage upstream of a connection portion between the intake passage and the EGR passage;
An exhaust throttle valve in an exhaust passage downstream of a connection portion between the exhaust passage and the EGR passage,
The exhaust purification device for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein ozone supply by the ozone supply means is executed after the intake throttle valve and the exhaust throttle valve opening are controlled in a closing direction.
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