JP2011032931A - Catalyst temperature raising device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、吸熱反応により排ガスを浄化する排ガス後処理触媒を昇温するための触媒昇温装置に関するものである。 The present invention relates to a catalyst temperature raising apparatus for raising the temperature of an exhaust gas aftertreatment catalyst that purifies exhaust gas by an endothermic reaction.
従来、排ガス後処理触媒の浄化性能を早期に向上させるため、バーナーシステムが検討されている。これはengout(エンジンアウト)排ガス温度が低いときに、軽油を直接燃焼(点火)して排ガスを暖め、触媒を早期に活性させる装置である。 Conventionally, a burner system has been studied in order to improve the purification performance of the exhaust gas aftertreatment catalyst at an early stage. This is a device that activates the catalyst early by warming the exhaust gas by directly burning (igniting) light oil when the engout (engine-out) exhaust gas temperature is low.
また、排ガスとして捨てられる廃熱を回収して触媒入り口排ガス温度を上昇させる装置も検討されている。これは触媒入り口と出口の間に熱交換器を置き、触媒でHC、COなどの燃焼で発生した熱量を回収して入り口排ガス温度を上昇させる装置である(例えば特許文献1参照)。 In addition, an apparatus that recovers waste heat that is discarded as exhaust gas and raises the exhaust gas temperature at the catalyst entrance has been studied. This is a device that places a heat exchanger between the catalyst inlet and outlet and recovers the amount of heat generated by the combustion of HC, CO, etc. with the catalyst to raise the inlet exhaust gas temperature (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、上述したバーナー装置と廃熱回収装置とには以下のような問題があった。 However, the burner device and the waste heat recovery device described above have the following problems.
バーナー装置の欠点は、排ガス体積が非常に大きいため、暖めるために燃焼させる軽油の量が非常に多く燃費悪化が激しい点である。バーナー装置は、燃焼に必要な空気を外部から導入するため、コンプレッサが必要となる。 The disadvantage of the burner device is that the volume of light oil burned for warming is very large and the fuel consumption is severely deteriorated because the exhaust gas volume is very large. Since the burner device introduces air necessary for combustion from the outside, a compressor is required.
また、廃熱回収装置の欠点は、この装置は触媒でHC、CO、軽油などの燃焼で発生した熱を回収するものであるので、DOC(Diesel Oxdation Catalyst)やLNT触媒(吸蔵還元型NOx触媒)などでは効果が得られるが、SCR触媒(選択還元触媒)などのように吸熱反応で熱を発生しない触媒では効果がなく、使用できる触媒システムが限定される点が挙げられる。 Further, the disadvantage of the waste heat recovery device is that this device recovers the heat generated by the combustion of HC, CO, light oil, etc. with a catalyst, so a DOC (Diesel Oxidation Catalyst) or LNT catalyst (occlusion reduction type NOx catalyst). ) And the like can be effective, but a catalyst that does not generate heat by an endothermic reaction such as an SCR catalyst (selective reduction catalyst) is not effective, and the usable catalyst system is limited.
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、排ガス後処理触媒の昇温に必要な燃料を低減することができる触媒昇温装置を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a catalyst temperature raising apparatus that can solve the above-described problems and reduce the fuel required for raising the temperature of the exhaust gas aftertreatment catalyst.
上記目的を達成するために本発明は、エンジンの排気管に、前記エンジンからの排ガスを吸熱反応により浄化する排ガス後処理触媒が設けられ、その排ガス後処理触媒を昇温するための触媒昇温装置において、前記排ガス後処理触媒よりも上流の排気管に設けられ前記排ガス後処理触媒に流入する排ガスを昇温するためのバーナー手段と、前記排ガス後処理触媒から流出した排ガスと前記バーナー手段に流入する排ガスとの間で熱交換を行うための廃熱回収手段とを備えたものである。 In order to achieve the above object, the present invention provides an exhaust gas aftertreatment catalyst for purifying exhaust gas from the engine by an endothermic reaction in an exhaust pipe of the engine, and increases the temperature of the exhaust gas aftertreatment catalyst. In the apparatus, burner means for raising the temperature of exhaust gas that is provided in an exhaust pipe upstream of the exhaust gas aftertreatment catalyst and flows into the exhaust gas aftertreatment catalyst, exhaust gas that has flowed out of the exhaust gas aftertreatment catalyst, and the burner means Waste heat recovery means for exchanging heat with the inflowing exhaust gas is provided.
好ましくは、前記排ガス後処理触媒が、前記エンジンからの排ガスに含まれるNOxを還元するための選択還元触媒であるものである。 Preferably, the exhaust gas aftertreatment catalyst is a selective reduction catalyst for reducing NOx contained in the exhaust gas from the engine.
好ましくは、前記排ガス後処理触媒よりも上流の排気管に、前記エンジンからの排ガスに含まれるPMを捕集するためのフィルタ手段が設けられ、前記バーナー手段が、前記フィルタ手段と前記排ガス後処理触媒との間の排気管に配置されたものである。 Preferably, a filter means for collecting PM contained in the exhaust gas from the engine is provided in an exhaust pipe upstream of the exhaust gas aftertreatment catalyst, and the burner means includes the filter means and the exhaust gas aftertreatment. It is arranged in the exhaust pipe between the catalyst.
好ましくは、前記排ガス後処理触媒と前記バーナー手段との間の排気管内の排ガスの温度を検出するための温度検出手段と、その温度検出手段により検出された温度が前記排ガス後処理触媒の触媒活性温度に一致するように、前記バーナー手段を制御する制御手段とを備えたものである。 Preferably, temperature detection means for detecting the temperature of the exhaust gas in the exhaust pipe between the exhaust gas aftertreatment catalyst and the burner means, and the temperature detected by the temperature detection means is the catalytic activity of the exhaust gas aftertreatment catalyst And control means for controlling the burner means so as to match the temperature.
本発明によれば、排ガス後処理触媒の昇温に必要な燃料を低減することができるという優れた効果を発揮するものである。 According to the present invention, the excellent effect that the fuel required for raising the temperature of the exhaust gas aftertreatment catalyst can be reduced is exhibited.
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
本実施形態の触媒昇温装置は、例えばディーゼルエンジンが搭載された車両に適用される。 The catalyst temperature raising apparatus of the present embodiment is applied to a vehicle on which a diesel engine is mounted, for example.
図1に基づき本実施形態の触媒昇温装置の概略構造を説明する。 A schematic structure of the catalyst temperature raising apparatus of the present embodiment will be described based on FIG.
図1に示すように、エンジン2には、排ガス(排気)を排出するための排気管3が設けられており、その排気管3に、排ガスを浄化するための後処理システム10と、本実施形態の触媒昇温装置1とが設けられる。
As shown in FIG. 1, the engine 2 is provided with an
後処理システム10は、排ガス中のPMを除去するためのフィルタ装置(フィルタ手段)7と、排ガス中のNOxを除去するための触媒装置8とを備える。図例では、フィルタ装置7が触媒装置8の上流側に配置される。
The
フィルタ装置7は、所謂連続再生式のフィルタ装置であり、PMを捕集するための触媒付きフィルタ(以下、CSFという)71と、そのCSF71の上流に配置されたディーゼル酸化触媒(以下、DOCという)72とを有する。
The
CSF71は、例えば、ウォールフロータイプのフィルタ本体(多孔質の目封じ型セラミックハニカムなど)に白金、バナジウムなどの触媒成分を担持させて形成される。DOC72は、例えば、セラミックハニカムなどからなる担体に触媒成分を担持させて形成される。これらCSF71とDOC72とは、排気管3に設けられたハウジング73内に直列に並べて収容される。
The CSF 71 is formed, for example, by supporting a catalyst component such as platinum or vanadium on a wall flow type filter body (such as a porous plugged ceramic honeycomb). The
このフィルタ装置7では、CSF71にてPMが捕集され、その捕集されたPMがCSF71の触媒成分により酸化される。また、DOC72により排ガス中のHCやCOなどが酸化されることで、CSF71に流入する排ガスが昇温されCSF71での酸化が促進されるようになっている。
In the
触媒装置8は、排ガスに含まれるNOxを還元するためのSCR触媒(選択還元触媒)4を有し、そのSCR触媒4が、排ガスを吸熱反応により浄化する排ガス後処理触媒をなす。
The catalyst device 8 includes an SCR catalyst (selective reduction catalyst) 4 for reducing NOx contained in the exhaust gas, and the
本実施形態のSCR触媒4は、アンモニアを還元剤として用いる尿素SCR触媒からなる。そのSCR触媒4は、セラミックハニカムなどからなる担体に触媒成分(バナジウムなど)を担持させて形成される。このSCR触媒4は、触媒としての機能が活性化する所定の触媒活性温度(約250℃)を有する。
The
SCR触媒4の上流には、図示しない尿素水噴射弁が設けられ、その尿素水噴射弁から噴射された尿素水(尿素水溶液)がアンモニアへと分解されてSCR触媒4に供給される。
A urea water injection valve (not shown) is provided upstream of the
SCR触媒4の下流には、SCR触媒4からスリップ(流出)するアンモニアを処理するための酸化触媒(DOC)41が設けられる。これらSCR触媒4と酸化触媒41とは、排気管3に設けられたハウジング42内に直列に並べて収容される。
An oxidation catalyst (DOC) 41 for treating ammonia slipping (outflowing) from the
本実施形態の触媒昇温装置1は、SCR触媒4などの発熱しない触媒で燃費悪化の少ない触媒昇温が行えるように、バーナー手段5と熱交換器6とを組み合わせたものである。
The catalyst
より具体的には、触媒昇温装置1は、SCR触媒4に流入する排ガスを昇温するためのバーナー手段5と、SCR触媒4から流出した排ガスとバーナー手段5に流入する排ガスとの間で熱交換を行うための熱交換器6(廃熱回収手段)とを備える。
More specifically, the catalyst temperature raising
以下の説明において、エンジン2と熱交換器6との間の排気管を第1排気管31、熱交換器6とフィルタ装置7との間の排気管を第2排気管32、フィルタ装置7と触媒装置8との間の排気管を第3排気管33、触媒装置8と熱交換器6との間の排気管を第4排気管34、熱交換器6と図示しないテールパイプとの間の排気管を第5排気管35という。
In the following description, the exhaust pipe between the engine 2 and the
バーナー手段5は、燃料と空気とを酸化反応させて排ガスを昇温するバーナー装置51と、そのバーナー装置51の下流に配置された温度検出手段(以下、T1センサという)52と、そのT1センサ52の検出温度に基づいてバーナー装置51を制御するための電子制御ユニット53とを有する。
The burner means 5 includes a
バーナー装置51は、排気管3に燃料を噴射するための排気管噴射弁511と、空気(2次空気)を供給するための空気供給管512と、排気管噴射弁511からの燃料を空気供給管512からの空気で酸化(燃焼)させるための酸化触媒(以下、バーナー用触媒という)513とを有する。図例では、排気管噴射弁511から第3排気管33まで延びる導入管514が設けられ、その導入管514に空気供給管512とバーナー用触媒513とが設けられる。
The
より具体的には、導入管514は、一端が排気管噴射弁511に臨むと共に他端側に至るにつれ縮径される漏斗部515と、その漏斗部515から連続して延びて第3排気管33に接続される直管部516とを有する。
More specifically, the
排気管噴射弁511は、導入管514の漏斗部515に配置され第3排気管33に指向される。排気管噴射弁511は、エンジン2の燃料系統に接続され、エンジン2と同じ種類の燃料(本実施形態では軽油)が供給される。その排気管噴射弁511は、噴射量や噴射タイミングが電子制御ユニット53により制御される。
The exhaust
空気供給管512は、空気供給源(例えば車両に搭載されたコンプレッサ、タンクなど)に接続され、その空気供給源からの空気を漏斗部515に導入する。図例では、漏斗部515に導入する空気がスワール(旋回流)となるように、空気供給管512は漏斗部515の側面に対して傾斜して取り付けられる。空気供給管512には、流量を連続的に調整するための図示しない調整弁が設けられ、その調整弁が電子制御ユニット53により開度制御される。
The
バーナー用触媒513は、直管部516内に収容される。バーナー用触媒513は、上述の酸化触媒41、72と同様の構造を有し、例えば、セラミックハニカムなどからなる担体に触媒成分(白金、バナジウムなど)を担持させてなる。
The
このバーナー装置51では、排気管噴射弁511からの燃料と空気供給管512からの空気とが漏斗部515内で混合され、その混合気が直管部516に流入しバーナー用触媒513で酸化(燃焼)されて高温となる。その高温ガスは、直管部516から第3排気管33に流入し、これにより第3排気管33内の排ガスが昇温される。
In the
T1センサ52は、バーナー装置51よりも下流の第3排気管33に取り付けられる。そのT1センサ52は、SCR触媒4に流入する排ガスの温度を検出するためのものであり、検出した温度を電子制御ユニット53に出力する。
The
バーナー装置51よりも上流の第3排気管33には、バーナー装置51に流入するλ(空気過剰率)を検出するためのλセンサ(O2センサ)22が設けられる。
The
このλセンサ22は、バーナー装置51への燃料供給量(添加量)の上限ガードを掛けるために使用される。すなわち、λが1(理論空燃比)以下となると、バーナー装置51に燃料を追加しても酸素がないので燃料を酸化できない。そこで、バーナー装置51のλをλセンサ22でモニタして、λ>1となるようにバーナー装置51への燃料供給量に上限ガードを掛ける。
The λ sensor 22 is used to apply an upper limit guard for the fuel supply amount (addition amount) to the
電子制御ユニット53には、エンジン2の吸気管(図示せず)に設けられたMAFセンサ21や、λセンサ22などの各種センサが接続され、それらセンサ21、22からの検出値が入力される。
Various sensors such as a
また、電子制御ユニット53には、エンジン2を制御するためのエンジンECU23が接続され、そのエンジンECU23からエンジン2の各気筒に噴射(供給)された燃料の噴射量(燃料量)が入力される。
Further, an
熱交換器6は、SCR触媒4から流出した排ガスの熱を回収すると共に、その回収した熱により、バーナー装置51に流入する排ガスを予め昇温するためのものである。熱交換器6は、第1排気管31と第2排気管32とを連通する低温側流路と、第4排気管34と第5排気管35とを連通する高温側流路と、それら高温側流路と低温側流路との間で熱伝達を行うための伝熱部とを有する(図示せず)。熱交換器6としては、平板状や管状の隔板によって排ガスを互いに仕切ると共に隔板の熱通過により熱交換を行う隔板式(貫流式)熱交換器など様々なものが考えられる。
The
次に、図1から図5に基づき本実施形態の作用を説明する。 Next, the operation of this embodiment will be described with reference to FIGS.
図1に示すように、エンジン2から排出された排ガス(engout排ガス)は、熱交換器6(低温側)を経由してフィルタ装置7(DOC72−CSF71)を通る。フィルタ装置7を通過した排ガスは、その後、バーナー装置51を経由して触媒装置8(SCR4−DOC41)を通り、再び熱交換器6(高温側)を経由してテールパイプ(図示せず)から排出される。
As shown in FIG. 1, the exhaust gas (engout exhaust gas) discharged from the engine 2 passes through the filter device 7 (DOC72-CSF71) via the heat exchanger 6 (low temperature side). The exhaust gas that has passed through the
ここで、排ガス温度低温時(エンジン2の冷間始動時など)、電子制御ユニット53は、バーナー装置51を動作させてSCR触媒4の温度を上昇させNOx還元効率を向上させる。
Here, when the exhaust gas temperature is low (such as when the engine 2 is cold started), the
SCR触媒4からの廃熱は熱交換器6で回収され、回収された熱によりengout排ガスが暖められる。その暖められたengout排ガスは、フィルタ装置7(DOC72−CSF71)を経由してバーナー装置51に入る。
Waste heat from the
このとき、バーナー装置51に入る排ガスは、廃熱回収分だけ温度が上昇しているので、目標温度(触媒活性温度)を達成するために必要な軽油量(バーナーで燃焼させる軽油量)と必要な空気量を、廃熱回収分だけ減らせる。よって、燃費悪化防止やコンプレッサの小型化などのメリットが出てくる。
At this time, since the temperature of the exhaust gas entering the
次に、図2に基づき本実施形態の触媒昇温装置1による昇温制御の一例を説明する。図2の制御フローは、エンジン2が始動された後、所定の制御周期ごとに電子制御ユニット53により実行される。
Next, an example of temperature rise control by the catalyst
まず、ステップS1では、電子制御ユニット53に、MAFセンサ21の検出値(空気量MAF値)と、λセンサ22の検出値(触媒後λ)と、T1センサ52の検出値(T1ガス温度)と、エンジン2の燃料流量と、バーナー開始閾値とが入力される。バーナー開始閾値は、電子制御ユニット53内の図示しないメモリに予め記憶される。また、メモリには、SCR触媒4の触媒活性温度(目標温度)も記憶される。
First, in step S1, the
さらに、電子制御ユニット53は、目標温度(昇温目標温度)とT1ガス温度との差(目標温度−T1ガス温度)を計算する。その計算した温度差がバーナー開始閾値より小さいときは、電子制御ユニット53はバーナー装置51による昇温(バーナー昇温)を中止し、ステップS1に戻る。
Furthermore, the
すなわち、SCR触媒4に流入する排ガスの温度が触媒活性温度を超える場合や、触媒活性温度以下であっても触媒活性温度に近い値であり熱交換器6のみでも素早い昇温が可能な場合などには、バーナー昇温は行わない。
That is, when the temperature of the exhaust gas flowing into the
他方、ステップS1で、上述の温度差がバーナー開始閾値を超えるとき、電子制御ユニット53はバーナー昇温が必要であると判断してステップS2に進む。
On the other hand, when the above temperature difference exceeds the burner start threshold value in step S1, the
ステップS2では、電子制御ユニット53は、バーナー装置51の排気管噴射弁511の燃料噴射量(軽油量)および空気供給管512の空気供給量(必要空気量)を求める。これら軽油量と空気供給量とは、T1ガス温度が目標温度に一致するような値に決定される。
In step S <b> 2, the
具体的には、まず、バーナー装置51から発生させるべき発熱量(バーナー発熱量)を求める。そのバーナー発熱量は、ステップS1で求めた温度差と、排ガス量と、排ガスの比熱との積により計算される。ここで、排ガス量は、エンジン2の燃焼によって排気管3に排出されるガス量であり、空気量MAF値と燃料流量とから求められる。
Specifically, first, a heat generation amount (burner heat generation amount) to be generated from the
次に、計算したバーナー発熱量(必要熱量)と、軽油発熱量および流量との関係式、軽油発熱量*流量=必要熱量より、軽油量と必要空気量とを算出する。軽油量は、空気不足とならないように、つまりλ(=Amass/Fmass÷14.05)が理論空燃比(λに換算すると1)以下にならないように制限される。必要空気量も同様にλが1以下とならないように決定される。 Next, the light oil amount and the required air amount are calculated from the relational expression between the calculated burner heat generation amount (necessary heat amount), the light oil heat generation amount and the flow rate, and the light oil heat generation amount * flow rate = the required heat amount. The amount of light oil is limited so that air does not become insufficient, that is, λ (= A mass / F mass ÷ 14.05) does not become less than the stoichiometric air-fuel ratio (1 in terms of λ). Similarly, the required air amount is determined so that λ does not become 1 or less.
次に、ステップS3では、電子制御ユニット53は、ステップS2で求めた軽油量および必要空気量でバーナー装置51を作動させる。
Next, in step S3, the
具体的には、電子制御ユニット53は、ステップS2で求めた軽油量の軽油燃料を排気管噴射弁511から噴射させると共に、その噴射した軽油燃料にステップS2で求めた必要空気量の空気を供給すべく空気供給管512の調整弁(図示せず)の開度を調整する。
Specifically, the
図3に基づき図2の制御フローによる作動例を説明する。図3は、横軸が時間、上段の縦軸が温度、下段の縦軸が燃料流量である。図3の上段はSCR触媒4の温度の時間変化を示すグラフであり、下段は排気管噴射弁511から噴射される燃料流量の時間変化を示すグラフである。
An operation example according to the control flow of FIG. 2 will be described based on FIG. In FIG. 3, the horizontal axis represents time, the upper vertical axis represents temperature, and the lower vertical axis represents fuel flow rate. The upper part of FIG. 3 is a graph showing the change over time of the temperature of the
まず、時刻t0ではエンジン2が始動される。このとき、図3の上段に示すように、SCR触媒4の温度(触媒温度)は約180℃であり触媒活性温度(図例では250℃)よりも低くなっている。
First, at time t0, the engine 2 is started. At this time, as shown in the upper part of FIG. 3, the temperature (catalyst temperature) of the
エンジン2が始動された後、図3の下段に示すように、バーナー装置51の昇温制御によって排気管噴射弁511からの燃料噴射が開始され、SCR触媒4に流入する排ガスが昇温される。また、熱交換器6によりバーナー装置51に流入する排ガスが予め昇温される。
After the engine 2 is started, as shown in the lower part of FIG. 3, fuel injection from the exhaust
これにより触媒温度が上昇し始め、触媒温度が触媒活性温度(目標温度)に近づいていく。また、排気管噴射弁511からの燃料噴射が徐々に減少する。
As a result, the catalyst temperature starts to rise, and the catalyst temperature approaches the catalyst activation temperature (target temperature). Further, the fuel injection from the exhaust
時刻t1では、触媒温度が触媒活性温度(目標温度)に到達し、排気管噴射弁511からの燃料噴射が停止する。
At time t1, the catalyst temperature reaches the catalyst activation temperature (target temperature), and fuel injection from the exhaust
ここで、本実施形態と、排ガスを昇温する補助手段がない場合とを比較すると、補助手段がない場合は、図3の上段に示すように、時刻t1でも触媒温度が触媒活性温度に達していない。このことから、本実施形態では補助手段がない場合に比べて、SCR触媒4を素早く昇温できることが分かる。
Here, comparing this embodiment with the case where there is no auxiliary means for raising the temperature of the exhaust gas, when there is no auxiliary means, the catalyst temperature reaches the catalyst activation temperature even at time t1, as shown in the upper part of FIG. Not. From this, it can be seen that in the present embodiment, the temperature of the
また、バーナー装置のみで廃熱回収を行わないもの(つまり、本実施形態の触媒昇温装置1の構成から熱交換器6を省略したもの)では、本実施形態の触媒昇温装置1に対し熱交換器6がない分、同じ燃料消費量の場合、昇温速度が遅くなる。
Further, in the case where the waste heat recovery is not performed only by the burner device (that is, the
燃料を直接燃焼するバーナー装置のみを使用して排ガスを昇温する従来のものでは、補助手段がない場合に比べて触媒温度の昇温スピードが速いものの、図3の下段に示すように、バーナー装置の燃料噴射量が本実施形態に比べて多くなってしまう。 In the conventional apparatus in which the temperature of exhaust gas is raised only by using a burner device that directly burns fuel, the heating speed of the catalyst temperature is faster than in the case where there is no auxiliary means. The fuel injection amount of the apparatus is increased as compared with the present embodiment.
このように、本実施形態では、上述の触媒昇温装置1により、吸熱反応の触媒装置8でも熱交換器(廃熱回収手段)6をバーナー装置51と組み合わせ利用することで、バーナー装置51を単独で使用するよりも、燃費悪化などの面で大きなメリットを出すことができる。
As described above, in the present embodiment, the above-described catalyst
この点を図4および図5に基づきより詳細に説明する。図4および図5において、ラインL1は本実施形態を示し、ラインL2はSCR触媒4の昇温をバーナー装置のみで行う従来例を示す。
This point will be described in more detail with reference to FIGS. 4 and 5, the line L1 shows the present embodiment, and the line L2 shows a conventional example in which the temperature of the
SCR触媒4をengout排ガス温度(180℃)から触媒活性温度(250℃)まで昇温する場合におけるバーナー装置51の必要熱量について説明する。
The necessary heat amount of the
図4に示すように、従来例では、バーナー装置の必要熱量は、engout排ガス温度と触媒活性温度との温度差(250℃−180℃)*排ガス量*比熱となる。 As shown in FIG. 4, in the conventional example, the required heat amount of the burner device is a temperature difference between the engout exhaust gas temperature and the catalyst activation temperature (250 ° C.-180 ° C.) * Exhaust gas amount * specific heat.
これに対して、本実施形態では、熱交換器6の廃熱回収によりengout排ガスの温度がT(>180℃)まで昇温されている。
On the other hand, in this embodiment, the temperature of the engout exhaust gas is raised to T (> 180 ° C.) by waste heat recovery of the
そのため、バーナー装置51の必要熱量は、(250℃−T)*排ガス量*比熱となる。したがって、本実施形態では、従来例に比べて(T−180℃)*排ガス量*比熱だけバーナー装置51の必要熱量が低減されることなる。
Therefore, the required heat quantity of the
このように、本実施形態では、廃熱回収により排ガスの温度をアップさせているので、バーナー装置51の必要熱量を減少させることができる。
Thus, in this embodiment, since the temperature of exhaust gas is raised by waste heat recovery, the necessary heat amount of the
図5はバーナー装置51の必要熱量の推移を、本実施形態と従来例とで比較したものである。図5に示すように、本実施形態では、廃熱回収を行っていることから、バーナー装置51の必要熱量が従来例よりも早期に減少し始めて0となっている。
FIG. 5 shows a comparison of the required heat amount of the
以上のように、本実施形態では、従来例に比べて、バーナー装置51の燃料噴射量を低減でき、燃費の悪化を抑制できることが確認できた。
As described above, in this embodiment, it was confirmed that the fuel injection amount of the
なお、本発明は上述の実施形態に限定されず、様々な変形例や応用例が考えられるものである。 In addition, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, Various modifications and application examples can be considered.
例えば、上述の実施形態では、バーナー装置51を、フィルタ装置7と触媒装置8との間の第3排気管33に配置したが、これに限定されず、図6に示すように、熱交換器6とフィルタ装置7との間の第2排気管32に配置してもよい。この場合も上述の実施形態と同様の効果が得られる。
For example, in the above-described embodiment, the
また、DOC、LNT、触媒付きDPFのようにHC、COの燃焼で発熱する触媒についてはバーナー装置の位置は熱交換器の前でもよい。この場合でも、熱交換器によるバーナー必要軽油量や空気量を減らすメリットは同様にある。 Further, for a catalyst that generates heat by combustion of HC and CO, such as DOC, LNT, and DPF with catalyst, the position of the burner device may be in front of the heat exchanger. Even in this case, there is a merit of reducing the amount of light oil required for the burner and the amount of air by the heat exchanger.
1 触媒昇温装置
2 エンジン
3 排気管
4 排ガス後処理触媒
5 バーナー手段
6 熱交換器(廃熱回収手段)
1 catalyst temperature raising device 2
Claims (4)
前記排ガス後処理触媒よりも上流の排気管に設けられ前記排ガス後処理触媒に流入する排ガスを昇温するためのバーナー手段と、
前記排ガス後処理触媒から流出した排ガスと前記バーナー手段に流入する排ガスとの間で熱交換を行うための廃熱回収手段とを備えたことを特徴とする触媒昇温装置。 In the exhaust pipe of the engine, an exhaust gas aftertreatment catalyst for purifying exhaust gas from the engine by an endothermic reaction is provided, and in a catalyst temperature raising device for raising the temperature of the exhaust gas aftertreatment catalyst,
Burner means for raising the temperature of the exhaust gas provided in the exhaust pipe upstream of the exhaust gas aftertreatment catalyst and flowing into the exhaust gas aftertreatment catalyst;
A catalyst temperature raising apparatus, comprising: waste heat recovery means for exchanging heat between the exhaust gas flowing out from the exhaust gas aftertreatment catalyst and the exhaust gas flowing into the burner means.
前記バーナー手段が、前記フィルタ手段と前記排ガス後処理触媒との間の排気管に配置された請求項1または2記載の触媒昇温装置。 Filter means for collecting PM contained in the exhaust gas from the engine is provided in the exhaust pipe upstream of the exhaust gas aftertreatment catalyst,
The catalyst temperature raising apparatus according to claim 1 or 2, wherein the burner means is disposed in an exhaust pipe between the filter means and the exhaust gas aftertreatment catalyst.
その温度検出手段により検出された温度が前記排ガス後処理触媒の触媒活性温度に一致するように、前記バーナー手段を制御する制御手段とを備えた請求項1から3いずれかに記載の触媒昇温装置。 Temperature detecting means for detecting the temperature of the exhaust gas in the exhaust pipe between the exhaust gas aftertreatment catalyst and the burner means;
4. The catalyst temperature rise according to claim 1, further comprising a control unit that controls the burner unit such that the temperature detected by the temperature detection unit coincides with the catalyst activation temperature of the exhaust gas aftertreatment catalyst. apparatus.
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