JP2012102684A - Exhaust emission control device for engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジンの排気中のＰＭ（粒子状物質）及びＮＯｘ（窒素酸化物）を除去する排気浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust emission control device that removes PM (particulate matter) and NOx (nitrogen oxide) in engine exhaust.
エンジン、特にディーゼルエンジンは、空気過剰率が大きい領域で燃焼が行われるため、ＣＯ及びＨＣの排出が少ない反面、ＰＭ及びＮＯｘが多いという特性がある。 An engine, particularly a diesel engine, has combustion in a region where the excess air ratio is large. Therefore, CO and HC emissions are small, but PM and NOx are large.
そこで、特許文献１に記載されているように、エンジンの排気通路に、排気中のＰＭを捕集するフィルタと、還元剤を用いてＮＯｘを還元するＮＯｘ還元装置（ＳＣＲ触媒及び尿素水噴射ノズル）とを、この順に配設するようにした、排気浄化装置が提案されている。 Therefore, as described in Patent Document 1, in the engine exhaust passage, a filter that collects PM in the exhaust, and a NOx reduction device that reduces NOx using a reducing agent (SCR catalyst and urea water injection nozzle) ) Are arranged in this order, and an exhaust emission control device has been proposed.
ところで、ＰＭ捕集用のフィルタは、多孔性部材でＰＭを捕集するため、ＰＭ捕集量の増加に伴って多孔性部材の目詰まりが進行し、排圧が許容値以上に上昇して燃費低下などをきたしてしまう。このため、適当なタイミングでフィルタに堆積したＰＭを燃焼させて焼却することで、その目詰まりを解消する「再生処理」が不可欠である。 By the way, since the PM collection filter collects PM by the porous member, the clogging of the porous member proceeds with an increase in the amount of collected PM, and the exhaust pressure rises above the allowable value. The fuel consumption will be reduced. For this reason, "regeneration processing" that eliminates clogging by burning and burning PM deposited on the filter at an appropriate timing is indispensable.
従来、フィルタの強制再生のために、燃料噴射量増量、後噴射、排気管内噴射、又は、電気ヒータなどの加熱手段により、フィルタに流入する排気温度を上昇させるが、排気全量を加熱するには多大の熱量が必要なため、燃費が悪化する。 Conventionally, for forced regeneration of the filter, the exhaust temperature flowing into the filter is raised by heating means such as fuel injection amount increase, post-injection, exhaust pipe injection, or electric heater. Fuel consumption deteriorates because a large amount of heat is required.
そのため、フィルタの強制再生時に排気量を低減すべく吸気シャッターや可変バルブなどにより吸気量を低減させる場合、フィルタに堆積したＰＭの焼却のために必要な酸素が不足し、不完全燃焼の恐れがある。 Therefore, when the intake air amount is reduced by an intake shutter or a variable valve to reduce the exhaust amount during forced regeneration of the filter, oxygen necessary for incineration of PM accumulated on the filter is insufficient, which may cause incomplete combustion. is there.
そこで、フィルタの強制再生時に排気マニホールド（又は排気タービン）下流の排気絞り弁（排気シャッター）を閉じてエンジン背圧（ひいてはエンジン負荷）を上げて排気温度を上昇させる方法が用いられる。 Therefore, a method is used in which the exhaust temperature is raised by closing the exhaust throttle valve (exhaust shutter) downstream of the exhaust manifold (or exhaust turbine) and increasing the engine back pressure (and hence the engine load) during forced regeneration of the filter.
しかし、特許文献１に記載の排気浄化装置においては、排気絞り弁をフィルタの上流に設けているため、排気絞り弁より上流側の排気は圧力及び温度が上昇するが、排気絞り弁より下流のフィルタでは、排気が膨張して圧力・温度が再び低下してしまうため、フィルタの昇温効果が少ない。 However, in the exhaust emission control device described in Patent Document 1, since the exhaust throttle valve is provided upstream of the filter, the exhaust upstream of the exhaust throttle valve increases in pressure and temperature, but downstream of the exhaust throttle valve. In the filter, since the exhaust gas expands and the pressure and temperature decrease again, the temperature rise effect of the filter is small.
本発明は、このような実状に鑑み、ＰＭ捕集用のフィルタの強制再生時にフィルタの温度上昇を促進できるようにすることを課題とする。 In view of such a situation, an object of the present invention is to promote an increase in the temperature of a filter during forced regeneration of a filter for collecting PM.
上記の課題を解決するために、本発明は、エンジンの排気通路に、排気中のＰＭを捕集するフィルタと、還元剤を用いてＮＯｘを還元するＮＯｘ還元装置とを、この順に備える、エンジンの排気浄化装置において、前記フィルタと前記ＮＯｘ還元装置との間に、前記フィルタの再生要求時に排気通路を絞る排気絞り手段を設ける構成とする。 In order to solve the above-described problems, the present invention is provided with an engine exhaust passage having a filter for collecting PM in exhaust and a NOx reduction device for reducing NOx using a reducing agent in this order. In this exhaust gas purification apparatus, an exhaust throttle means is provided between the filter and the NOx reduction device to throttle the exhaust passage when the regeneration of the filter is requested.
本発明によれば、ＰＭ捕集用のフィルタの下流側で排気を絞ることにより、排気絞り位置より上流のフィルタを確実に昇温することができる。その一方、排気絞り位置より下流側では排気の膨張により温度低下を図ることができ、ＮＯｘ還元装置への高温排気の流入を極力防止することができる。 According to the present invention, it is possible to reliably raise the temperature of the filter upstream from the exhaust throttling position by restricting the exhaust on the downstream side of the filter for collecting PM. On the other hand, on the downstream side of the exhaust throttling position, the temperature can be lowered by the expansion of the exhaust, and the inflow of the high-temperature exhaust to the NOx reduction device can be prevented as much as possible.
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
図１は本発明の第１の実施形態を示すエンジン排気系のシステム図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
FIG. 1 is a system diagram of an engine exhaust system showing a first embodiment of the present invention.
ディーゼルエンジン（エンジン本体）１の排気マニホールド２下流側の排気通路（排気管）３には、排気浄化装置を装備させるため、上流側の第１ケーシング４と、下流側の第２ケーシング５と、これらのケーシング４、５間の連通路６とが設けられる。尚、第１及び第２ケーシング４、５は排気管径より大きな管径を有し、連通路６は排気管径と同等の管径を有している。 In order to equip the exhaust passage (exhaust pipe) 3 on the downstream side of the exhaust manifold 2 of the diesel engine (engine body) 1 with an exhaust purification device, the first casing 4 on the upstream side, the second casing 5 on the downstream side, A communication path 6 between the casings 4 and 5 is provided. The first and second casings 4 and 5 have a pipe diameter larger than the exhaust pipe diameter, and the communication path 6 has a pipe diameter equivalent to the exhaust pipe diameter.
第１ケーシング４内には、前段にディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ；Diesel Oxidation Catalyst ）７が収納され、後段にディーゼルパティキュレートフィルタ（以下「ＤＰＦ」という）８が収納されている。 In the first casing 4, a diesel oxidation catalyst (DOC; Diesel Oxidation Catalyst) 7 is accommodated in the front stage, and a diesel particulate filter (hereinafter referred to as “DPF”) 8 is accommodated in the rear stage.
ＤＰＦ８は、排気中の粒子状物質であるＰＭ（Particulate Matter）を捕集するフィルタであり、例えば、多孔質セラミックのハニカム構造の担体からなり、上流側と下流側とを連通する通路が多数並設されると共に、隣接する通路同士において上流側と下流側とが交互に封止されたウォールフロータイプのフィルタである。従って、排気は、上流端が開口し下流端が封止された通路から流入し、通路壁（その気孔）を通って、上流端が封止され下流端が開口する通路へ流出し、この際に、排気中のＰＭが通路壁に捕集される。このようなＤＰＦ８では、捕集したＰＭの堆積によって、次第に排気抵抗が増大するため、後述するように、連続的に、また強制的に、ＤＰＦ８を再生する必要がある。 The DPF 8 is a filter that collects PM (Particulate Matter) that is particulate matter in the exhaust gas. For example, the DPF 8 is made of a porous ceramic honeycomb structure carrier, and has many passages that connect the upstream side and the downstream side. And a wall flow type filter in which the upstream side and the downstream side are alternately sealed in adjacent passages. Therefore, the exhaust gas flows from the passage where the upstream end is open and the downstream end is sealed, passes through the passage wall (its pore), and flows out to the passage where the upstream end is sealed and the downstream end is open. In addition, PM in the exhaust is collected on the passage wall. In such a DPF 8, the exhaust resistance gradually increases due to the accumulation of the collected PM. Therefore, as described later, it is necessary to regenerate the DPF 8 continuously and forcibly.
酸化触媒７は、排気中のＮＯを酸化させてＮＯ２を生成し、このＮＯ２を酸化剤としてＤＰＦ８に供給すると共に、酸化熱を発生させて、下流側のＤＰＦ８を昇温させる。このようにＤＰＦ８の前段に酸化触媒７を配置することにより、ＤＰＦ８に捕集されているＰＭは、酸化触媒７から供給されたＮＯ２と反応して酸化し、ＤＰＦ８の連続再生が行われるようになる。 The oxidation catalyst 7 oxidizes NO in the exhaust to generate NO2, supplies this NO2 as an oxidant to the DPF 8, and generates oxidation heat to raise the temperature of the downstream DPF 8. By arranging the oxidation catalyst 7 in the preceding stage of the DPF 8 in this way, the PM collected in the DPF 8 reacts with the NO 2 supplied from the oxidation catalyst 7 and is oxidized, so that the continuous regeneration of the DPF 8 is performed. Become.
第２ケーシング５内には、前段にアンモニアを還元剤としてＮＯｘを還元する機能を有するＳＣＲ触媒９が収納され、後段にアンモニア触媒１０が収納されている。尚、「ＳＣＲ」は、Selective Catalytic Reduction の略語である。 In the second casing 5, an SCR catalyst 9 having a function of reducing NOx using ammonia as a reducing agent is accommodated in the front stage, and an ammonia catalyst 10 is accommodated in the rear stage. “SCR” is an abbreviation for Selective Catalytic Reduction.
そして、第２ケーシング５上流の連通路６には、ＳＣＲ触媒９へ向けて、還元剤（アンモニア）の前駆体としての尿素水溶液（以下「尿素水」という）を加圧空気と共に噴射する尿素水噴射ノズル１１が設けられている。尚、尿素水は、図示しない尿素水タンクから噴射量制御用の制御モジュール１２を介してノズル１１へ供給され、制御モジュール１２は電子制御ユニット（ＥＣＵ）５０により制御される。 A urea aqueous solution (hereinafter referred to as “urea water”) as a reducing agent (ammonia) precursor is injected into the communication passage 6 upstream of the second casing 5 together with the pressurized air toward the SCR catalyst 9. An injection nozzle 11 is provided. The urea water is supplied from a urea water tank (not shown) to the nozzle 11 via the control module 12 for controlling the injection amount, and the control module 12 is controlled by an electronic control unit (ECU) 50.
尿素水噴射ノズル１１から噴射された尿素水は、排気の熱により加水分解してアンモニアとなる。ＳＣＲ触媒９は、このようにして生成されたアンモニアを吸着し、吸着したアンモニアを還元剤として、ＮＯｘとアンモニア（ＮＨ３）とを選択的に還元反応させ、ＮＯｘを無害な水（Ｈ２Ｏ）と窒素（Ｎ２）へ浄化する。ここにおいて、ＳＣＲ触媒９と尿素水噴射ノズル１１とでＮＯｘ還元装置を構成している。 The urea water injected from the urea water injection nozzle 11 is hydrolyzed by the heat of the exhaust to become ammonia. The SCR catalyst 9 adsorbs the ammonia thus generated, selectively reduces NOx and ammonia (NH3) using the adsorbed ammonia as a reducing agent, and converts NOx into harmless water (H2O) and nitrogen. Purify to (N2). Here, the SCR catalyst 9 and the urea water injection nozzle 11 constitute a NOx reduction device.
アンモニア触媒１０は、前段のＳＣＲ触媒９から流出したアンモニアを酸化してＮ２とする酸化触媒としての機能を有している。 The ammonia catalyst 10 has a function as an oxidation catalyst that oxidizes ammonia flowing out from the SCR catalyst 9 in the previous stage to make it N2.
このようなディーゼルエンジンの排気浄化装置において、ＤＰＦ８の強制再生のため、第１及び第２ケーシング４、５間の連通路６の尿素水噴射ノズル１１より上流位置に、排気絞り手段として、排気絞り弁（バタフライバルブ）１３を設ける。 In such an exhaust emission control device for a diesel engine, for forced regeneration of the DPF 8, an exhaust throttle is provided as an exhaust throttle means upstream of the urea water injection nozzle 11 in the communication path 6 between the first and second casings 4 and 5. A valve (butterfly valve) 13 is provided.
そして、この排気絞り弁１３は、電子制御ユニット５０により、ＤＰＦ８の強制再生時に閉じ方向に操作して排気を絞るように構成する。 The exhaust throttle valve 13 is configured to be throttled by the electronic control unit 50 in the closing direction when the DPF 8 is forcibly regenerated.
次にＤＰＦ８の強制再生について説明する。
上記のディーゼルエンジンにおいて、排気中に含まれるＰＭは、ＤＰＦ８によって捕集され、大気中への放出が防止される。
Next, forced regeneration of the DPF 8 will be described.
In the diesel engine, PM contained in the exhaust gas is collected by the DPF 8 and is prevented from being released into the atmosphere.
エンジン負荷が増大して排気温度が高温となると、ＤＰＦ８に捕集されて堆積していたＰＭは、その高温の排気に曝されることで酸化除去されるが、エンジン負荷が低い状態が長時間続くと、その間、ＰＭは酸化除去されることがない。
従って、ＤＰＦ８のＰＭ堆積量は、次第に増大していき、ＤＰＦ８の詰まりによって、排気抵抗が増大し、エンジンの出力が低下する。
When the engine load increases and the exhaust temperature becomes high, the PM collected and deposited in the DPF 8 is oxidized and removed by exposure to the high-temperature exhaust, but the engine load is low for a long time. If it continues, PM will not be oxidized and removed in the meantime.
Therefore, the PM accumulation amount of the DPF 8 gradually increases, and the exhaust resistance increases due to the clogging of the DPF 8, and the output of the engine decreases.
そこで、ＤＰＦ８の上流側に酸化触媒７を配置して、ＤＰＦ８に捕集されて堆積したＰＭの可能な範囲での燃焼除去（連続再生）を図る一方、適時的に（ＤＰＦ８のＰＭ堆積量が所定値に達するなどして再生時期と判断されたときに）、排気絞り弁１３を作動させるなどして、ＤＰＦ８をＰＭの燃焼可能な温度まで昇温させて、ＤＰＦ８に捕集されて堆積したＰＭの確実な燃焼除去（強制再生）を図るようにする。 Therefore, the oxidation catalyst 7 is arranged on the upstream side of the DPF 8 so as to achieve combustion removal (continuous regeneration) within a possible range of PM collected and accumulated in the DPF 8, while timely (the amount of PM accumulated in the DPF 8 is increased). When it is determined that the regeneration time is reached (for example, when a predetermined value is reached), the exhaust throttle valve 13 is operated to raise the temperature of the DPF 8 to a temperature at which PM can be combusted, and the DPF 8 is collected and accumulated. Ensure that PM is burnt and removed (forced regeneration).
本実施形態での電子制御ユニット５０によるＤＰＦ再生制御について、図２のフローチャートにより説明する。 The DPF regeneration control by the electronic control unit 50 in this embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG.
Ｓ１では、ＤＰＦ再生条件が成立しているか否かを判定する。具体的には、ＤＰＦ８の前後差圧ΔＰを検出する差圧センサ（図示せず）を用い、これにより検出されるＤＰＦ前後差圧ΔＰに基づいて算出されるＰＭ堆積量と、再生時期判定用のしきい値とを比較して、再生時期か否かを判定し、同時に再生可能な運転条件か否かを判定する。その結果、再生時期であり、かつ再生可能な運転条件の場合に、ＤＰＦ再生条件が成立しているものとみなして、再生を開始する。また、再生開始後は、再生完了まで、ＤＰＦ再生条件が成立しているものとして、再生を継続する。 In S1, it is determined whether the DPF regeneration condition is satisfied. Specifically, using a differential pressure sensor (not shown) for detecting the differential pressure ΔP before and after the DPF 8, the PM accumulation amount calculated based on the detected differential pressure ΔP before and after the DPF and the regeneration timing determination To determine whether or not it is a regeneration time, and at the same time, determine whether or not the operation condition is reproducible. As a result, when it is the regeneration time and the operation condition is reproducible, it is considered that the DPF regeneration condition is satisfied, and the regeneration is started. Further, after the start of regeneration, the regeneration is continued until the completion of the regeneration, assuming that the DPF regeneration condition is satisfied.
Ｓ１での判定でＤＰＦ再生条件の場合は、Ｓ２へ進み、排気絞り弁１３を閉じ方向に操作する。これにより、ＤＰＦ８の下流側で排気絞り弁１３により排気通路を絞ることにより、排気絞り位置より上流のＤＰＦ８を確実に昇温することができる。その一方、排気絞り位置より下流側では排気の膨張により温度低下を図ることができ、ＮＯｘ還元装置であるＳＣＲ触媒９への高温排気の流入を極力防止することができる。 If the DPF regeneration condition is determined in S1, the process proceeds to S2, and the exhaust throttle valve 13 is operated in the closing direction. Thereby, by restricting the exhaust passage by the exhaust throttle valve 13 on the downstream side of the DPF 8, it is possible to reliably raise the temperature of the DPF 8 upstream from the exhaust throttle position. On the other hand, on the downstream side of the exhaust throttling position, the temperature can be lowered by the expansion of the exhaust, and the inflow of the high-temperature exhaust to the SCR catalyst 9 that is the NOx reduction device can be prevented as much as possible.
このように、ＤＰＦ８の下流側に排気絞り弁１３を設けることにより、ＤＰＦ８の強制再生時にＤＰＦ８の温度上昇を促進して、再生効率を向上すると同時に、排気絞り弁１３下流側に設置されたＳＣＲ触媒９の過大な温度上昇を防止して、ＳＣＲ触媒９の劣化を抑制する。 Thus, by providing the exhaust throttle valve 13 on the downstream side of the DPF 8, the temperature increase of the DPF 8 is promoted during the forced regeneration of the DPF 8 to improve the regeneration efficiency, and at the same time, the SCR installed on the downstream side of the exhaust throttle valve 13. An excessive temperature rise of the catalyst 9 is prevented, and deterioration of the SCR catalyst 9 is suppressed.
Ｓ１での判定でＤＰＦ再生条件でない場合は、Ｓ３へ進み、排気絞り弁１３を開方向に操作する。これにより、排気絞りによる過度の排気温度の上昇を防止することができる。 If the DPF regeneration condition is not determined in S1, the process proceeds to S3 and the exhaust throttle valve 13 is operated in the opening direction. As a result, an excessive increase in exhaust temperature due to the exhaust throttle can be prevented.
本実施形態によれば、ＤＰＦ８とＮＯｘ還元装置（ＳＣＲ触媒９及び尿素水噴射ノズル１１）との間に、ＤＰＦ８の再生要求時に排気通路を絞る排気絞り手段として、排気通路の通路断面積を変化させる排気絞り弁（バタフライバルブ）１３を設けたことにより、簡単な構成で、必要な排気絞り効果を得ることができる。 According to this embodiment, the passage sectional area of the exhaust passage is changed between the DPF 8 and the NOx reduction device (SCR catalyst 9 and urea water injection nozzle 11) as an exhaust throttle means for restricting the exhaust passage when the regeneration of the DPF 8 is requested. By providing the exhaust throttle valve (butterfly valve) 13 to be operated, a necessary exhaust throttle effect can be obtained with a simple configuration.
次に本発明の第２の実施形態について説明する。
図３は本発明の第２の実施形態を示すエンジン排気系のシステム図、図４は図３の要部拡大図である。尚、図３において、図１と同一要素には同一符号を付して説明を省略し、異なる要素について説明する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 3 is a system diagram of an engine exhaust system showing a second embodiment of the present invention, and FIG. 4 is an enlarged view of a main part of FIG. In FIG. 3, the same elements as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, description thereof is omitted, and different elements will be described.
本実施形態では、ＤＰＦ８の強制再生のため、第１及び第２ケーシング４、５間の連通路６の尿素水噴射ノズル１１より上流位置に、排気絞り手段として、ベンチュリ２１を設ける。 In this embodiment, for forced regeneration of the DPF 8, a venturi 21 is provided as exhaust throttling means at a position upstream of the urea water injection nozzle 11 in the communication path 6 between the first and second casings 4 and 5.
また、連通路６を内筒とし、その外側に第１及び第２ケーシング４、５の筒部と同径の外筒２２を設けて、内外二重筒構造とする。
そして、第１ケーシング４の出口側の縮径テーパ部に内筒と外筒とを連通する開口２３を設けると共に、第２ケーシング５の入口側の拡径テーパ部に内筒と外筒とを連通する開口２４を設けて、外筒２２内にベンチュリ２１をバイパスするバイパス通路２５を形成する。
Further, the communication passage 6 is an inner cylinder, and an outer cylinder 22 having the same diameter as the cylinder portions of the first and second casings 4 and 5 is provided on the outer side thereof to form an inner / outer double cylinder structure.
And the opening 23 which connects an inner cylinder and an outer cylinder is provided in the diameter-reduction taper part of the exit side of the 1st casing 4, and an inner cylinder and an outer cylinder are provided in the diameter-expansion taper part of the inlet side of the 2nd casing 5. An opening 24 that communicates is provided, and a bypass passage 25 that bypasses the venturi 21 is formed in the outer cylinder 22.
そして、バイパス通路２５の入口側の開口２３と出口側の開口２４とに、それぞれ、これらを開閉するバイパスバルブ２６、２７を設ける。これらのバイパスバルブ２６、２７は電子制御ユニット５０により開閉制御する構成とする。 Then, bypass valves 26 and 27 for opening and closing the opening 23 on the inlet side and the opening 24 on the outlet side of the bypass passage 25 are provided. These bypass valves 26 and 27 are configured to be opened and closed by an electronic control unit 50.
また、ベンチュリ２１のスロート部形成面の外側を囲むように環状空間２８を設け、この環状空間２８には、空気供給源（例えばエアクリーナ）からの空気導入パイプ２９を空気制御バルブ３０を介して接続する。
そして、ベンチュリ２１のスロート部形成面に周方向に等間隔で複数の空気噴出口３１を設ける。従って、空気噴出口３１は、環状空間２８に連通し、空気制御バルブ３０を介して空気供給源に接続されている。
An annular space 28 is provided so as to surround the outside of the throat portion forming surface of the venturi 21, and an air introduction pipe 29 from an air supply source (for example, an air cleaner) is connected to the annular space 28 via an air control valve 30. To do.
A plurality of air jets 31 are provided on the throat portion forming surface of the venturi 21 at equal intervals in the circumferential direction. Accordingly, the air outlet 31 communicates with the annular space 28 and is connected to the air supply source via the air control valve 30.
本実施形態での電子制御ユニット５０によるＤＰＦ再生制御について、図５のフローチャートにより説明する。 The DPF regeneration control by the electronic control unit 50 in this embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG.
Ｓ１１では、前述のＳ１（図２）と同様、ＤＰＦ再生条件が成立しているか否かを判定する。具体的には、ＤＰＦ８の前後差圧ΔＰを検出する差圧センサ（図示せず）を用い、これにより検出されるＤＰＦ前後差圧ΔＰに基づいて算出されるＰＭ堆積量と、再生時期判定用のしきい値とを比較して、再生時期か否かを判定し、同時に再生可能な運転条件か否かを判定する。その結果、再生時期であり、かつ再生可能な運転条件の場合に、ＤＰＦ再生条件が成立しているものとみなして、再生を開始する。また、再生開始後は、再生完了まで、ＤＰＦ再生条件が成立しているものとして、再生を継続する。 In S11, as in S1 (FIG. 2) described above, it is determined whether or not the DPF regeneration condition is satisfied. Specifically, using a differential pressure sensor (not shown) for detecting the differential pressure ΔP before and after the DPF 8, the PM accumulation amount calculated based on the detected differential pressure ΔP before and after the DPF and the regeneration timing determination To determine whether or not it is a regeneration time, and at the same time, determine whether or not the operation condition is reproducible. As a result, when it is the regeneration time and the operation condition is reproducible, it is considered that the DPF regeneration condition is satisfied, and the regeneration is started. Further, after the start of regeneration, the regeneration is continued until the completion of the regeneration, assuming that the DPF regeneration condition is satisfied.
Ｓ１１での判定でＤＰＦ再生条件の場合は、Ｓ１２へ進んで、バイパスバルブ２６、２７を閉じ、更にＳ１３へ進んで、空気制御バルブ３０を開く。
このように、バイパスバルブ２６、２７によりバイパス通路２５を遮断して、ＤＰＦ８の下流側でベンチュリ２１により排気通路を絞ることにより、排気絞り位置より上流のＤＰＦ８を確実に昇温することができる。
その一方、排気絞り位置より下流側では排気の膨張により温度低下を図ることができ、ＮＯｘ還元装置であるＳＣＲ触媒９への高温排気の流入を極力防止することができる。
If the DPF regeneration condition is determined in S11, the process proceeds to S12 to close the bypass valves 26 and 27, and further proceeds to S13 to open the air control valve 30.
In this way, by bypassing the bypass passage 25 by the bypass valves 26 and 27 and restricting the exhaust passage by the venturi 21 on the downstream side of the DPF 8, the temperature of the DPF 8 upstream from the exhaust throttling position can be reliably raised.
On the other hand, on the downstream side of the exhaust throttling position, the temperature can be lowered by the expansion of the exhaust, and the inflow of the high-temperature exhaust to the SCR catalyst 9 that is the NOx reduction device can be prevented as much as possible.
また、空気制御バルブ３０を開くことで、ベンチュリ２１のスロート部の空気噴出口３１から空気が吸入される。従って、強制再生運転により高温となった排気とベンチュリ効果により流入した外気とが混合することにより、下流に設置されたＳＣＲ触媒９へ流入する排気の温度を確実に低下させることができる。
尚、ベンチュリ効果によるエアクリーナからの外気の吸入が困難な場合は、ターボを用いて外気を圧入するようにしてもよい。
Further, by opening the air control valve 30, air is sucked from the air outlet 31 of the throat portion of the venturi 21. Therefore, the temperature of the exhaust gas flowing into the SCR catalyst 9 installed downstream can be reliably lowered by mixing the exhaust gas that has become hot due to the forced regeneration operation and the outside air that has flowed in due to the venturi effect.
If it is difficult to suck the outside air from the air cleaner due to the venturi effect, the outside air may be press-fitted using a turbo.
Ｓ１１での判定でＤＰＦ再生条件でない場合は、Ｓ１４へ進んで、空気制御バルブ３０を閉じる。
そして、Ｓ１５へ進んで、高負荷域又は高回転域を否かを判定し、ＹＥＳの場合はＳ１６へ進んで、バイパスバルブ２６、２７を開き、ＮＯの場合は、バイパスバルブ２６、２７を閉じる。
このように高排気流量の運転領域（高負荷域と高回転域）では、バイパスバルブ２６、２７を開き、ベンチュリ２１をバイパスさせることで、運転性を確保する。また、排気絞りによる過度の排気温度の上昇を防止することができる。
If it is determined in S11 that the DPF regeneration condition is not satisfied, the process proceeds to S14 and the air control valve 30 is closed.
Then, the process proceeds to S15 to determine whether or not the high load range or the high rotation range is determined. If YES, the process proceeds to S16 to open the bypass valves 26 and 27, and if NO, the bypass valves 26 and 27 are closed. .
In this way, in the operation region (high load region and high rotation region) with a high exhaust flow rate, the bypass valves 26 and 27 are opened and the venturi 21 is bypassed to ensure operability. In addition, an excessive increase in the exhaust temperature due to the exhaust throttle can be prevented.
本実施形態によれば、排気絞り手段として、排気通路に設けたベンチュリ２１と、このベンチュリ２１をバイパスするバイパス通路２５と、このバイパス通路２５を開閉するバイパスバルブ２６、２７と、を設ける構成とすることにより、ベンチュリ２１によって排気を確実に絞ることができる。 According to the present embodiment, the exhaust throttle means includes a venturi 21 provided in the exhaust passage, a bypass passage 25 that bypasses the venturi 21, and bypass valves 26 and 27 that open and close the bypass passage 25. By doing so, exhaust can be reliably throttled by the venturi 21.
また、本実施形態によれば、前記バイパスバルブ２６、２７は、少なくとも、ＤＰＦ８の再生要求時に閉じ、エンジンの高排気流量運転時に開く構成とすることにより、ＤＰＦ８の再生要求時に排気を絞り、高排気流量運転時に排気絞りを解除して運転性を確保することができる。尚、本実施形態では、通常運転時であっても高負荷・高回転域でないときは、バイパスバルブ２６、２７を閉じるようにしたが、高負荷・高回転域を含め通常運転時は、バイパスバルブ２６、２７を開くようにしてもよい。 Further, according to the present embodiment, the bypass valves 26 and 27 are configured to be closed at least when the regeneration of the DPF 8 is requested and opened when the engine is operating at a high exhaust flow rate. During exhaust flow operation, the exhaust throttle can be released to ensure operability. In this embodiment, the bypass valves 26 and 27 are closed when not in a high load / high rotation range even during normal operation. However, during normal operation including the high load / high rotation range, The valves 26 and 27 may be opened.
また、本実施形態によれば、前記ベンチュリ２１にはそのスロート部に空気噴出口３１が開口し、この空気噴出口３１は空気制御バルブ３０を介して空気供給源に接続されていることにより、ベンチュリ２１にて空気を吸入・混合して排気を冷却し、ＳＣＲ触媒９に流入する排気の温度を確実に低下させることができる。 Further, according to the present embodiment, the venturi 21 has an air outlet 31 at the throat thereof, and the air outlet 31 is connected to the air supply source via the air control valve 30. The venturi 21 sucks and mixes air to cool the exhaust, and the temperature of the exhaust flowing into the SCR catalyst 9 can be reliably reduced.
尚、以上の実施形態では、ＤＰＦ８の再生要求時に、ＤＰＦ８に流入する排気の温度を上昇させるため、排気絞りのみを行っているが、排気絞りと同時に、燃料噴射量増量、後噴射、排気管内噴射、電気ヒータによる加熱を併用するようにしてもよい。このように併用するようにしても、排気絞りにより温度上昇させる分、燃費の悪化を抑制することができる。 In the above embodiment, when the regeneration of the DPF 8 is requested, only the exhaust throttling is performed in order to increase the temperature of the exhaust flowing into the DPF 8, but simultaneously with the exhaust throttling, the fuel injection amount increase, the post-injection, the exhaust pipe interior You may make it use together jetting and the heating by an electric heater. Even when used in this manner, fuel consumption can be prevented from deteriorating as much as the temperature is increased by the exhaust throttle.
また、図示の実施形態はあくまで本発明を例示するものであり、本発明は、説明した実施形態により直接的に示されるものに加え、特許請求の範囲内で当業者によりなされる各種の改良・変更を包含するものであることは言うまでもない。 The illustrated embodiments are merely examples of the present invention, and the present invention is not limited to those directly described by the described embodiments, and various improvements and modifications made by those skilled in the art within the scope of the claims. Needless to say, it encompasses changes.
１ ディーゼルエンジン（エンジン本体）
２ 排気マニホールド
３ 排気通路（排気管）
４ 第１ケーシング
５ 第２ケーシング
６ 連通路（内筒）
７ ディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）
８ ＤＰＦ
９ ＳＣＲ触媒
１０ アンモニア触媒
１１ 尿素水噴射ノズル
１２ 制御モジュール
１３ 排気絞り弁（バタフライバルブ）
２１ ベンチュリ
２２ 外筒
２３、２４ 開口
２５ バイパス通路
２６、２７ バイパスバルブ
２８ 環状空間
２９ 空気導入パイプ
３０ 空気制御バルブ
３１ 空気噴出口
５０ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）
1 Diesel engine (engine body)
2 Exhaust manifold 3 Exhaust passage (exhaust pipe)
4 1st casing 5 2nd casing 6 Communication path (inner cylinder)
7 Diesel oxidation catalyst (DOC)
8 DPF
9 SCR catalyst 10 Ammonia catalyst 11 Urea water injection nozzle 12 Control module 13 Exhaust throttle valve (butterfly valve)
21 Venturi 22 Outer cylinder 23, 24 Open 25 Bypass passage 26, 27 Bypass valve 28 Annular space 29 Air introduction pipe 30 Air control valve 31 Air outlet 50 Electronic control unit (ECU)
Claims (6)
前記フィルタと前記ＮＯｘ還元装置との間に、前記フィルタの再生要求時に排気通路を絞る排気絞り手段を設けたことを特徴とする、エンジンの排気浄化装置。 In an engine exhaust gas purification apparatus, comprising an exhaust path of an engine for collecting PM in exhaust gas and a NOx reduction device for reducing NOx using a reducing agent in this order.
An exhaust emission control device for an engine, characterized in that an exhaust throttle means is provided between the filter and the NOx reduction device to throttle an exhaust passage when the regeneration of the filter is requested.
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