JP2015086714A - Exhaust purification device of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関し、特に、ディーゼルエンジン、可変容量型油圧ポンプ及び排気浄化装置を備える建設機械におけるディーゼルエンジンの排気浄化装置として好適なものである。 The present invention relates to an exhaust gas purification device for an internal combustion engine, and is particularly suitable as an exhaust gas purification device for a diesel engine in a construction machine including a diesel engine, a variable displacement hydraulic pump, and an exhaust gas purification device.
油圧ショベルやクレーン等の作業車両はその駆動源(動力源)としてディーゼルエンジンを搭載しているが、このディーゼルエンジンから排出される粒子状物質(以下、PMとする)の排出量は、NOX、CO、HC等と共に年々規制が強化されてきている。
エンジンの排気中に含まれるNOX(窒素酸化物)を浄化するための排気浄化装置としては、排気中に尿素水を供給して生成されるアンモニアを還元剤として、排気中のNOXを還元するアンモニア選択還元型NOX触媒(Selective Catalytic Reduction)(以下、単にSCR触媒ともいう)を備えた排気浄化装置が使用されている。
Work vehicles such as hydraulic excavators and cranes are equipped with a diesel engine as a drive source (power source). The amount of particulate matter (hereinafter referred to as PM) discharged from this diesel engine is NO X Regulations have been strengthened year by year along with CO, HC, etc.
The exhaust gas purification device for purifying NO X (nitrogen oxides) contained in exhaust gas of the engine, the ammonia produced by supplying urea water as a reducing agent into the exhaust gas, reduce NO X in the
この排気浄化装置は、エンジン排気管に配設された前記SCR触媒の排気上流に、エンジンの運転状態に対応した流量の液体還元剤又はその前駆体を噴射供給し、SCR触媒上でNOXを選択還元反応させることで、NOXを無害成分に浄化するようにしたものである。 This exhaust purification device injects and supplies a liquid reducing agent or a precursor thereof at a flow rate corresponding to the operating state of the engine to the upstream side of the exhaust of the SCR catalyst disposed in the engine exhaust pipe, and NO X is supplied on the SCR catalyst. By performing a selective reduction reaction, NO X is purified to a harmless component.
このような排気浄化装置では、尿素水を排気中に供給するのが一般的であり、尿素水噴射弁などを用いて排気中に尿素水を噴射する。エンジンからの排気温度が低い状態が継続すると、噴射された霧状の尿素水の一部は、排気通路内の壁面などに衝突することにより液化して前記排気通路などに付着する。この排気通路などに付着した尿素水は、その水分が気化することにより、固形の尿素結晶等となって前記排気通路内の壁面に堆積し、尿素由来堆積物となる。 In such an exhaust purification device, urea water is generally supplied into the exhaust gas, and urea water is injected into the exhaust gas using a urea water injection valve or the like. If the state where the exhaust temperature from the engine is low continues, a part of the sprayed mist-like urea water is liquefied by colliding with the wall surface in the exhaust passage and adheres to the exhaust passage. The urea water adhering to the exhaust passage or the like is vaporized and deposited as solid urea crystals or the like on the wall surface in the exhaust passage to become urea-derived deposits.
このようにして尿素由来堆積物の生成が継続すると、前記排気通路における排気流動抵抗の増大や排気通路の閉塞を引き起こす問題を生じるおそれがある。また、排気温度が高温となった場合には、前記排気通路内に大量に堆積している尿素由来物が一気にアンモニアに転化して、前記SCR触媒に必要以上のアンモニアが供給され、余剰となったアンモニアの大気中への放出、即ちアンモニアスリップが発生するという問題がある。 If the generation of urea-derived deposits continues in this way, there is a risk of causing problems such as an increase in exhaust flow resistance in the exhaust passage and a blockage of the exhaust passage. Further, when the exhaust temperature becomes high, urea-derived substances accumulated in a large amount in the exhaust passage are converted into ammonia at a stretch, and more ammonia than necessary is supplied to the SCR catalyst. In addition, there is a problem that ammonia is released into the atmosphere, that is, ammonia slip occurs.
更に、余剰となったアンモニアが、後段のアンモニア酸化触媒上で、以下の式に示すような化学反応を起こし、温室効果ガスの亜酸化窒素(N20)が発生する問題もある。
4NH3+402→2N20+6H20
4NH3+4NO+302→4N20+6H20
Further, surplus ammonia causes a chemical reaction as shown in the following formula on the ammonia oxidation catalyst in the subsequent stage, and there is a problem that nitrous oxide (N 2 0), which is a greenhouse gas, is generated.
4NH 3 +40 2 → 2N 2 0 +
4NH 3 + 4NO + 30 2 → 4N 2 0 +
上記のことから、前記排気通路内に前記尿素由来物がある程度堆積した段階で、前記排気通路内を流動する排気の温度を一時的に上昇させ、堆積している前記尿素由来物をガス化させて除去することが考えられる。
この種従来技術としては、特許第4986973号公報(特許文献1)に記載されたものがある。この特許文献1のものは、排気通路内に尿素由来物が堆積して、この尿素由来堆積物が設定された堆積限界値に達したと判定したときに、排気通路中の排気温度が目標温度となるように排気昇温制御を行う制御手段を備えている。
From the above, at a stage where the urea-derived material has accumulated to some extent in the exhaust passage, the temperature of the exhaust gas flowing in the exhaust passage is temporarily raised to gasify the urea-derived material that has accumulated. It is possible to remove it.
As this kind of prior art, there is one described in Japanese Patent No. 4986973 (Patent Document 1). According to the method disclosed in
そして、この制御手段は、制御開始当初は比較的低い目標温度まで排気温度を上昇させるので、尿素由来堆積物が一気にガス化してアンモニアに転化するのを抑制し、アンモニアスリップの発生を防止するようにしている。
また、尿素由来堆積物の堆積量が減少するのに伴ってアンモニアスリップが発生しにくくなるので、前記制御手段は、前記堆積量が減少するに従い目標温度を上昇させることにより、速やかに尿素由来堆積物を排気通路内から除去するようにしている。
And since this control means raises exhaust gas temperature to the comparatively low target temperature at the beginning of control, it suppresses that the urea-derived deposit is gasified at a stretch and is converted into ammonia, and prevents the occurrence of ammonia slip. I have to.
In addition, since the ammonia slip is less likely to occur as the deposition amount of the urea-derived deposit decreases, the control means quickly increases the target temperature by increasing the target temperature as the deposition amount decreases. Things are removed from the exhaust passage.
なお、エンジンの様々な運転状態において、アンモニアスリップを生じることなくSCR触媒に供給可能なアンモニアの単位時間あたりの供給量を求め、アンモニアの供給量に対応した尿素由来堆積物からの単位時間あたりのアンモニア生成量を維持可能な排気温度を前記目標温度としている。 In various operating states of the engine, the supply amount per unit time of ammonia that can be supplied to the SCR catalyst without causing ammonia slip is obtained, and the per unit time from the urea-derived deposit corresponding to the supply amount of ammonia. The exhaust temperature capable of maintaining the ammonia production amount is set as the target temperature.
しかしながら、上記特許文献1に記載のものでは、前記制御手段は、制御開始当初は比較的低い目標温度まで排気温度を上昇させるので、尿素由来堆積物が一気にガス化してアンモニアに転化するのを抑制し、アンモニアスリップの発生を防止することが可能となる。しかし、この特許文献1のものでは、NOX排出量が多いエンジン稼動領域においては、選択還元型NOX触媒(SCR触媒)へのアンモニアの吸着量が過剰に低下してしまうため、前記SCR触媒のNOX浄化性能も大きく低下するおそれがあるという課題を有する。
However, in the thing of the said
本発明の目的は、選択還元型NOX触媒のNOX浄化性能を悪化させることなくアンモニアの大気中への放出や、温室効果ガスの亜酸化窒素(N20)の発生を抑制できる内燃機関の排気浄化装置を得ることにある。 An object of the present invention is an internal combustion engine that can suppress the release of ammonia into the atmosphere and the generation of nitrous oxide (N 2 0) as a greenhouse gas without deteriorating the NO X purification performance of the selective reduction type NO X catalyst. It is to obtain an exhaust gas purification device.
上記目的を達成するため、本発明は、エンジンの排気通路に配設され、尿素水を供給して生成されるアンモニアを還元剤として排気中のNOXを選択還元する選択還元型NOX触媒と、この選択還元型NOX触媒の上流側の前記排気通路内に尿素水を供給するための還元剤供給装置と、前記排気通路内に堆積した尿素由来物の堆積量が所定量に達すると、前記排気通路内の排気温度を目標温度にするように排気昇温制御を行う排気昇温制御手段とを備えた内燃機関の排気浄化装置において、前記排気通路における前記選択還元型NOX触媒よりも上流側の排気温度を検出する温度センサと、この温度センサにより検出された排気の温度に基づいて、前記排気通路に堆積した尿素由来堆積物からガス化して離脱するアンモニアの単位時間当たりの離脱量を推定する離脱量推定手段と、前記排気通路における前記選択還元型NOX触媒よりも上流側のNOX濃度を検出するNOXセンサと、このNOXセンサにより検出されたNOX濃度と、前記離脱量推定手段で推定されたアンモニアの単位時間当たりの離脱量に基づいて、前記排気通路中のNOX濃度が目標濃度となるように前記排気通路中へのNOX排出量を制御するNOX排出量調整手段を備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention provides a selective reduction type NO X catalyst that is disposed in an exhaust passage of an engine and selectively reduces NO X in exhaust using ammonia generated by supplying urea water as a reducing agent. A reducing agent supply device for supplying urea water into the exhaust passage on the upstream side of the selective reduction type NO X catalyst, and when the amount of urea-derived material deposited in the exhaust passage reaches a predetermined amount, In an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, comprising an exhaust gas temperature raising control means for performing an exhaust gas temperature raising control so that the exhaust gas temperature in the exhaust passage becomes a target temperature, than the selective reduction type NO X catalyst in the exhaust passage. Based on the temperature sensor that detects the exhaust gas temperature on the upstream side and the temperature of the exhaust gas detected by this temperature sensor, the unit time of ammonia that gasifies and separates from the urea-derived deposits accumulated in the exhaust passage A withdrawal amount estimating means for estimating the Rino withdrawal amount, the NO X sensor for detecting the concentration of NO X upstream of the selective reduction type NO X catalyst in the exhaust passage, NO X detected by the NO X sensor Based on the concentration and the ammonia release amount per unit time estimated by the release amount estimation means, the NO X emission amount into the exhaust passage is adjusted so that the NO X concentration in the exhaust passage becomes the target concentration. It is characterized by comprising NO X emission amount adjusting means for controlling.
また、本発明は、上記の内燃機関の排気浄化装置において、前記排気通路を流通する排気の一部を、EGR(排気再循環)ガスとして前記内燃機関の吸気通路に還流するためのEGR通路と、該EGR通路に設けられ前記EGRガスの量を制御するEGR弁とを備え、前記NOX排出量調整手段は、前記EGR弁の開度を通常制御時における開度より増加或いは減少させてNOX排出量を調整し、前記離脱量推定手段により推定されたアンモニアの単位時間当たりの離脱量と前記NOXセンサにより検出されたNOX濃度から推定される単位時間当たりのNOX排出量との比較結果に基づいて、前記EGR弁の開度を決定することを特徴とする。 Further, the present invention provides an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, wherein an EGR passage for returning a part of the exhaust gas flowing through the exhaust passage to the intake passage of the internal combustion engine as EGR (exhaust gas recirculation) gas; , and a EGR valve which controls an amount of the EGR gas provided in the EGR passage, the NO X emission adjusting means, the opening degree of the EGR valve increases or decreases from the opening at the time of normal control NO The amount of ammonia released per unit time estimated by the above-mentioned amount-of-leaving amount estimation means and the amount of NO X emissions per unit time estimated from the NO X concentration detected by the NO X sensor are adjusted. The opening degree of the EGR valve is determined based on the comparison result.
更に、本発明は、上記内燃機関の排気浄化装置において、前記排気昇温制御手段が排気昇温制御を実行しているときには、前記還元剤供給装置から前記排気通路内への尿素水の供給を中止することを特徴とする。 Furthermore, the present invention provides the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, wherein when the exhaust gas temperature raising control means is executing exhaust gas temperature raising control, urea water is supplied from the reducing agent supply device into the exhaust passage. It is characterized by stopping.
また、本発明は、上記内燃機関の排気浄化装置において、前記還元剤供給装置の上流側の前記排気通路に酸化触媒を設け、前記排気昇温制御手段は、前記酸化触媒に流入する排気中への燃料供給量を制御することにより排気昇温制御を行うことを特徴とする。 In the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, an oxidation catalyst is provided in the exhaust passage on the upstream side of the reducing agent supply device, and the exhaust temperature raising control means is configured to enter the exhaust gas flowing into the oxidation catalyst. The exhaust gas temperature raising control is performed by controlling the fuel supply amount.
本発明の内燃機関の排気浄化装置によれば、選択還元型NOX触媒のNOX浄化性能を悪化させることなくアンモニアの大気中への放出や、温室効果ガスの亜酸化窒素(N20)の発生を抑制できる内燃機関の排気浄化装置を得ることができる効果が得られる。 According to the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine of the present invention, ammonia is released into the atmosphere without deteriorating the NO x purification performance of the selective reduction type NO x catalyst, and nitrous oxide (N 2 0) of a greenhouse gas. An effect of obtaining an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine that can suppress the occurrence of the above is obtained.
以下、本発明の具体的実施例を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, specific examples of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の内燃機関の排気浄化装置の実施例1を示す全体構成図である。本実施例では、ディーゼルエンジン、可変容量型油圧ポンプ及び排気浄化装置を備える油圧ショベルなどの建設機械に使用されている内燃機関(本実施例ではディーゼルエンジン)の排気浄化装置に本発明を適用した例を説明する。 FIG. 1 is an overall configuration diagram showing a first embodiment of an exhaust emission control device for an internal combustion engine according to the present invention. In the present embodiment, the present invention is applied to an exhaust purification device of an internal combustion engine (diesel engine in this embodiment) used in a construction machine such as a diesel engine, a variable displacement hydraulic pump, and a hydraulic excavator provided with an exhaust purification device. An example will be described.
建設機械に使用されている内燃機関としてのディーゼルエンジンにおける排気浄化装置は、尿素水溶液を液体還元剤として使用し、エンジン排気中に含まれるNOXを触媒還元反応により浄化する排気浄化装置を備えている。 An exhaust gas purification apparatus in a diesel engine as an internal combustion engine used in construction machinery includes an exhaust gas purification apparatus that uses an aqueous urea solution as a liquid reducing agent and purifies NO X contained in engine exhaust gas by a catalytic reduction reaction. Yes.
この排気浄化装置を図1により説明する。図1において、1は4気筒のディーゼルエンジン(以下、単にエンジンともいう)、2は高圧の燃料を各気筒に噴射するための燃料噴射弁(インジェクタ)である。3は吸気通路、4は排気通路で、前記吸気通路3にはターボチャージャー5の圧縮機5aが設けられ、前記排気通路4には前記ターボチャージャー5のタービン5bが設けられている。前記タービン5bの回転軸は前記圧縮機5aの回転軸と連結され、前記タービン5bが前記排気通路4内を流れる排気により回転されることにより、前記圧縮機5aを駆動するように構成されている。
This exhaust purification device will be described with reference to FIG. In FIG. 1, 1 is a 4-cylinder diesel engine (hereinafter also simply referred to as an engine), and 2 is a fuel injection valve (injector) for injecting high-pressure fuel into each cylinder. 3 is an intake passage, 4 is an exhaust passage, a
前記吸気通路3から吸気された空気は、前記ターボチャージャー5の圧縮機5aに流入し、該圧縮機5aで昇圧された空気はインタークーラ6及び吸気制御弁7を介して吸気マニホールド8に入り、ここからエンジン1の各気筒に導入される。また、エンジン1の各気筒から排出される排気は排気マニホールド9から前記排気通路4に流入し、前記ターボチャージャー5のタービン5bを通過後、第1の排気後処理装置12に流入するように構成されている。この第1の排気後処理装置12には酸化触媒13が設けられており、この酸化触媒13は、排気中の一酸化窒素(NO)を酸化させて二酸化窒素(NO2)を生成する。
The air sucked from the
この第1の排気後処理装置12の下流側には、排気通路4aを介して第2の排気後処理装置14が設けられている。この第2の排気後処理装置14内には、アンモニアを還元剤として排気中の窒素酸化物(NOx)を選択還元して排気を浄化するアンモニア選択還元型NOx触媒(SCR触媒)15が設けられていると共に、このSCR触媒15の下流側にはSCR触媒15から流出したアンモニアを酸化させて除去するためのアンモニア酸化触媒16が設けられている。
A second
前記SCR触媒15は、通常脱硝に用いられている触媒であればどのような物でも良く、例えば酸化チタンにバナジウム、タングステン等の脱硝活性成分を担時した触媒や、銅、鉄、セリウムなどの遷移金属をイオン交換したゼオライトを、コージェライトハニカム構造体などに担時した触媒などが好適である。
The
前記第1排気後処理装置12と第2排気後処理装置14との間の前記排気通路4aには、この排気通路4a内の排気中に還元剤(尿素水)を噴射供給するための還元剤供給装置17の噴射ノズル17aが設けられている。18は尿素水を貯留した還元剤タンク(尿素水タンク)で、この還元剤タンク18内の尿素水溶液はポンプ17b、還元剤制御弁17c及び還元剤供給配管17dを介して噴射ノズル17aに供給され、その噴射ノズル17aから前記排気通路4a内の排気中に尿素水が噴射されるように構成されている。前記還元剤供給装置17は、前記噴射ノズル17a、ポンプ17b、還元剤制御弁17c、還元剤供給配管17d、還元剤流量センサ17eなどにより構成されている。
A reducing agent for injecting and supplying a reducing agent (urea water) into the
前記還元剤タンク18には、還元剤の濃度を検出する還元剤濃度センサ19及び還元剤(尿素水溶液)の残量を検出する液面センサ20が設けられている。
前記還元剤供給装置17から噴射された霧状の尿素水は、排気の熱により加水分解してアンモニアとなり、前記SCR触媒15に供給される。このSCR触媒15は供給されたアンモニアと排気中のNOxとの脱硝反応を促進することにより、NOxを還元浄化して無害なN2とする。
なお、このとき、アンモニアがNOxと反応せずにSCR触媒15から流出した場合には、このアンモニアが、下流側に配置された前記アンモニア酸化触媒16によって酸化され除去されるように構成されている。
The reducing
The atomized urea water sprayed from the reducing
At this time, when ammonia flows out of the
前記第1の排気後処理装置12内に設けた酸化触媒13の上流側には排気の温度を検出するための温度センサ21が設けられ、更に前記酸化触媒13の下流側にも、酸化触媒13通過後の排気の温度を検出するための温度センサ22が設けられている。また、前記第2の排気後処理装置14内に設けた前記SCR触媒15の上流側の排気通路4aにも排気温度を検出するための温度センサ23が設けられている。更に、前記SCR触媒15の上流側の排気通路4aには、この排気通路4a内を流れる排気中のNOx濃度を測定するためのNOxセンサ24が設けられ、前記第2の排気後処理装置14内に設けた前記酸化触媒16の下流側にもNOxセンサ25が設けられ、大気に放出される排気中のNOx濃度を測定するようにしている。
A
また、前記排気マニホールド9と前記吸気マニホールド8とを接続するように排気再循環通路、即ちEGR通路10が設けられており、このEGR通路10にはEGR弁11が設けられている。前記エンジン1の運転中にはEGR弁11の開度に応じて排気マニホールド9側から吸気マニホールド8側に排ガスの一部がEGRガスとして還流されるように構成されている。
Further, an exhaust gas recirculation passage, that is, an
なお、26は前記エンジン1の各気筒共通のコモンレールであり、このコモンレール26に蓄えられた高圧の燃料(軽油)は、各気筒に設けられた前記燃料噴射弁2に供給され、各燃料噴射弁2からそれぞれの気筒内に噴射される。
前記還元剤タンク18に貯留されている尿素水溶液は、前記還元剤供給装置17を介して噴射ノズル17aから前記排気通路4aへと供給されるが、この還元剤供給装置17の前記還元剤制御弁17cは還元剤噴射制御ユニット(以下、DCUという)30により制御され、エンジン運転状態に対応した尿素水溶液を前記噴射ノズル17aへと断続的に供給するようになっている。また、前記還元剤濃度センサ19及び前記還元剤の液面センサ20からの検出信号は前記DCU30に入力されるように構成されている。
The urea aqueous solution stored in the reducing
前記噴射ノズル17aから噴射供給された尿素水溶液は、排気の熱及び排気中の水蒸気により加水分解され、これによりアンモニアが発生する。発生したアンモニアは、前記SCR触媒15において排気中のNOXと反応し、水及び無害なガスに浄化する。また、前記SCR触媒15を通過したアンモニアは、その下流側に配置されたアンモニア酸化触媒16により酸化されるので、異臭を放つアンモニアが大気中に放出されることを防止できる。
The aqueous urea solution injected and supplied from the
31は、エンジン1の運転制御をはじめとして総合的な制御を行うためのECU(エンジンコントロールユニット)であり、各種手順を実行する演算部(CPU)、予め各種設定値を記憶する記憶部(メモリ)、タイマカウンタ、入出力装置等を備えるコントローラユニットなどで構成され、様々な制御量の演算を行うと共に、その制御量に基づき各種デバイスの制御を行っている。
31 is an ECU (engine control unit) for performing comprehensive control including operation control of the
前記ECU31の入力側には、各種制御に必要な情報を収集するため、上述した排気温度センサ21〜23、NOxセンサ24,25の他、エンジンの回転速度Neを検出する回転センサやエンジンの冷却水温を検出する水温センサなどの各種センサ類が接続されている。また、前記ECU31の出力側には、演算した制御量に基づき制御が行われる各気筒の燃料噴射弁2、吸気制御弁7及びEGR弁11などの各種デバイス類が接続されている。
In addition to the exhaust
前記DCU30は、還元剤噴射制御を行うための制御装置であるが、前記ECU31と同様のコントローラユニットで構成されている。このDCU30の入力側には、上述したように前記還元剤濃度センサ19及び前記液面センサ20などの各種センサ類が接続されている。また、このDCU30の出力側には演算した制御量に基づき制御が行われる前記還元剤制御弁17cなどの各種デバイス類が接続されている。
The
前記DCU30とECU31とはCAN通信で繋がっていて、エンジン側の情報(例えば、NOxセンサ、温度センサ、回転センサの各検出信号)がECU31を通じてDCU30に提供される。また、例えば、還元剤の残量、還元剤の噴射量、還元剤の濃度等の還元触媒に関する情報もDCU30を通じてECU31に提供される。従って、これらの情報は前記CANを通して相互利用できるようになっている。
The
なお、CANとは、Controller Area Networkの略称であって、車載向けの多重通信に使用されるリアルタイム・アプリケーション向けのシリアル通信をいう。
そして、ECU31は、CANを介して相互接続されるDCU30と協働し、エンジン1に取り付けられた燃料噴射弁2、吸気制御弁7、EGR弁11などを夫々制御する。
CAN is an abbreviation for Controller Area Network and refers to serial communication for real-time applications used for in-vehicle multiplex communication.
And ECU31 cooperates with DCU30 mutually connected via CAN, and controls the
前記DCU30は、ROM(Read only Memory)などに記憶された制御プログラムを実行することで、排気温度、エンジンの回転速度及び負荷に応じて前記還元剤供給装置17を電子制御する。ここで、エンジンの負荷としては、例えば、燃料噴射流量、吸気流量、過給圧力、ポンプ圧力、ポンプ流量など、トルクと密接に関連する状態量を適用することができる。また、エンジン1の回転速度及び負荷は、前記ECU31から読み込む構成に限らず、公知のセンサによって直接検出するようにしても良い。
The
なお、本実施例では、前記排気通路4a内に尿素由来物がある程度堆積して所定量に達すると、前記排気温度センサ23により検出されるSCR触媒15の入口側温度Tgを昇温させるように排気の昇温制御を実行し、これにより前記排気通路4aに堆積した尿素由来物を除去する。
In this embodiment, when a certain amount of urea is accumulated in the
この排気昇温制御(排気昇温制御手段)について説明する。
本実施例では、前記還元剤供給装置17の上流側の前記排気通路4に前記酸化触媒13を設けているが、更にこの酸化触媒13に流入する排気中に燃料を供給できるように構成されている。例えば、エンジン1ヘの燃料供給を各気筒内への燃料噴射によって行っている場合には、動力の発生に寄与しないタイミングで燃料を追加噴射(ポスト噴射)することにより、排気中に燃料を供給することができる。この方法によれば、排気中への燃料供給のために新たな装置を設ける必要がない。或いは、特別に設けた別の燃料噴射弁(インジェクタ)を設けて、前記酸化触媒13の上流側の排気通路4に、燃料を配管噴射させることにより、排気中に燃料を供給するようにしても良い。
This exhaust temperature increase control (exhaust temperature increase control means) will be described.
In this embodiment, the
このように排気中に燃料を供給することにより、この燃料を前記酸化触媒13で酸化させ、これにより排気温度を上昇させて目標温度になるように制御する。本実施例では、このようにして排気昇温制御を行うので、排気温度を目標温度にすることが容易に可能となり、目標温度に上昇させた排気を前記還元剤供給装置17より下流側の排気通路4aに流入させることができる。
By supplying the fuel into the exhaust gas in this way, the fuel is oxidized by the
更に、本実施例では、前記排気通路4内の排気昇温制御を行う前記排気昇温制御手段が排気昇温制御を実行しているときには、前記還元剤供給装置17から前記排気通路4a内への還元剤(尿素水)の供給を中止するようにしている。
このように構成することにより、排気昇温制御を実行しているときには、還元剤供給装置17からの尿素水の供給が行われないので、前記SCR触媒15に供給されるアンモニアの量は、尿素由来堆積物からのアンモニア離脱量(尿素由来堆積物からガス化して離脱するアンモニアの単位時間当たりの離脱量)のみとなり、より容易にアンモニア供給量を制御できる。
Further, in this embodiment, when the exhaust temperature raising control means for performing the exhaust temperature raising control in the
With this configuration, when the exhaust gas temperature raising control is being performed, urea water is not supplied from the reducing
更に、本実施例では、この排気昇温制御に加え、尿素由来堆積物の離脱量に応じて、これに合わせた適切なNOX排出量となるように制御するものである。即ち、前記排気通路中のNOX濃度が目標濃度になるように、前記排気通路中へのNOX排出量を調整するNOX排出量調整手段を備え、アンモニアの大気中への放出や温室効果ガスである亜酸化窒素(N20)の発生を抑制するように制御している。
このNOX排出量を調整する制御(NOX排出量の調整制御)を実行するための前記NOX排出量調整手段について説明する。
Further, in this embodiment, in addition to the exhaust gas Atsushi Nobori control, depending on the departure amount of urea-derived deposits, thereby controlling so as to correct NO X emissions were accordingly. That is, the so concentration of NO X in the exhaust passage becomes equal to the target density, comprising a NO X emission amount adjusting means for adjusting the NO X emissions the to the exhaust passage during the release and greenhouse ammonia into the atmosphere Control is performed to suppress the generation of nitrous oxide (N 2 0), which is a gas.
For the NO X emission adjusting means for performing the control for adjusting the NO X emissions (NO X emissions adjustment control) will be described.
本実施例では、前述したように、前記排気マニホールド(排気通路)9と前記吸気マニホールド(吸気通路)8とを接続するようにEGR通路(排気再循環通路)10が設けられ、エンジン排気の一部をEGR(排気再循環)ガスとして前記エンジン1の吸気側に還流している。また、このEGR通路10にはEGR弁11が設けられている。前記NOX排出量調整手段は、前記EGR弁11の開度を、通常制御時における開度より増加或いは減少させることにより、NOX排出量を調整するものである。
In this embodiment, as described above, an EGR passage (exhaust gas recirculation passage) 10 is provided so as to connect the exhaust manifold (exhaust passage) 9 and the intake manifold (intake passage) 8, thereby The portion is recirculated to the intake side of the
更に詳しく説明する。
本実施例では、前記排気通路4aにおける前記SCR触媒よりも上流側の排気温度を検出する温度センサ23と、この温度センサ23により検出された排気の温度に基づいて、前記排気通路4aに堆積した尿素由来堆積物からガス化して離脱するアンモニアの単位時間当たりの離脱量を推定する離脱量推定手段を備えている。また、前記排気通路4aにおける前記SCR触媒15よりも上流側のNOX濃度を検出するNOXセンサ24を備えている。
This will be described in more detail.
In this embodiment, a
前記NOX排出量調整手段は、前記NOXセンサ24により検出されたNOX濃度と、前記離脱量推定手段で推定されたアンモニアの単位時間当たりの離脱量に基づいて、前記排気通路4,4a中のNOX濃度が目標濃度となるように、前記排気通路4,4a中へのNOX排出量を制御するものである。
The NO X emission amount adjusting means is based on the NO X concentration detected by the NO X sensor 24 and the ammonia release amount per unit time estimated by the release amount estimation means. as concentration of NO X in is the target concentration, and controls the NO X emissions the into the
即ち、排気通路4aに堆積した尿素由来堆積物からガス化して離脱するアンモニアの単位時間当たりの離脱量を推定する離脱量推定手段により推定されたアンモニアの単位時間当たりの離脱量と、前記NOXセンサ24により検出されたNOX濃度から推定される単位時間当たりのNOX排出量をモル数に換算(グラムをモルに換算)して比較し、その比較結果に基づいて、前記EGR弁11の開度補正量を決定するものである。
That is, the amount of ammonia released per unit time estimated by the amount-of-detachment estimation means for estimating the amount of ammonia released from the urea-derived deposit deposited in the
なお、EGR弁11の開度制御によるNOX排出量の調整については、後述する図3の説明で詳しく述べる。
また、図1に示す例では、前記排気マニホールド9と前記吸気マニホールド8とを接続するようにEGR通路10が設けられているが、このEGR通路10は前記エンジン1の排気側と吸気側を接続する通路であれば良く、例えば前記排気通路4と前記エンジン1の吸気側とを接続するようにしても良い。
Incidentally, the adjustment of the NO X emissions control of the opening degree of the
Further, in the example shown in FIG. 1, an
このように前記EGR弁11を制御することにより、前記排気昇温制御による尿素由来堆積物の離脱量に合わせて適切なNOX量に増減させることができ、アンモニアの大気中への放出や温室効果ガスの亜酸化窒素(N20)の発生を抑制することができる。
また、前記EGR弁11によるNOX排出量調整制御は、応答性が良く、またドライバビリティを大きく損なうことなく速やかにNOX排出量を増加させたり、減少させたりすることができる。
By controlling the
Further, the NO X emission amount adjustment control by the
以下、本実施例の内燃機関の排気浄化装置の具体的制御例を図2により説明する。図2は図1に示すECU31が実行する排気昇温制御を説明するフローチャートである。
ECU31は、排気管4a内における尿素由来堆積物の堆積状態に応じ、尿素由来堆積物を除去するために排気昇温制御を図2に示すフローチャートに従って実行する。なお、この排気昇温制御は、エンジン1の始動に伴って開始され、エンジン1の停止に伴って終了する。
Hereinafter, a specific control example of the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine of the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a flowchart for explaining the exhaust gas temperature raising control executed by the
The
運転者がキースイッチをスタート位置に回転させると、前記ECU31はスタート信号を発して、エンジン1を始動させる(ステップS1)。その後、キースイッチはON位置に自動的に戻り、その位置で、運転者がアクセルを踏み込み、低速Loから高速Hiにしていくと、前記ECU31はアクセル信号を発し、ガバナの設定値を変化させることによりエンジン回転数を制御する。
When the driver rotates the key switch to the start position, the
この制御が開始されると、前記ECU31はステップS2で、フラグFの値が1であるか否かを判断する。このフラグFの値は、後述する判定に基づき、排気通路4内への尿素由来物の堆積量が限界に達したか否か、即ち尿素由来堆積物を除去するための排気昇温制御が必要であるか否かを示すものであり、そのフラグFの値が1になると尿素由来物の堆積量が限界に達したことを示すものである。なお、前記フラグFの初期値は0である。
When this control is started, the
前記尿素由来物の堆積量が限界に達したか否かの判定手段としては、例えば、排気通路4,4a内における前記還元剤供給装置17の噴射ノズル17a位置よりも上流側の圧力を圧力センサ(図示せず)で検出することにより判定することができる。即ち、前記尿素由来物が堆積していくのは、主に前記噴射ノズル17aと前記SCR触媒15との間の排気通路4a内面(排気管内面)であり、この部分に前記尿素由来物が堆積していくと、流路抵抗が増大し、その上流側の圧力が上昇するので、この部分の圧力を検出することで、尿素由来物の堆積量が限界に達したかどうかを判定することができる。
As a means for determining whether or not the amount of the urea-derived material has reached the limit, for example, the pressure sensor detects the pressure upstream of the position of the
なお、前記尿素由来物の堆積量が限界に達したか否かの判定手段としては、上記の他に、例えばアンモニア酸化触媒16の下流にも圧力センサを設けるようにすれば、噴射ノズル17a上流側の前記圧力センサとアンモニア酸化触媒16下流側の前記圧力センサにより、差圧ΔPを求めて、この差圧△Pが所定値以上となることにより、尿素由来物の堆積量が限界に達したと判定することもできる。
In addition to the above, as a means for determining whether or not the accumulated amount of the urea-derived material has reached the limit, for example, if a pressure sensor is also provided downstream of the
また、上記の判定手段の他に、エンジン1の運転領域が尿素由来物が堆積していく運転領域にある状態のときの時間を計時し、この計時時間が尿素由来物の堆積限界となる堆積限界判定時間に達したときに、排気通路内への尿素由来物の堆積量が増加して限界に達したと判定してもよい。
このような判定手段により、尿素由来物の堆積量が限界に達したか否かを判定し、限界に達したと判定すると、前記フラグFの値を1とする。
In addition to the above-described determination means, the time when the operation region of the
By such determination means, it is determined whether or not the amount of accumulated urea-derived material has reached the limit. If it is determined that the limit has been reached, the value of the flag F is set to 1.
前記フラグFの初期値は0となっているので、この場合(F=0)にはステップS2でフラグFの値が1ではないと判断し、処理をステップS3に進める。ステップS3では、尿素水を供給可能な条件が成立して、SCR触媒15へのアンモニア供給を必要とする状態になったか否かを判断する。
具体的には、前記排気温度センサ23が検出した排気温度に基づき、前記SCR触媒15が活性化しているか否かを判定し、このSCR触媒15が活性化していると判定したときには、尿素水を供給可能な条件が成立し、SCR触媒15へのアンモニアの供給が必要な状態になったと判断する。
Since the initial value of the flag F is 0, in this case (F = 0), it is determined in step S2 that the value of the flag F is not 1, and the process proceeds to step S3. In step S <b> 3, it is determined whether or not a condition capable of supplying urea water is satisfied and a state in which ammonia supply to the
Specifically, based on the exhaust temperature detected by the
このステップS3で尿素水供給条件が成立したと判断した場合、ステップS4に進め、前記噴射ノズル17aからの尿素水噴射を許可して、尿素水を排気通路4aに噴射する。
一方、前記ステップS3で尿素水供給条件が成立していないと判断した場合には今回の制御周期を終了する。
If it is determined in step S3 that the urea water supply condition is satisfied, the process proceeds to step S4, the urea water injection from the
On the other hand, if it is determined in step S3 that the urea water supply condition is not satisfied, the current control cycle is terminated.
前記ステップS2において、フラグの値Fが1になったと判断されると、排気通路4を流れる排気温度を上昇させる制御(排気昇温制御)を行い、これにより排気通路4a内に堆積した尿素由来物を溶解させて除去し、エンジン性能の低下を抑制する。即ち、ステップS5に進み、前記ECU31が燃料噴射弁2からの主噴射量や、回転センサによって検出されたエンジン1の回転数などに基づき、エンジン1が排気を昇温可能な運転状態にあるか否かを判定する。エンジン1が排気昇温可能な運転状態にないと判定した場合には、前記ECU31は排気昇温制御を中止して、その制御周期を終了する。即ち、エンジン1が、排気昇温制御を実行できる運転状態とならない限り、この排気昇温制御は行われない。
If it is determined in step S2 that the flag value F has reached 1, control is performed to increase the temperature of the exhaust gas flowing through the exhaust passage 4 (exhaust temperature rise control), thereby deriving from the urea accumulated in the
前記ステップS5において、エンジン1が排気昇温制御可能な運転状態にあると判定すると、ECU31は処理をステップS6に進めて排気昇温制御を実行し、ステップS6以降の処理を行う。このとき前記フラグFの値は1であるため、前記還元剤供給装置17の還元剤供給弁17cは閉じられ、尿素水の排気通路4aへの噴射は中止されている。即ち、尿素水を排気通路4aに供給しない状態で排気昇温制御は実行される。
If it is determined in step S5 that the
排気昇温制御が実行されると、排気の昇温が継続された状態でステップS7に進み、排気昇温制御完了判定タイマAを起動させ、その後にステップS8に進む。
ステップS8では、予め設定されているエンジン運転状況における尿素由来堆積物離脱量マップから、排気を昇温させる際の目標温度における単位時間あたりの離脱量を読み出す。前記尿素由来堆積物離脱量マップは図4に示すように、予め実験等により、機種毎に、エンジン1の排気温度に対する尿素由来堆積物の単位時間あたりの離脱量を、排気温度をパラメータとして求めておき、このような尿素由来堆積物離脱量マップを前記ECU31の記憶部に記憶しておく。
When the exhaust gas temperature raising control is executed, the process proceeds to step S7 in a state where the exhaust gas temperature has been continued, the exhaust gas temperature raising control completion determination timer A is started, and then the process proceeds to step S8.
In step S8, the separation amount per unit time at the target temperature when the exhaust gas is heated is read from the urea-derived deposit separation amount map in the preset engine operating condition. As shown in FIG. 4, the urea-derived deposit detachment amount map is obtained in advance by experiment or the like for each model to determine the urea-derived deposit detachment amount per unit time with respect to the exhaust temperature of the
次に、ステップS9では、排気昇温制御によりガス化して離脱した尿素由来物が全部アンモニアに変換されると仮定して、排気ガス中のアンモニア(NH3)の量を算出する。
次のステップS10では、NOXセンサ24の検出値から排気ガス中のNOX量(NOXmass)を算出する。具体的には、次の(1)式に示すように、NOXセンサ24から検出されたNOX濃度(NOXconc)を排気流量(Qout)で掛けて算出する。
NOXmass=NOxconc × Qout …(1)
Next, in step S9, the amount of ammonia (NH 3 ) in the exhaust gas is calculated on the assumption that all the urea-derived substances gasified and separated by the exhaust gas temperature raising control are converted into ammonia.
In the
NO X mass = NO x conc × Q out (1)
同じ運転状況において、前記EGR弁11の開度を調整して、EGR通路10を流れる排気循環量QEGRを増減させることにより、次の(2)式に示すように、排気通路4を流れる排気流量Qoutを制御することもできる。
Qout= QIN − QEGR …(2)
In the same operating condition, the exhaust gas flowing through the
Q out = Q IN - Q EGR ... (2)
ステップS11では、前記算出された排気ガス中のアンモニア(NH3)の量とNOX量(NOXmass)をモルに換算して「NH3/N0Xモル比」が1付近であるか否かを判定する。即ち、許容範囲をαとすれば、次式(3)を満たす場合には、「NH3/N0Xモル比」が1付近であることの条件を満たすので、NOX量調整制御を実行することなく、ステップS13に進む。また、次式(4)を満たす場合には「NH3/N0Xモル比」が1付近であることの条件を満たさないので、ステップS12に進んでNOX量調整制御を実行する。
|1−NH3/NOX|≦α …(3)
|1−NH3/NOX|>α …(4)
In step S11, whether or not “NH 3 / N0 X molar ratio” is around 1 by converting the calculated amount of ammonia (NH 3 ) and NO X amount (NO Xmass ) in the exhaust gas into moles. Determine. That is, if the allowable range is α, the condition that “NH 3 / N0 X molar ratio” is near 1 is satisfied when the following expression (3) is satisfied, and therefore, the NO X amount adjustment control is executed. Without proceeding to step S13. Further, when the following expression (4) is satisfied, the condition that the “NH 3 / N0 X molar ratio” is around 1 is not satisfied, so the routine proceeds to step S12 and the NO X amount adjustment control is executed.
| 1-NH 3 / NOX | ≦ α (3)
| 1-NH 3 / NOX |> α (4)
ステップS13では、排気昇温制御完了判定タイマAの値が完了判定時間A0に達したか否かを判定する。完了判定時間A0に達すると、前記フラグFの値を0とし(ステップS14)、排気昇温制御を終了する(ステップS15)。この時点では排気通路4a内の尿素由来堆積物が全て消滅したと見なすことができる。
前記フラグFの値が0になるのを受けて、ステップS16では、次回の計時処理に備えて前記排気昇温制御完了判定タイマAをリセット(A=0)する。また、ステップS17において、還元剤供給装置17からの尿素水供給が許可となり、噴射ノズル17aから排気通路4aへの尿素水の噴射が再開される。
In step S13, it is determined whether or not the value of the exhaust gas temperature raising control completion determination timer A has reached the completion determination time A0. When the completion determination time A0 is reached, the value of the flag F is set to 0 (step S14), and the exhaust gas temperature raising control is ended (step S15). At this time, it can be considered that all the urea-derived deposits in the
In response to the value of the flag F becoming 0, in step S16, the exhaust gas temperature increase control completion determination timer A is reset (A = 0) in preparation for the next timing process. In step S17, the urea water supply from the reducing
図3は、図1に示すECU31が実行するNOX排出量調整制御を説明するフローチャートである。この図3により、NOX排出量調整制御によるNOX量を増減させる制御について説明する。
前記ECU31は、上述したように、排気通路4a内における尿素由来堆積物の堆積状態に応じ、尿素由来堆積物を除去するために排気昇温制御を実行する。このような排気昇温制御と並行して、エンジン1から排出される排気中のNOX量調整制御が図3に示すフローチャートに従って実行される。
FIG. 3 is a flowchart for explaining the NO X emission amount adjustment control executed by the
As described above, the
まず、制御がスタートすると(ステップS21)、前記ECU31はステップS22において、「NH3/N0Xモル比」が1付近であるか否かを判定する。「NH3/NOXモル比」が1付近であると判定した場合、その制御周期を終了し、NOX量調整制御を行わない。一方、前記ステップS22で「NH3/N0Xモル比」が1付近ではないと判定すると、ECU31は処理をステップS23に進め、NOX量調整制御を実行する。
First, when control is started (step S21), the
まず、ステップS24で、「NH3/NOXモル比>1+α」であるか否かを判定する。Yesと判定すると、NOXの割合がNH3に対して少なすぎるので、NOX増加制御を実行する(ステップS25)。一方、ステップS24でNOと判定すると、NOXの割合がNH3に対して多すぎるので、NOX低減制御を行う(ステップS26)。 First, in step S24, it is determined whether or not “NH 3 / NO X molar ratio> 1 + α”. If it is determined that Yes, the proportion of the NO X is too small relative to NH 3, to perform the NO X increasing control (step S25). On the other hand, if it is determined NO in step S24, the ratio of the NO X is too large relative to NH 3, it performs NO X reduction control (step S26).
本実施例では、このようにしてNOX排出量調整制御を実行するが、NOX量を増大させる制御としては、前記EGR弁11の閉弁、燃料噴射時期の進角、燃料噴射圧の増加などの制御が設定されており、前記ステップS25ではこれらの全ての制御若しくは予め選択した一部の制御が実行される。NOX量を増大させる前記各制御は、燃焼状態を改善することにより排気中のNOX量を増加させることを意図したものである。即ち、EGR弁11の閉弁は不活性な排気の吸込側への還流を中止することで燃焼状態を改善するものであり、燃料噴射時期の進角や噴射圧の増加も燃焼状態を改善するものであり、これらの要因により排気中のNOX量が増加されるものである。
一方、NOX量を低減させる制御としては、前記EGR弁11の開弁、燃料噴射時期の遅角、燃料噴射圧の低減などの制御が設定されており、前記ステップS26ではこれらの全ての制御若しくは予め選択した一部の制御が実行される。
In the present embodiment, the NO X emission amount adjustment control is executed in this way. As the control for increasing the NO X amount, the
On the other hand, the control for reducing the amount of NO X, the valve opening of the
以上説明したように、本実施例によれば、排気昇温制御による尿素由来堆積物の離脱量に合わせて適切なNOX量に調整するので、アンモニアの大気中への放出や、温室効果ガスである亜酸化窒素(N20)の発生を抑制することがきる効果が得られる。
As described above, according to this embodiment, since the adjustment to the appropriate amount of NO X in accordance with the withdrawal amount of the urea-derived deposit by the exhaust Atsushi Nobori control, release and ammonia into the atmosphere, greenhouse gases effect that can be obtained to suppress the occurrence of nitrous oxide (
なお、前記NOX排出量調整制御は、前記EGR弁11の開度を補正することでNOX排出量を調整するものであるが、前記EGR弁11によるNOX排出量調整制御は、応答性が良く、またドライバビリティを大きく損なうことなく速やかにNOX排出量を増加させたり、減少させたりすることができる。
Incidentally, the NO X emission adjustment control is used for adjusting the NO X emissions by correcting the opening degree of the
また、本実施例では、推定された尿素由来堆積物の離脱量とNOX濃度から推定されるNOX排出量をモル数に換算して比較し、その偏差に基づいて、前記EGR弁11の開度補正量を決定するようにしている。従って、排気昇温制御による尿素由来堆積物の離脱する量に合わせて適切なNOX量に増減させることができ、アンモニアの大気中への放出や温室効果ガスの亜酸化窒素(N20)の発生を抑制することができる。
Further, in this embodiment, the estimated amount of released urea-derived deposits and NO X emission estimated from the NO X concentration are converted into moles and compared, and based on the deviation, the
更に、本実施例では、排気中に燃料を供給し、酸化触媒13で酸化させることにより前記排気昇温制御を行うので、比較的容易に排気昇温制御を実行することが可能となる。例えば、エンジン1ヘの燃料供給を気筒内への燃料噴射によって行っている場合には、動力の発生に寄与しないタイミングで燃料を追加噴射することにより、排気中に燃料を供給することができる。この方法によれば、排気中への燃料供給のために新たな装置を設ける必要がないというメリットがある。
また、上記実施例では、排気昇温制御を実行しているときには、還元剤供給装置17からの尿素水の供給が行われないように制御しているので、より一層確実にアンモニアスリップを防止することができる。
Further, in the present embodiment, the exhaust gas temperature raising control is performed by supplying fuel into the exhaust gas and oxidizing with the
Further, in the above-described embodiment, when the exhaust gas temperature raising control is being executed, the urea water is not supplied from the reducing
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記実施例ではエンジン(内燃機関)1はディーゼルエンジンとして説明したが、ガソリンエンジンなど他の方式の内燃機関の場合にも同様に適用できる。また、本発明は油圧ショベルなどの建設機械における排気浄化装置として説明したが、トラックなど一般の車両にも同様に適用できるものである。
更に、上記した実施例は本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
In addition, this invention is not limited to an above-described Example, Various modifications are included. For example, although the engine (internal combustion engine) 1 has been described as a diesel engine in the above embodiment, the present invention can be similarly applied to other types of internal combustion engines such as a gasoline engine. Further, the present invention has been described as an exhaust purification device in a construction machine such as a hydraulic excavator. However, the present invention can be similarly applied to a general vehicle such as a truck.
Further, the above-described embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the configurations described.
1:エンジン(ディーゼルエンジン)、2:燃料噴射弁(インジェクタ)、
3:吸気通路、4,4a:排気通路、
5:ターボチャージャー、5a:圧縮機、5b:タービン、
6:インタークーラ、7:吸気制御弁、8:吸気マニホールド(吸気通路)、
9:排気マニホールド(排気通路)、
10:EGR通路(排気再循環通路)、11:EGR弁、
12:第1排気後処理装置、13:酸化触媒、
14:第2排気後処理装置、15:選択還元型NOX触媒(SCR触媒)、
16:アンモニア酸化触媒、
17:還元剤供給装置、17a:噴射ノズル、17b:ポンプ、17c:還元剤制御弁、
17d:還元剤供給配管、17e:還元剤流量センサ、
18:還元剤タンク(尿素水タンク)、19:還元剤濃度センサ、20:液面センサ、
21〜23:温度センサ、24,25:NOXセンサ、26:コモンレール、
30:還元剤噴射制御ユニット(DCU)、
31:エンジンコントロールユニット(ECU)。
1: Engine (diesel engine), 2: Fuel injection valve (injector),
3: Intake passage, 4, 4a: Exhaust passage,
5: Turbocharger, 5a: Compressor, 5b: Turbine,
6: Intercooler, 7: Intake control valve, 8: Intake manifold (intake passage),
9: Exhaust manifold (exhaust passage),
10: EGR passage (exhaust gas recirculation passage), 11: EGR valve,
12: first exhaust aftertreatment device, 13: oxidation catalyst,
14: second exhaust aftertreatment device, 15: selective reduction type NO X catalyst (SCR catalyst),
16: Ammonia oxidation catalyst,
17: reducing agent supply device, 17a: injection nozzle, 17b: pump, 17c: reducing agent control valve,
17d: reducing agent supply pipe, 17e: reducing agent flow rate sensor,
18: reducing agent tank (urea water tank), 19: reducing agent concentration sensor, 20: liquid level sensor,
21-23: temperature sensor, 24, 25: NO X sensor, 26: common rail,
30: Reducing agent injection control unit (DCU),
31: Engine control unit (ECU).
Claims (4)
この選択還元型NOX触媒の上流側の前記排気通路内に尿素水を供給するための還元剤供給装置と、
前記排気通路内に堆積した尿素由来物の堆積量が所定量に達すると、前記排気通路内の排気温度を目標温度にするように排気昇温制御を行う排気昇温制御手段とを備えた内燃機関の排気浄化装置において、
前記排気通路における前記選択還元型NOX触媒よりも上流側の排気温度を検出する温度センサと、
この温度センサにより検出された排気の温度に基づいて、前記排気通路に堆積した尿素由来堆積物からガス化して離脱するアンモニアの単位時間当たりの離脱量を推定する離脱量推定手段と、
前記排気通路における前記選択還元型NOX触媒よりも上流側のNOX濃度を検出するNOXセンサと、
このNOXセンサにより検出されたNOX濃度と、前記離脱量推定手段で推定されたアンモニアの単位時間当たりの離脱量に基づいて、前記排気通路中のNOX濃度が目標濃度となるように前記排気通路中へのNOX排出量を制御するNOX排出量調整手段を備える
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 A selective reduction type NO X catalyst that is disposed in the exhaust passage of the engine and selectively reduces NO X in the exhaust gas using ammonia generated by supplying urea water as a reducing agent;
A reducing agent supply device for supplying urea water into the exhaust passage on the upstream side of the selective reduction type NO X catalyst;
An internal combustion engine comprising exhaust temperature raising control means for performing exhaust gas temperature raising control so that the exhaust temperature in the exhaust passage becomes a target temperature when the amount of urea-derived material accumulated in the exhaust passage reaches a predetermined amount In an engine exhaust gas purification device,
A temperature sensor for detecting the upstream side of the exhaust gas temperature than the selective reduction type NO X catalyst in the exhaust passage,
Based on the temperature of the exhaust gas detected by this temperature sensor, a desorption amount estimation means for estimating the desorption amount per unit time of ammonia gasified from the urea-derived deposit accumulated in the exhaust passage, and
And NO X sensor for detecting the concentration of NO X upstream of the selective reduction type NO X catalyst in the exhaust passage,
Based on the NO X concentration detected by the NO X sensor and the ammonia desorption amount per unit time estimated by the desorption amount estimating means, the NO X concentration in the exhaust passage becomes the target concentration so as to become the target concentration. exhaust purification system of an internal combustion engine, characterized in that it comprises a NO X emission amount adjusting means for controlling NO X emissions into the exhaust passage in.
前記排気通路を流通する排気の一部を、EGR(排気再循環)ガスとして前記内燃機関の吸気通路に還流するためのEGR通路と、該EGR通路に設けられ前記EGRガスの量を制御するEGR弁とを備え、
前記NOX排出量調整手段は、前記EGR弁の開度を通常制御時における開度より増加或いは減少させてNOX排出量を調整し、前記離脱量推定手段により推定されたアンモニアの単位時間当たりの離脱量と前記NOXセンサにより検出されたNOX濃度から推定される単位時間当たりのNOX排出量との比較結果に基づいて、前記EGR弁の開度を決定することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 1,
An EGR passage for returning a part of the exhaust gas flowing through the exhaust passage as an EGR (exhaust gas recirculation) gas to the intake passage of the internal combustion engine, and an EGR provided in the EGR passage for controlling the amount of the EGR gas With a valve,
The NO X emissions adjusting means, the opening degree of the EGR valve increases or decreases from the opening at the time of normal control to adjust the NO X emissions, the withdrawal amount per unit time of the ammonia estimated by the estimating means internal combustion amount of withdrawal and on the basis of the comparison result between the NO X emissions per unit time is estimated from the detected NO X concentration with NO X sensor, and determines the opening degree of the EGR valve Engine exhaust purification system.
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