JP2015105633A - Exhaust emission control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、排気浄化装置に関するものである。 The present invention relates to an exhaust emission control device.
従来、ディーゼルエンジンにおいては、排気ガスが流通する排気管の途中に、酸素共存下でも選択的にNOx(窒素酸化物)を還元剤と反応させる性質を備えた選択還元型触媒を装備し、該選択還元型触媒の上流側に必要量の還元剤を添加して該還元剤を選択還元型触媒上で排気ガス中のNOxと還元反応させ、これによりNOxの排出濃度を低減し得るようにしたものがある。 Conventionally, a diesel engine is equipped with a selective catalytic reduction catalyst having a property of selectively reacting NOx (nitrogen oxide) with a reducing agent even in the presence of oxygen in the middle of an exhaust pipe through which exhaust gas flows. A required amount of reducing agent was added upstream of the selective catalytic reduction catalyst, and the reducing agent was allowed to undergo a reduction reaction with NOx in the exhaust gas on the selective catalytic reduction catalyst, thereby reducing the NOx emission concentration. There is something.
他方、プラント等における工業的な排煙脱硝処理の分野では、還元剤にアンモニア(NH3)を用いてNOxを還元浄化する手法の有効性が既に広く知られているところであるが、自動車の場合には、アンモニアそのものを搭載して走行することに関し安全確保が困難であるため、近年においては、毒性のない尿素水を還元剤として使用することが研究されている。 On the other hand, in the field of industrial flue gas denitration treatment in plants and the like, the effectiveness of a method for reducing and purifying NOx using ammonia (NH 3 ) as a reducing agent is already widely known. Since it is difficult to ensure safety with respect to traveling with ammonia itself, in recent years, the use of non-toxic urea water as a reducing agent has been studied.
即ち、尿素水を選択還元型触媒の上流側で排気ガス中に添加すれば、該排気ガスの熱によって尿素水が次式によりアンモニアと炭酸ガスに加水分解され、選択還元型触媒上で排気ガス中のNOxがアンモニアにより良好に還元浄化されることになる。
[化1]
(NH2)2CO+H2O→2NH3+CO2
That is, if urea water is added to the exhaust gas upstream of the selective catalytic reduction catalyst, the urea water is hydrolyzed into ammonia and carbon dioxide gas by the following equation by the heat of the exhaust gas, and the exhaust gas is exhausted on the selective catalytic reduction catalyst. The NOx contained therein is reduced and purified well by ammonia.
[Chemical 1]
(NH 2 ) 2 CO + H 2 O → 2NH 3 + CO 2
他方、ディーゼルエンジンの排気浄化を図る場合、排気ガス中のNOxを除去するだけでは十分ではなく、排気ガス中に含まれるパティキュレート(Particulate Matter:粒子状物質)についてもパティキュレートフィルタを通して捕集する必要があるが、この種のパティキュレートフィルタを採用する場合には、目詰まりにより排気抵抗が増加しないうちにパティキュレートを適宜に燃焼除去してパティキュレートフィルタの再生を図る必要がある。 On the other hand, when purifying exhaust gas from a diesel engine, it is not enough to remove NOx in the exhaust gas, and particulates contained in the exhaust gas are also collected through the particulate filter. However, when this type of particulate filter is employed, it is necessary to regenerate the particulate filter by appropriately burning and removing the particulate before the exhaust resistance increases due to clogging.
このため、パティキュレートフィルタの前段に、フロースルー型の酸化触媒を付帯装備させ、パティキュレートの堆積量が増加してきた段階で前記酸化触媒より上流の排気ガス中に燃料を添加してパティキュレートフィルタを強制再生することが考えられている。 For this reason, a flow-through type oxidation catalyst is attached to the preceding stage of the particulate filter, and fuel is added to the exhaust gas upstream from the oxidation catalyst when the amount of particulate accumulation increases. It is considered to force playback.
つまり、酸化触媒より上流の排気ガス中に燃料を添加すれば、その添加燃料(HC)が前段の酸化触媒を通過する間に酸化反応するので、その反応熱で昇温した排気ガスの流入により直後のパティキュレートフィルタの触媒床温度が上げられてパティキュレートが燃やし尽くされ、パティキュレートフィルタの再生化が図られることになる。 In other words, if fuel is added to the exhaust gas upstream of the oxidation catalyst, the added fuel (HC) undergoes an oxidation reaction while passing through the preceding oxidation catalyst. The catalyst bed temperature of the particulate filter immediately after that is raised, the particulates are burned out, and the particulate filter is regenerated.
一般的に、前述した如き燃料添加を実行するための具体的手段としては、圧縮上死点付近で行われる燃料のメイン噴射に続いて圧縮上死点より遅い非着火のタイミングでポスト噴射を実行して排気ガス中に燃料を添加することが考えられているが、その添加燃料を効率良く強制再生に活用し且つ排気ガスが極力温度降下しないうちに添加燃料を酸化処理するためには、パティキュレートフィルタ及びその前段の酸化触媒を選択還元型触媒より上流側に配置することが好ましいものと考えられている。 In general, as a specific means for performing the fuel addition as described above, the post-injection is executed at the timing of non-ignition later than the compression top dead center following the main injection of fuel performed near the compression top dead center. It is considered to add fuel to the exhaust gas, but in order to efficiently use the added fuel for forced regeneration and to oxidize the added fuel before the exhaust gas temperature drops as much as possible, It is considered preferable to arrange the curate filter and the preceding oxidation catalyst upstream of the selective reduction catalyst.
斯かる排気浄化装置にあっては、選択還元型触媒が排気ガス中のHCにより被毒されて触媒機能が低下してしまう虞れがあるが、このような選択還元型触媒のHC被毒は、高負荷運転時に高温の排気ガスが選択還元型触媒に流れ込むことによりHCが脱離して酸化処理されることが判っており、これまで積極的な選択還元型触媒のHC被毒を回復する対策は特に施されていないのが実情である。 In such an exhaust purification device, there is a risk that the selective catalytic reduction catalyst is poisoned by HC in the exhaust gas and the catalytic function is lowered. It is known that HC is desorbed and oxidized by high temperature exhaust gas flowing into the selective catalytic reduction catalyst during high load operation. So far, measures to recover HC poisoning of the selective catalytic reduction catalyst The fact is that there is no special treatment.
尚、このように選択還元型触媒とパティキュレートフィルタを併用した排気浄化装置に関連する先行技術文献情報としては下記の特許文献1等がある。 The prior art document information related to the exhaust gas purification apparatus using the selective reduction catalyst and the particulate filter in combination as described above includes the following Patent Document 1.
しかしながら、混雑した市街地ばかりを走行しているような運行形態の車両等では、高負荷運転に至らずに長期間にわたり中負荷以下の運転が続いてしまうことがあり、選択還元型触媒がHC被毒により機能低下したまま回復しないことで必要なNOx低減性能を発揮できない虞れがあった。 However, a vehicle or the like that travels only in a crowded urban area may continue to operate at a medium load or lower for a long period of time without reaching a high load operation. There is a possibility that the required NOx reduction performance cannot be exhibited by not recovering while the function is deteriorated due to poison.
本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、選択還元型触媒を大幅な機能低下を招く前にHC被毒の状態から回復し得る排気浄化装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an exhaust purification device that can recover a selective catalytic reduction catalyst from a state of HC poisoning before causing a significant functional deterioration.
本発明は、排気管途中に配設されて酸素共存下でも選択的にNOxをアンモニアと反応させ得る選択還元型触媒と、該選択還元型触媒より上流側で排気ガス中に還元剤として尿素水を添加する尿素水添加手段と、該尿素水添加手段の尿素水添加位置より上流側の排気管途中に配設され且つ前段に酸化触媒を備えたパティキュレートフィルタと、前記酸化触媒より上流側で排気ガス中に燃料を添加して前記酸化触媒上で酸化反応させることにより排気温度を上昇させて前記パティキュレートフィルタを強制再生させる燃料添加手段と、該燃料添加手段の燃料添加及び前記尿素水添加手段の尿素水添加を制御する制御装置とを備え、前記パティキュレートフィルタにおけるパティキュレートの堆積量及び前記選択還元型触媒におけるHCの堆積量をエンジンの運転状況に応じて夫々推定し且つその各堆積量の何れかが夫々について設定されている規定量以上となった時に前記パティキュレートフィルタの強制再生を開始して該強制再生の完了時に前記各堆積量を両方ともリセットするように前記制御装置が構成されていることを特徴とする排気浄化装置、に係るものである。 The present invention relates to a selective reduction catalyst that is arranged in the middle of an exhaust pipe and can selectively react NOx with ammonia even in the presence of oxygen, and urea water as a reducing agent in the exhaust gas upstream of the selective reduction catalyst. A urea water addition means for adding a particulate filter, a particulate filter disposed in the middle of the exhaust pipe upstream of the urea water addition position of the urea water addition means and provided with an oxidation catalyst in the preceding stage, and upstream of the oxidation catalyst Fuel addition means for forcibly regenerating the particulate filter by increasing the exhaust temperature by adding fuel to the exhaust gas and causing an oxidation reaction on the oxidation catalyst, fuel addition by the fuel addition means, and addition of the urea water And a control device for controlling the addition of urea water, and the amount of particulates deposited in the particulate filter and the amount of HC deposited in the selective catalytic reduction catalyst are determined. The particulate filter is forcibly regenerated when estimated according to the operating condition of the engine and any one of the accumulated amounts exceeds a predetermined amount set for each, and when the forced regeneration is completed, The present invention relates to an exhaust emission control device characterized in that the control device is configured to reset both accumulation amounts.
而して、このようにすれば、パティキュレートフィルタにおけるパティキュレートの堆積量が規定量以上になったものと推定された場合だけでなく、選択還元型触媒におけるHCの堆積量が規定量以上になったものと推定された場合にもパティキュレートフィルタの強制再生が開始されることになり、制御装置により燃料添加手段が制御されて該燃料添加手段により燃料が添加され、その添加燃料が酸化触媒上で酸化反応した時の反応熱で排気ガスが昇温し、該排気ガスの流入により直後のパティキュレートフィルタの触媒床温度が上げられ、パティキュレートが燃やし尽くされてパティキュレートフィルタの再生化が図られることになる。 Thus, in this way, not only when it is estimated that the particulate accumulation amount in the particulate filter has exceeded the prescribed amount, but also the HC accumulation amount in the selective reduction catalyst exceeds the prescribed amount. Even when it is estimated that the particulate filter has become, forced regeneration of the particulate filter is started, the fuel adding means is controlled by the control device, and the fuel is added by the fuel adding means, and the added fuel becomes the oxidation catalyst. The exhaust gas rises in temperature due to the reaction heat generated during the oxidation reaction above, and the inflow of the exhaust gas raises the catalyst bed temperature of the particulate filter immediately after that, so that the particulates are burned out and the particulate filter is regenerated. It will be illustrated.
この際、パティキュレートフィルタの下流側に位置する選択還元型触媒には、パティキュレートフィルタ内で捕集済みパティキュレートが燃焼することで高温化した排気ガスが流入し、高負荷運転時に相当する触媒床温度まで加熱されてHCの脱離と酸化処理が進行する結果、HCの堆積量が零となって選択還元型触媒がHC被毒の状態から回復することになる。 At this time, the selective reduction type catalyst located downstream of the particulate filter is supplied with exhaust gas that has been heated by burning of the particulates that have been collected in the particulate filter, and corresponds to a catalyst corresponding to high load operation. As a result of the heating up to the bed temperature and the desorption and oxidation of HC proceed, the amount of HC deposited becomes zero and the selective catalytic reduction catalyst recovers from the HC poisoning state.
尚、パティキュレートフィルタの捕集済みパティキュレートを燃焼させて除去するのに要する強制再生時間が比較的長くかかるのに対し、選択還元型触媒のHCを脱離させて酸化処理するのに要する回復時間は大幅に短くて済むので、選択還元型触媒におけるHCの堆積量が規定量以上になったものと推定された時に、パティキュレートフィルタにおけるパティキュレートの堆積量がそれほど多くなかったとしても、パティキュレートフィルタの強制再生が一旦開始されてしまえば、選択還元型触媒は短時間のうちに回復することになる。 In addition, while the forced regeneration time required for burning and removing the particulates collected by the particulate filter is relatively long, the recovery required for oxidization by desorbing the HC of the selective catalytic reduction catalyst. Since the time can be significantly reduced, even if it is estimated that the amount of HC deposited on the selective catalytic reduction catalyst exceeds the specified amount, even if the amount of particulate deposited on the particulate filter is not so large, Once the forced regeneration of the curate filter is started, the selective catalytic reduction catalyst recovers in a short time.
本発明をより具体的に実施するにあたっては、エンジンの回転数と燃料噴射量とによるパティキュレートの発生量マップから現在のエンジンの運転状態に基づくパティキュレートの発生量を時々刻々読み出して積算し且つパティキュレートフィルタの入側排気温度が所定温度以上となっている時だけパティキュレートの発生量の積算を中断することでパティキュレートの堆積量を推定するように制御装置を構成することが可能である。 In carrying out the present invention more specifically, the particulate generation amount based on the current engine operating state is read out from the particulate generation map based on the engine speed and the fuel injection amount from time to time, and accumulated. The controller can be configured to estimate the amount of accumulated particulates by interrupting the accumulation of particulates only when the inlet side exhaust temperature of the particulate filter is equal to or higher than a predetermined temperature. .
また、エンジンの回転数と燃料噴射量とによるHCの発生量マップから現在のエンジンの運転状態に基づくHCの発生量を時々刻々読み出し且つその読み出した値に選択還元型触媒の入側排気温度に応じ当該温度での酸化処理分を考慮した係数を乗算して補正してから積算することでHCの堆積量を推定するように制御装置を構成することも可能である。 Also, the HC generation amount based on the current engine operating state is read from the HC generation amount map based on the engine speed and the fuel injection amount from time to time, and the read-out value is converted to the inlet side exhaust temperature of the selective catalytic reduction catalyst. Accordingly, it is also possible to configure the control device so as to estimate the amount of HC deposition by multiplying and correcting the coefficient in consideration of the amount of oxidation treatment at the temperature, and then accumulating.
更に、パティキュレートフィルタの強制再生の開始から該パティキュレートフィルタの入側排気温度に応じたパティキュレートの再生量を積算し且つその積算された再生量がパティキュレートの堆積量に追いついたら強制再生の完了を判定するように制御装置を構成することが可能である。 Further, the particulate regeneration amount corresponding to the inlet filter temperature of the particulate filter is accumulated from the start of the forced regeneration of the particulate filter, and the forced regeneration is performed when the accumulated regeneration amount catches up with the particulate accumulation amount. The controller can be configured to determine completion.
上記した本発明の排気浄化装置によれば、下記の如き種々の優れた効果を奏し得る。 According to the exhaust emission control device of the present invention described above, various excellent effects as described below can be obtained.
(I)選択還元型触媒におけるHCの堆積量が規定量以上になったものと推定された場合にもパティキュレートフィルタの強制再生を開始するようにして、該パティキュレートフィルタの再生を図りながら下流側の選択還元型触媒をHC被毒の状態から回復することができるので、選択還元型触媒を大幅な機能低下を招く前にHC被毒の状態から回復することができ、高負荷運転に至らずに長期間にわたり中負荷以下の運転が続いてしまうような運行形態の車両であっても、確実に必要なNOx低減性能を発揮できるように維持することができる。 (I) Forced regeneration of the particulate filter is started even when it is estimated that the amount of accumulated HC in the selective catalytic reduction catalyst has exceeded a specified amount, and the particulate filter is regenerated while attempting to regenerate the particulate filter. Since the selective catalytic reduction catalyst on the side can be recovered from the HC poisoning state, the selective catalytic reduction catalyst can be recovered from the HC poisoning state before causing a significant deterioration in function, leading to high-load operation. Even if the vehicle has an operation mode in which the operation at a medium load or lower continues for a long period of time, it can be maintained so that the required NOx reduction performance can be surely exhibited.
(II)既存のパティキュレートフィルタの強制再生を実施するシステムを有効に活用して選択還元型触媒をHC被毒の状態から回復することができるので、新たな設備を増設することなく安価なコストで実施することができる。 (II) Since the selective reduction catalyst can be recovered from the HC poisoning state by effectively utilizing the system for forcibly regenerating the existing particulate filter, the cost can be reduced without adding new equipment. Can be implemented.
以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は本発明を実施する形態の一例を示すもので、本形態例の排気浄化装置においては、ディーゼルエンジン1(エンジン)から排気マニホールド2を介して排出される排気ガス3が流通する排気管4の途中に、酸素共存下でも選択的にNOxをアンモニアと反応させ得る性質を備えた選択還元型触媒5が装備されている。
FIG. 1 shows an example of an embodiment of the present invention. In the exhaust purification apparatus of this embodiment, an exhaust pipe through which
そして、この選択還元型触媒5より上流側の排気管4に、尿素水6を還元剤として噴射する尿素水添加用インジェクタ7(尿素水添加手段)が設置されていると共に、前記選択還元型触媒5の直後には、リークアンモニア対策として余剰のアンモニアを酸化処理するNH3スリップ触媒8が装備されており、前記尿素水添加用インジェクタ7による尿素水6の添加位置より上流側の排気管4には、前段に酸化触媒9を備えたパティキュレートフィルタ10が配設されている。
A urea water addition injector 7 (urea water addition means) for injecting
また、図示しない運転席のアクセルには、アクセル開度をディーゼルエンジン1の負荷として検出するアクセルセンサ11(負荷センサ)が備えられていると共に、ディーゼルエンジン1の適宜位置には、その回転数を検出する回転センサ12が装備されており、これらアクセルセンサ11及び回転センサ12からのアクセル開度信号11a及び回転数信号12aがエンジン制御コンピュータ(ECU:Electronic Control Unit)を成す制御装置13に対し入力されるようになっている。
Further, the accelerator of the driver's seat (not shown) is provided with an accelerator sensor 11 (load sensor) that detects the accelerator opening as a load of the diesel engine 1, and the rotational speed is set at an appropriate position of the diesel engine 1. The
一方、前記制御装置13においては、アクセル開度信号11a及び回転数信号12aから判断される現在の運転状態に応じ、各気筒内に燃料を噴射する燃料噴射装置14に向け燃料の噴射タイミング及び噴射量を指令する燃料噴射信号14aが出力されるようになっている。
On the other hand, in the
ここで、前記燃料噴射装置14は、各気筒毎に装備される図示しない複数のインジェクタにより構成されており、これら各インジェクタの電磁弁が前記制御装置13からの燃料噴射信号14aにより適宜に開弁制御されて燃料の噴射タイミング及び噴射量(開弁時間)が適切に制御されるようになっている。
Here, the
ただし、本形態例においては、制御装置13でアクセル開度信号11a及び回転数信号12aに基づき通常モードの燃料噴射信号14aが決定されるようになっている一方、前記制御装置13にてパティキュレートフィルタ10の強制再生の実施が決定された時に通常モードから強制再生モードに切り替わり、圧縮上死点(クランク角0゜)付近で行われる燃料のメイン噴射に続いて圧縮上死点より遅い非着火のタイミング(開始時期がクランク角90゜〜130゜の範囲)でポスト噴射を行うような燃料噴射信号14aが決定されるようになっている。
However, in the present embodiment, the
つまり、本形態例における燃料噴射装置14は、酸化触媒9より上流側で排気ガス3中に燃料を添加する燃料添加手段としての機能を果たすようになっており、前述のようにメイン噴射に続いて圧縮上死点より遅い非着火のタイミングでポスト噴射が行われると、このポスト噴射により排気ガス3中に未燃の燃料(主としてHC:炭化水素)が添加されることになり、この未燃の燃料が酸化触媒9上で酸化反応し、その反応熱で昇温した排気ガス3の流入により直後のパティキュレートフィルタ10の触媒床温度が上げられてパティキュレートが燃やし尽くされ、パティキュレートフィルタ10の再生化が図られるようにしてある。
That is, the
尚、ここに図示している例では、燃料噴射装置14によるポスト噴射で燃料を添加する場合を例示しているが、このようなポスト噴射に換えて、酸化触媒9より上流側の排気管4に燃料添加手段としてインジェクタを別途装備し、このインジェクタにより排気管4内の排気ガス3中に燃料を直噴して添加するようにしても良いことは勿論である。
In the example shown here, the case where fuel is added by post injection by the
更に、この制御装置13においては、ディーゼルエンジン1の回転数と燃料噴射信号14aの出力値から判る燃料噴射量とを抽出し、これら回転数と燃料噴射量とによるNOxの発生量マップから現在のディーゼルエンジン1の運転状態に基づくNOxの発生量を推定し、このNOxの発生量に見合う必要量の尿素水6の添加が尿素水添加用インジェクタ7に向け尿素水噴射信号7aとして指示されるようになっている。
Further, the
そして、前記選択還元型触媒5にてパティキュレートフィルタ10の強制再生の実施を決定するにあたっては、以下に詳述する如き図2のフローチャートに従って行われるようになっている。
When the
即ち、ステップS1では、ディーゼルエンジン1の回転数と燃料噴射信号14aの出力値から判る燃料噴射量とが抽出され、これら回転数と燃料噴射量とによるパティキュレートの発生量マップから現在のディーゼルエンジン1の運転状態に基づくパティキュレートの発生量が時々刻々読み出されて積算されるようになっている。 That is, in step S1, the number of revolutions of the diesel engine 1 and the fuel injection amount determined from the output value of the fuel injection signal 14a are extracted, and the current diesel engine is calculated from the particulate generation map based on the number of revolutions and the fuel injection amount. The amount of particulate generation based on the operating state of 1 is read out every moment and integrated.
ただし、温度センサ15により検出信号15aとして検出されるパティキュレートフィルタ10の入側排気温度が所定温度以上となっている時だけパティキュレートの発生量の積算が中断されるようになっており、パティキュレートフィルタ10の入側排気温度が所定温度を下回っている時のパティキュレートの発生量だけが積算され、その全てがパティキュレートフィルタ10に堆積されたものとしてパティキュレートの堆積量が推定されるようになっている。
However, the accumulation of the amount of generated particulates is interrupted only when the inlet side exhaust temperature of the
ここで、パティキュレートフィルタ10の入側排気温度が所定温度以上となっている時だけパティキュレートの発生量の積算が中断されるようにしているのは、そのような高い排気温度では、パティキュレートの燃焼(酸化反応)が効率良く進んで堆積量が増えていかないものと看なせるからである。
Here, the accumulation of the amount of particulate generation is interrupted only when the inlet side exhaust temperature of the
尚、パティキュレートの燃焼(酸化反応)が効率良く進めば、寧ろ堆積量が減少していく状況も想定されるが、その減少量を正確に算定することは難しく、積算が繰り返されるうちに誤差が嵩んでしまう虞れがあるため、パティキュレートフィルタ10が過捕集状態に陥るリスクを確実に回避する観点からパティキュレートの発生量の積算を中断するにとどめている。
In addition, if the combustion (oxidation reaction) of the particulates proceeds efficiently, the amount of deposition may rather decrease, but it is difficult to accurately calculate the amount of decrease, and errors will occur as the integration is repeated. Therefore, from the viewpoint of reliably avoiding the risk of the
次のステップS2では、先のステップS1で推定された堆積量が、パティキュレートフィルタ1に強制再生が必要な規定量A以上となっているか否かの判定が規定量A以上となるまで繰り返され、規定量A以上となったらステップS3へと進むようにしてある。 In the next step S2, the determination as to whether or not the accumulation amount estimated in the previous step S1 is equal to or greater than the prescribed amount A required for the particulate filter 1 is repeated until it reaches the prescribed amount A or more. When the prescribed amount A is exceeded, the process proceeds to step S3.
一方、このステップS1,ステップS2の流れと並行して、ステップS4では、ディーゼルエンジン1の回転数と燃料噴射量とによるHCの発生量マップから現在のディーゼルエンジン1の運転状態に基づくHCの発生量(ディーゼルエンジン1から出るHC量)が時々刻々読み出され且つその読み出した値に温度センサ16により検出信号16aとして検出される選択還元型触媒5の入側排気温度に応じ当該温度での酸化処理分(排気ガス3中や酸化触媒9で酸化処理される割合)を考慮した係数が乗算されて補正が成されてから積算されるようになっている。
On the other hand, in parallel with the flow of Steps S1 and S2, in Step S4, the generation of HC based on the current operation state of the diesel engine 1 from the HC generation amount map based on the rotational speed of the diesel engine 1 and the fuel injection amount. The amount (the amount of HC emitted from the diesel engine 1) is read out every moment and the read value is detected as a
次のステップS5では、先のステップS4で推定された堆積量が、選択還元型触媒5の回復が必要な規定量B以上となっているか否かの判定が規定量B以上となるまで繰り返され、規定量B以上となったらステップS3へと進むようにしてある。
In the next step S5, the determination as to whether or not the accumulation amount estimated in the previous step S4 is equal to or greater than the prescribed amount B that requires recovery of the selective
そして、このステップS3においては、ステップS2及びステップS4の何れか一方で堆積量が規定量A又はB以上となったことが判定された時にパティキュレートフィルタ10の強制再生の実施が決定され、該パティキュレートフィルタ10の強制再生が開始されるようになっている。
In this step S3, when it is determined in any one of step S2 and step S4 that the deposition amount is equal to or greater than the specified amount A or B, the forced regeneration of the
そして、次のステップS6では、パティキュレートフィルタ10の強制再生の開始から該パティキュレートフィルタ10の入側排気温度に応じたパティキュレートの再生量が積算され、その積算された再生量がパティキュレートの堆積量(ステップS1で積算されているパティキュレートの堆積量)に追いついたら(同じになったら)強制再生の完了が判定されるようにしてある。
In the next step S6, the particulate regeneration amount corresponding to the inlet side exhaust temperature of the
この際、パティキュレートの再生量を算出するにあたっては、パティキュレートフィルタ10の入側排気温度に応じたパティキュレートの再生速度を予備実験等により求めておき、パティキュレートフィルタ10の入側排気温度の時間的推移に基づき再生量を求めれば良い。
At this time, in calculating the particulate regeneration amount, the particulate regeneration speed corresponding to the inlet exhaust temperature of the
このようにしてパティキュレートフィルタ10の強制再生の完了が判定されたら、ステップS7へと進み、パティキュレートフィルタ10におけるパティキュレートの堆積量(ステップS1で積算されているパティキュレートの堆積量)と、選択還元型触媒5におけるHCの堆積量(ステップS4で積算されているHCの堆積量)とがリセットされるようにしてある。
When it is determined that the compulsory regeneration of the
而して、このようにすれば、パティキュレートフィルタ10におけるパティキュレートの堆積量が規定量A以上になったものと推定された場合だけでなく、選択還元型触媒5におけるHCの堆積量が規定量B以上になったものと推定された場合にもパティキュレートフィルタ10の強制再生が開始されることになり、制御装置13により燃料噴射装置14が制御されて該燃料噴射装置14のポスト噴射により燃料が添加され、その添加燃料が酸化触媒9上で酸化反応した時の反応熱で排気ガス3が昇温し、該排気ガス3の流入により直後のパティキュレートフィルタ10の触媒床温度が上げられ、パティキュレートが燃やし尽くされてパティキュレートフィルタ10の再生化が図られることになる。
Thus, in this way, not only is it estimated that the particulate accumulation amount in the
この際、パティキュレートフィルタ10の下流側に位置する選択還元型触媒5には、パティキュレートフィルタ10内で捕集済みパティキュレートが燃焼することで高温化した排気ガス3が流入し、高負荷運転時に相当する触媒床温度まで加熱されてHCの脱離と酸化処理が進行する結果、HCの堆積量が零となって選択還元型触媒5がHC被毒の状態から回復することになる。
At this time, the
尚、パティキュレートフィルタ10の捕集済みパティキュレートを燃焼させて除去するのに要する強制再生時間が比較的長くかかるのに対し、選択還元型触媒5のHCを脱離させて酸化処理するのに要する回復時間は大幅に短くて済むので、選択還元型触媒5におけるHCの堆積量が規定量B以上になったものと推定された時に、パティキュレートフィルタ10におけるパティキュレートの堆積量がそれほど多くなかったとしても、パティキュレートフィルタ10の強制再生が一旦開始されてしまえば、選択還元型触媒5は短時間のうちに回復することになる。
The forced regeneration time required for burning and removing the particulates collected by the
従って、上記形態例によれば、選択還元型触媒5におけるHCの堆積量が規定量B以上になったものと推定された場合にもパティキュレートフィルタ10の強制再生を開始するようにして、該パティキュレートフィルタ10の再生を図りながら下流側の選択還元型触媒5をHC被毒の状態から回復することができるので、選択還元型触媒5を大幅な機能低下を招く前にHC被毒の状態から回復することができ、高負荷運転に至らずに長期間にわたり中負荷以下の運転が続いてしまうような運行形態の車両であっても、確実に必要なNOx低減性能を発揮できるように維持することができる。
Therefore, according to the embodiment described above, the forced regeneration of the
しかも、パティキュレートフィルタ10を備えた排気浄化装置にあっては、パティキュレートフィルタ10の前段に備えられた酸化触媒9や、該酸化触媒9より上流側で排気ガス3中に燃料を添加する燃料添加手段としてポスト噴射を実行可能な燃料噴射装置14が元々備えられているので、このような既存のパティキュレートフィルタ10の強制再生を実施するシステムを有効に活用して選択還元型触媒5をHC被毒の状態から回復することができれば、新たな設備を増設することなく安価なコストで実施することが可能となる。
Moreover, in the exhaust emission control device provided with the
尚、本発明の排気浄化装置は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、図示では説明の便宜上から制御装置を単体で示しているが、エンジン制御用の制御装置と尿素水添加制御用の制御装置とに分割して構成しても良く、その場合には、各制御装置の相互間で情報を共有できるようにしておけば良いこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。 The exhaust purification device of the present invention is not limited to the above-described embodiment. In the drawing, the control device is shown as a single unit for convenience of explanation, but the control device for engine control and urea water addition control are shown. In this case, it is sufficient that information can be shared among the control devices, and the scope of the present invention is not deviated. Of course, various changes can be made.
1 ディーゼルエンジン(エンジン)
3 排気ガス
4 排気管
5 選択還元型触媒
6 尿素水
7 尿素水添加用インジェクタ(尿素水添加手段)
9 酸化触媒
10 パティキュレートフィルタ
13 制御装置
14 燃料噴射装置(燃料添加手段)
1 Diesel engine (engine)
3 Exhaust gas 4
9
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