JP2015206274A - Exhaust gas purification system for internal combustion engine and exhaust gas purification method for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関より排出される排気ガス中の浄化対象成分に対する浄化能力を向上できて、一時的に高い濃度の浄化対象成分が大気中へ排出されることを防止できる内燃機関の排気ガス浄化システム及び内燃機関の排気ガス浄化方法に関する。 The present invention provides an exhaust gas for an internal combustion engine that can improve the purification capacity for the purification target component in the exhaust gas discharged from the internal combustion engine, and can temporarily prevent the high concentration concentration of the purification target component from being discharged into the atmosphere. The present invention relates to a purification system and an exhaust gas purification method for an internal combustion engine.
ディーゼルエンジン(内燃機関)を搭載したトラック等の車両では、酸化触媒装置(DOC)、微粒子捕集装置(DPD)、尿素系の選択還元型触媒装置(SCR)、アンモニアスリップ触媒装置(ASC)等を組み合わせた排気ガス浄化装置により、エンジンより排出される排気ガスに含有される窒素酸化物(NOx)、炭化水素(HC)、一酸化炭素(CO)等の浄化対象成分を浄化している。 In vehicles such as trucks equipped with diesel engines (internal combustion engines), oxidation catalyst devices (DOC), particulate collection devices (DPD), urea-based selective reduction catalyst devices (SCR), ammonia slip catalyst devices (ASC), etc. The exhaust gas purifying device combined with the above purifies the components to be purified such as nitrogen oxide (NOx), hydrocarbon (HC), carbon monoxide (CO) contained in the exhaust gas discharged from the engine.
しかしながら、車両の発進時等のエンジンの暖機が不十分な期間(いわゆる低温始動時)では、排気ガス浄化装置に備えた酸化触媒装置や選択還元型触媒装置といった排気ガス浄化装置の触媒が十分に活性されていないとき(第1の状況)や、微粒子捕集装置の再生時に煤(Soot)燃焼で生じた炭化水素や一酸化炭素が高濃度で排出され、アンモニアスリップ触媒装置により十分に浄化しきれないとき(第2の状況)や、還元剤となるアンモニア(NH3)を供給して選択還元型触媒装置でNOxを浄化している最中に、余剰のアンモニアがアンモニアスリップ触媒装置でも十分に浄化されないとき(第3の状況)などでは、浄化対象成分が一時的に高い濃度で大気中に排出される場合が生じる可能性があるという問題がある。日本や欧米での排気ガス規制が強化される中では、この問題を克服することが必要になっている。 However, during a period when engine warm-up is insufficient, such as when the vehicle is started (so-called low temperature start), there is sufficient catalyst in the exhaust gas purification device such as an oxidation catalyst device or a selective reduction catalyst device provided in the exhaust gas purification device. The hydrocarbons and carbon monoxide generated by soot combustion when the particulate collection device is not activated (first situation) or when the particulate collection device is regenerated are discharged at a high concentration and sufficiently purified by the ammonia slip catalyst device When it cannot be exhausted (second situation), or when ammonia (NH 3 ) as a reducing agent is supplied and NOx is purified by the selective catalytic reduction catalytic converter, excess ammonia is also generated by the ammonia slip catalytic converter. When it is not sufficiently purified (third situation), there is a problem that there is a possibility that the purification target component may be temporarily discharged into the atmosphere at a high concentration. It is necessary to overcome this problem as exhaust gas regulations are strengthened in Japan, Europe and America.
これらの三つの状況に対して、これまでにいくつかの解決手段が提案されてきている。例えば、第1の状況に対しては、将来的にも有望なものとして、NOx吸蔵還元型触媒(NSR)等のリーンNOx低減触媒(LNT)やHCトラップ装置等のような装置を付加した排気ガス浄化システムが提案されていたり、第2の状況や第3の状況に対しては、貴金属を担持させたアンモニアスリップ触媒装置で対応したりすることが提案されている。 Several solutions have been proposed for these three situations. For example, for the first situation, as a promising thing in the future, an exhaust gas to which a device such as a lean NOx reduction catalyst (LNT) such as a NOx storage reduction catalyst (NSR) or an HC trap device is added is added. A gas purification system has been proposed, and it has been proposed to cope with the second situation and the third situation with an ammonia slip catalyst device carrying a noble metal.
しかしながら、このアンモニアスリップ触媒装置による対応では、一時的に浄化対象成分が高濃度で排出される場合には十分な浄化ができない懸念があり、また、高濃度排出に対しても十分な浄化が可能なまでに浄化性能を向上させようとすると、アンモニアスリップ触媒装置に貴金属を多量に担持させる必要があることから高価格になるという問題がある。上記のいずれの装置を使用した場合にも、これらの3つの状況に対して、総合的かつ低コストとなる解決手段は未だ提案されていない。 However, with this ammonia slip catalyst device, there is a concern that sufficient purification cannot be achieved if the component to be purified is temporarily discharged at a high concentration, and sufficient purification is possible even for high concentration discharge. In order to improve the purification performance, there is a problem that the ammonia slip catalyst device is required to carry a large amount of noble metal, which leads to a high price. No solution has been proposed for these three situations that would be comprehensive and cost-effective when using any of the above devices.
これに関連して、排気通路に上流側から順に、DOC、上流側NOx触媒、DPF,活性化温度の低い下流側NOx触媒を直列に配置し、下流側NOx触媒を迂回するバイパス通路を設けたバイパス構造において、バイパス通路の下流側の合流部に流路切換バルブを設けて、NOx触媒の温度に応じて、その流路を切り換えることで、排気ガスの浄化において、NOxの浄化と、エンジンの性能向上およびSOx被毒の防止とを両立させる排気通路のバイパス構造が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 In this connection, a DOC, an upstream NOx catalyst, a DPF, and a downstream NOx catalyst having a low activation temperature are arranged in series in the exhaust passage in order from the upstream side, and a bypass passage that bypasses the downstream NOx catalyst is provided. In the bypass structure, a flow path switching valve is provided at the junction on the downstream side of the bypass path, and the flow path is switched according to the temperature of the NOx catalyst. An exhaust passage bypass structure that achieves both performance improvement and prevention of SOx poisoning has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、この構成においては、高負荷運転時には排気ガスをバイパス通路に流して下流側NOx触媒への高温の排気ガスの流入を回避して、下流側NOx触媒の熱劣化を防止し、上流側NOx触媒のサルファ―パージのときにも排気ガスをバイパス通路に流して下流側NOx触媒へのサルファが含まれた排気ガスの流入を回避して、下流側NOx触媒の硫黄被毒を防止することができるが、下流側NOx触媒の再生を効率よく行うことができないという問題がある。 However, in this configuration, during high load operation, exhaust gas is allowed to flow through the bypass passage to avoid inflow of high-temperature exhaust gas to the downstream NOx catalyst, preventing thermal deterioration of the downstream NOx catalyst, and upstream NOx. It is possible to prevent sulfur poisoning of the downstream NOx catalyst by flowing exhaust gas through the bypass passage and avoiding the inflow of exhaust gas containing sulfur to the downstream NOx catalyst even during the sulfur purge of the catalyst. However, there is a problem that the downstream NOx catalyst cannot be regenerated efficiently.
本発明は、上記のことを鑑みてなされたものであり、その目的は、内燃機関より排出される排気ガス中の浄化対象成分に対する浄化能力を向上できて、一時的に高い濃度の浄化対象成分が大気中へ排出されることを防止できる内燃機関の排気ガス浄化システム及び内燃機関の排気ガス浄化方法を提供することである。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to improve the purification capacity for the purification target component in the exhaust gas discharged from the internal combustion engine, and temporarily increase the concentration of the purification target component. It is to provide an exhaust gas purification system for an internal combustion engine and an exhaust gas purification method for the internal combustion engine that can prevent exhaust gas from being discharged into the atmosphere.
上記の目的を達成するための本発明の内燃機関の排気ガス浄化システムは、内燃機関より排出される排気ガスを浄化する排気ガス浄化装置を排気通路に備えた内燃機関の排気ガス浄化システムにおいて、低温時には排気ガスに含まれる浄化対象成分を吸着し、高温時は吸着した前記浄化対象成分を脱離する吸着剤を備えた吸着装置を、前記排気ガス浄化装置の下流側の排気通路に並列に設けたバイパス通路に配設して、前記排気ガス浄化装置の下流側の排気ガスを前記吸着装置を経由せずに排気通路に流す第1状態と前記吸着装置を経由して排気通路に流す第2状態に切り替える第1切替機構とを設けるとともに、前記排気ガス浄化装置の上流側の排気通路の第1分岐点から分岐した分岐通路を前記吸着装置の一方側の前記バイパス通路に接続し、前記吸着装置の他方側の前記バイパス通路を前記第1分岐点と前記排気ガス浄化装置との間の前記排気通路に接続し、前記排気ガス浄化装置の上流側の排気ガスの流れを前記吸着装置を経由せずに前記排気ガス浄化装置に流す第3状態と前記吸着装置を経由して前記排気ガス浄化装置に流す第4状態に切り替える第2切替機構と、前記第1切替機構と前記第2切替機構を制御する制御装置を設けて構成される。 In order to achieve the above object, an exhaust gas purification system for an internal combustion engine of the present invention is an exhaust gas purification system for an internal combustion engine provided with an exhaust gas purification device for purifying exhaust gas exhausted from the internal combustion engine in an exhaust passage. An adsorption device having an adsorbent that adsorbs a purification target component contained in exhaust gas at a low temperature and desorbs the purified purification target component adsorbed at a high temperature is connected in parallel to an exhaust passage downstream of the exhaust gas purification device. A first state in which the exhaust gas on the downstream side of the exhaust gas purifying device is disposed in the provided bypass passage and flows into the exhaust passage without passing through the adsorption device; A first switching mechanism for switching between two states, and a branch passage branched from the first branch point of the exhaust passage on the upstream side of the exhaust gas purification device is in contact with the bypass passage on one side of the adsorption device. The bypass passage on the other side of the adsorption device is connected to the exhaust passage between the first branch point and the exhaust gas purification device, and the flow of exhaust gas upstream of the exhaust gas purification device is A second switching mechanism that switches between a third state that flows to the exhaust gas purification device without passing through the adsorption device and a fourth state that flows to the exhaust gas purification device via the adsorption device, the first switching mechanism, and the A control device for controlling the second switching mechanism is provided.
この構成によれば、NOx、HC,CO等の浄化対象成分を吸着する吸着装置は、この吸着装置に流入する排気ガスの温度が低温(例えば、150℃以下)であると、吸着装置に浄化対象成分を吸着し、また、吸着装置に流入する排気ガスの温度が高温(例えば、250℃以上)になると、吸着した浄化対象成分を脱離する性質を持っているので、排気ガス浄化システムの状態に応じて、排気ガスを吸着装置を通過させずに排出したり、排気ガスを吸着装置を通過させて浄化対象成分を一時的に吸着装置に吸着したりすることができると共に、脱離温度以上の排気ガスを吸着装置に流入させて吸着した浄化対象成分を脱離させて吸着装置を再生し、この再生に使用した排気ガスを排気ガス浄化装置を通過させて、脱離した浄化対象成分を排気ガス浄化装置で浄化したりすることが容易にでき、一時的に高い濃度の浄化対象成分が大気中に排出されるのを防止できるようになる。 According to this configuration, the adsorption device that adsorbs the purification target components such as NOx, HC, and CO purifies the adsorption device when the temperature of the exhaust gas flowing into the adsorption device is low (for example, 150 ° C. or less). When the target component is adsorbed and the temperature of the exhaust gas flowing into the adsorption device becomes high (for example, 250 ° C. or higher), the adsorbed target component is desorbed. Depending on the state, the exhaust gas can be discharged without passing through the adsorption device, or the exhaust gas can be passed through the adsorption device to temporarily adsorb the component to be purified to the adsorption device, and the desorption temperature. The above exhaust gas is allowed to flow into the adsorption device, the adsorbed device is desorbed by desorbing the adsorbed device, and the exhaust gas used for this regeneration is passed through the exhaust gas purifying device and desorbed. Exhaust gas purification It can be easily purified by the gasification device, and it is possible to temporarily prevent the high concentration component to be purified from being discharged into the atmosphere.
また、上記の内燃機関の排気ガス浄化システムにおいて、前記制御装置が、前記内燃機関の低温始動のとき、前記排気ガス浄化装置が微粒子捕集装置を備えていて該微粒子捕集装置の再生のとき、前記排気ガス浄化装置の下流側に配置したNOx濃度センサで検出されたNOxの量が予め設定されたNOx排出許容量を超えたときのいずれかの第1条件下の場合には、前記第1切替機構で前記第2状態にするとともに、前記第2切替機構で前記第3状態にし、前記吸着装置を再生する第2条件下の場合には、前記第1切替機構で前記第1状態にするとともに、前記第2切替機構で前記第4状態にし、前記第1条件下でも前記第2条件下でもない第3条件下の状態では、前記第1切替機構で前記第1状態にするとともに、前記第2切替機構で前記第3状態にする制御を行うように構成される。 In the exhaust gas purification system for an internal combustion engine, when the control device starts the internal combustion engine at a low temperature, the exhaust gas purification device includes a particulate collection device, and the particulate collection device is regenerated. In the case of any of the first conditions when the amount of NOx detected by the NOx concentration sensor arranged on the downstream side of the exhaust gas purification device exceeds a preset allowable NOx emission amount, In the second condition in which the first switching mechanism sets the second state, the second switching mechanism sets the third state, and the adsorbing device is regenerated, the first switching mechanism sets the first state. In addition, in the state under the third condition that is neither the first condition nor the second condition, the first switching mechanism is set to the first state in the fourth state by the second switching mechanism, and Front with the second switching mechanism Configured to perform control of the third state.
この構成によれば、排気ガス浄化装置での浄化対象成分の十分な浄化が見込めない第1条件下の場合には、第2状態と第3状態で、排気ガス浄化装置を通過した後の排気ガスを吸着装置を通過させることで、排気ガス浄化装置で浄化しきれなかった浄化対象成分を吸着装置に一時的に吸着することができるので、大気中への浄化対象成分の排出量を確実に低減することができる。 According to this configuration, in the case of the first condition where sufficient purification of the component to be purified by the exhaust gas purification device cannot be expected, the exhaust gas after passing through the exhaust gas purification device in the second state and the third state. By passing the gas through the adsorption device, the purification target component that could not be purified by the exhaust gas purification device can be temporarily adsorbed to the adsorption device, so the amount of emission of the purification target component to the atmosphere can be ensured. Can be reduced.
また、吸着装置に吸着した浄化対象成分の量が飽和量に達すると、それ以上は吸着しなくなるために、一時的に吸着した浄化対象成分の量が飽和量に達する前に吸着装置の再生を行う必要があるが、この再生のときの第2条件下の場合には、第1状態と第4状態で、高温の排気ガスを吸着装置を通過させてから排気ガス浄化装置を通過させて大気中に排出することで、高い温度の排気ガスの排熱を利用して、吸着装置に吸着された浄化対象成分を脱離し、この脱離した浄化対象成分を排気ガス浄化装置で浄化することができるため、吸着装置の再生を確実に行うことができるとともに、エネルギー利用の効率化を図ることができる。 In addition, if the amount of the purification target component adsorbed on the adsorption device reaches the saturation amount, it will not be adsorbed any more, so the adsorption device must be regenerated before the amount of the purification target component temporarily adsorbed reaches the saturation amount. In the case of the second condition at the time of regeneration, it is necessary to carry out the high temperature exhaust gas through the adsorption device and then through the exhaust gas purification device in the first state and the fourth state. It is possible to desorb the purification target component adsorbed by the adsorption device using the exhaust heat of the high-temperature exhaust gas and purify the desorbed purification target component with the exhaust gas purification device. Therefore, the adsorption device can be reliably regenerated and the efficiency of energy utilization can be improved.
また、上記の内燃機関の排気ガス浄化システムにおいて、前記制御装置が、前記内燃機関の低温始動のときを、前記排気ガス浄化装置に設けた選択還元型触媒装置の入口の排気ガス温度が予め設定した設定温度未満のときとすることを特徴とする。なお、この設定温度は、実験などにより予め設定される温度であり、150℃以上300℃以下、好ましくは200℃に設定される。 In the exhaust gas purification system for an internal combustion engine, the exhaust gas temperature at the inlet of the selective catalytic reduction device provided in the exhaust gas purification device is preset when the control device starts the internal combustion engine at a low temperature. The temperature is lower than the set temperature. The set temperature is a temperature set in advance by experiment or the like, and is set to 150 ° C. or higher and 300 ° C. or lower, preferably 200 ° C.
この構成によれば、選択還元型触媒装置が活性化したか否かを温度で判定して、低温時は、吸着装置で浄化対象成分を一時的に吸着することができ、浄化対象成分の大気中への排出量を低減できる。 According to this configuration, it is determined by temperature whether or not the selective catalytic reduction device has been activated, and at a low temperature, the purification target component can be temporarily adsorbed by the adsorption device, and the purification target component air Emissions into the inside can be reduced.
また、上記の内燃機関の排気ガス浄化システムにおいて、前記制御装置が、前記吸着装置を再生する第2条件下の場合に、前記第1切替機構で前記第2状態から前記第1状態に移行し、前記第2切替機構で前記第3状態から前記第4状態に移行する際に、前記吸着装置に流入する排気ガスの量を徐々に増加する制御を行うように構成されると、次のような効果を奏することができる。 In the exhaust gas purification system for an internal combustion engine, the control device shifts from the second state to the first state by the first switching mechanism when the control device is under a second condition for regenerating the adsorption device. When the second switching mechanism is configured to control to gradually increase the amount of exhaust gas flowing into the adsorption device when shifting from the third state to the fourth state, the following is performed. Can produce various effects.
つまり、吸着装置の再生のときは、高温の排気ガスが上流側の分岐通路を経由して吸着装置に流れ込むことで、吸着装置の吸着剤の温度が上昇し、吸着していた浄化対象成分が脱離する。この吸着剤は排気ガスによって高温になり、脱離した浄化対象成分を含む排気ガスは、下流側の分岐通路を通り、排気ガス浄化装置に流入して浄化される。このとき、完全に第2状態から第1状態へ、及び、第3状態から第4状態に切り替えて、急激に排気ガスの流れを切り替えると、吸着剤が急激に暖められ、高濃度の浄化対象成分が一過的に放出されてしまうので、これを回避するために、吸着装置に流入する排気ガスの流量を徐々に増加させて、吸着剤が徐々に暖められるようにする。 That is, at the time of regeneration of the adsorption device, high-temperature exhaust gas flows into the adsorption device via the upstream branch passage, so that the temperature of the adsorbent of the adsorption device rises and the adsorbed purification target component is Detach. The adsorbent becomes high temperature by the exhaust gas, and the exhaust gas containing the decontaminated component to be purified passes through the downstream branch passage and flows into the exhaust gas purification device to be purified. At this time, if the exhaust gas flow is switched suddenly by completely switching from the second state to the first state and from the third state to the fourth state, the adsorbent is rapidly warmed and the high concentration purification target Since the components are temporarily released, in order to avoid this, the flow rate of the exhaust gas flowing into the adsorption device is gradually increased so that the adsorbent is gradually warmed.
また、上記の内燃機関の排気ガス浄化システムにおいて、前記第1切替機構が、前記バイパス通路の分岐点と合流点のそれぞれに設けられた第1三方弁及び第2三方弁で構成され、前記第2切替機構が、前記排気ガス浄化装置の上流側の前記排気通路の分岐点と合流点のそれぞれに設けられた第3三方弁と第4三方弁で構成されると、確実に排気ガスの流路を切り換えることができる。 In the exhaust gas purification system for an internal combustion engine, the first switching mechanism includes a first three-way valve and a second three-way valve provided at each of a branch point and a junction point of the bypass passage, When the 2 switching mechanism is constituted by the third three-way valve and the fourth three-way valve provided at the branch point and the junction point of the exhaust passage on the upstream side of the exhaust gas purification device, the flow of exhaust gas is ensured. The path can be switched.
また、上記の内燃機関の排気ガス浄化システムにおいて、前記排気ガス浄化装置を、上流側酸化触媒装置、選択還元型触媒装置、アンモニアスリップ触媒装置の何れか又はこれらのいくつかの組み合わせを備えて構成すると、次のような効果を奏することができる。 Further, in the exhaust gas purification system for an internal combustion engine, the exhaust gas purification device includes any one of an upstream oxidation catalyst device, a selective reduction catalyst device, an ammonia slip catalyst device, or some combination thereof. Then, the following effects can be achieved.
この構成によれば、この排気ガス浄化装置に、酸化触媒装置(DOC)、選択還元型触媒装置(SCR)、アンモニアスリップ触媒装置(ASC)等で触媒装置を備える場合、この吸着装置を設けることで、これらの触媒装置の浄化能力を従来の触媒装置よりも低く設計することも可能となるため、各触媒装置の容量の低減や貴金属量の低減を行うことができ、コストダウンを図ることができる。 According to this configuration, when the exhaust gas purification device is provided with a catalyst device such as an oxidation catalyst device (DOC), a selective reduction catalyst device (SCR), an ammonia slip catalyst device (ASC), etc., this adsorption device is provided. Therefore, the purification capacity of these catalytic devices can be designed to be lower than that of conventional catalytic devices, so that the capacity of each catalytic device and the amount of noble metals can be reduced, thereby reducing costs. it can.
また、排気ガス浄化装置にアンモニアスリップ触媒装置(ASC)を備える場合、このアンモニアスリップ触媒装置に多量の貴金属を担持させる必要がないため、貴金属に要するコストを低減することができ、また、吸着装置は貴金属を含まない素材(ゼオライト等)で構成してもよいため、吸着装置自体のコストも低減することができるので、結果として、排気ガス浄化システム全体での製造コストを低減することができる。 Further, when the exhaust gas purifying device is provided with an ammonia slip catalyst device (ASC), it is not necessary to carry a large amount of noble metal on the ammonia slip catalyst device, so that the cost required for the noble metal can be reduced, and the adsorption device Can be made of a material (zeolite or the like) that does not contain a noble metal, so that the cost of the adsorption device itself can be reduced. As a result, the manufacturing cost of the entire exhaust gas purification system can be reduced.
さらに、この吸着装置は、比較的劣化しにくい素材を使用可能であり、再生時を除いては流入する排気ガスの温度は低温であり、比較的低温の環境にさらされていることから劣化しにくく、優れた耐久性を有することができる。 In addition, this adsorption device can use materials that are relatively difficult to deteriorate, and the exhaust gas that flows in is low temperature except during regeneration, and it deteriorates because it is exposed to a relatively low temperature environment. It is difficult to have excellent durability.
また、上記の目的を達成するための本発明の内燃機関の排気ガス浄化方法は、内燃機関より排出される排気ガスを浄化する排気ガス浄化装置を排気通路に備えると共に、低温時には排気ガスに含まれる浄化対象成分を吸着し、高温時は吸着した前記浄化対象成分を脱離する吸着剤を備えた吸着装置を、前記排気ガス浄化装置の下流側の排気通路に並列に設けたバイパス通路に配設して、前記排気ガス浄化装置の上流側の排気通路の第1分岐点から分岐した分岐通路を前記吸着装置の一方側の前記バイパス通路に接続し、前記吸着装置の他方側の前記バイパス通路を前記第1分岐点と前記排気ガス浄化装置との間の前記排気通路に接続した内燃機関の排気ガス浄化方法において、前記内燃機関の低温始動のとき、前記排気ガス浄化装置が微粒子捕集装置を備えていて該微粒子捕集装置の再生のとき、前記排気ガス浄化装置の下流側に配置したNOx濃度センサで検出されたNOxの量が予め設定されたNOx排出許容量を超えたときのいずれかの第1条件下の場合には、前記排気ガス浄化装置の下流側の排気ガスを前記吸着装置を経由せずに排気通路に流す第1状態と前記吸着装置を経由して排気通路に流す第2状態に切り替えると共に、前記吸着装置を再生する第2条件下の場合には、前記排気ガス浄化装置の上流側の排気ガスの流れを前記吸着装置を経由せずに前記排気ガス浄化装置に流す第3状態と前記吸着装置を経由して前記排気ガス浄化装置に流す第4状態に切り替え、更に、前記第1条件下でも前記第2条件下でもない第3条件下の状態では、前記第1状態と前記第3状態に切り替えることを特徴とする方法である。 An exhaust gas purification method for an internal combustion engine of the present invention for achieving the above object includes an exhaust gas purification device for purifying exhaust gas discharged from the internal combustion engine in the exhaust passage, and is included in the exhaust gas at a low temperature. An adsorption device having an adsorbent that adsorbs the component to be purified and adsorbs the component to be purified adsorbed at a high temperature is disposed in a bypass passage provided in parallel with the exhaust passage downstream of the exhaust gas purification device. A branch passage branched from the first branch point of the exhaust passage upstream of the exhaust gas purification device is connected to the bypass passage on one side of the adsorption device, and the bypass passage on the other side of the adsorption device In the exhaust gas purification method for an internal combustion engine connected to the exhaust passage between the first branch point and the exhaust gas purification device, when the internal combustion engine is cold started, the exhaust gas purification device When the particulate collection device is provided and the particulate collection device is regenerated, the amount of NOx detected by the NOx concentration sensor disposed downstream of the exhaust gas purification device exceeds a preset allowable NOx emission amount In the case of any of the first conditions, a first state in which exhaust gas downstream of the exhaust gas purification device flows into the exhaust passage without passing through the adsorption device, and an exhaust passage through the adsorption device When the second condition for regenerating the adsorption device is switched to the second state, the exhaust gas flow upstream of the exhaust gas purification device is not purified via the adsorption device. Switch to a third state flowing through the apparatus and a fourth state flowing through the adsorption device to the exhaust gas purification device, and further under a third condition that is neither the first condition nor the second condition, The first state and the third state A method characterized by switching to.
この方法によれば、上記の内燃機関の排気ガス浄化システムと同様の効果を奏することができる。 According to this method, the same effect as the exhaust gas purification system of the internal combustion engine can be obtained.
本発明の内燃機関の排気ガス浄化システム及びその排気ガス浄化方法によれば、NOx、HC,CO等の浄化対象成分を吸着する吸着装置は、この吸着装置に流入する排気ガスの温度が低温であると、吸着装置に浄化対象成分を吸着し、また、吸着装置に流入する排気ガスの温度が高温になると、吸着した浄化対象成分を脱離する性質を持っているので、排気ガス浄化システムの状態に応じて、排気ガスを吸着装置を通過させずに排出したり、排気ガスを吸着装置を通過させて浄化対象成分を一時的に吸着装置に吸着したりすることができると共に、脱離温度以上の排気ガスを吸着装置に流入させて吸着した浄化対象成分を脱離させて吸着装置を再生し、この再生に使用した排気ガスを排気ガス浄化装置を通過させて、脱離した浄化対象成分を排気ガス浄化装置で浄化したりすることが容易にでき、一時的に高い濃度の浄化対象成分が大気中に排出されるのを防止できる。 According to the exhaust gas purification system for an internal combustion engine and the exhaust gas purification method of the present invention, the adsorption device that adsorbs the purification target component such as NOx, HC, CO, etc. has a low temperature of the exhaust gas flowing into the adsorption device. If so, it has the property of adsorbing the purification target component to the adsorption device and desorbing the adsorbed purification target component when the temperature of the exhaust gas flowing into the adsorption device becomes high. Depending on the state, the exhaust gas can be discharged without passing through the adsorption device, or the exhaust gas can be passed through the adsorption device to temporarily adsorb the component to be purified to the adsorption device, and the desorption temperature. The above exhaust gas is allowed to flow into the adsorption device, the adsorbed device is desorbed by desorbing the adsorbed device, and the exhaust gas used for this regeneration is passed through the exhaust gas purifying device and desorbed. Exhaust gas purifying device can be easily be or cleaned with, it is possible to prevent the cleaning target component temporarily high concentration is discharged to the atmosphere.
以下、本発明に係る実施の形態の内燃機関の排気ガス浄化システム及び内燃機関の排気ガス浄化方法について、図面を参照しながら説明する。図1に示すように、この実施の形態の内燃機関の排気ガス浄化システム2は、次のように構成される。
Hereinafter, an exhaust gas purification system for an internal combustion engine and an exhaust gas purification method for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, an exhaust
エンジン(内燃機関)10の排気通路11には、エンジン10より排出される排気ガスGに含まれている窒素酸化物(NOx)、炭化水素(HC)、一酸化炭素(CO)、微粒子物質(PM)等の浄化対象成分を除去する排気ガス浄化装置12が設けられている。この排気ガス浄化装置12は、この図1の構成では、上流側より順に、酸化触媒装置(DOC)12a、微粒子捕集装置(DPD)12b、選択還元型触媒装置(SCR)12c、アンモニアスリップ触媒装置(ASC)12dを備えている。
In the
なお、上記の4つの触媒又はフィルタの装置12a〜12dを排気ガス浄化装置12に備えているが、この構成に限定するものではなく、NOx吸蔵還元型触媒装置(NSR)等のリーンNOx低減触媒装置(LNT)、酸化触媒装置、微粒子捕集装置、尿素系のSCR触媒装置(Urea−SCR)、HCを還元剤とするSCR触媒装置(HC−SCR)、アンモニアスリップ触媒装置(ASC)や複合的な機能を併せ持つ触媒装置(例えば、微粒子捕集装置と選択還元型触媒装置の複合装置である選択触媒化燃焼フィルタ(SCRF))と任意の組合せをした構成でもよい。
Although the exhaust
この酸化触媒装置12aは、例えば、コージェライトハニカム等の多孔質のセラミックのハニカム構造体の担持体もしくは金属製の触媒担体に、ロジウム、酸化セリウム、白金、パラジウム等の酸化触媒を分散した酸化アルミニウムやゼオライト等をコーティングして形成される。この酸化触媒装置12aは、排気ガスG中に未燃燃料である炭化水素(HC)や一酸化炭素(CO)等があるとこれを酸化し、この酸化で発生する熱により排気ガスGを昇温して、この昇温した排気ガスGで下流側の微粒子捕集装置12bを昇温させる。
The
また、この微粒子捕集装置12bは、一般的に、多孔質のセラミックのハニカムのチャンネルの入口と出口を交互に目封じしたモノリスハニカム型ウォールフロータイプのフィルタ等で形成され、このフィルタの部分に、白金や酸化セリウム等の酸化触媒やPM酸化触媒を担持する場合が多い。この微粒子捕集装置12bにより、排気ガスG中のPMは、多孔質のセラミックの壁で捕集される。
The
また、この選択還元型触媒装置12cは、例えば、コージェライトハニカム構造体に、バナジウム系触媒、ゼオライト系触媒、白金等の貴金属触媒、遷移金属酸化物及びこれらの混合物をコーティングし形成する。この選択還元型触媒装置12cでは、一酸化窒素(NO)や二酸化窒素(NO2)等の窒素酸化物(NOx)を、還元反応により、窒素(N2)と水(H2O)に還元する。このとき、NO:NO2が50:50の場合に窒素酸化物を窒素に最も効率よく還元できる。
The selective
また、このアンモニアスリップ触媒装置12dは、上述の酸化触媒装置12aと同様もしくは上述の酸化触媒装置12aに選択還元型触媒装置12cの触媒を複層化した構成で、選択還元型触媒装置12cで使用されなかったアンモニアを酸化・分解して、アンモニアの排出を防止する装置である。
The ammonia
本発明においては、更に、排気ガス浄化装置12の下流側の排気通路11に並列に設けたバイパス通路13に、吸着装置20が配設される。この吸着装置20は、低温であるほど流入する排気ガスGに含まれる浄化対象成分を良く吸着し、高温時には吸着した浄化対象成分を脱離する性質を持つ吸着剤20aを備えて形成されている。
In the present invention, the
また、この吸着装置20が備える吸着剤20aの素材としては、ゼオライト、鉄(Fe)や銅(Cu)等の遷移金属をイオン交換したゼオライト、粘土鉱物、多孔質シリカ、活性炭、アルミナ、チタニア、ジルコニア等の表面積が大きく、NOx、HC、CO等の浄化対象成分を吸着し、高温で安定な素材や、NOx吸着量を増加する成分であるアルカリ金属やアルカリ土類金属酸化物等及び、これらの混合物や複層物を使用することができる。これらの素材を、コージェライトや炭化ケイ素(SiC)基材のモノリスにコーティングするか、担体に練り込んで製造した吸着剤20aを吸着装置20に用いる。
Moreover, as a raw material of the adsorbent 20a with which this adsorption |
この吸着装置20は、比較的劣化しにくい素材を使用でき、その上、吸着装置20の再生時を除いては流入する排気ガスGの温度は低温であり、比較的低温の環境にさらされている場合が多いことから劣化しにくく、優れた耐久性を有することができる。
The
また、このバイパス通路13の排気通路11とのバイパス分岐点13Aとバイパス合流点13Bのそれぞれには、第1三方弁21a及び第2三方弁21bが配設され、この第1三方弁21a及び第2三方弁21bで第1切替機構21が構成される。すなわち、排気ガス浄化装置12の下流側に第1三方弁21aを介して分岐したバイパス通路13を設け、そのバイパス通路13に吸着剤20aを備えた吸着装置20が配設される。これらの第1三方弁21a、第2三方弁21b、第3三方弁22a及び第4三方弁22bを設けることで、確実に排気ガスGの流路を切り換えることができる。
In addition, a first three-
この第1切替機構21は、排気ガス浄化装置12の下流側の排気ガスGを、図3に示すような、吸着装置20を経由せずに第1三方弁21a及び第2三方弁21bを経由して排気通路11に流す第1状態と、図2に示すような、第1三方弁21a、吸着装置20及び第2三方弁21bを経由して排気通路11に流す第2状態に切り替える機構である。
The first switching mechanism 21 allows the exhaust gas G downstream of the exhaust
この構成においては、吸着装置20に浄化対象成分をより多く吸着させるためには、バイパス通路13から吸着装置20に流入する排気ガスGの温度を150℃以下の低温とすることが好ましい。そのために、排気ガス浄化装置12と第1三方弁21aの間の排気通路11の配管に関して、排気ガスGが通過している間にこの排気ガスGが十分に冷却される構成、例えば、この配管の配管長を十分長くする、この配管の表面に凹凸形状を設けて表面積を大きくする、この配管に走行風が良く当たるようにレイアウトする、この配管を冷却するファン等の冷却装置を設ける等を行うことが好ましい。
In this configuration, in order to make the
更に、排気ガス浄化装置12の上流側の排気通路11の分岐点14Aから分岐した分岐通路14を吸着装置20の一方側のバイパス通路13に接続し、吸着装置20の他方側のバイパス通路13を分岐点14Aと排気ガス浄化装置12との間の排気通路11の合流点14Bに接続する。そして、この分岐点14Aと合流点14Bには、それぞれ第3三方弁22a及び第4三方弁22bが配設され、この第3三方弁22a及び第4三方弁22bで第2切替機構22が構成される。
Further, the
すなわち、排気ガス浄化装置12の上流側に第3三方弁22aを介して分岐した分岐通路14を設け、その分岐通路14に吸着剤20aを備えた吸着装置20が配設される構成となる。図1〜図4の構成では、分岐通路14とバイパス通路13は吸着装置20の上流側と下流側で共通の通路となるが、分岐通路14とバイパス通路13がそれぞれ個別に吸着装置20の上流側と下流側に接続され、吸着装置20の内部で排気ガスが合流するように構成してもよい。
That is, the
この第2切替機構22は、図2に示すような、排気ガス浄化装置12の上流側の排気ガスGの流れを、吸着装置20を経由せずに第3三方弁22a及び第4三方弁22bを経由して排気ガス浄化装置12に流す第3状態と、図3に示すような、第3三方弁22a、吸着装置20及び第4三方弁22bを経由して排気ガス浄化装置12に流す第4状態に切り替える機構である。
As shown in FIG. 2, the second switching mechanism 22 allows the flow of the exhaust gas G on the upstream side of the exhaust
この構成においては、吸着装置20から浄化対象成分をより多く脱離させるためには、分岐通路14から吸着装置20に流入する排気ガスGの温度を250℃以上の高温とすることが好ましい。そのため、分岐点14Aと吸着装置20の間の排気通路11の配管に関して、排気ガスGが通過している間にこの排気ガスGの温度を維持する構成、例えば、この配管の配管長を十分短くする、この配管を二重管構造にする、この配管に走行風が当たりにくいレイアウトにする等を行うことが好ましい。
In this configuration, in order to desorb more components to be purified from the
なお、この実施形態では、第1切替機構21として第1三方弁21a及び第2三方弁21bを設けたが、この構成に限定されることなく、排気ガス浄化システム2の状態に応じて、第1切替機構21が第1状態と第2状態を切り換えることができればよく、また、第2切替機構22として第3三方弁22a及び第4三方弁22bを設けたが、この構成に限定されることなく、排気ガス浄化システム2の状態に応じて、第2切替機構22が第3状態と第4状態を切り替えることができればよい。
In this embodiment, the first three-
また、第1切替機構21の流路切替と第2切替機構22の流路切替を制御する制御装置41を備えて構成する。この制御装置41は、アクセル開度センサ(図示しない)等の各種センサの情報に基づいて、エンジン10の全般の制御を行う全体システム制御装置(ECU)40に組み込んでもよいし、独立して設けてもよい。
Further, the
さらに、図1に示すように、第2三方弁21bより下流側の排気通路11に、NOx濃度センサ30を設ける。このNOx濃度センサ30は、排気ガスGに含有されるNOxの量Nを検出するセンサである。
Further, as shown in FIG. 1, a
なお、図1では、NOx濃度センサ30を、第2三方弁21bより下流側に設けると、NOx濃度センサ30の検出値を、排気ガス浄化装置12におけるNOx再生の時期の判断用にも使用できると共に、吸着装置20の吸着剤20aにおける浄化対象成分の堆積状態も推定できるので、この位置での配置が好ましいが、NOx浄化の状態やNOx再生時期の判断用であれば、必ずしも、この位置に限定されることなく、排気ガス浄化装置12より下流側の排気通路11であればどの位置に設けてもよい。
In FIG. 1, when the
そして、本発明では、この制御装置41が、第1切替機構21と第2切替機構22を制御して、エンジン10の低温始動のとき、排気ガス浄化装置12が微粒子捕集装置12bを備えていてこの微粒子捕集装置12bの再生のとき、排気ガス浄化装置12の下流側に配置したNOx濃度センサ30で検出されたNOxの量が予め設定されたNOx排出許容量を超えたときのいずれかの第1条件下の場合には、図2で示すように、第1切替機構21で第2状態にするともに、第2切替機構22で第3状態にする制御を行うように構成される。ここで、このNOx排出許容量は、予め実験等により設定され、制御装置41に記憶されている値である。
In the present invention, the
また、このエンジン10の低温始動のときを、選択還元型触媒装置12cの入口の排気ガス温度が予め設定した設定温度未満のときとする。この設定温度は、実験などにより予め設定される温度であり、150℃以上300℃以下、好ましくは200℃に設定される。この構成によれば、選択還元型触媒装置12cが活性化したか否かを温度で判定して、低温時は、吸着装置20で浄化対象成分を一時的に吸着することができ、浄化対象成分の大気中への排出量を低減できる。
The low temperature start of the
また、吸着装置20を再生する第2条件下の場合には、図3に示すように、第1切替機構21で第1状態にするとともに、第2切替機構22で第4状態にする制御を行い、更に、第1条件下でも第2条件下でもない第3条件下の状態では、図4に示すように、第1切替機構21で第1状態にするとともに、第2切替機構22で第3状態にする制御を行うように構成される。
In the second condition for regenerating the
なお、制御装置41が、吸着装置20を再生する第2条件下の場合に、第1切替機構21で第2状態から第1状態に移行し、第2切替機構22で第3状態から第4状態に移行する際に、吸着装置20に流入する排気ガスGの量を徐々に増加する制御を行うことが好ましい。つまり、吸着装置20の再生時に、分岐通路14から吸着装置20に流入する排気ガスGの流量を段階的に増加させて、吸着装置20が徐々に昇温するように制御することが好ましく、これにより、吸着装置20の急激な昇温による高濃度の浄化対象成分の一過的な大量脱離を防止することができる。
When the
つまり、吸着装置20の再生のときは、高温の排気ガスGが上流側の分岐通路14を経由して吸着装置20に流れ込むことで、吸着装置20の吸着剤20aの温度が上昇し、吸着していた浄化対象成分が脱離する。この吸着剤20aは排気ガスGによって高温になり、脱離した浄化対象成分を含む排気ガスGは、下流側の分岐通路14を通り、排気ガス浄化装置12に流入して浄化される。このとき、完全に第2状態から第1状態へ、及び、第3状態から第4状態に切り替えて、急激に排気ガスGの流れを切り替えると、吸着剤20aが急激に暖められ、高濃度の浄化対象成分が一過的に放出されてしまうので、これを回避するために、吸着装置20に流入する排気ガスGの流量を徐々に増加させて、吸着剤20aが徐々に暖められるようにする。
That is, when the
次に、本発明の実施の形態の内燃機関の排気ガス浄化方法について、図5の制御フローを参照しながら説明する。図5の制御フローは、エンジン10の運転中に一定の制御時間間隔毎に、上級の制御フローから呼ばれてスタートし、制御フローの制御を実施しては、リターンして、上級の制御フローに戻る制御フローであり、エンジン10の運転中は繰り返し実施される制御フローである。そして、エンジン10が運転停止すると、割り込みが生じて、上級の制御フローにリターンし、この上級の制御フローと共に終了する。
Next, an exhaust gas purification method for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the control flow of FIG. The control flow of FIG. 5 is called from the advanced control flow at regular control time intervals during the operation of the
図5の制御フローがスタートすると、ステップS11では、第1条件が成立しているか否かを判定する。この第1条件が成立しているか否かは、エンジン10が低温始動のときであるか否か、あるいは、排気ガス浄化装置12が微粒子捕集装置12bを備えていてこの微粒子捕集装置12bの再生のときであるか否か、あるいは、排気ガス浄化装置12の下流側に配置したNOx濃度センサ30で検出されたNOxの量Eが予め設定されたNOx排出許容量E1を超えたときであるか否かで判定し、いずれかひとつが成立する場合、即ち「である」場合に(YES)、ステップS12にいき、何れも不成立の場合、即ち「ではない」場合には(NO)、ステップS21に行く。
When the control flow of FIG. 5 starts, in step S11, it is determined whether or not the first condition is satisfied. Whether or not the first condition is satisfied is whether or not the
ここで、エンジン10の低温始動のときの判定を、選択還元型触媒装置12cの入口の排気ガスGの温度Taが予め設定した設定温度Ta1(例えば、200℃)未満のときとしたり、あるいは、選択還元型触媒装置12cの出口の排気ガスGの温度Tbが予め設定した設定温度Ta2(例えば、200℃)未満のときとしたりすることができる。
Here, the determination at the time of starting the
また、微粒子捕集装置12bの再生のときに関しては、再生開始時を、微粒子捕集装置12bの前後差圧ΔPdが予め設定した再生開始差圧閾値ΔP1以上となった時としてもよいし、あるいは、微粒子捕集装置12bへの微粒子(PM:Particulate Matter)の堆積量PMcmを推定算出して、この推定堆積量PMcmが予め設定した再生開始堆積量閾値PMcm1以上となった時としてもよい。そして、再生終了時を、微粒子捕集装置12bの前後差圧ΔPdが予め設定した再生終了差圧閾値ΔP2以下となった時としてもよいし、あるいは、推定堆積量PMcmが予め設定した再生終了堆積量閾値PMcm2以下となった時としてもよい。
Further, regarding the regeneration of the
また、このNOx排出許容量E1は、予め実験等により設定しておく閾値であり、制御装置41に記憶してある数値である。
The allowable NOx emission amount E1 is a threshold value set in advance through experiments or the like, and is a numerical value stored in the
このステップS12では、第1切替機構21で、排気ガス浄化装置12の下流側の低温の排気ガスGの流れを吸着装置20を経由して排気通路11に流す第2状態に切り替えるとともに、第2切替機構22で、排気ガス浄化装置12の上流側の高温の排気ガスGの流れを吸着装置20を経由せずに排気ガス浄化装置12に流す第3状態に切り替えた状態の「吸着時制御」を行う。そして、一定の予め設定された制御時間が経過した後、ステップS11に戻る。
In step S12, the first switching mechanism 21 switches the flow of the low-temperature exhaust gas G on the downstream side of the exhaust
ステップS21では、吸着装置20を再生する第2条件が成立しているか否かを判定する。この吸着装置20の再生は、前回の再生の終了からの経過時間tが実験等により予め設定した再生開始時間t1を経過したか否か、あるいは、「吸着時制御」を行っているときの、NOx濃度センサ30の検出値を元に推定した浄化対象成分の推定堆積量が、予め設定した再生開始用判定値を超えているか否か等の判定で行う。
In step S21, it is determined whether or not the second condition for regenerating the
このステップS21の判定で、成立である場合は(YES)、ステップS22に進み、第1切替機構21で、排気ガス浄化装置12の下流側の低温の排気ガスGの流れを吸着装置20を経由せずに排気通路11に流す第1状態に切り替えるとともに、第2切替機構22で、排気ガス浄化装置12の上流側の高温の排気ガスGの流れを吸着装置20を経由して排気ガス浄化装置12に流す第4状態に切り替えた状態の「再生時制御」を行う。そして、一定の予め設定された制御時間が経過した後、ステップS11に戻る。
If the determination in step S21 is true (YES), the process proceeds to step S22, and the flow of the low-temperature exhaust gas G on the downstream side of the exhaust
ここで、第2切替機構22で、排気ガス浄化装置12の上流側の高温の排気ガスの流れを第3状態から第4状態に切り替える際に、吸着装置20に流入する排気ガスGの流量を段階的に増加させて、吸着装置20が徐々に昇温するように切り替えることが好ましい。これにより、吸着装置20の急激な昇温による高濃度の浄化対象成分の一過的な大量脱離を防止することができ、下流側の排気ガス浄化装置12での確実な浄化処理を図ることができる。
Here, when the second switching mechanism 22 switches the flow of the hot exhaust gas upstream of the exhaust
また、ステップS21の判定で、不成立である場合は(NO)、ステップS31に進み、第1条件下でも第2条件下でもない第3条件が成立しているとして、第1切替機構21で、排気ガス浄化装置12の下流側の低温の排気ガスGの流れを吸着装置20を経由せずに排気通路11に流す第1状態に切り替えるとともに、第2切替機構22で、排気ガス浄化装置12の上流側の高温の排気ガスGの流れを吸着装置20を経由せずに排気ガス浄化装置12に流す第3状態に切り替えた状態の「通常時制御」を行う。そして、一定の予め設定された制御時間が経過した後、ステップS11に戻る。
If the determination in step S21 is not satisfied (NO), the process proceeds to step S31, where the first switching mechanism 21 determines that the third condition that is neither the first condition nor the second condition is satisfied. The flow of the low-temperature exhaust gas G on the downstream side of the exhaust
そして、このステップS11からステップS12,S22,S31のいずれかに行く制御を繰り返し行い、本制御フローの途中で、エンジン10を運転停止した場合に、割り込みを発生して、上級の制御フローにリターンして、上級の制御フローと共に本制御フローを終了する。
Then, the control from step S11 to any of steps S12, S22, and S31 is repeated, and when the
この制御により、エンジン10の低温始動のとき、排気ガス浄化装置12が微粒子捕集装置12bを備えていてこの微粒子捕集装置12bの再生のとき、排気ガス浄化装置12の下流側に配置したNOx濃度センサ30で検出されたNOxの量Eが予め設定されたNOx排出許容量E1を超えたときのいずれかの第1条件下の場合には、排気ガス浄化装置12の下流側の排気ガスGを吸着装置20を経由せずに排気通路11に流す第1状態と吸着装置20を経由して排気通路11に流す第2状態に切り替えることができる。
With this control, when the
それと共に、吸着装置20を再生する第2条件下の場合には、排気ガス浄化装置12の上流側の排気ガスGの流れを吸着装置20を経由せずに排気ガス浄化装置12に流す第3状態と吸着装置20を経由して排気ガス浄化装置12に流す第4状態に切り替えることがきる。
At the same time, in the case of the second condition for regenerating the
更に、第1条件下でも第2条件下でもない第3条件下の状態では、第1状態と第3状態に切り替えることができる。 Furthermore, in a state under a third condition that is neither the first condition nor the second condition, the state can be switched between the first state and the third state.
上記の構成の内燃機関の排気ガス浄化システム2及び内燃機関の排気ガス浄化方法によれば、NOx、HC,CO等の浄化対象成分を吸着する吸着装置20は、この吸着装置20に流入する排気ガスGの温度が低温であると、吸着装置20に浄化対象成分を吸着し、また、吸着装置20に流入する排気ガスGの温度が高温になると、吸着した浄化対象成分を脱離する性質を持っているので、排気ガス浄化システム2の状態に応じて、排気ガスGを吸着装置20を通過させずに排出したり、排気ガスGを吸着装置20を通過させて浄化対象成分を一時的に吸着装置20に吸着したりすることができる。
According to the exhaust
それと共に、脱離温度以上の排気ガスGを吸着装置20に流入させて吸着した浄化対象成分を脱離させて吸着装置20を再生し、この再生に使用した排気ガスGを排気ガス浄化装置12を通過させて、脱離した浄化対象成分を排気ガス浄化装置12で浄化したりすることが容易にでき、一時的に高い濃度の浄化対象成分が大気中に排出されるのを防止できる。
At the same time, exhaust gas G having a temperature equal to or higher than the desorption temperature is caused to flow into the
また、排気ガス浄化装置12での浄化対象成分の十分な浄化が見込めない第1条件下の場合には、第2状態と第3状態で、排気ガス浄化装置12を通過した後の排気ガスGを吸着装置20を通過させることで、排気ガス浄化装置12で浄化しきれなかった浄化対象成分を吸着装置20に一時的に吸着することができるので、大気中への浄化対象成分の排出量を確実に低減することができる。
Further, in the case of the first condition in which the exhaust
この構成によれば、排気ガス浄化装置12での浄化対象成分の十分な浄化が見込めない第1条件下の場合には、第2状態と第3状態で、排気ガス浄化装置12を通過した後の排気ガスGを吸着装置20を通過させることで、排気ガス浄化装置12で浄化しきれなかった浄化対象成分を吸着装置20に一時的に吸着することができるので、大気中への浄化対象成分の排出量を確実に低減することができる。
According to this configuration, after the exhaust
また、吸着装置20に吸着した浄化対象成分の量が飽和量に達すると、それ以上は吸着しなくなるために、一時的に吸着した浄化対象成分の量が飽和量に達する前に吸着装置20の再生を行う必要があるが、この再生のときの第2条件下の場合には、第1状態と第4状態で、高温の排気ガスGを吸着装置20を通過させてから排気ガス浄化装置12を通過させて大気中に排出することで、高い温度の排気ガスGの排熱を利用して、吸着装置20に吸着された浄化対象成分を脱離し、この脱離した浄化対象成分を排気ガス浄化装置12で浄化することができるため、吸着装置20の再生を確実に行うことができるとともに、エネルギー利用の効率化を図ることができる。
In addition, when the amount of the purification target component adsorbed on the
また、上記の内燃機関の排気ガス浄化システムにおいて、排気ガス浄化装置12を、上流側酸化触媒装置12a、微粒子捕集装置12b、選択還元型触媒装置12c、アンモニアスリップ触媒装置12dで構成しているが、上流側酸化触媒装置12a、選択還元型触媒装置12c、アンモニアスリップ触媒装置12dの何れか又はこれらのいくつかの組み合わせを備えて構成すると、次のような効果を奏することができる。
In the exhaust gas purification system for an internal combustion engine, the exhaust
この構成によれば、吸着装置20を設けることで、これらの触媒装置12a、12c、12dの浄化能力を従来の触媒装置よりも低く設計することも可能となるため、各触媒装置12a、12c、12dの容量の低減や貴金属量の低減を行うことができ、コストダウンを図ることができる。
According to this configuration, by providing the
また、排気ガス浄化装置12にアンモニアスリップ触媒装置(ASC)12dを備える場合、このアンモニアスリップ触媒装置12dに多量の貴金属を担持させる必要がないため、貴金属に要するコストを低減することができ、また、吸着装置20は貴金属を含まない素材(ゼオライト等)で構成してもよいため、吸着装置20自体のコストも低減することができるので、結果として、排気ガス浄化システム2の全体での製造コストを低減することができる。
Further, when the exhaust
2 内燃機関の排気ガス浄化システム
10 エンジン(内燃機関)
11 排気通路
12 排気ガス浄化装置
12a 酸化触媒装置(DOC)
12b 微粒子捕集装置
12c 選択還元型触媒装置(SCR)
12d アンモニアスリップ触媒装置(ASC)
13 バイパス通路
13A バイパス分岐点
13B バイパス合流点
14 分岐通路
14A 分岐点
14B 合流点
20 吸着装置
20a 吸着剤
21 第1切替機構
21a 第1三方弁
21b 第2三方弁
22 第2切替機構
22a 第3三方弁
22b 第4三方弁
30 NOx濃度センサ
40 全体システム制御装置(ECU)
41 制御装置
G 排気ガス
2 Exhaust gas purification system for
11
12b Fine
12d Ammonia slip catalyst device (ASC)
13
41 Control device G Exhaust gas
Claims (7)
低温時には排気ガスに含まれる浄化対象成分を吸着し、高温時は吸着した前記浄化対象成分を脱離する吸着剤を備えた吸着装置を、前記排気ガス浄化装置の下流側の排気通路に並列に設けたバイパス通路に配設して、前記排気ガス浄化装置の下流側の排気ガスを前記吸着装置を経由せずに排気通路に流す第1状態と前記吸着装置を経由して排気通路に流す第2状態に切り替える第1切替機構とを設けるとともに、
前記排気ガス浄化装置の上流側の排気通路の第1分岐点から分岐した分岐通路を前記吸着装置の一方側の前記バイパス通路に接続し、前記吸着装置の他方側の前記バイパス通路を前記第1分岐点と前記排気ガス浄化装置との間の前記排気通路に接続し、前記排気ガス浄化装置の上流側の排気ガスの流れを前記吸着装置を経由せずに前記排気ガス浄化装置に流す第3状態と前記吸着装置を経由して前記排気ガス浄化装置に流す第4状態に切り替える第2切替機構と、前記第1切替機構と前記第2切替機構を制御する制御装置を設けたことを特徴とする内燃機関の排気ガス浄化システム。 In an exhaust gas purification system of an internal combustion engine provided with an exhaust gas purification device in an exhaust passage for purifying exhaust gas discharged from the internal combustion engine,
An adsorption device having an adsorbent that adsorbs a purification target component contained in exhaust gas at a low temperature and desorbs the purified purification target component adsorbed at a high temperature is connected in parallel to an exhaust passage downstream of the exhaust gas purification device. A first state in which the exhaust gas on the downstream side of the exhaust gas purifying device is disposed in the provided bypass passage and flows into the exhaust passage without passing through the adsorption device; A first switching mechanism that switches between two states;
A branch passage branched from a first branch point of the exhaust passage upstream of the exhaust gas purification device is connected to the bypass passage on one side of the adsorption device, and the bypass passage on the other side of the adsorption device is connected to the first passage. A third point connected to the exhaust passage between the branch point and the exhaust gas purification device, and causing the flow of the exhaust gas upstream of the exhaust gas purification device to flow to the exhaust gas purification device without passing through the adsorption device; And a control device for controlling the first switching mechanism and the second switching mechanism, and a second switching mechanism for switching to a fourth state that flows to the exhaust gas purification device via the adsorption device. An exhaust gas purification system for an internal combustion engine.
前記吸着装置を再生する第2条件下の場合には、前記第1切替機構で前記第1状態にするとともに、前記第2切替機構で前記第4状態にし、
前記第1条件下でも前記第2条件下でもない第3条件下の状態では、前記第1切替機構で前記第1状態にするとともに、前記第2切替機構で前記第3状態にする制御を行うように構成されたことを特徴とする請求項1記載の内燃機関の排気ガス浄化システム。 When the control device starts the internal combustion engine at a low temperature, the exhaust gas purification device is provided with a particulate collection device, and when the particulate collection device is regenerated, NOx disposed downstream of the exhaust gas purification device In the case of any of the first conditions when the amount of NOx detected by the concentration sensor exceeds a preset allowable NOx emission amount, the first switching mechanism sets the second state, and In the third state by the second switching mechanism,
In the case of the second condition for regenerating the adsorption device, the first switching mechanism is set to the first state, the second switching mechanism is set to the fourth state,
In a state under a third condition that is neither the first condition nor the second condition, the first switching mechanism controls the first state, and the second switching mechanism controls the third state. The exhaust gas purification system for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the exhaust gas purification system is configured as described above.
前記内燃機関の低温始動のとき、前記排気ガス浄化装置が微粒子捕集装置を備えていて該微粒子捕集装置の再生のとき、前記排気ガス浄化装置の下流側に配置したNOx濃度センサで検出されたNOxの量が予め設定されたNOx排出許容量を超えたときのいずれかの第1条件下の場合には、前記排気ガス浄化装置の下流側の排気ガスを前記吸着装置を経由せずに排気通路に流す第1状態と前記吸着装置を経由して排気通路に流す第2状態に切り替えると共に、
前記吸着装置を再生する第2条件下の場合には、前記排気ガス浄化装置の上流側の排気ガスの流れを前記吸着装置を経由せずに前記排気ガス浄化装置に流す第3状態と前記吸着装置を経由して前記排気ガス浄化装置に流す第4状態に切り替え、
更に、前記第1条件下でも前記第2条件下でもない第3条件下の状態では、前記第1状態と前記第3状態に切り替えることを特徴とする内燃機関の排気ガス浄化方法。 An exhaust gas purification device for purifying exhaust gas exhausted from an internal combustion engine is provided in the exhaust passage, and adsorbs a purification target component contained in the exhaust gas at a low temperature and desorbs the adsorbed purification target component at a high temperature. An adsorbing device having an agent is disposed in a bypass passage provided in parallel with an exhaust passage on the downstream side of the exhaust gas purification device, and branches from a first branch point of the exhaust passage on the upstream side of the exhaust gas purification device The branched passage is connected to the bypass passage on one side of the adsorption device, and the bypass passage on the other side of the adsorption device is connected to the exhaust passage between the first branch point and the exhaust gas purification device. In an exhaust gas purification method for an internal combustion engine,
When the internal combustion engine is started at a low temperature, the exhaust gas purification device is provided with a particulate collection device, and when the particulate collection device is regenerated, it is detected by a NOx concentration sensor arranged downstream of the exhaust gas purification device. In the case of any of the first conditions when the amount of NOx exceeds a preset allowable NOx emission amount, the exhaust gas on the downstream side of the exhaust gas purification device is not passed through the adsorption device. While switching between a first state flowing through the exhaust passage and a second state flowing through the adsorption device into the exhaust passage,
In the case of the second condition for regenerating the adsorption device, the third state in which the flow of the exhaust gas upstream of the exhaust gas purification device flows to the exhaust gas purification device without passing through the adsorption device and the adsorption Switch to the fourth state to flow to the exhaust gas purification device via the device,
Further, the exhaust gas purifying method for an internal combustion engine is characterized in that the state is switched between the first state and the third state under a third condition that is neither the first condition nor the second condition.
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2017223135A (en) * | 2016-06-14 | 2017-12-21 | いすゞ自動車株式会社 | Exhaust emission control system for internal combustion engine, and exhaust emission control method for internal combustion engine |
JP2017223134A (en) * | 2016-06-14 | 2017-12-21 | いすゞ自動車株式会社 | Exhaust emission control system for internal combustion engine, and exhaust emission control method for internal combustion engine |
JP2018091259A (en) * | 2016-12-06 | 2018-06-14 | いすゞ自動車株式会社 | Exhaust emission control system for internal combustion engine and exhaust emission control method for internal combustion engine |
CN113015572A (en) * | 2018-11-19 | 2021-06-22 | 住友精化株式会社 | Gas separation device and gas separation method |
JP7392786B1 (en) | 2022-09-16 | 2023-12-06 | いすゞ自動車株式会社 | exhaust control device |
-
2014
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Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017223135A (en) * | 2016-06-14 | 2017-12-21 | いすゞ自動車株式会社 | Exhaust emission control system for internal combustion engine, and exhaust emission control method for internal combustion engine |
JP2017223134A (en) * | 2016-06-14 | 2017-12-21 | いすゞ自動車株式会社 | Exhaust emission control system for internal combustion engine, and exhaust emission control method for internal combustion engine |
JP2018091259A (en) * | 2016-12-06 | 2018-06-14 | いすゞ自動車株式会社 | Exhaust emission control system for internal combustion engine and exhaust emission control method for internal combustion engine |
CN113015572A (en) * | 2018-11-19 | 2021-06-22 | 住友精化株式会社 | Gas separation device and gas separation method |
CN113015572B (en) * | 2018-11-19 | 2023-11-21 | 住友精化株式会社 | Gas separation device and gas separation method |
JP7392786B1 (en) | 2022-09-16 | 2023-12-06 | いすゞ自動車株式会社 | exhaust control device |
JP2024043077A (en) * | 2022-09-16 | 2024-03-29 | いすゞ自動車株式会社 | exhaust control device |
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