JP2017025710A - Exhaust emission control system for internal combustion engine - Google Patents
Exhaust emission control system for internal combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- JP2017025710A JP2017025710A JP2015141513A JP2015141513A JP2017025710A JP 2017025710 A JP2017025710 A JP 2017025710A JP 2015141513 A JP2015141513 A JP 2015141513A JP 2015141513 A JP2015141513 A JP 2015141513A JP 2017025710 A JP2017025710 A JP 2017025710A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- temperature
- catalyst
- exhaust
- upstream
- exhaust gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
Abstract
Description
本発明は、内燃機関の排気浄化システムに関する。 The present invention relates to an exhaust gas purification system for an internal combustion engine.
内燃機関の排気系において、排気中の粒子状物質(以下、「PM」と称する)が外部に放出されるのを抑制すべく、排気通路にフィルタが設けられる。このフィルタには、内燃機関の運転とともに排気中のPMが捕集され次第に堆積していくため、その目詰まりを防止するためにフィルタ再生処理が行われる。例えばディーゼルエンジンでは、一般には排気の空燃比が継続的にリーン側の空燃比であることから、排気中に未燃燃料を供給しフィルタの上流側に設けられた酸化触媒等で酸化させて排気温度を上昇させ、以て、堆積PMの酸化除去が行われる。 In an exhaust system of an internal combustion engine, a filter is provided in the exhaust passage in order to suppress discharge of particulate matter (hereinafter referred to as “PM”) in the exhaust to the outside. Since the PM in the exhaust gas is collected and gradually accumulated in the filter with the operation of the internal combustion engine, a filter regeneration process is performed to prevent clogging. For example, in a diesel engine, since the air-fuel ratio of exhaust gas is generally the lean air-fuel ratio, unburnt fuel is supplied into the exhaust gas and oxidized by an oxidation catalyst or the like provided upstream of the filter. The temperature is raised, so that the deposited PM is removed by oxidation.
一方、ディーゼルエンジン等で利用される燃料や潤滑油には一般に硫黄が含まれており、燃料の燃焼に伴ってこうした硫黄から生成される硫黄化合物(SOx)が酸化触媒に吸着されると、酸化触媒としての触媒機能が低下することとなる。特に、触媒等がアルミナを含有する場合、硫黄化合物はそこに吸着されやすいため、硫黄化合物による影響は大きくなる。そこで、例えば特許文献1には、内燃機関の排気浄化装置に吸着した硫黄化合物を除去する技術が開示されており、当該技術では、硫黄化合物除去の際に排気浄化装置の温度を、吸着した硫黄化合物が放出可能で且つ白煙(サルフェート白煙)の発生が抑制される温度範囲に昇温させる。 On the other hand, fuels and lubricating oils used in diesel engines and the like generally contain sulfur. When sulfur compounds (SOx) generated from such sulfur are adsorbed to the oxidation catalyst as the fuel burns, oxidation occurs. The catalyst function as a catalyst will fall. In particular, when the catalyst or the like contains alumina, the sulfur compound is easily adsorbed thereon, so that the influence of the sulfur compound is increased. Thus, for example, Patent Document 1 discloses a technique for removing sulfur compounds adsorbed on an exhaust purification device of an internal combustion engine. In this technique, the temperature of the exhaust purification device is set to the amount of sulfur adsorbed when sulfur compounds are removed. The temperature is raised to a temperature range in which the compound can be released and generation of white smoke (sulfate white smoke) is suppressed.
内燃機関から排出される排気の浄化度を高めるために、排気通路において所定の排気浄化能を有する複数の触媒が直列に設置される場合がある。このような排気系の構成においては、上流側に位置する触媒と下流側に位置する触媒との間に温度勾配が生じやすく、各触媒の温度を細かく制御することは容易ではない。一方で、排気中に含まれる硫黄化合物は触媒に吸着したり、吸着している硫黄化合物が脱離したりし得るが、この吸着、脱離の現象も触媒の温度の影響を大きく受ける傾向がある。そのため、内燃機関の排気系に複数の触媒が直列に含まれる場合、各触媒の温度を適切に制御することが困難なため、排気中の硫黄化合物量の制御が困難となり白煙が生じるおそれがある。 In order to increase the degree of purification of exhaust discharged from the internal combustion engine, a plurality of catalysts having a predetermined exhaust purification ability may be installed in series in the exhaust passage. In such an exhaust system configuration, a temperature gradient is likely to occur between the catalyst located on the upstream side and the catalyst located on the downstream side, and it is not easy to finely control the temperature of each catalyst. On the other hand, the sulfur compounds contained in the exhaust can be adsorbed on the catalyst, or the adsorbed sulfur compounds can be desorbed, but this adsorption and desorption phenomenon also tends to be greatly influenced by the temperature of the catalyst. . For this reason, when a plurality of catalysts are included in series in the exhaust system of the internal combustion engine, it is difficult to appropriately control the temperature of each catalyst, so that it is difficult to control the amount of sulfur compounds in the exhaust, and white smoke may be generated. is there.
特に、排気系の上流側の触媒等の構成要素を所定の目的に応じて昇温させる場合、そこに吸着していた硫黄化合物が脱離し、高温の排気とともに下流側の触媒へと流れ込む可能性がある。そして、当該高温排気が下流側の触媒へと流れ込むことで、下流側の触媒から硫黄化合物が離脱し排気中へ更に硫黄化合物が加わることとなれば、白煙が発生する可能性が高まることとなる。 In particular, when a component such as a catalyst on the upstream side of the exhaust system is heated according to a predetermined purpose, the sulfur compound adsorbed there may be desorbed and flow into the downstream catalyst together with the high-temperature exhaust gas. There is. Then, if the high-temperature exhaust gas flows into the downstream catalyst, if the sulfur compound is separated from the downstream catalyst and further sulfur compound is added to the exhaust gas, the possibility of generating white smoke increases. Become.
本発明は、上記した問題点に鑑みてなされたものであり、複数の触媒が直列に配置されている内燃機関の排気系において、白煙の発生を抑制又は軽減する技術を提供することを
目的とする。
The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide a technique for suppressing or reducing the generation of white smoke in an exhaust system of an internal combustion engine in which a plurality of catalysts are arranged in series. And
本発明において、上記課題を解決するために、排気系の上流側において所定の昇温処理を行っている場合において、更に下流側に位置する触媒に流れ込む排気温度が、当該下流側の触媒に吸着している硫黄化合物が脱離し得る温度を下回るように制御する構成を採用した。このような構成により、上流側と下流側の各触媒から硫黄化合物が脱離し、排気における硫黄化合物の濃度が上昇することで白煙が発生する可能性を抑制することが可能となる。 In the present invention, in order to solve the above problem, when a predetermined temperature raising process is performed on the upstream side of the exhaust system, the exhaust temperature flowing into the catalyst located further downstream is adsorbed by the downstream catalyst. A configuration is adopted in which the sulfur compound is controlled to be below the temperature at which it can be desorbed. With such a configuration, it is possible to suppress the possibility that white smoke is generated by the sulfur compound being desorbed from the upstream and downstream catalysts and the concentration of the sulfur compound in the exhaust gas being increased.
具体的には、本発明は、内燃機関の排気浄化システムであって、内燃機関の排気通路に設けられ、排気中の硫黄化合物が吸着及び脱離する特性を有する上流側触媒を含む上流側触媒装置と、前記排気通路において前記上流側触媒装置の下流側に位置し、排気中の硫黄化合物が吸着及び脱離する特性を有する下流側触媒を含む下流側触媒装置と、前記上流側触媒装置の一部を構成する所定要素を昇温する上流側昇温処理において、前記上流側触媒の温度が、該上流側触媒に吸着している硫黄化合物が脱離可能となる上流側脱離温度よりも高い温度となる該上流側昇温処理を行う上流側昇温部と、前記上流側昇温部により前記上流側昇温処理が行われているときに、前記上流側触媒装置から排出された排気の温度が、該排気が前記下流側触媒装置に到達するまでに該下流側触媒に吸着している硫黄化合物が脱離可能となる下流側脱離温度より低くなるように、該排気温度を低下させる排気温度低下処理を行う排気温度制御部と、を備える。 Specifically, the present invention relates to an exhaust gas purification system for an internal combustion engine, which is provided in an exhaust passage of the internal combustion engine and includes an upstream catalyst having a characteristic of adsorbing and desorbing sulfur compounds in the exhaust gas. A downstream catalyst device including a downstream catalyst having a characteristic of adsorbing and desorbing sulfur compounds in the exhaust gas, located downstream of the upstream catalyst device in the exhaust passage, and the upstream catalyst device In the upstream temperature raising process for raising the temperature of a predetermined element constituting a part, the temperature of the upstream catalyst is higher than the upstream desorption temperature at which the sulfur compound adsorbed on the upstream catalyst can be desorbed. An upstream temperature raising unit that performs the upstream temperature raising process at a high temperature, and an exhaust gas that is discharged from the upstream catalyst device when the upstream temperature raising process is performed by the upstream temperature raising part The temperature of the exhaust gas is the downstream side catalytic device An exhaust temperature controller that performs an exhaust gas temperature lowering process for lowering the exhaust gas temperature so that the sulfur compound adsorbed on the downstream catalyst by the time it reaches is lower than the downstream desorption temperature at which it can be desorbed; Is provided.
本発明に係る内燃機関の排気浄化システムには、上流側触媒装置及び下流側触媒装置を有するが、各触媒装置は、内燃機関の排気通路における排気の流れ方向に沿った位置に配置され、相対的に上流側に配置された触媒装置が上流側触媒装置として特定され、下流側に配置された触媒装置が下流側触媒装置として特定される。すなわち、上流側触媒装置と下流側触媒装置は、排気通路に設けられた複数の排気浄化触媒等の排気浄化のための構成を、重ならないように上流側と下流側とで区分して形成されるものである。 The exhaust gas purification system for an internal combustion engine according to the present invention includes an upstream side catalyst device and a downstream side catalyst device, and each catalyst device is disposed at a position along the exhaust flow direction in the exhaust passage of the internal combustion engine, and In particular, the catalyst device disposed on the upstream side is identified as the upstream catalyst device, and the catalyst device disposed on the downstream side is identified as the downstream catalyst device. In other words, the upstream side catalyst device and the downstream side catalyst device are formed by separating the upstream side and the downstream side of the exhaust gas purification structure such as a plurality of exhaust gas purification catalysts provided in the exhaust passage so as not to overlap. Is.
ここで、上流側昇温部は、上流側触媒装置の少なくとも一部を構成する所定要素を昇温させる上流側昇温処理を実行する。当該上流側昇温処理は、所定要素を所定の目的に従って昇温させる処理であるが、その処理の過程において、又は、その処理の結果、上流側触媒の温度が上流側脱離温度よりも高い温度となる。そのため、上流側昇温処理が行われると、上流側触媒に吸着している硫黄化合物が脱離するとともに、上流側触媒装置から排出された高温の排気が、下流側に位置する下流側触媒装置に流れ込む。 Here, the upstream temperature raising unit executes an upstream temperature raising process for raising the temperature of a predetermined element constituting at least a part of the upstream catalyst device. The upstream temperature raising process is a process for raising the temperature of a predetermined element in accordance with a predetermined purpose. In the process or as a result of the process, the temperature of the upstream catalyst is higher than the upstream desorption temperature. It becomes temperature. Therefore, when the upstream temperature raising process is performed, the sulfur compound adsorbed on the upstream catalyst is desorbed, and the high temperature exhaust discharged from the upstream catalyst device is located downstream. Flow into.
このとき、その下流側触媒装置に流れ込む排気温度が比較的高温であると、下流側触媒装置の下流側触媒に吸着していた硫黄化合物が脱離し始め得る。ここで、上流側昇温処理が行われている際に、下流側触媒に吸着していた硫黄化合物が脱離してしまうと、上流側触媒から脱離した硫黄化合物に下流側触媒から脱離した硫黄化合物が加わり、排気中の硫黄化合物量がより多くなることで白煙が発生しやすくなる。特に、上流側昇温処理では、上流側触媒装置における所定要素の昇温は制御されているものの、従来技術では下流側触媒装置に流れ込む排気温度までは十分に制御されていない。そのため、下流側触媒装置における硫黄化合物の脱離状態が十分に制御されていないことになり、以て、排気中の硫黄化合物量が多くなり白煙が発生するおそれがある。 At this time, if the exhaust gas temperature flowing into the downstream side catalyst device is relatively high, the sulfur compound adsorbed on the downstream side catalyst of the downstream side catalyst device may start to desorb. Here, when the sulfur compound adsorbed on the downstream catalyst is desorbed during the upstream temperature raising process, the sulfur compound desorbed from the upstream catalyst is desorbed from the downstream catalyst. When sulfur compounds are added and the amount of sulfur compounds in the exhaust gas is increased, white smoke is likely to be generated. In particular, in the upstream temperature raising process, the temperature rise of a predetermined element in the upstream catalyst device is controlled, but in the conventional technology, the exhaust temperature flowing into the downstream catalyst device is not sufficiently controlled. Therefore, the desorption state of the sulfur compound in the downstream side catalyst device is not sufficiently controlled, so that the amount of the sulfur compound in the exhaust gas may increase and white smoke may be generated.
なお、本発明において、上流側昇温処理は、上流側触媒装置に含まれる所定要素の昇温を図る処理であれば、特定の処理に限定されるものではない。また、所定要素としては、上流側触媒以外の構成要素であってもよく、当該上流側触媒であってもよい。例えば、上流側触媒装置に酸化能を有する上流側触媒と、その下流側に配置される排気中の粒子状物
質を捕集するフィルタとが含まれる場合には、上流側昇温処理としては、上流側触媒に燃料成分を供給しそこで発生した酸化熱を利用してフィルタの温度をフィルタに捕集された粒子状物質を酸化除去する処理が例示できる。この場合、フィルタが所定要素となる。また、別法としては、上流側触媒に付着した硫黄化合物を脱離させるための昇温処理も、上流側昇温処理の一つとして例示できる。この場合は、上流側触媒そのものが所定要素となる。
In the present invention, the upstream temperature raising process is not limited to a specific process as long as it is a process for raising the temperature of a predetermined element included in the upstream catalyst device. Further, the predetermined element may be a component other than the upstream catalyst, or the upstream catalyst. For example, when the upstream catalyst device includes an upstream catalyst having oxidation ability and a filter that collects particulate matter in the exhaust gas disposed on the downstream side, An example is a process of supplying a fuel component to the upstream catalyst and oxidizing and removing the particulate matter collected by the filter using the oxidation heat generated there. In this case, the filter is a predetermined element. As another method, a temperature increasing process for desorbing a sulfur compound adhering to the upstream catalyst can be exemplified as one of the upstream temperature increasing processes. In this case, the upstream catalyst itself is a predetermined element.
そこで、排気温度制御部は、上流側昇温処理が行われているときに、上流側触媒装置から排出された排気の温度が、該排気が前記下流側触媒装置に到達するまでに下流側脱離温度より低くなるように排気温度低下処理を行う。下流側脱離温度は、下流側触媒装置に含まれる下流側触媒に吸着している硫黄化合物が脱離可能となる温度である。このように排気温度制御部が排気温度低下処理を行うことで、上流側触媒装置に対して上流側昇温処理が行われ、下流側触媒装置に対して脱離した硫黄化合物が流れ込んでくる状況であっても、下流側触媒装置からの更なる硫黄化合物の脱離が抑制されるため、排気における白煙の発生を抑制又は軽減することが可能となる。 Therefore, the exhaust gas temperature control unit detects that the temperature of the exhaust gas discharged from the upstream catalyst device is removed from the downstream side until the exhaust gas reaches the downstream catalyst device when the upstream temperature raising process is being performed. Exhaust temperature lowering processing is performed so that the temperature is lower than the separation temperature. The downstream desorption temperature is a temperature at which the sulfur compound adsorbed on the downstream catalyst included in the downstream catalyst device can be desorbed. In this way, the exhaust temperature control unit performs the exhaust temperature lowering process, so that the upstream temperature rising process is performed on the upstream side catalyst device, and the desorbed sulfur compound flows into the downstream side catalyst device. Even so, since further desorption of the sulfur compound from the downstream side catalyst device is suppressed, the generation of white smoke in the exhaust can be suppressed or reduced.
ここで、上記の内燃機関の排気浄化システムは、前記上流側昇温部により前記上流側昇温処理が行われているときの、前記上流側触媒装置から排出された排気が、前記排気温度低下処理が行われない状態で前記下流側触媒装置に到達したと仮定したときの排気温度を推定する排気温度推定部を、更に備えてもよい。その場合、前記排気温度推定部により推定された排気温度が前記下流側脱離温度以上である場合に、前記排気温度制御部は前記排気温度低下処理を実行する。このように排気温度推定部により推定された排気温度が下流側脱離温度以上である場合、すなわち、排気温度低下処理を行わなければ下流側触媒から硫黄化合物が脱離し白煙が発生し得る場合にのみ、当該排気温度低下処理が実行されるように構成されることで、下流側触媒装置に温度低下された排気が流れ込んで、そこに含まれる下流側触媒等の排気浄化構成を過度に冷却してしまうことを回避することができる。一般に、排気浄化触媒等の構成物は、その排気浄化能を効果的に発揮するためには、その触媒温度が適正な温度範囲に属していることが好ましい。そのため、本願発明のように必要に応じて排気温度低下処理を行うように構成することで、下流側触媒による排気浄化能も好適に維持することが可能となる。 Here, in the exhaust gas purification system for an internal combustion engine, the exhaust gas discharged from the upstream side catalyst device when the upstream side temperature raising process is performed by the upstream side temperature raising unit is reduced in the exhaust temperature drop. An exhaust gas temperature estimation unit that estimates an exhaust gas temperature when it is assumed that the downstream catalyst device has been reached without processing may be further provided. In this case, when the exhaust temperature estimated by the exhaust temperature estimation unit is equal to or higher than the downstream desorption temperature, the exhaust temperature control unit executes the exhaust temperature lowering process. When the exhaust temperature estimated by the exhaust temperature estimation unit is equal to or higher than the downstream side desorption temperature, that is, when the exhaust gas temperature reduction process is not performed, sulfur compounds can be desorbed from the downstream side catalyst and white smoke can be generated. Only when the exhaust gas temperature reduction process is performed, the exhaust gas whose temperature has been lowered flows into the downstream side catalyst device, and the exhaust gas purification configuration such as the downstream side catalyst contained therein is excessively cooled. Can be avoided. In general, it is preferable that a component such as an exhaust purification catalyst belongs to an appropriate temperature range in order to effectively exhibit its exhaust purification ability. Therefore, it is possible to suitably maintain the exhaust purification ability of the downstream catalyst by performing the exhaust temperature lowering process as necessary as in the present invention.
ここで、上述までの内燃機関の排気浄化システムは、前記上流側昇温部により前記上流側昇温処理が行われる前に、前記下流側触媒装置に吸着している硫黄化合物を除去するために、前記下流側触媒の温度を前記下流側脱離温度以上の温度まで上昇させる第1硫黄除去部を、更に備えてもよい。上流側昇温処理の実行前に、第1硫黄除去部が下流側触媒装置の温度を下流側脱離温度まで上昇させることで、下流側触媒に吸着している硫黄化合物量を減少させることができる。そして、好ましくは、第1硫黄除去部は、下流側触媒に吸着している硫黄化合物量を実質的に零とするまで触媒温度を維持する。 Here, the exhaust gas purification system for an internal combustion engine described above is for removing sulfur compounds adsorbed on the downstream side catalyst device before the upstream side temperature raising process is performed by the upstream side temperature raising unit. A first sulfur removal unit that raises the temperature of the downstream catalyst to a temperature equal to or higher than the downstream desorption temperature may be further provided. Before the upstream temperature raising process is performed, the first sulfur removal unit can increase the temperature of the downstream catalyst device to the downstream desorption temperature, thereby reducing the amount of sulfur compounds adsorbed on the downstream catalyst. it can. Preferably, the first sulfur removing unit maintains the catalyst temperature until the amount of sulfur compound adsorbed on the downstream catalyst is substantially zero.
このように吸着硫黄化合物量を減少させることで、下流側触媒における硫黄化合物の吸着余裕が生まれることになる。そのため、上流側昇温処理において上流側触媒から硫黄化合物が脱離している場合、排気温度低下処理により下流側触媒からの硫黄化合物の脱離を抑制し、更には、上流側触媒装置から脱離した硫黄化合物を下流側触媒に溜め込みやすくなり、以て、白煙の発生を効果的に抑制又は軽減することができる。 By reducing the amount of adsorbed sulfur compound in this way, an adsorption margin for the sulfur compound in the downstream catalyst is created. Therefore, when the sulfur compound is desorbed from the upstream catalyst in the upstream temperature raising process, the exhaust temperature lowering process suppresses the desorption of the sulfur compound from the downstream catalyst, and further desorbs from the upstream catalyst device. This makes it easier to store the sulfur compound in the downstream catalyst, and thus the generation of white smoke can be effectively suppressed or reduced.
また、上述までの内燃機関の排気浄化システムにおいて、前記上流側触媒装置は、前記上流側触媒と、該上流側触媒の下流側に配置され排気中の粒子状物質を捕集するフィルタと、を有してもよい。そして、前記上流側昇温部は、前記上流側昇温処理において前記内燃機関の燃料を前記上流側触媒に供給することで、前記フィルタに捕集されている粒子状物質が酸化除去可能な温度である温度まで該フィルタを昇温させる。このとき、上流側触
媒に吸着していた硫黄化合物が脱離し得るが、上記排気温度低下処理により、下流側触媒装置に流れ込む排気温度を低下させることができ、好適に白煙の発生を抑制又は軽減することが可能となる。
In the exhaust gas purification system for an internal combustion engine up to the above, the upstream side catalyst device includes the upstream side catalyst and a filter that is disposed on the downstream side of the upstream side catalyst and collects particulate matter in the exhaust gas. You may have. The upstream temperature raising unit supplies the fuel of the internal combustion engine to the upstream catalyst in the upstream temperature raising process, so that the particulate matter collected in the filter can be removed by oxidation. The filter is heated to a certain temperature. At this time, although the sulfur compound adsorbed on the upstream side catalyst can be desorbed, the exhaust gas temperature flowing into the downstream side catalyst device can be lowered by the exhaust temperature lowering process, and the generation of white smoke is preferably suppressed or It becomes possible to reduce.
更に、上記の上流側触媒とフィルタを有する内燃機関の排気浄化システムにおいて、前記上流側触媒装置は、前記フィルタの下流側に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触媒を更に有し、そして、前記下流側触媒装置は、前記選択還元型NOx触媒の下流側に配置された、酸化能を有する前記下流側触媒を有してもよい。その場合、前記下流側脱離温度は、前記酸化能を有する下流側触媒に吸着している硫黄化合物が脱離可能となる触媒温度とされる。このように構成される内燃機関の排気浄化装置においても、下流側触媒に吸着した硫黄化合物の脱離に起因する白煙の発生を効果的に抑制又は軽減し得る。 Further, in the exhaust gas purification system for an internal combustion engine having the upstream catalyst and the filter, the upstream catalyst device selectively reduces NOx in the exhaust gas using ammonia as a reducing agent downstream of the filter. Further, the downstream side catalyst device may include the downstream side catalyst having oxidation ability, which is disposed on the downstream side of the selective reduction type NOx catalyst. In this case, the downstream desorption temperature is set to a catalyst temperature at which the sulfur compound adsorbed on the downstream catalyst having oxidation ability can be desorbed. Also in the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine configured in this way, the generation of white smoke due to the desorption of sulfur compounds adsorbed on the downstream catalyst can be effectively suppressed or reduced.
ここで、上述までの内燃機関の排気浄化システムは、前記上流側昇温処理が終了した後に、前記下流側触媒の温度を、前記下流側触媒装置から流れ出る排気において白煙が発生しない範囲で昇温させて、該下流側触媒に吸着している硫黄化合物を除去する第2硫黄除去部を、更に備えてもよい。このような構成により、上流側昇温処理が終了した後に、下流側触媒に吸着している硫黄化合物を、白煙を抑制しながら脱離させ、下流側触媒の排気浄化能を回復させることが可能となる。特に、上流側昇温処理により上流側触媒から硫黄化合物が脱離し、それが下流側触媒に吸着し溜め込まれていた場合には、上流側昇温処理が開始されてから続けて白煙の発生を効果的に抑制又は軽減することができる。 Here, in the exhaust gas purification system for an internal combustion engine up to the above, the temperature of the downstream catalyst is raised within a range in which white smoke is not generated in the exhaust gas flowing out from the downstream catalyst device after the upstream temperature raising process is completed. You may further provide the 2nd sulfur removal part which makes it warm and removes the sulfur compound which has adsorb | sucked to this downstream catalyst. With such a configuration, after the upstream temperature raising process is completed, sulfur compounds adsorbed on the downstream catalyst can be desorbed while suppressing white smoke, and the exhaust gas purification ability of the downstream catalyst can be recovered. It becomes possible. In particular, when sulfur compounds are desorbed from the upstream catalyst due to the upstream temperature rise process and are adsorbed and stored in the downstream catalyst, white smoke is generated after the upstream temperature rise process is started. Can be effectively suppressed or reduced.
本発明によれば、複数の触媒が直列に配置されている内燃機関の排気系において、白煙の発生を抑制又は軽減する技術を提供することが可能となる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to provide the technique which suppresses or reduces generation | occurrence | production of white smoke in the exhaust system of the internal combustion engine in which the some catalyst is arrange | positioned in series.
以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に記載がない限りは発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。 Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in the present embodiment are not intended to limit the technical scope of the invention to those unless otherwise specified.
本発明に係る内燃機関の排気浄化システムの実施例について、本願明細書に添付された図に基づいて説明する。図1は、本実施例に係る内燃機関の排気浄化システムの概略構成を示す図である。内燃機関1は車両駆動用のディーゼルエンジンである。 An embodiment of an exhaust gas purification system for an internal combustion engine according to the present invention will be described with reference to the drawings attached to the present specification. FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an exhaust gas purification system for an internal combustion engine according to the present embodiment. The internal combustion engine 1 is a diesel engine for driving a vehicle.
内燃機関1には排気通路2が接続されている。排気通路2には、フィルタ4及び選択還元型NOx触媒(SCR触媒)5が排気通路2に設けられている。フィルタ4は排気中のPMを捕集するウォールフロー型のフィルタであり、SCR触媒5は、フィルタ4の下流
側に配置されている。そして、SCR触媒5において還元剤として作用するアンモニアを生成するための尿素水供給のための供給弁7が、フィルタ4とSCR触媒5との間に配置されている。この供給弁7には、アンモニアの前駆体である尿素水が貯留されているタンク8に接続されている。したがって、タンク8に貯留されている尿素水が供給弁7から排気中に供給されると、当該尿素水は排気の熱で加水分解されて、アンモニアが生成される。そして、そのアンモニアがSCR触媒5に到達し吸着される。そして、SCR触媒5では、アンモニアと排気中のNOxとの還元反応が生じ、NOxの浄化が行われる。本実施例では、上記の通り供給弁7から尿素水が供給されるが、それに代えて、アンモニア又はアンモニア水を直接排気に供給してもよい。
An
また、SCR触媒5の下流側に、SCR触媒5からスリップしてくるアンモニアを酸化するための酸化触媒(以下、「ASC触媒」)6が設けられている。そして、ASC触媒6に流れ込む排気を介してASC触媒6に内燃機関1の燃料を供給可能な燃料供給弁62が、ASC触媒6とSCR触媒5との間の排気通路2上に配置されている。燃料供給弁62から排気に供給された燃料は、ASC触媒6により酸化され、ASC触媒6の温度を昇温させ得る。
An oxidation catalyst (hereinafter referred to as “ASC catalyst”) 6 for oxidizing ammonia slipping from the
また、ASC触媒6は、酸化触媒と、アンモニアを還元剤として排気中のNOxを還元するSCR触媒とを組み合わせることで構成された触媒であってもよい。この場合、例えば、酸化アルミニウム(Al2O3)やゼオライト等を材料とする担体に白金(Pt)等の貴金属を担持させることで酸化触媒を形成し、ゼオライトを材料とする担体に銅(Cu)や鉄(Fe)等の卑金属を担持させることでSCR触媒を形成してもよい。ASC触媒6をこのような構成の触媒とすることで、排気中のHC、CO、及びアンモニアを酸化させることができ、さらに、アンモニアの一部を酸化させることでNOxを生成すると共に該生成されたNOxを、余剰のアンモニアで還元することもできる。
The
更に、フィルタ4の上流側に、酸化機能を有する酸化触媒3が設けられている。そして、酸化触媒3に流れ込む排気を介して酸化触媒3に内燃機関1の燃料を供給可能な燃料供給弁61が、当該酸化触媒3の上流側に配置されている。燃料供給弁61から排気に供給された燃料は、酸化触媒3により酸化され、下流に位置するフィルタ4に流れ込む排気の温度を昇温させ得る。
Further, an
ここで、SCR触媒5の上流側には、SCR触媒5に流れ込む排気中のNOx濃度を検出するNOxセンサ10が設けられ、ASC触媒6の下流側には、ASC触媒6から流れ出る排気中のNOx濃度を検出するNOxセンサ11が設けられている。更に、酸化触媒3の下流側であってフィルタ4の上流側には、酸化触媒3から流れ出る排気温度を検出する温度センサ13が設けられ、フィルタ4の下流側であってSCR触媒5の上流側には、フィルタ4から流れ出る排気温度を検出する温度センサ14が設けられる。更に、SCR触媒5の下流側であってASC触媒6の上流側には、SCR触媒5から流れ出る排気温度を検出する温度センサ15が設けられる。また、図示は省略されているが、フィルタ4の上流側の排気圧力と下流側の排気圧力との差圧を検出するための差圧センサも排気通路2に設けられている。
Here, on the upstream side of the
そして、内燃機関1には電子制御ユニット(ECU)20が併設されており、該ECU20は内燃機関1の運転状態や排気浄化システム等を制御するユニットである。ECU20には、上述したNOxセンサ10、11、差圧センサ(図示省略)、温度センサ13、14、15の他、クランクポジションセンサ21及びアクセル開度センサ22や、内燃機関1の吸気通路25に設置されたエアフローメータ26等が電気的に接続され、各センサの検出値がECU20に渡される。したがって、ECU20は、エアフローメータ26の検出値に基づく吸入空気量やそれに基づいて算出される排気流量や、クランクポジション
センサ21の検出に基づく機関回転数や、アクセル開度センサ22の検出に基づく機関負荷等の内燃機関1の運転状態に関するパラメータを把握可能である。
The internal combustion engine 1 is also provided with an electronic control unit (ECU) 20 that controls the operating state of the internal combustion engine 1, an exhaust purification system, and the like. The
なお、本実施例では、SCR触媒5に流れ込む排気中のNOx濃度はNOxセンサ10によって検出可能であるが、内燃機関1から排出される排気(SCR触媒5に浄化される前の排気であり、すなわちSCR触媒5に流れ込む排気)のNOx濃度は、内燃機関の運転状態と関連性を有することから、上記内燃機関1の運転状態に基づいて、推定することも可能である。
In this embodiment, the NOx concentration in the exhaust gas flowing into the
ここで、SCR触媒5とASC触媒6の間の排気通路2の一部区間(以下、「所定区間」という)においては、同所定区間に対して並列にサブ排気通路2aが設けられている。サブ排気通路2aと排気通路2との合流部のうち上流側の合流部には、排気の流れを切り替える切替弁33が設けられている。したがって、切替弁33により、SCR触媒5から流れ出た排気が、排気通路2の所定区間に流れ込むか、又はサブ排気通路2aに流れ込むかが切り替えられることになる。そして、サブ排気通路2aの通路径は、所定区間の排気通路2の通路径と同程度に設定されているが、一方で、サブ排気通路2aでの排気放熱が促進されるように、サブ排気通路2aにはサブマフラ9が設置されている。したがって、SCR触媒5から流れ出た排気は、サブマフラ9を経由してASC触媒6に到達した場合、サブマフラ9を経由せずに排気通路2の所定区間を経由してASC触媒6に到達した場合と比べて、その温度が大きく低下することになる。このようにサブマフラ9を経由して排気を流すことで排気温度を低下させる処理を、温度低下処理と称する。
Here, in a partial section (hereinafter referred to as “predetermined section”) of the
このように構成される内燃機関1の排気浄化システム1では、このように検出、推定される排気中のNOx濃度に応じて、ECU20は供給弁7に指示を出し、NOxの還元浄化に必要な量の尿素水が排気中に供給される。例えば、以下の式1で決定されるSCR触媒5及びASC触媒6による実際のNOx浄化率(以下、「実NOx浄化率」という)が、排気浄化の観点から好ましい所定の範囲に収まるように、供給弁7からの尿素水供給が制御されてもよく、また、別法として、推定されるSCR触媒5に吸着されているアンモニア量に基づいて供給弁7からの尿素水供給量が決定されてもよい。
NOx浄化率 = 1−(NOxセンサ11の検出値)/(NOxセンサ10の検出値) ・・(式1)
In the exhaust gas purification system 1 of the internal combustion engine 1 configured as described above, the
NOx purification rate = 1- (detected value of NOx sensor 11) / (detected value of NOx sensor 10) (1)
また、同排気浄化システムでは、フィルタ4により排気中のPMが捕集される。フィルタ4によってPMが捕集されることで、外部へ放出されるPM量を抑制できるが、フィルタ4でのPM堆積量が多くなると内燃機関1の運転状態に影響を及ぼすことになる。そのため、堆積したPMを酸化除去するために、燃料供給弁61から排気に燃料を供給し酸化触媒3の酸化能でその供給燃料を酸化させることでフィルタ4に流れ込む排気温度を上昇させ、フィルタ4の昇温を図るフィルタ再生処理(本発明の上流側昇温処理に相当する)が行われる。一般には、フィルタ再生処理により堆積しているPMを酸化除去するためにはフィルタ4の温度を500℃程度まで昇温させる必要がある。
Further, in the exhaust purification system, PM in the exhaust is collected by the
ここで、内燃機関1の排気浄化システムには、酸化能を有する触媒として酸化触媒3とASC触媒6が設けられている。これらの酸化能を有する触媒の機能は上述の通りだが、当該酸化能を発揮するために各触媒にはアルミナが含有されている。アルミナには排気中の硫黄化合物(SOx)を吸着する特性があり、具体的には一般にはその温度が低いほど硫黄化合物を吸着しやすく、またある程度の高温状態に至ると吸着していた硫黄化合物が脱離し、その温度が高くなるほどより脱離の程度が大きくなる。特に、下流側に配置されているASC触媒6は、上流側の酸化触媒3の酸化能によって生成された硫黄化合物や、酸化触媒3から脱離した硫黄化合物等に晒される環境にあるため、比較的、硫黄化合物が吸着しやすい。そのため、ASC触媒6が高温の排気に急に晒されてしまうと、ASC触
媒6に吸着していた硫黄化合物が脱離してしまい、脱離した硫黄化合物が排気中の水分と結合することで白煙が生じる可能性がある。特に、上記排気浄化システムのように、排気通路2に排気浄化触媒やフィルタ等の複数の構成が直列に配置されている場合、各触媒等の温度制御は容易ではなく、そのため白煙発生の懸念が生じやすい。
Here, the exhaust gas purification system of the internal combustion engine 1 is provided with an
そこで、内燃機関1の排気浄化システムでは、ASC触媒6が高温の排気に晒される場合、ASC触媒6の温度が白煙を抑制し得る温度となるように排気温度の制御が行われる。そして、当該排気温度制御を説明するために、排気通路2に直列に設けられた排気浄化触媒、フィルタ等を、図2に示すように区分けることとする。具体的には、排気通路2において上流側に位置する酸化触媒3、フィルタ4、SCR触媒5を上流側触媒装置41とし、その下流側に位置するASC触媒6を下流側触媒装置42とする。この排気浄化触媒等の区分けは、上述したように排気通路2に設けられた排気浄化触媒等のうち白煙発生が懸念される下流側の排気浄化触媒(本実施例では、ASC触媒6)と、それに対して上流側に配置される排気浄化触媒等(本実施例では、酸化触媒3、フィルタ4、SCR触媒5)とに区別することで行われる。そして、このように区分けられるとともに、上流側触媒装置41の上流側(すなわち、上流側触媒装置41のうち最も上流側に位置する酸化触媒3の上流側)に燃料供給弁61が配置され、上流側触媒装置41と下流側触媒装置42との間(すなわち、ASC触媒6の上流側)に燃料供給弁62が配置される。
Therefore, in the exhaust gas purification system of the internal combustion engine 1, when the
ここで、上述したASC触媒6に関する白煙は、ASC触媒6が比較的高温の排気に晒された場合に発生しやすい。そこで、本実施例では、上流側触媒装置41を構成するフィルタ4に関してフィルタ再生処理が実行されたときにASC触媒6が比較的高温の排気に晒されると考え、当該フィルタ再生処理時における白煙抑制のための排気温度制御として、図3のフローチャートに示す制御を例示している。なお、当該制御は、ECU20に格納された制御プログラムにより実行される。
Here, the white smoke related to the
先ず、S101では、フィルタ再生処理の実行要求(再生要求)があるか否かが判定される。本実施例では、図示しない差圧センサによる検出値、すなわちフィルタ4の上流側と下流側との排気圧力差及びエアフローメータ26による検出値から算出される排気流量に基づいて、フィルタ4におけるPM堆積量を推定し、その推定PM堆積量が所定堆積量を超えた場合に、上記再生要求が出されることになる。なお、フィルタ4におけるPM堆積量については、差圧センサによる排気圧力差等を利用せずに、内燃機関1の運転状態に基づいて推定される排気に含まれるPM量の履歴に基づいて算出されてもよい。S101で肯定判定されるとS102へ進み、否定判定されると本制御を終了する。
First, in S101, it is determined whether or not there is a request for executing filter regeneration processing (regeneration request). In the present embodiment, PM accumulation in the
次に、S102では、排気の流れが排気通路2側に導通するように切替弁33が制御される。具体的には、既に排気が排気通路2を流れている場合には切替弁33による切替動作は行われず、又、何らかの目的で排気がサブマフラ9側を流れている場合には切替弁33による切替動作が行われ、排気が排気通路2側に導かれることになる。S102の処理が終了すると、S103へ進む。
Next, in S102, the switching
S103では、フィルタ再生処理が開始される。具体的には、燃料供給弁61から排気中に燃料成分が供給される。この燃料供給弁61からの燃料成分の供給は、温度センサ14により検出される排気温度、すなわちフィルタ4から流出する排気温度であって、堆積PMの酸化反応熱が反映された排気温度が、堆積PMの酸化除去に必要な所定の目的温度となるように制御される。S103以降、後述のS109において肯定判定されるまで、当該フィルタ再生処理は継続される。なお、フィルタ再生処理が行われているときの酸化触媒3の温度は、該酸化触媒3に吸着している硫黄化合物が脱離する脱離温度よりも高い温度となる。そのため、酸化触媒3に硫黄化合物が吸着している場合には、フィルタ再生処理が行われている間にその吸着している硫黄化合物が脱離し、酸化触媒3より下流側を
流れる排気中の硫黄化合物の濃度が上昇する可能性がある。なお、触媒における硫黄化合物の脱離温度の詳細については、図4に基づいて後述する。S103の処理が終了するとS104へ進む。
In S103, filter regeneration processing is started. Specifically, the fuel component is supplied from the
S104では、上流側触媒装置41から流出する排気温度、すなわちSCR触媒5から流出する排気温度である流出温度T1が、温度センサ15による検出値に基づいて取得される。次にS105では、上流側触媒装置41から流出した直後の排気が仮にサブマフラ9を経由せずに真っ直ぐに下流側触媒装置42に流入したと仮定した場合の排気温度、すなわち上流側触媒装置41から流出した排気が仮にサブマフラ9による温度低下処理が施されずにASC触媒6に到達したときの、ASC触媒6に流入する排気温度である流入温度T2が、S104で取得された流出温度T1に基づいて推定される。このように流入温度T2を推定するのは、ASC触媒6に起因する白煙の発生を抑制するために、フィルタ再生処理の実行時にASC触媒6がどの程度の高温状態に置かれるかを考慮するためである。
In S <b> 104, the exhaust temperature that flows out from the upstream
流入温度T2の推定については、SCR触媒5からASC触媒6に至るまでの排気通路2における、排気からの放熱量が考慮される。排気通路2を流れる排気から、当該排気が有する熱エネルギの一部が排気通路を介して外部へと移動することで、排気温度が低下していく。そこで、この熱エネルギの移動に関連する物理パラメータ、例えば、排気温度(温度センサ15によって検出される排気温度)と外部温度との温度差、排気流量、放熱区間(SCR触媒5からASC触媒6に至るまでの排気通路2の所定区間)の長さや同区間を形成する排気通路の形状等に基づいて、流入温度T2が算出できる。S105の処理が終了すると、S106へ進む。
For the estimation of the inflow temperature T2, the amount of heat released from the exhaust in the
S106では、S105で推定された流入温度T2が基準流入温度T0以上であるか否かが判定される。当該基準流入判定温度T0は、ASC触媒6に吸着している硫黄化合物が脱離すると想定される触媒温度に関連する排気温度である。ここで、ASC触媒6における硫黄化合物の脱離について、図4に基づいて説明する。図4の上段(a)は、昇温時にASC触媒6から脱離していく硫黄化合物量の推移であり、下段(b)は当該推移に対応するASC触媒6の温度の推移である。ASC触媒6においては、含有されているアルミナに対して複数種類の硫黄化合物が吸着しており、それぞれの硫黄化合物の脱離温度は異なっている。そのため、図4(b)に示すように、それらの脱離温度に応じてASC触媒6の温度がステップ状に昇温されることで、その各温度に対応した硫黄化合物がASC触媒6から脱離していくことになる。そして、上記の基準流入温度T0は、図4に示すように脱離温度が異なる硫黄化合物のうち、最も脱離温度が低い種類の硫黄化合物の脱離温度に応じて設定される。また、別法として、ASC触媒6に吸着している硫黄化合物のうち吸着量が最も多くなる硫黄化合物の種類が事前に把握できる場合には、その硫黄化合物の脱離温度に応じて、基準流入温度T0を設定してもよい。なお、このASC触媒6における硫黄化合物の脱離温度に関する考え方は、上記の酸化触媒3における硫黄化合物の脱離温度にも同様に適用できる。そして、S106で肯定判定されるとS107へ進み、否定判定されるとS108へ進む。
In S106, it is determined whether or not the inflow temperature T2 estimated in S105 is equal to or higher than the reference inflow temperature T0. The reference inflow determination temperature T0 is an exhaust temperature related to the catalyst temperature at which the sulfur compound adsorbed on the
ここで、S106で肯定判定されS107へ進んだ場合、上流側触媒装置41から流出した排気温度が、仮にサブマフラ9を経由せずに真っ直ぐに下流側触媒装置42に到達した場合、ASC触媒6の温度が、そこに吸着している硫黄化合物が脱離し得る温度以上となることを意味する。このことは、フィルタ再生処理が行われている間にASC触媒6が高温の排気に晒されることで、ASC触媒6から硫黄化合物が脱離してしまい排気中の硫黄化合物濃度が高まることを意味する。フィルタ再生処理においては、上流側触媒装置41に含まれる酸化触媒3も比較的高温となるため、多少なりとも上流側触媒装置41から流出する排気中の硫黄化合物濃度は高くなる傾向にある。そのため、フィルタ再生処理中
は、仮にASC触媒6から更に硫黄化合物が脱離してしまうと白煙が発生しやすい状況が形成されていると言える。そのため、仮に上流側触媒装置41からの排気には白煙が発生するほど硫黄化合物が含まれていなかったとしても、ASC触媒6からの脱離硫黄化合物が排気に加わることで白煙の発生が懸念され、又は、上流側触媒装置41からの排気に多少の白煙が発生する程度の硫黄化合物が含まれていたとしても、ASC触媒6からの脱離硫黄化合物が排気に加わることで白煙が顕著となることが懸念される。
Here, when an affirmative determination is made in S106 and the process proceeds to S107, if the exhaust temperature that has flowed out of the upstream
そこで、S106で肯定判定された場合には、切替弁33により排気の流れがサブマフラ9側に導かれる。これにより、サブマフラ9で排気温度の低下処理が行われることになる。すなわち、上流側触媒装置41から流出した排気がサブマフラ9を流れることで、下流側触媒装置42に到達するまでに排気通路2を流れる場合と比べて温度低下されることになる。これにより、フィルタ再生処理が行われている期間において、下流側触媒装置42に含まれるASC触媒6からの硫黄化合物の脱離が抑制、又は軽減され、以て、白煙の発生を可及的に抑制することができる。
Therefore, if an affirmative determination is made in S106, the flow of exhaust gas is guided to the
また、S106で否定判定されS108へ進んだ場合、上流側触媒装置41から流出した排気温度が、仮にサブマフラ9を経由せずに真っ直ぐに下流側触媒装置42に到達したとしても、ASC触媒6の温度が、そこに吸着している硫黄化合物が脱離し得る温度に到達しないことを意味する。このことは、フィルタ再生処理が行われている間にASC触媒6が排気に晒されても、ASC触媒6から硫黄化合物は脱離せず排気中の硫黄化合物濃度は高まらないことを意味する。ここで、ASC触媒6そのものは、本来はSCR触媒5をスリップしたアンモニアが外部にそのまま漏れないように酸化するために設けられたものである。そのため、その酸化能を可及的に高く維持するためにASC触媒6の温度も高く維持することが好ましい。そこで、S106で否定判定された場合には、切替弁33により排気の流れが排気通路2側に導かれる。これにより、サブマフラ9による排気温度の低下処理は回避される。
Further, when the negative determination is made in S106 and the process proceeds to S108, even if the exhaust gas temperature flowing out from the upstream
S107又はS108の処理が終了すると、S109へ進む。S109では、フィルタ再生処理を終了すべきか否かが判定される。例えば、フィルタ4の昇温のために排気への燃料供給を開始しその温度が所定の目的温度に到達してから、PMの酸化除去に要する所定時間が経過したことをもって、フィルタ再生処理の終了を判定することができる。S109で肯定判定されるとS110へ進み、否定判定されるとS104以降の処理が繰り返される。そして、S110では、フィルタ4の昇温のために行われている排気への燃料供給が停止されるとともに、切替弁33により排気の流れが排気通路2側に導かれて、本制御が終了する。
When the process of S107 or S108 ends, the process proceeds to S109. In S109, it is determined whether or not the filter regeneration process should be terminated. For example, when the fuel supply to the exhaust gas is started to increase the temperature of the
上記制御によれば、フィルタ4のフィルタ再生処理が行われる際に、ASC触媒6が、そこに吸着している硫黄化合物が脱離し得る温度まで昇温すると推定される場合には、サブマフラ9への排気の導入により排気温度の低下処理が行われる。これによりフィルタ再生処理中の白煙の発生の抑制、又は白煙の軽減を図ることができる。また、この排気温度の低下処理は、S106で肯定判定される場合に実行されるため、排気温度のいたずらな低下を回避でき、可及的にASC触媒6の温度を維持することが可能となる。
According to the above control, when it is estimated that when the filter regeneration process of the
なお、本実施例では、ECU20が上記フィルタ再生処理を実行することで、該ECU20が本発明に係る上流側昇温部として機能する。また、ECU20が上記S105の処理を実行することで、該ECU20が本発明に係る排気温度推定部として機能する。また、ECU20が上記S107の処理を実行することで、該ECU20が本発明に係る排気温度制御部として機能する。
In the present embodiment, the
<変形例>
上記図3には、フィルタ4のフィルタ再生処理が行われている際の白煙の発生の抑制等のための制御が示されたが、フィルタ再生処理に代えて、上流側触媒装置41に含まれる構成要素の昇温を図る他の処理の際にも上記の白煙の発生の抑制等のための制御を適用してもよい。例えば、酸化触媒3を昇温して、酸化触媒3に吸着している硫黄化合物を脱離させて酸化触媒3の酸化能の回復を図る場合にも同制御を適用することで、ASC触媒6に起因する白煙の発生の抑制又は軽減を図ることが可能となる。
<Modification>
FIG. 3 shows the control for suppressing the generation of white smoke when the filter regeneration process of the
また、上記図3に示す制御では、S106で肯定判定された場合に排気温度の低下処理のためにサブマフラ9を利用したが、その態様に代えて、SCR触媒5とASC触媒6との間の排気通路2を流れる排気と熱交換を行う排気クーラーを設置し、S106で肯定判定された場合に当該排気クーラーを稼働させ、否定判定された場合には当該排気クーラーを停止させればよい。このように排気クーラーを利用すると、排気温度をより好適に低温に制御できるため、ASC触媒6に起因する白煙の発生をより確実に抑制することが可能となる。
Further, in the control shown in FIG. 3, the
内燃機関1の排気浄化システムで上記フィルタ再生処理が実行される際に、ASC触媒6から硫黄化合物が脱離することで生じる白煙を抑制又は軽減するための制御の第2の実施例について、図5に基づいて説明する。図5に示す制御は、図3に示す制御と同様に、ECU20に格納された制御プログラムが実行されることで行われる。なお、図5に示す制御に含まれる処理のうち、図3に示す制御に含まれる処理と実質的に同一のものについては、同一の参照番号を付すことでその詳細な説明を省略する。
When the filter regeneration process is executed in the exhaust gas purification system of the internal combustion engine 1, a second embodiment of the control for suppressing or reducing white smoke generated by the desorption of sulfur compounds from the
なお、図5に示す制御では、後述するようにASC触媒6に吸着している硫黄化合物の量が利用される。当該硫黄化合物の量は、図5に示す制御とは並列にECU20内で実行される所定の算出処理によって随時計算されている。具体的には、当該硫黄化合物量の算出処理では、内燃機関1で使用される燃料に含まれる硫黄濃度の想定値と、内燃機関1の駆動履歴(機関負荷や機関回転速度等の燃焼条件や駆動期間等)に基づいて、排気通路2を流れる排気中での硫黄化合物の濃度推移を計算する。そして、その硫黄化合物を含む排気がASC触媒6に到達するまでに経由する排気浄化触媒やフィルタ、排気通路2の壁面等の構造物への吸着・付着等を考慮して、ASC触媒6にどのように硫黄化合物が吸着されていくかを推定、算出していく。
In the control shown in FIG. 5, the amount of the sulfur compound adsorbed on the
また、ASC触媒6においては、その触媒温度に応じて硫黄化合物が吸着したり、逆に触媒から脱離したりする。そこで、吸着している硫黄化合物量の算出処理では、ASC触媒6の温度に基づいて、ASC触媒6における硫黄化合物の出入り(吸着、脱離)を考慮するのが好ましい。なお、ASC触媒6の温度は、ASC触媒6の下流側に配置される、図1には図示しない温度センサの検出値を利用して取得できる。
In the
ここで、図5に示す制御について説明する。本制御では、S102の処理が終了すると、S201へ進む。なお、当該S201の処理は、S103の処理の前に行われる。すなわち、S201の処理は、フィルタ4のフィルタ再生処理が行われる前に実行される。S201では、上記算出処理によって算出されているASC触媒6に吸着している硫黄化合物量が読み込まれ、その硫黄化合物量に従ってASC触媒6に吸着している硫黄化合物の除去処理が行われる。当該除去処理では、好ましくはASC触媒6に吸着している硫黄化合物が全て除去される。具体的には、燃料供給弁62から排気中に燃料が供給され、当該燃料がASC触媒6の酸化能により酸化されることでASC触媒6が、該ASC触媒6に吸着している硫黄化合物が離脱し得る閾温度まで昇温される。なお、ASC触媒6における硫黄化合物の脱離と触媒温度との関係は図4に示す通りである。したがって、S201での硫黄化合物の除去処理では、ASC触媒6の温度をT0近傍まで上昇させた後に、図
4(b)に示すようにその触媒温度を徐々に上昇させ、硫黄化合物の除去を行う。このようにS201の処理が行われることで、S103でフィルタ再生処理が実行開始される前に、ASC触媒6における硫黄化合物の吸着量が可及的に低減される。なお、S201の処理によりASC触媒6に吸着されていた硫黄化合物が除去されると、その除去量が、上記算出処理に反映される。
Here, the control shown in FIG. 5 will be described. In this control, when the process of S102 ends, the process proceeds to S201. Note that the process of S201 is performed before the process of S103. That is, the process of S201 is executed before the filter regeneration process of the
ここで、ASC触媒6を昇温させる際に、その昇温速度が高くなり過ぎると、単位時間当たりに排気中に放出される硫黄化合物量が増加するため、白煙が発生しやすくなる。また、その単位時間当たりの硫黄化合物の放出量は、ASC触媒6に吸着している硫黄化合物量が多いほど多くなる。そこで、S201での硫黄化合物の除去処理では、ASC触媒6に吸着している硫黄化合物量に基づいて、白煙が発生しないようにASC触媒6の昇温速度、すなわち、燃料供給弁62から排気への燃料の供給速度が制御される。具体的には、ASC触媒6の温度と、ASC触媒6に吸着している硫黄化合物量と、白煙が発生しない範囲での好適な燃料供給速度との相関を、事前の実験等で測定しておき、制御マップの形式でECU20内に格納しておく。そして、上記算出処理で算出された硫黄化合物の吸着量とASC触媒6の温度とに基づいて、当該制御マップにアクセスすることで、燃料供給弁62による燃料の供給速度を取得する。S201の処理が終了すると、S103へ進む。
Here, when the temperature rise rate becomes too high when the temperature of the
また、本制御では、S107又はS108の処理が終了し、S109の判定が行われる前に、上記算出処理により、ASC触媒6に吸着している硫黄化合物の吸着量が更新される。当該更新では、フィルタ再生処理が行われている間にS107又はS108の処理によりASC触媒が晒される温度環境、すなわちASC触媒6の触媒温度が考慮される。更に、この時点では、フィルタ再生処理が行われていることで、酸化触媒3も高温環境下に置かれている。そのため、酸化触媒3に吸着していた硫黄化合物が排気中に脱離し、それがASC触媒6に到達し得る。そこで、上記算出処理において、酸化触媒3を含む上流側触媒装置41から脱離してASC触媒6に到達し得る硫黄化合物の量も加味されて、ASC触媒6に吸着している硫黄化合物の吸着量が算出される。
In this control, the amount of sulfur compound adsorbed on the
また、本制御では、S110の処理が終了すると、S202へ進む。S202では、フィルタ再生処理の終了後において、S201と同じように、上記算出処理によって算出されているASC触媒6に吸着している硫黄化合物量が読み込まれ、その硫黄化合物量に従って白煙が発生しないようにASC触媒6に吸着している硫黄化合物の除去処理が行われる。なお、S202の処理によりASC触媒6に吸着されていた硫黄化合物が除去されると、その除去量が、上記算出処理に反映される。S202の処理後、本制御が終了する。
Further, in this control, when the processing of S110 ends, the process proceeds to S202. In S202, after the completion of the filter regeneration process, as in S201, the amount of sulfur compound adsorbed on the
このように図5に示す制御では、フィルタ再生処理が行われる前に、ASC触媒6に吸着している硫黄化合物が除去される。そのため、その後、フィルタ再生処理が行われたときに、内燃機関1から放出される硫黄化合物、及び上流側触媒装置41から放出される硫黄化合物を吸着し、排気浄化システムの外部に放出されるのを抑制することが可能となる。特に、フィルタ再生処理においては、S106〜S108の処理により、ASC触媒6の触媒温度が、硫黄化合物が放出されない温度に制御されているため、ASC触媒6の吸着容量を上限として、上記硫黄化合物の吸着を好適に行い得る。そのため、フィルタ再生処理が行われている際の白煙の発生を可及的に抑制、又は軽減できる。仮に、硫黄化合物の吸着が進みASC触媒6の吸着容量に余裕がなくなった場合でも、S106〜S108の処理でのASC触媒6の触媒温度の制御により、白煙の発生は可及的に抑制、又は軽減され得る。
In this way, in the control shown in FIG. 5, the sulfur compound adsorbed on the
また、フィルタ再生処理の終了後に改めてASC触媒6に吸着している硫黄化合物の除去が、白煙が発生しないように行われるため、フィルタ再生処理が行われる前後を通して
、白煙の発生の抑制又は軽減が好適に実現される。
In addition, since the removal of the sulfur compound adsorbed on the
なお、本実施例では、実施例1と同様に、ECU20が上記フィルタ再生処理を実行することで、該ECU20が本発明に係る上流側昇温部として機能し、ECU20が上記S105の処理を実行することで、該ECU20が本発明に係る排気温度推定部として機能し、ECU20が上記S107の処理を実行することで、該ECU20が本発明に係る排気温度制御部として機能する。更に、ECU20が上記S201の処理を実行することで、該ECU20が本発明に係る第1硫黄除去部として機能し、ECU20が上記S202の処理を実行することで、該ECU20が本発明に係る第2硫黄除去部として機能する。
In the present embodiment, as in the first embodiment, when the
1・・・内燃機関
2・・・排気通路
3・・・酸化触媒
4・・・フィルタ
5・・・SCR触媒
6・・・ASC触媒
7・・・供給弁
8・・・タンク
9・・・サブマフラ
13、14、15・・・温度センサ
20・・・ECU
21・・・クランクポジションセンサ
22・・・アクセル開度センサ
41・・・上流側触媒装置
42・・・下流側触媒装置
61、62・・・燃料供給弁
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
21 ... Crank
Claims (6)
前記排気通路において前記上流側触媒装置の下流側に位置し、排気中の硫黄化合物が吸着及び脱離する特性を有する下流側触媒を含む下流側触媒装置と、
前記上流側触媒装置の少なくとも一部を構成する所定要素を昇温する上流側昇温処理において、前記上流側触媒の温度が、該上流側触媒に吸着している硫黄化合物が脱離可能となる上流側脱離温度よりも高い温度となる該上流側昇温処理を行う上流側昇温部と、
前記上流側昇温部により前記上流側昇温処理が行われているときに、前記上流側触媒装置から排出された排気の温度が、該排気が前記下流側触媒装置に到達するまでに該下流側触媒に吸着している硫黄化合物が脱離可能となる下流側脱離温度より低くなるように、該排気温度を低下させる排気温度低下処理を行う排気温度制御部と、
を備える、内燃機関の排気浄化システム。 An upstream side catalyst device including an upstream side catalyst provided in an exhaust passage of the internal combustion engine and having a characteristic of adsorbing and desorbing sulfur compounds in the exhaust;
A downstream side catalyst device including a downstream side catalyst located on the downstream side of the upstream side catalyst device in the exhaust passage and having a characteristic of adsorbing and desorbing sulfur compounds in the exhaust; and
In the upstream temperature raising process for raising the temperature of a predetermined element constituting at least a part of the upstream catalyst device, the temperature of the upstream catalyst makes it possible to desorb the sulfur compound adsorbed on the upstream catalyst. An upstream temperature raising unit that performs the upstream temperature raising process that is higher than the upstream desorption temperature;
When the upstream temperature raising process is performed by the upstream temperature raising unit, the temperature of the exhaust discharged from the upstream catalyst device is reduced to the downstream until the exhaust reaches the downstream catalyst device. An exhaust temperature control unit that performs an exhaust temperature lowering process for lowering the exhaust temperature so that the sulfur compound adsorbed on the side catalyst is lower than the downstream side desorption temperature at which the sulfur compound can be desorbed;
An exhaust purification system for an internal combustion engine, comprising:
前記排気温度推定部により推定された排気温度が前記下流側脱離温度以上である場合に、前記排気温度制御部は前記排気温度低下処理を実行する、
請求項1に記載の内燃機関の排気浄化システム。 Exhaust gas discharged from the upstream catalyst device when the upstream temperature raising process is being performed by the upstream temperature raising unit is transferred to the downstream catalyst device in a state where the exhaust temperature lowering process is not performed. An exhaust temperature estimation unit for estimating the exhaust temperature when it is assumed that the exhaust gas has reached,
When the exhaust temperature estimated by the exhaust temperature estimation unit is equal to or higher than the downstream desorption temperature, the exhaust temperature control unit performs the exhaust temperature lowering process;
The exhaust gas purification system for an internal combustion engine according to claim 1.
請求項1又は請求項2に記載の内燃機関の排気浄化システム。 In order to remove sulfur compounds adsorbed on the downstream side catalyst device before the upstream side temperature raising process is performed by the upstream side temperature raising unit, the temperature of the downstream side catalyst is set to the downstream side desorption temperature. A first sulfur removal unit that raises the temperature to the above temperature;
The exhaust gas purification system for an internal combustion engine according to claim 1 or 2.
前記上流側昇温部は、前記上流側昇温処理において前記内燃機関の燃料を前記上流側触媒に供給することで、前記フィルタに捕集されている粒子状物質が酸化除去可能な温度である温度まで該フィルタを昇温させる、
請求項1から請求項3の何れか1項に記載の内燃機関の排気浄化システム。 The upstream side catalyst device includes the upstream side catalyst having oxidation ability, and a filter that is disposed on the downstream side of the upstream side catalyst and collects particulate matter in exhaust gas,
The upstream temperature raising section is a temperature at which particulate matter collected by the filter can be oxidized and removed by supplying fuel of the internal combustion engine to the upstream catalyst in the upstream temperature raising process. Heating the filter to a temperature,
The exhaust gas purification system for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3.
前記下流側触媒装置は、前記選択還元型NOx触媒の下流側に配置された、酸化能を有する前記下流側触媒を有し、
前記下流側脱離温度は、前記酸化能を有する下流側触媒に吸着している硫黄化合物が脱離可能となる触媒温度である、
請求項4に記載の排気浄化システム。 The upstream side catalyst device further includes a selective reduction type NOx catalyst that selectively reduces NOx in the exhaust gas using ammonia as a reducing agent on the downstream side of the filter,
The downstream side catalyst device includes the downstream side catalyst having an oxidizing ability, which is disposed on the downstream side of the selective reduction type NOx catalyst,
The downstream desorption temperature is a catalyst temperature at which the sulfur compound adsorbed on the downstream catalyst having oxidation ability can be desorbed.
The exhaust gas purification system according to claim 4.
請求項1から請求項5の何れか1項に記載の内燃機関の排気浄化システム。 After the upstream temperature raising process is completed, the temperature of the downstream catalyst is raised within a range where white smoke is not generated in the exhaust gas flowing out of the downstream catalyst device, and sulfur adsorbed on the downstream catalyst A second sulfur removal unit for removing the compound,
The exhaust gas purification system for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015141513A JP2017025710A (en) | 2015-07-15 | 2015-07-15 | Exhaust emission control system for internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015141513A JP2017025710A (en) | 2015-07-15 | 2015-07-15 | Exhaust emission control system for internal combustion engine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017025710A true JP2017025710A (en) | 2017-02-02 |
Family
ID=57945594
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015141513A Pending JP2017025710A (en) | 2015-07-15 | 2015-07-15 | Exhaust emission control system for internal combustion engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2017025710A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019007437A (en) * | 2017-06-27 | 2019-01-17 | 三菱電機株式会社 | Control device and control method of internal combustion engine |
-
2015
- 2015-07-15 JP JP2015141513A patent/JP2017025710A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019007437A (en) * | 2017-06-27 | 2019-01-17 | 三菱電機株式会社 | Control device and control method of internal combustion engine |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6179505B2 (en) | Exhaust gas purification system for internal combustion engine | |
JP2018096224A (en) | Exhaust emission control device for internal combustion engine | |
JP5915623B2 (en) | Exhaust gas purification system for internal combustion engine | |
JP5880739B2 (en) | Abnormality detection device for internal combustion engine | |
WO2014102932A1 (en) | Exhaust purification system for internal combustion engine | |
JP5251711B2 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
JP5994928B2 (en) | Exhaust gas purification system for internal combustion engine | |
JP6500886B2 (en) | Exhaust purification system for internal combustion engine | |
JP5338973B2 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
JP5983438B2 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
JP5861921B2 (en) | Exhaust purification equipment | |
US9464554B2 (en) | Exhaust gas purification system for internal combustion engine | |
JP6179572B2 (en) | Exhaust gas purification system for internal combustion engine | |
JP2009243362A (en) | Temperature rise control device for exhaust gas sensor | |
JP4507018B2 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
JP2017025710A (en) | Exhaust emission control system for internal combustion engine | |
JP5811300B2 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
JP5218698B1 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
JP2016205351A (en) | Exhaust emission control system of internal combustion engine | |
JP6252375B2 (en) | Exhaust gas purification system for internal combustion engine and exhaust gas purification method for internal combustion engine | |
JP2016102424A (en) | Exhaust emission control system for internal combustion engine | |
JP2005291039A (en) | Exhaust purification system of internal combustion engine | |
JP5229001B2 (en) | Engine exhaust purification system | |
JP4168712B2 (en) | Exhaust gas purification device and exhaust gas purification method for diesel engine | |
JP6969423B2 (en) | Exhaust gas purification system for internal combustion engine and exhaust gas purification method for internal combustion engine |