JP2017044112A - Exhaust emission control system and fuel supply method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は排ガス浄化システムに関し、更に詳しくは、排気通路に挿入されたインジェクタに未燃燃料を圧送する電磁ポンプの個体差に起因する浄化性能のバラツキを抑制することができる排ガス浄化システム及び燃料供給方法に関する。 The present invention relates to an exhaust gas purification system, and more particularly, an exhaust gas purification system and a fuel supply capable of suppressing variations in purification performance due to individual differences of electromagnetic pumps that pump unburned fuel to an injector inserted in an exhaust passage. Regarding the method.
ディーゼルエンジンを駆動源とする車両には、排ガスに含まれる粒子状物質(PM)や窒素酸化物(NOx)などの有害物質を除去するための排ガス浄化システムが搭載されている。 A vehicle using a diesel engine as a drive source is equipped with an exhaust gas purification system for removing harmful substances such as particulate matter (PM) and nitrogen oxide (NOx) contained in the exhaust gas.
前者のPMについては、セラミックス製のハニカム状多孔体のフィルターによりPMを捕集して浄化するPM捕集フィルターが主に用いられている(例えば、特許文献1を参照)。このPM捕集フィルターは、捕集されたPMによる目詰まりを防ぐために、捕集限界量に達する前にPMを燃焼させて除去する必要がある。排ガスの温度が500℃以上などの高温であるときには、PMは連続的に自然燃焼する。しかし、排ガスの温度が低温のときには、排ガス中に未燃燃料を供給して、未燃燃料の炭化水素(HC)をフィルターの前段に配置された酸化触媒(DOC)で燃焼させ、その酸化反応熱を利用してDOCを600℃程度に加熱することで排ガスを昇温して、捕集されたPMを強制的に燃焼させる強制再生が必要となる。 As for the former PM, a PM collection filter that collects and purifies PM by a filter made of a honeycomb-like porous body made of ceramics is mainly used (for example, see Patent Document 1). In order to prevent clogging by the collected PM, the PM collection filter needs to burn and remove PM before reaching the collection limit amount. When the temperature of the exhaust gas is a high temperature such as 500 ° C. or higher, PM spontaneously burns continuously. However, when the temperature of the exhaust gas is low, unburned fuel is supplied into the exhaust gas, and the hydrocarbon (HC) of the unburned fuel is burned by the oxidation catalyst (DOC) arranged in the front stage of the filter, and the oxidation reaction The forced regeneration which heats exhaust gas by heating DOC to about 600 degreeC using heat and forcibly burns the collected PM is required.
後者のNOxについては、NOx吸蔵還元触媒が実用化されている(例えば、特許文献2を参照)。このNOx吸蔵還元触媒は、排ガス中のNOxを、空燃比がリーン状態のときにNOx吸蔵物質に一旦吸蔵させ、その後に排ガス中に未燃燃料を供給してリッチ状態にする(リッチスパイク)ことで吸蔵されたNOxを脱離させて、三元機能により還元して排ガスを浄化するものである。 As for the latter NOx, a NOx occlusion reduction catalyst has been put into practical use (see, for example, Patent Document 2). This NOx occlusion reduction catalyst temporarily stores NOx in exhaust gas in the NOx occlusion material when the air-fuel ratio is in a lean state, and then supplies unburned fuel to the exhaust gas to make it rich (rich spike). The NOx occluded in is desorbed and reduced by a three-way function to purify the exhaust gas.
また、この供給された未燃燃料や潤滑油等に含まれる硫黄分によって、NOx吸蔵物質が被毒してNOxの浄化率が低下することを防ぐため、排ガスをリッチ状態にして、かつ排ガス温度を高温(例えば、600〜700℃など)に上昇させることで硫黄の脱離を促進する脱硫操作(Sパージ)を適宜行う必要がある。 Further, in order to prevent the NOx occlusion material from being poisoned by the sulfur content contained in the supplied unburned fuel or lubricating oil and reducing the NOx purification rate, the exhaust gas is made rich and the exhaust gas temperature is reduced. It is necessary to appropriately perform a desulfurization operation (S purge) that promotes sulfur desorption by raising the temperature to a high temperature (for example, 600 to 700 ° C. or the like).
一般に、上述したPM捕集フィルターやNOx吸蔵還元触媒を用いた排ガス浄化システムにおける排ガス中への未燃燃料の供給は、排気通路に挿入されたインジェクタから未燃燃料を噴射することにより行われる。通常、このインジェクタへの未燃燃料の圧送には、エンジン本体へ燃料を供給するポンプ類が利用されている。しかし近年では、インジェクタからの未燃燃料の噴射圧を高いレベルで精密にコントロールして微粒化することで、排ガスの浄化率を向上させるという観点から、専用の電磁ポンプが用いられるようになっている。 In general, the supply of unburned fuel into the exhaust gas in the exhaust gas purification system using the above-described PM collection filter and NOx occlusion reduction catalyst is performed by injecting unburned fuel from an injector inserted in the exhaust passage. Normally, pumps for supplying fuel to the engine body are used for pumping unburned fuel to the injector. However, in recent years, a dedicated electromagnetic pump has come to be used from the viewpoint of improving the exhaust gas purification rate by precisely controlling the injection pressure of unburned fuel from the injector at a high level and atomizing it. Yes.
この電磁ポンプは、回転数を制御することにより送出圧力を調整する機能を有している。しかし、既製品である電磁ポンプには、製造公差に起因する性能面での個体差があるため、同一の回転数でも送出圧力に相違が生じて、車両間で排ガス浄化システムの浄化性能がバラついてしまうという問題がある。 This electromagnetic pump has a function of adjusting the delivery pressure by controlling the rotation speed. However, because there is an individual difference in performance due to manufacturing tolerances in the electromagnetic pump that is an off-the-shelf product, there is a difference in the delivery pressure even at the same rotation speed, and the purification performance of the exhaust gas purification system varies between vehicles. There is a problem of being stuck.
本発明の目的は、排気通路に挿入されたインジェクタに未燃燃料を圧送する電磁ポンプの個体差に起因する浄化性能のバラツキを抑制することができる排ガス浄化システム及び燃料供給方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an exhaust gas purification system and a fuel supply method that can suppress variations in purification performance caused by individual differences of electromagnetic pumps that pump unburned fuel to an injector inserted in an exhaust passage. is there.
上記の目的を達成する本発明の排ガス浄化システムは、エンジンの排気通路内に未燃燃料を供給する燃料供給手段と、前記燃料供給手段の下流側の前記排気通路に介設された触媒コンバータと、制御手段とを備え、前記燃料供給手段が、前記排気通路に挿入されたインジェクタと、前記インジェクタへ前記未燃燃料を圧送する電磁ポンプと、該インジェクタと前記電磁ポンプとの間に設置された流量調整弁とを有する排ガス浄化システムにおいて、前記電磁ポンプと前記流量調整弁との間に前記未燃燃料の圧力を測定する圧力センサを設け、前記制御手段は、前記燃料供給手段の作動要求があったときは、前記流量調整弁を閉弁して前記電磁ポンプを起動した後に、前記圧力センサの測定値が目標圧力値と所定の範囲内で一致するように、前記電磁ポンプの回転数を調節する制御を行うことを特徴とするものである。 The exhaust gas purification system of the present invention that achieves the above object includes a fuel supply means for supplying unburned fuel into an exhaust passage of an engine, and a catalytic converter interposed in the exhaust passage on the downstream side of the fuel supply means. Control means, and the fuel supply means is installed between an injector inserted into the exhaust passage, an electromagnetic pump for pumping the unburned fuel to the injector, and between the injector and the electromagnetic pump In the exhaust gas purification system having a flow rate adjustment valve, a pressure sensor for measuring the pressure of the unburned fuel is provided between the electromagnetic pump and the flow rate adjustment valve, and the control means is configured to request an operation of the fuel supply means. If so, after the flow rate adjustment valve is closed and the electromagnetic pump is started, the measured value of the pressure sensor is matched with the target pressure value within a predetermined range. It is characterized in performing control for adjusting the rotational speed of the electromagnetic pump.
上記の目的を達成する本発明の燃料供給方法は、エンジンの排気通路に挿入されるインジェクタと、前記インジェクタへ前記未燃燃料を圧送する電磁ポンプと、該インジェクタと前記電磁ポンプとの間に設置された流量調整弁を用いた燃料供給方法において、前記インジェクタから排気通路に未燃燃料を供給する要求があった時に、前記流量調整弁を閉弁し、前記電磁ポンプを起動し、前記電磁ポンプと前記流量調整弁の間の未燃燃料の圧力の測定値が目標圧力値と所定の範囲内で一致するように、前記電磁ポンプの回転数を調節し、流量調整弁を開弁して前記インジェクタから排気通路に未燃燃料を供給することを特徴とするものである。 The fuel supply method of the present invention that achieves the above object is provided with an injector inserted into an exhaust passage of an engine, an electromagnetic pump that pumps the unburned fuel to the injector, and a space between the injector and the electromagnetic pump. In the fuel supply method using the flow rate adjusting valve, when there is a request to supply unburned fuel from the injector to the exhaust passage, the flow rate adjusting valve is closed, the electromagnetic pump is started, and the electromagnetic pump The rotational speed of the electromagnetic pump is adjusted so that the measured value of the pressure of unburned fuel between the flow rate adjustment valve and the target pressure value matches within a predetermined range, and the flow rate adjustment valve is opened to Unburned fuel is supplied from the injector to the exhaust passage.
本発明の排ガス浄化システム及び燃料供給方法によれば、電磁ポンプによるインジェクタへの未燃燃料の送出圧力を、予め設定された目標圧力値に補正するようにしたので、電磁ポンプの個体差に起因する排ガス浄化システムの浄化性能のバラツキを抑制することができる。 According to the exhaust gas purification system and the fuel supply method of the present invention, the delivery pressure of unburned fuel to the injector by the electromagnetic pump is corrected to a preset target pressure value. Variations in the purification performance of the exhaust gas purification system to be performed can be suppressed.
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。図1は、本発明の第1の実施形態からなる排ガス浄化システムの構成を示す。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows the configuration of an exhaust gas purification system according to the first embodiment of the present invention.
この排ガス浄化システム1Aは、車両に搭載されたディーゼルエンジン2からの排ガスGが流れる排気通路3に介設された太径の触媒コンバータ4と、その触媒コンバータ4の上流側の排気通路3に設置された燃料供給手段5とを備えている。
This exhaust gas purification system 1A is installed in a large-diameter catalytic converter 4 interposed in an exhaust passage 3 through which exhaust gas G from a
触媒コンバータ4内には、前段に酸化触媒(DOC)6が配置されたPM捕集フィルター7が格納されている。DOC6は、ディーゼルエンジン2の排ガスGの混合機能を有する構造に成形した金属製の担持体に、ロジウム、酸化セリウム、白金、酸化アルミニウム等を担持して形成される。また、PM捕集フィルター7は、多孔質セラミック製のハニカムのチャンネル(セル)の入口と出口を交互に目封じしたモノリスハニカム型のウオールフロータイプのフィルターから形成される。なお、図1の構成例では、DOC6とPM捕集フィルター7とを別体としているが、フィルターに酸化触媒物質を担持させたCSFとして一体で用いるようにしても良い。
In the catalytic converter 4, a PM collection filter 7 in which an oxidation catalyst (DOC) 6 is disposed in the previous stage is stored. The
燃料供給手段5は、排気通路3に挿入されたインジェクタ8と、そのインジェクタ8に燃料タンク9から未燃燃料10を圧送する電磁ポンプ11と、それらのインジェクタ8と電磁ポンプ11との間に設置された流量調整弁12とを有している。電磁ポンプ11は、図2の例に示すように、回転数を調節することにより液体の送出圧力を制御するようになっている。また、流量調整弁12は、インジェクタ8から噴射される未燃燃料10の噴射量及び噴射タイミングを制御する機能を有している。
The fuel supply means 5 is installed between an
この燃料供給手段5においては、電磁ポンプ11と流量調整弁12との間に、未燃燃料10の圧力を測定する圧力センサ13が設けられている。
In this fuel supply means 5, a
上記の電磁ポンプ11は車載ネットワーク(一点鎖線で示す)を通じて、流量調整弁12及び圧力センサ13はハードワイヤリング(実線で示す)を通じて、それぞれ制御手段であるECU14に接続されている。
The
本発明の実施形態からなる燃料供給方法を、上述した排ガス浄化システム1AにおけるECU14の制御内容として、図3に基づいて以下に説明する。 The fuel supply method which consists of embodiment of this invention is demonstrated below based on FIG. 3 as control content of ECU14 in 1 A of exhaust gas purification systems mentioned above.
ECU14は、PM捕集フィルター7の再生要求があるか否かを確認し(S10)、再生要求があったときは、燃料供給手段5の作動要求があったものとして、流量調整弁12を閉弁(開度ゼロ)し(S20)、初期回転数で電磁ポンプ11を起動する(S30)。このPM捕集フィルター7の再生要求のトリガーとしては、触媒コンバータ4の差圧や前回の再生からの経過時間などが例示される。また、初期回転数は、電磁ポンプ11のカタログ値などに基づいて、予め設定される。
The
次に、ECU14は、圧力センサ13の測定値Xを入力し(S40)、測定値Xが安定するまでの時間を経過(S50)後に、目標圧力値Aと比較する(S60)。この目標圧力値Aは、燃料供給手段5の各部品に損傷を与えないことを限度として、インジェクタ8から噴射される未燃燃料10ができるだけ微粒化されるような高い圧力値として、車種毎に予め設定される。
Next, the
そして、ECU14は、測定値Xが目標圧力値Aと大きく異なる場合には、所定の範囲内で一致するようにマップデータに基づいて電磁ポンプ11の回転数を調整する(S70)。
Then, if the measured value X is significantly different from the target pressure value A, the
図4にマップデータの例を示す。このマップデータは、目標圧力値Aと測定値Xとの偏差ΔP(=A−X)と、電磁ポンプ11の回転数との関係を示すものであり、電磁ポンプ11の性能仕様に基づいて予め設定される。具体的には、測定値Xが目標圧力値Aを下回るとき(ΔPが正値)には、電磁ポンプ11の回転数を増加させる一方で、測定値Xが目標圧力値Aを上回るとき(ΔPが負値)には、電磁ポンプ11の回転数を減少させる。
FIG. 4 shows an example of map data. This map data indicates the relationship between the deviation ΔP (= A−X) between the target pressure value A and the measured value X and the rotational speed of the
なお、ステップ70の処理後に、予め設定された増分又は減分で回転数を増加又は減少させることで、目標圧力値Aと測定値Xとの偏差ΔPを更に小さくする処理を行っても良い。
In addition, after the process of
ECU14は、測定値Xが目標圧力値Pと所定の範囲内で一致した場合には、制御を終了する。この後、ECU14は、排ガスGの温度や車両の運転状態に応じて流量調整弁12の開度を調節する制御を行って、インジェクタ8から排気通路3内への未燃燃料10の噴射を開始する。
When the measured value X matches the target pressure value P within a predetermined range, the
このような制御を行うことにより、電磁ポンプ11によるインジェクタ8への未燃燃料10の送出圧力を目標圧力値Aに近づくように補正することができるので、電磁ポンプ11の個体差に起因する排ガス浄化システム1Aの浄化性能のバラツキを抑制することができるのである。
By performing such control, the delivery pressure of the
図5は、本発明の第2の実施形態からなる排ガス浄化システムの構成を示す。なお、図1と同じ部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。 FIG. 5 shows a configuration of an exhaust gas purification system according to the second embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same part as FIG. 1, and the description is abbreviate | omitted.
この排ガス浄化システム1Bにおいては、触媒コンバータ4内にはLNT触媒15が格納されている。LNT触媒15は、γアルミナ等で形成されたモノリスハニカムのセルの担持体の表面に、触媒金属及びNOx吸蔵物質を担持させて形成される。触媒金属としてはPtやPdが用いられる。またNOx吸蔵物質としては、K、Na、Li、Cs等のアルカリ金属や、Ba、Ca等のアルカリ土類金属のうちのいずれか1つ又は組み合わされた複数が用いられる。
In this exhaust
このような排ガス浄化システム1Bにおいて、ECU14は、図3のステップ10における「再生要求」の代わりに「リッチスパイク又はSパージ」とする制御を行うことにより、第1の実施形態の場合と同様に、電磁ポンプ11の個体差に起因する排ガス浄化システム1Bの浄化性能のバラツキを抑制することができるのである。
In such an exhaust
1A、1B 排ガス浄化システム
2 ディーゼルエンジン
3 排気通路
4 触媒コンバータ
5 燃料供給手段
6 DOC
7 PM捕集フィルター
8 インジェクタ
10 未燃燃料
11 電磁ポンプ
12 流量調整弁
13 圧力センサ
14 ECU
15 LNT触媒
1A, 1B Exhaust
7
15 LNT catalyst
Claims (4)
前記燃料供給手段が、前記排気通路に挿入されたインジェクタと、前記インジェクタへ前記未燃燃料を圧送する電磁ポンプと、該インジェクタと前記電磁ポンプとの間に設置された流量調整弁とを有する排ガス浄化システムにおいて、
前記電磁ポンプと前記流量調整弁との間に前記未燃燃料の圧力を測定する圧力センサを設け、
前記制御手段は、前記燃料供給手段の作動要求があったときは、前記流量調整弁を閉弁して前記電磁ポンプを起動した後に、前記圧力センサの測定値が目標圧力値と所定の範囲内で一致するように、前記電磁ポンプの回転数を調節する制御を行うことを特徴とする排ガス浄化システム。 A fuel supply means for supplying unburned fuel into the exhaust passage of the engine, a catalytic converter interposed in the exhaust passage on the downstream side of the fuel supply means, and a control means,
The fuel supply means includes an injector inserted into the exhaust passage, an electromagnetic pump for pumping the unburned fuel to the injector, and a flow rate adjusting valve installed between the injector and the electromagnetic pump. In the purification system,
A pressure sensor for measuring the pressure of the unburned fuel is provided between the electromagnetic pump and the flow control valve;
When there is a request for operation of the fuel supply means, the control means closes the flow rate adjusting valve and activates the electromagnetic pump, and then the measured value of the pressure sensor is within a predetermined range from the target pressure value. The exhaust gas purification system is characterized in that control is performed to adjust the rotational speed of the electromagnetic pump so as to agree with each other.
前記燃料供給手段の作動要求が、前記PM捕集フィルターの再生要求と同時になされる請求項1に記載の排ガス浄化システム。 A PM collection filter is stored in the catalytic converter,
The exhaust gas purification system according to claim 1, wherein the operation request for the fuel supply means is made simultaneously with the regeneration request for the PM collection filter.
前記燃料供給手段の作動要求が、リッチスパイク又は硫黄パージの要求と同時になされる請求項1に記載の排ガス浄化システム。 A NOx occlusion reduction catalyst is stored in the catalytic converter,
The exhaust gas purification system according to claim 1, wherein the operation request for the fuel supply means is made simultaneously with a request for a rich spike or a sulfur purge.
前記インジェクタから排気通路に未燃燃料を供給する要求があった時に、前記流量調整弁を閉弁し、前記電磁ポンプを起動し、前記電磁ポンプと前記流量調整弁の間の未燃燃料の圧力の測定値が目標圧力値と所定の範囲内で一致するように、前記電磁ポンプの回転数を調節し、流量調整弁を開弁して前記インジェクタから排気通路に未燃燃料を供給する燃料供給方法。 In a fuel supply method using an injector inserted into an exhaust passage of an engine, an electromagnetic pump for pumping the unburned fuel to the injector, and a flow rate adjustment valve installed between the injector and the electromagnetic pump,
When there is a request to supply unburned fuel from the injector to the exhaust passage, the flow regulating valve is closed, the electromagnetic pump is started, and the pressure of unburned fuel between the electromagnetic pump and the flow regulating valve The fuel supply for supplying unburned fuel from the injector to the exhaust passage by adjusting the number of revolutions of the electromagnetic pump and opening the flow rate adjustment valve so that the measured value of the pressure coincides with the target pressure value within a predetermined range Method.
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