JP2017160789A - Diesel engine system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ディーゼル機関システムに関し、詳しくはディーゼル酸化触媒及びフィルターを有するディーゼル機関システムに関する。 The present invention relates to a diesel engine system, and more particularly to a diesel engine system having a diesel oxidation catalyst and a filter.
従来、ディーゼル機関の排気に含まれる煤等のPM(Particulate Matter;粒子状物質)を捕集するフィルターを備えるディーゼル機関システムが知られている(例えば特許文献1参照)。このようなディーゼル機関システムにおいて、フィルターに排気中のPMが多量に堆積した場合、フィルターに目詰まりが生じてフィルターの捕集性能が低下してしまう。 2. Description of the Related Art Conventionally, a diesel engine system including a filter that collects PM (Particulate Matter) such as soot contained in exhaust gas of a diesel engine is known (see, for example, Patent Document 1). In such a diesel engine system, when a large amount of PM in the exhaust gas accumulates on the filter, the filter is clogged and the collecting performance of the filter decreases.
そこで、従来、フィルターの上流側に配置されたディーゼル酸化触媒の触媒作用を利用して排気中の一酸化窒素(NO)を二酸化窒素(NO2)に変化させ、この二酸化窒素によってフィルターのPMを燃焼させて二酸化炭素(CO2)として排出させることでフィルターを再生させる、フィルター連続再生処理が行われている。 Therefore, conventionally, the catalytic action of the diesel oxidation catalyst arranged upstream of the filter is used to change the nitrogen monoxide (NO) in the exhaust gas to nitrogen dioxide (NO 2 ), and this nitrogen dioxide changes the PM of the filter. A filter continuous regeneration process is performed in which a filter is regenerated by burning it and discharging it as carbon dioxide (CO 2 ).
しかしながら、従来技術では、上述したフィルター連続再生処理を促進させることは困難であった。 However, in the prior art, it is difficult to promote the above-described continuous filter regeneration process.
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、フィルター連続再生処理を促進させることができるディーゼル機関システムを提供することである。 This invention is made | formed in view of the above, The objective is to provide the diesel engine system which can promote a filter continuous regeneration process.
上記の目的を達成するための本発明のディーゼル機関システムは、ディーゼル機関の排気通路に配置されたディーゼル酸化触媒と、前記ディーゼル酸化触媒よりも下流側に配置されたフィルターと、を有するディーゼル機関システムにおいて、排気が導入された場合に、導入された排気中の一酸化窒素を酸化させて二酸化窒素にして蓄積する二酸化窒素生成蓄積部と、前記フィルターに流入する排気の温度が、二酸化窒素によって前記フィルターのPMを燃焼させるフィルター連続再生処理が実行可能な所定温度以上の場合において、排気ブレーキ要求がある場合に、排気ブレーキを作動させるとともに、前記フィルターよりも下流側の排気を前記二酸化窒素生成蓄積部に導入させ、前記二酸化窒素生成蓄積部の二酸化窒素を前記フィルターよりも上流側の排気中に導入させる二酸化窒素導入機構と、を備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a diesel engine system according to the present invention includes a diesel oxidation catalyst disposed in an exhaust passage of the diesel engine and a filter disposed downstream of the diesel oxidation catalyst. In the case where the exhaust gas is introduced, the nitrogen dioxide generating and accumulating unit that oxidizes and accumulates nitrogen monoxide in the introduced exhaust gas to form nitrogen dioxide, and the temperature of the exhaust gas flowing into the filter is reduced by the nitrogen dioxide. When the exhaust temperature is higher than a predetermined temperature at which the continuous regeneration process for burning the PM of the filter can be performed, and the exhaust brake is requested, the exhaust brake is activated and the exhaust gas downstream of the filter is generated and accumulated in the nitrogen dioxide. The nitrogen dioxide in the nitrogen dioxide production and accumulation unit is introduced into the filter. And nitrogen dioxide introduction mechanism for introducing into the remote upstream exhaust, characterized in that it comprises a.
本発明に係るディーゼル機関システムによれば、フィルターに流入する排気の温度がフィルター連続再生処理の実行可能な所定温度以上の場合において、排気ブレーキ要求がある場合に、排気ブレーキを作動させるとともに、二酸化窒素生成蓄積部において、排気に含まれる一酸化窒素を酸化させて二酸化窒素にして蓄積し、この蓄積された二酸化窒素をフィルターよりも上流側の排気中に導入することができる。これにより、フィルターに導入される二酸化窒素量を増大させることができるので、フィルター連続再生処理を促進させることができる。 According to the diesel engine system of the present invention, when the temperature of the exhaust gas flowing into the filter is equal to or higher than a predetermined temperature at which the continuous filter regeneration process can be performed, and when there is an exhaust brake request, the exhaust brake is operated, In the nitrogen generating and accumulating section, it is possible to oxidize and store nitrogen monoxide contained in the exhaust gas as nitrogen dioxide, and to introduce the accumulated nitrogen dioxide into the exhaust gas upstream of the filter. Thereby, since the amount of nitrogen dioxide introduced into the filter can be increased, the filter continuous regeneration process can be promoted.
また、本発明に係るディーゼル機関システムによれば、このようにフィルター連続再生処理を促進できるので、フィルターよりも上流側の排気通路に燃料を強制的に供給するフィルター強制再生処理の実行頻度を低下させることができる。これにより、フィルター強制再生処理が頻繁に行われることによる燃費の悪化とフィルターの熱劣化を抑制することができる。 Further, according to the diesel engine system of the present invention, the filter continuous regeneration process can be promoted in this way, so the frequency of the filter forced regeneration process for forcibly supplying fuel to the exhaust passage upstream of the filter is reduced. Can be made. Thereby, the deterioration of the fuel consumption and the thermal deterioration of the filter due to frequent filter forced regeneration processing can be suppressed.
上記構成において、前記二酸化窒素導入機構は、前記ディーゼル酸化触媒よりも上流側の前記排気通路に配置された上流側排気ブレーキバルブ、及び前記フィルターよりも下流側の前記排気通路に配置された下流側排気ブレーキバルブと、前記フィルターよりも下流側且つ前記下流側排気ブレーキバルブよりも上流側の排気を前記二酸化窒素生成蓄積部に導入させる第1通路、及び前記二酸化窒素生成蓄積部の二酸化窒素を前記フィルターよりも上流側且つ前記上流側排気ブレーキバルブよりも下流側の排気中に導入させる第2通路と、前記第1通路を開閉する第1バルブ、及び前記第2通路を開閉する第2バルブと、前記上流側ブレーキバルブ、前記下流側ブレーキバルブ、前記第1バルブ及び前記第2バルブを制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記フィルターに流入する排気の温度が前記所定温度以上の場合において、前記排気ブレーキ要求がある場合に、前記上流側排気ブレーキバルブ及び前記第1バルブを開弁させ、前記下流側排気ブレーキバルブ及び前記第2バルブを閉弁させる第1制御処理を実行し、前記第1制御処理の後に、前記上流側排気ブレーキバルブ及び前記第1バルブを閉弁させ、前記下流側排気ブレーキバルブ及び前記第2バルブを開弁させる第2制御処理を実行するように構成されていてもよい。 In the above configuration, the nitrogen dioxide introduction mechanism includes an upstream exhaust brake valve disposed in the exhaust passage upstream of the diesel oxidation catalyst, and a downstream side disposed in the exhaust passage downstream of the filter. An exhaust brake valve, a first passage for introducing exhaust gas downstream from the filter and upstream from the downstream exhaust brake valve into the nitrogen dioxide generation and accumulation unit, and nitrogen dioxide in the nitrogen dioxide generation and accumulation unit A second passage introduced into the exhaust upstream of the filter and downstream of the upstream exhaust brake valve; a first valve for opening and closing the first passage; and a second valve for opening and closing the second passage; A control device for controlling the upstream brake valve, the downstream brake valve, the first valve, and the second valve. The control device opens the upstream side exhaust brake valve and the first valve when the exhaust brake request is present when the temperature of the exhaust gas flowing into the filter is equal to or higher than the predetermined temperature, and the downstream side A first control process for closing the side exhaust brake valve and the second valve is executed, and after the first control process, the upstream side exhaust brake valve and the first valve are closed, and the downstream side exhaust brake is closed. A second control process for opening the valve and the second valve may be executed.
この構成によれば、フィルターに流入する排気の温度が所定温度以上の場合において排気ブレーキ要求がある場合に、第1制御処理で下流側排気ブレーキバルブが閉弁することで排気ブレーキを作動させることができるとともに、第2制御処理においても上流側排気ブレーキバルブが閉弁することで排気ブレーキを作動させることができる。また、第1制御処理が実行されることで、フィルターよりも下流側の排気を第1通路を介して二酸化窒素生成蓄積部に導入させることができ、第2制御処理が実行されることで、二酸化窒素生成蓄積部の二酸化窒素を第2通路を介してフィルターよりも上流側の排気中に導入させることができる。これにより、フィルターに導入される二酸化窒素量を増大させることができるので、フィルター連続再生処理を促進させることができる。 According to this configuration, when there is an exhaust brake request when the temperature of the exhaust gas flowing into the filter is equal to or higher than a predetermined temperature, the exhaust brake is operated by closing the downstream exhaust brake valve in the first control process. In addition, in the second control process, the exhaust brake can be operated by closing the upstream exhaust brake valve. In addition, by executing the first control process, it is possible to introduce exhaust gas downstream from the filter into the nitrogen dioxide generation and accumulation unit via the first passage, and by executing the second control process, Nitrogen dioxide in the nitrogen dioxide generating and accumulating section can be introduced into the exhaust gas upstream of the filter through the second passage. Thereby, since the amount of nitrogen dioxide introduced into the filter can be increased, the filter continuous regeneration process can be promoted.
上記構成は、前記下流側排気ブレーキバルブよりも下流側の前記排気通路に、尿素SCRシステムをさらに備える構成とすることができる。この構成によれば、尿素SCRシステムによって、下流側排気ブレーキバルブよりも下流側の排気中のNOxを低減させることができる。 The said structure can be set as the structure further equipped with the urea SCR system in the said exhaust passage of the downstream rather than the said downstream exhaust brake valve. According to this configuration, the urea SCR system can reduce NOx in the exhaust downstream of the downstream exhaust brake valve.
また、上記二酸化窒素生成蓄積部及び二酸化窒素導入機構によって、フィルターの再生が効果的に図られているので、このような部材を備えていない場合に比較して、尿素SCRシステムでの尿素水溶液の消費量を低減させることができる。 Further, since the regeneration of the filter is effectively achieved by the nitrogen dioxide generation and accumulation section and the nitrogen dioxide introduction mechanism, the urea aqueous solution in the urea SCR system is compared with the case where such a member is not provided. Consumption can be reduced.
また、上記二酸化窒素生成蓄積部及び二酸化窒素導入機構によってフィルターに導入される二酸化窒素量が増大しているので、このフィルターを通過(スリップ)して尿素SCRシステムに供給される二酸化窒素の量を増大させて、反応速度の速いFASTSCR反応を生じ易くすることができる。これにより、NOxの低減速度を促進させることができる。 Further, since the amount of nitrogen dioxide introduced into the filter is increased by the nitrogen dioxide generation and accumulation unit and the nitrogen dioxide introduction mechanism, the amount of nitrogen dioxide that passes through (slips) this filter and is supplied to the urea SCR system is reduced. It can be increased to facilitate a fast FASTSCR reaction. Thereby, the reduction rate of NOx can be promoted.
本発明によれば、フィルター連続再生処理を促進させることができる。また、本発明によれば、このようにフィルター連続再生処理を促進できることから、フィルター強制再生
処理の実行頻度を低下させることもできる。これにより、フィルター強制再生処理が頻繁に行われることによる燃費の悪化とフィルターの熱劣化を抑制することができる。
According to the present invention, the continuous filter regeneration process can be promoted. Further, according to the present invention, since the filter continuous regeneration process can be promoted in this way, the frequency of executing the filter forced regeneration process can also be reduced. Thereby, the deterioration of the fuel consumption and the thermal deterioration of the filter due to frequent filter forced regeneration processing can be suppressed.
(実施の形態1)
以下、本発明の実施の形態1に係るディーゼル機関システム1について図面を参照しつつ説明する。なお、図面に関しては、構成が分かり易いように実際の製品から寸法を変化させており、各部材、各部品の板厚や幅や長さなどの比率も必ずしも実際の製品の比率と一致しているとは限らない。
(Embodiment 1)
Hereinafter, a diesel engine system 1 according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to the drawings. Regarding the drawings, the dimensions are changed from the actual product so that the configuration is easy to understand, and the ratio of the thickness, width, length, etc. of each member and each component does not necessarily match the actual product ratio. Not necessarily.
図1は、本実施形態に係るディーゼル機関システム1の全体構成を模式的に示す概略図である。このディーゼル機関システム1が搭載されている車両の具体的な種類は特に限定されるものではないが、本実施形態においてはバスやトラック等の大型車両を用いる。ディーゼル機関システム1は、ディーゼル機関2、排気通路3、ターボチャージャ4、制御装置7、及び排気処理システム10を備えている。
FIG. 1 is a schematic diagram schematically showing an overall configuration of a diesel engine system 1 according to the present embodiment. Although the specific kind of vehicle in which this diesel engine system 1 is mounted is not particularly limited, a large vehicle such as a bus or a truck is used in the present embodiment. The diesel engine system 1 includes a diesel engine 2, an
ディーゼル機関2の燃料噴射量や燃料噴射時期等は、制御装置7によって制御される。なお、本実施形態に係る制御装置7は、ディーゼル機関2の制御装置としての機能のみならず、排気処理システム10の制御装置としての機能も兼務している。このような制御装置7は、各種制御処理や演算処理等を実行するCPUと、CPUの動作に用いられる各種情報を記憶する記憶部としての機能を有するROM、RAM等とを有するマイクロコンピュータを備えている。なお、ディーゼル機関システム1は、ディーゼル機関2の制御装置とは別に、排気処理システム10専用の制御装置を備える構成とすることもできる。
The fuel injection amount and fuel injection timing of the diesel engine 2 are controlled by the
排気通路3は、ディーゼル機関2の各気筒から排出された排気が通過する通路である。ターボチャージャ4は、タービン5と、タービン5に接続されたコンプレッサ6とを備えている。タービン5は排気通路3の排気マニホールドよりも下流側の通路途中に配置されており、排気の力を受けて回転する。コンプレッサ6は、吸気通路(図示せず)の吸気マニホールドよりも上流側の通路途中に配置されている。タービン5が排気の力を受けて回転することで、タービン5に接続されたコンプレッサ6が回転して、吸気を過給する。
The
排気処理システム10は、ディーゼル機関2の排気を処理するためのシステムである。この排気処理システム10は、排気処理装置20、燃料添加弁30、温度センサ40、二酸化窒素生成蓄積部50、及び二酸化窒素導入機構60を備えている。排気処理装置20は、ディーゼル酸化触媒としてのDOC(Diesel Oxidation Catalyst)21と、ディーゼル機関2の排気に含まれる煤等のPMを捕集可能なフィルター22とを備えている。DOC21及びフィルター22は排気通路3のタービン5よりも下流側の部分に配置されている。またフィルター22は、DOC21よりも下流側に、DOC21との間に所定間隔をあけて配置されている。このフィルター22としては、例えばディーゼルパティキュレートフィルターを用いることができる。
The
DOC21は、排気が通過可能なフィルターに、白金(Pt)、パラジウム(Pd)等
の貴金属触媒が担持された構成を有している。このDOC21は、その貴金属触媒の酸化触媒作用によって、排気中の一酸化窒素(NO)を二酸化窒素(NO2)に変化させる酸化反応を促進させる。排気温度が所定温度以上になった場合、このDOC21において生成された二酸化窒素によって、フィルター22のPMを燃焼させて、二酸化炭素(CO2)として排出させることができる(これを「フィルター連続再生処理」と称する)。
The
燃料添加弁30は、DOC21よりも上流側であってタービン5よりも下流側の排気通路3に配置されて、制御装置7の指示を受けて排気通路3に燃料を添加する。制御装置7は、所定の条件が満たされた場合に、燃料添加弁30から排気通路3の排気中に燃料を添加させる処理(これを「フィルター強制再生処理」と称する)を実行する。
The
具体的には、このフィルター強制再生処理において燃料添加弁30から添加された燃料は、DOC21において酸化(燃焼)する。このときの反応熱によって排気の温度を上昇させる。そして、この高温になった排気によってフィルター22を強制的に昇温させることで、フィルター22に堆積したPMの燃焼を促進させて、フィルター22の再生を強制的に図ることができる。
Specifically, the fuel added from the
なお、このフィルター強制再生処理の実行を開始するための条件は特に限定されるものではなく、フィルター強制再生処理を行うことが望まれるような種々の条件(例えば、前回フィルター強制再生処理を実行してからの走行距離が所定距離に到達した場合や、フィルター22への煤の堆積量が増加することに伴ってフィルター22の前後の圧力差が所定値に到達した場合等)を用いることができる。この条件は、制御装置7の記憶部(例えばROM等)に予め記憶しておけばよい(すなわち、予め設定しておけばよい)。なお、本実施形態に係る制御装置7は、このようなフィルター強制再生処理の実行を開始するための条件が満たされた場合、車両の運転席の警告ランプを点灯させることで、ドライバーに、これを報知する。この報知を受けたドライバーが運転席のスイッチをオンにすることで、フィルター強制再生処理の実行が開始される。
The conditions for starting the execution of the forced filter regeneration process are not particularly limited, and various conditions for which it is desired to perform the forced filter regeneration process (for example, the previous forced filter regeneration process is executed). Or when the pressure difference between the front and rear of the
温度センサ40は、フィルター22に流入する排気の温度、すなわちフィルター22よりも上流側の排気温度を検出して、検出結果を制御装置7に伝える。なお、ディーゼル機関システム1は、図1に例示されている温度センサ40以外にも、例えばクランクポジションセンサや、吸気量センサ、アクセルポジションセンサ等、ディーゼル機関システム1の動作に用いられる各種情報を検出する種々のセンサ類を備えている。
The
続いて二酸化窒素生成蓄積部50及び二酸化窒素導入機構60について説明する。二酸化窒素生成蓄積部50は、排気が導入された場合に、導入された排気中の一酸化窒素を酸化させて二酸化窒素にして蓄積する部位である。このような機能を有するものであれば、二酸化窒素生成蓄積部50の具体的構成は特に限定されるものではないが、本実施形態においては、一例として、NO酸化触媒51及び蓄圧タンク52を備えている。
Next, the nitrogen dioxide generation /
NO酸化触媒51は、後述する第1通路63を通過して導入された排気中の一酸化窒素を酸化させて二酸化窒素に変化させる酸化反応を促進させる触媒である。NO酸化触媒51の具体的な構成は特に限定されるものではなく、例えば、このような酸化反応を促進可能な貴金属触媒等を用いることができる。
The
蓄圧タンク52は、NO酸化触媒51の下流側に接続されており、NO酸化触媒51を通過した二酸化窒素を蓄積するタンクである。
The
二酸化窒素導入機構60は、フィルター22に流入する排気の温度がフィルター連続再生処理(二酸化窒素によってフィルター22のPMを燃焼させる再生処理)の実行可能な
所定温度以上の場合において、排気ブレーキ要求が有る場合に、排気ブレーキを作動させるとともに、フィルター22よりも下流側の排気を二酸化窒素生成蓄積部50に導入させ、二酸化窒素生成蓄積部50の二酸化窒素をフィルター22よりも上流側の排気中に導入させる機構である。このような機能を有するものであれば、二酸化窒素導入機構60の具体的構成は特に限定されるものではないが、本実施形態においては、一例として、上流側排気ブレーキバルブ61、下流側排気ブレーキバルブ62、第1通路63、第2通路64、第1バルブ65、及び第2バルブ66を備えるとともに、これらバルブ類(上流側排気ブレーキバルブ61、下流側排気ブレーキバルブ62、第1バルブ65及び第2バルブ66)を制御する制御装置7も構成要素に含んでいる。以下、これらの各部材の詳細について説明する。
The nitrogen
上流側排気ブレーキバルブ61は、DOC21よりも上流側且つタービン5よりも下流側の排気通路3に配置されている。なお本実施形態に係る上流側排気ブレーキバルブ61は、一例として、燃料添加弁30よりもさらに下流側に配置されているが、この構成に限定されるものではない。下流側排気ブレーキバルブ62は、フィルター22よりも下流側の排気通路3に配置されている。上流側排気ブレーキバルブ61や下流側排気ブレーキバルブ62が制御装置7の指示を受けて閉弁することで、排気ブレーキが作動する(すなわち排気ブレーキがかかる)。
The upstream exhaust brake valve 61 is disposed in the
第1通路63は、フィルター22よりも下流側且つ下流側排気ブレーキバルブ62よりも上流側の排気通路3の排気を二酸化窒素生成蓄積部50の具体的にはNO酸化触媒51に導入させる通路である。
The
第2通路64は、二酸化窒素生成蓄積部50の具体的には蓄圧タンク52の二酸化窒素をフィルター22よりも上流側且つ上流側排気ブレーキバルブ61よりも下流側の排気中に導入させる通路である。具体的には本実施形態に係る第2通路64は、蓄圧タンク52の出口と、排気処理装置20のDOC21とフィルター22との間の部分とを連通している。これにより第2通路64は、蓄圧タンク52の二酸化窒素を、フィルター22よりも上流側且つDOC21よりも下流側の排気中に導入している。但し、第2通路64の二酸化窒素の導入先はこれに限定されるものではなく、例えば第2通路64は、蓄圧タンク52の二酸化窒素をDOC21よりも上流側、且つ上流側排気ブレーキバルブ61よりも下流側の排気通路3の排気中に導入する構成とすることもできる。
The
第1バルブ65は、第1通路63に配置されており、制御装置7の指示を受けて第1通路63を開閉するバルブである。第2バルブ66は、第2通路64に配置されており、制御装置7の指示を受けて第2通路64を開閉するバルブである。
The
制御装置7は、フィルター22に流入する排気の温度がフィルター連続再生処理の実行可能な所定温度以上の場合において、排気ブレーキ要求が有る場合に、上流側排気ブレーキバルブ61及び第1バルブ65を開弁させ、下流側排気ブレーキバルブ62及び第2バルブ66を閉弁させる第1制御処理を実行し、この第1制御処理の実行後に、上流側排気ブレーキバルブ61及び第1バルブ65を閉弁させ、下流側排気ブレーキバルブ62及び第2バルブ66を開弁させる第2制御処理を実行する。
The
上記の制御によって、フィルター22に流入する排気の温度が所定温度以上の場合、且つ排気ブレーキ要求がある場合に、第1制御処理で下流側排気ブレーキバルブ62が閉弁することで排気ブレーキを作動させることができるとともに、第2制御処理においても上流側排気ブレーキバルブ61が閉弁することで排気ブレーキを作動させることができる。また第1制御処理が実行されることで、フィルター22よりも下流側の排気を、第1通路63を介して二酸化窒素生成蓄積部50に導入させることができ、第2制御処理が実行さ
れることで、二酸化窒素生成蓄積部50の二酸化窒素を、第2通路64を介してフィルター22よりも上流側の排気中に導入させることができる。
By the above control, when the temperature of the exhaust gas flowing into the
上述した制御装置7の制御の詳細について、フローチャートを用いて説明すると次のようになる。図2は、制御装置7による第1制御処理及び第2制御処理のフローチャートの一例である。制御装置7の具体的には制御部(CPU)は図2のフローチャートを所定周期で繰り返し実行する。まず制御装置7は、フィルター22に流入する排気の温度(排気温度)が所定温度以上であるか否かを判定する(ステップS10)。この所定温度は、フィルター連続再生処理が実行可能な温度(具体的には、排気中の一酸化窒素が二酸化窒素に変化し、この二酸化窒素によってフィルター22のPMが燃焼して二酸化炭素に変化することが可能な温度)であればよく、その具体的値は特に限定されるものではない。この所定温度の具体的値は、実験、シミュレーション等によって予め求められており、制御装置7の記憶部(例えばROM等)に予め記憶されている。
Details of the control of the
また制御装置7は、上述したフィルター22に流入する排気の温度を、温度センサ40の検出結果に基づいて取得する。但し、制御装置7による排気温度の取得手法は、このような温度センサ40を用いる手法に限定されるものではなく、例えば制御装置7は、この排気温度と相関関係を有する指標(例えばディーゼル機関2の負荷等)に基づいて排気温度を推定してもよい。
Further, the
ステップS10でNOと判定された場合、制御装置7はフローチャートをスタートから実行する(リターン)。一方、ステップS10でYESと判定された場合、制御装置7は排気ブレーキ要求があるか否かを判定する(ステップS20)。具体的には本実施形態に係る車両の運転席には、排気ブレーキを作動させるための排気ブレーキスイッチが配置されており、ドライバーは排気ブレーキの作動を希望する場合、この排気ブレーキスイッチをONにする。そして、制御装置7は、この排気ブレーキスイッチがONになり、且つアクセルペダルの踏み込み量がゼロになった場合に、排気ブレーキ要求がある(YES)と判定する。なお、制御装置7は、このアクセルペダルの踏み込み量をアクセルペダルポジションセンサ(図示せず)の検出結果に基づいて取得する。
When it determines with NO by step S10, the
ステップS20でNOと判定された場合、制御装置7はフローチャートをスタートから実行する(リターン)。一方、ステップS20でYESと判定された場合、制御装置7は、前述した第1制御処理を実行する(ステップS30)。具体的には制御装置7は、上流側排気ブレーキバルブ61及び第1バルブ65を開弁させ、下流側排気ブレーキバルブ62及び第2バルブ66を閉弁させる。この第1制御処理の実行によって、排気ブレーキが作動するとともに、フィルター22よりも下流側の排気を、第1通路63を通過させて二酸化窒素生成蓄積部50に導入させることができる。これにより、蓄圧タンク52内に二酸化窒素が蓄積される。
When it determines with NO by step S20, the
なお、ステップS30の実行期間は特に限定されるものではなく、予め実験、シミュレーション等を行うことで適切な期間を求めておき、制御装置7の記憶部(例えばROM等)に記憶させておく。すなわち、本実施形態に係る制御装置7は、記憶部に予め記憶された所定期間、ステップS30を実行し、次いで、後述するステップS40を実行する。なお、このステップS30の実行期間が長いほど、蓄圧タンク52に蓄積される二酸化窒素の量を多くできる点で好ましい。
In addition, the execution period of step S30 is not specifically limited, An appropriate period is calculated | required beforehand by performing experiment, simulation, etc., and is memorize | stored in the memory | storage part (for example, ROM etc.) of the
ステップS40において制御装置7は、前述した第2制御処理を実行する。具体的には制御装置7は、上流側排気ブレーキバルブ61及び第1バルブ65を閉弁させ、下流側排気ブレーキバルブ62及び第2バルブ66を開弁させる。この第2制御処理の実行によって、上流側排気ブレーキバルブ61が閉弁するので、排気ブレーキを継続して作動させる
ことができる。また、第1バルブ65が閉弁し、下流側排気ブレーキバルブ62及び第2バルブ66が開弁するので、二酸化窒素生成蓄積部50の蓄圧タンク52の二酸化窒素を第2通路64を介してフィルター22よりも上流側の排気中に導入させることができる。
In step S40, the
なお、本実施形態に係る制御装置7は、ステップS40の実行を開始した後に、排気温度が所定温度未満になった場合や、排気ブレーキ要求が無くなった場合(例えばドライバーが排気ブレーキスイッチをOFFにした場合や、アクセルペダルの踏み込み量がゼロよりも大きい値になった場合)に、ステップS40の実行を終了させる。具体的には制御装置7は、第1バルブ65及び第2バルブ66を閉弁させるとともに、上流側排気ブレーキバルブ61及び下流側排気ブレーキバルブ62を開弁させることで、ステップS40の実行を終了させる。但し、ステップS40の実行を終了させるための具体的な条件はこれに限定されるものではなく、他の一例を挙げると、制御装置7は、ステップS40の実行を開始してから所定期間経過後にステップS40の実行を終了させてもよい。ステップS40の後に制御装置7はフローチャートをスタートから実行する(リターン)。
Note that the
以上説明したように、本実施形態によれば、フィルター22に流入する排気の温度がフィルター連続再生処理の実行可能な所定温度以上の場合において、排気ブレーキ要求がある場合に、ステップS30及びステップS40の実行によって排気ブレーキを作動させるとともに、二酸化窒素生成蓄積部50において、排気に含まれる一酸化窒素を酸化させて二酸化窒素にして蓄積し、この蓄積された二酸化窒素をフィルター22よりも上流側の排気中に導入することができる。これにより、フィルター22に導入される二酸化窒素量を増大させることができるので、フィルター連続再生処理を促進させることができる。
As described above, according to the present embodiment, when there is an exhaust brake request when the temperature of the exhaust gas flowing into the
また、本実施形態によれば、このようにフィルター連続再生処理を促進させることができるので、フィルター強制再生処理の実行頻度(すなわち、燃料添加弁30による燃料添加の頻度)を低下させることができる。これにより、フィルター強制再生処理が頻繁に行われることによる燃費の悪化とフィルター22の熱劣化を抑制することができる。
Further, according to the present embodiment, the filter continuous regeneration process can be promoted in this way, so that the frequency of executing the filter forced regeneration process (that is, the frequency of fuel addition by the fuel addition valve 30) can be reduced. . Thereby, the deterioration of the fuel consumption and the thermal deterioration of the
(実施の形態2)
図3は、本発明の実施の形態2に係るディーゼル機関システム1aの全体構成を模式的に示す概略図である。本実施形態に係るディーゼル機関システム1aは、排気処理システム10に代えて、排気処理システム10aを備えている点において、図1に示すディーゼル機関システム1と異なっている。排気処理システム10aは、尿素SCRシステム70をさらに備えている点において、排気処理システム10と異なっている。排気処理システム10aの他の構成は排気処理システム10と同様であるので、他の構成の説明は省略する。
(Embodiment 2)
FIG. 3 is a schematic diagram schematically showing an overall configuration of a
尿素SCRシステム70は、下流側排気ブレーキバルブ62よりも下流側の排気通路3に配置されている。具体的には、本実施形態に係る尿素SCRシステム70は、尿素水溶液を排気通路3に向けて噴射する尿素水溶液噴射弁(図示せず)を備えるとともに、尿素水溶液噴射弁よりも下流側の排気通路3にNOx選択還元触媒(図示せず)を備えている。
The
尿素水溶液噴射弁は制御装置7の指示を受けて、尿素水溶液を排気中に噴射する。なお、制御装置7が尿素水溶液噴射弁に尿素水溶液を噴射させる時期は、ディーゼル機関2の稼動中であれば特に限定されるものではないが、本実施形態に係る制御装置7は、一例として、少なくとも第2制御処理の実行中に尿素水溶液を噴射させている。
The urea aqueous solution injection valve receives an instruction from the
NOx選択還元触媒は、アンモニア(NH3)を用いて排気中のNOxを選択的に還元する触媒である。なお、一般に、NOx選択還元触媒はSCR(Selective C
atalytic Reduction)触媒と別称されている場合もある。NOx選択還元触媒の具体的な種類は特に限定されるものではなく、例えば、バナジウム、モリブデン、タングステン等の卑金属酸化物や、ゼオライト等の貴金属等、公知のNOx選択還元触媒を用いることができる。本実施形態においては、NOx選択還元触媒の一例として、バナジウムを用いる。
The NOx selective reduction catalyst is a catalyst that selectively reduces NOx in the exhaust gas using ammonia (NH 3 ). In general, the NOx selective reduction catalyst is an SCR (Selective C).
sometimes referred to as an “atomic reduction” catalyst. The specific type of the NOx selective reduction catalyst is not particularly limited, and for example, a known NOx selective reduction catalyst such as a base metal oxide such as vanadium, molybdenum, tungsten, or a noble metal such as zeolite can be used. In this embodiment, vanadium is used as an example of the NOx selective reduction catalyst.
尿素水溶液噴射弁から尿素水溶液が噴射された場合、尿素水溶液中の尿素は加水分解され、その結果、アンモニア(NH3)が生成される。このアンモニアは、NOx選択還元触媒の触媒作用の下で、NOxを還元させる。この結果、窒素及び水が生成される。このようにして、尿素SCRシステム70は排気中のNOxの低減を図っている。
When the urea aqueous solution is injected from the urea aqueous solution injection valve, urea in the urea aqueous solution is hydrolyzed, and as a result, ammonia (NH 3 ) is generated. This ammonia reduces NOx under the catalytic action of the NOx selective reduction catalyst. As a result, nitrogen and water are generated. In this way, the
本実施形態によれば、前述した実施の形態1の作用効果に加えて、次の作用効果を奏することができる。具体的には本実施形態によれば、尿素SCRシステム70によって、下流側排気ブレーキバルブ62よりも下流側の排気通路3の排気中のNOxを低減させることができる。また、本実施形態においても、二酸化窒素生成蓄積部50及び二酸化窒素導入機構60を備えており、これらの部材によってフィルター22の再生が効果的に図られているので、これらの部材を備えていない場合に比較して、尿素SCRシステム70での尿素水溶液の消費量を低減させることができる。
According to the present embodiment, in addition to the operational effects of the first embodiment described above, the following operational effects can be achieved. Specifically, according to the present embodiment, the
また、尿素SCRシステム70の尿素水溶液の供給によって、以下のスタンダードSCR反応(式1)と、FASTSCR反応(式2)の2種類の反応が生じ得る。
スタンダードSCR反応(式1)とFASTSCR反応(式2)とを比較した場合、FASTSCR反応の方が、反応速度が速い。そのため、FASTSCR反応が生じた方が、排気中のNOxを速く処理することができる。 When the standard SCR reaction (Formula 1) and the FASTSCR reaction (Formula 2) are compared, the FASTSCR reaction has a faster reaction rate. Therefore, the NOx in the exhaust can be processed faster when the FASTSCR reaction occurs.
これに関して、本実施形態によれば、二酸化窒素生成蓄積部50及び二酸化窒素導入機構60を備えており、これらの部材によってフィルター22に導入される二酸化窒素量が増大しているので、このフィルター22を通過(スリップ)して尿素SCRシステム70に供給される二酸化窒素の量を増大させて、スタンダードSCR反応よりも反応速度の速いFASTSCR反応を生じ易くすることができる。これにより、NOxの低減速度を促進させることができる。
In this regard, according to the present embodiment, the nitrogen dioxide generation and
以上本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to such specific embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist of the present invention described in the claims. Is possible.
1,1a ディーゼル機関システム
2 ディーゼル機関
3 排気通路
7 制御装置
10,10a 排気処理システム
21 DOC(ディーゼル酸化触媒)
22 フィルター
50 二酸化窒素生成蓄積部
51 NO酸化触媒
52 蓄圧タンク
60 二酸化窒素導入機構
61 上流側排気ブレーキバルブ
62 下流側排気ブレーキバルブ
63 第1通路
64 第2通路
65 第1バルブ
66 第2バルブ
70 尿素SCRシステム
1, 1a Diesel engine system 2
22
Claims (3)
排気が導入された場合に、導入された排気中の一酸化窒素を酸化させて二酸化窒素にして蓄積する二酸化窒素生成蓄積部と、
前記フィルターに流入する排気の温度が、二酸化窒素によって前記フィルターのPMを燃焼させるフィルター連続再生処理が実行可能な所定温度以上の場合において、排気ブレーキ要求がある場合に、排気ブレーキを作動させるとともに、前記フィルターよりも下流側の排気を前記二酸化窒素生成蓄積部に導入させ、前記二酸化窒素生成蓄積部の二酸化窒素を前記フィルターよりも上流側の排気中に導入させる二酸化窒素導入機構と、を備えることを特徴とするディーゼル機関システム。 In a diesel engine system having a diesel oxidation catalyst disposed in an exhaust passage of a diesel engine and a filter disposed downstream of the diesel oxidation catalyst,
A nitrogen dioxide generating and accumulating unit that accumulates nitrogen monoxide by oxidizing nitric oxide in the introduced exhaust gas when the exhaust gas is introduced; and
When the temperature of the exhaust gas flowing into the filter is equal to or higher than a predetermined temperature at which the filter continuous regeneration process for burning the PM of the filter by nitrogen dioxide can be performed, and when there is an exhaust brake request, the exhaust brake is operated, A nitrogen dioxide introduction mechanism that introduces exhaust gas downstream of the filter into the nitrogen dioxide production and accumulation unit, and introduces nitrogen dioxide of the nitrogen dioxide production and accumulation unit into the exhaust gas upstream of the filter. Diesel engine system featuring.
前記ディーゼル酸化触媒よりも上流側の前記排気通路に配置された上流側排気ブレーキバルブ、及び前記フィルターよりも下流側の前記排気通路に配置された下流側排気ブレーキバルブと、
前記フィルターよりも下流側且つ前記下流側排気ブレーキバルブよりも上流側の排気を前記二酸化窒素生成蓄積部に導入させる第1通路、及び前記二酸化窒素生成蓄積部の二酸化窒素を前記フィルターよりも上流側且つ前記上流側排気ブレーキバルブよりも下流側の排気中に導入させる第2通路と、
前記第1通路を開閉する第1バルブ、及び前記第2通路を開閉する第2バルブと、
前記上流側ブレーキバルブ、前記下流側ブレーキバルブ、前記第1バルブ及び前記第2バルブを制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記フィルターに流入する排気の温度が前記所定温度以上の場合において、前記排気ブレーキ要求がある場合に、前記上流側排気ブレーキバルブ及び前記第1バルブを開弁させ、前記下流側排気ブレーキバルブ及び前記第2バルブを閉弁させる第1制御処理を実行し、前記第1制御処理の後に、前記上流側排気ブレーキバルブ及び前記第1バルブを閉弁させ、前記下流側排気ブレーキバルブ及び前記第2バルブを開弁させる第2制御処理を実行するように構成されている、請求項1記載のディーゼル機関システム。 The nitrogen dioxide introduction mechanism is
An upstream exhaust brake valve disposed in the exhaust passage upstream from the diesel oxidation catalyst, and a downstream exhaust brake valve disposed in the exhaust passage downstream from the filter;
A first passage for introducing exhaust gas downstream of the filter and upstream of the downstream exhaust brake valve into the nitrogen dioxide generation and accumulation unit; and nitrogen dioxide in the nitrogen dioxide generation and accumulation unit upstream of the filter And a second passage to be introduced into the exhaust downstream of the upstream exhaust brake valve;
A first valve for opening and closing the first passage, and a second valve for opening and closing the second passage;
A control device for controlling the upstream brake valve, the downstream brake valve, the first valve, and the second valve;
The control device opens the upstream exhaust brake valve and the first valve when the exhaust brake request is present when the temperature of the exhaust gas flowing into the filter is equal to or higher than the predetermined temperature, and the downstream side A first control process for closing the exhaust brake valve and the second valve is executed. After the first control process, the upstream exhaust brake valve and the first valve are closed, and the downstream exhaust brake valve is closed. The diesel engine system according to claim 1, wherein the diesel engine system is configured to execute a second control process for opening the second valve.
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