JP2019044758A - Exhaust emission control device - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、排気浄化装置に関する。 The present disclosure relates to an exhaust purification device.
従来、内燃機関からの排気ガス中に含まれる粒子状物質(以下、PMという)を捕集するフィルターとして、例えば、ディーゼル・パティキュレイト・フィルタ(Diesel Particulate Filter:DPF)が知られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, for example, a diesel particulate filter (Diesel Particulate Filter: DPF) is known as a filter that collects particulate matter (hereinafter referred to as PM) contained in exhaust gas from an internal combustion engine.
PMにはオイルや燃料添加剤に含まれる金属成分が微量含まれている。DPFに捕集されたPMは、再生により燃焼除去されるが、金属成分は燃え残り成分としてDPF上に生成される。燃え残り成分をアッシュという場合がある。 PM contains trace amounts of metal components contained in oil and fuel additives. The PM collected in the DPF is burned and removed by regeneration, but the metal component is generated on the DPF as an unburned component. The unburned component may be called ash.
アッシュには、DPF上に堆積するウォールアッシュと称呼されるものと、DPFの排気下流側に堆積するプラグアッシュと称呼されるものとがある。 Ashes are classified as wall ash that accumulates on the DPF, and plug ash that accumulates on the exhaust downstream side of the DPF.
ところで、アッシュの堆積がDPFの圧力損失に及ぼす影響は、ウォールアッシュの方がプラグアッシュよりも大きいことが知られている。 By the way, it is known that the effect of the ash deposition on the pressure loss of the DPF is larger in the wall ash than in the plug ash.
堆積するアッシュを除去するための根本的な方法は、定期的な洗浄であり、それ以外の根本的な方法は見当たらない。このため、点検時の洗浄以外に、圧力損失に及ぼす影響を抑制する方法を見いだすことが困難である。 The fundamental method for removing the deposited ash is regular cleaning, and no other fundamental method is found. For this reason, it is difficult to find a method for suppressing the influence on pressure loss other than cleaning at the time of inspection.
本開示の目的は、圧力損失に及ぼす影響を抑えることができる排気浄化装置を提供することである。 An object of the present disclosure is to provide an exhaust emission control device that can suppress an effect on pressure loss.
本開示の排気浄化装置は、
内燃機関からの排気ガス中の粒子状物質を捕集し、当該捕集された前記粒子状物質が燃焼されることにより再生されるフィルターと、
凝縮水を貯留するタンクと、
前記再生により前記フィルターに堆積するアッシュを前記凝縮水で前記フィルターの排気下流側へ押し流すように、前記凝縮水を前記フィルターの排気上流側に移送する移送部と、
を備える。
An exhaust emission control device of the present disclosure includes:
A filter that collects particulate matter in exhaust gas from an internal combustion engine and is regenerated by burning the collected particulate matter;
A tank for storing condensed water;
A transfer unit for transferring the condensed water to the exhaust upstream side of the filter so that the ash deposited on the filter by the regeneration is pushed to the exhaust downstream side of the filter by the condensed water;
Is provided.
本開示の内燃機関は、
上記の排気浄化装置を備える。
An internal combustion engine of the present disclosure includes
The above exhaust purification device is provided.
本開示によれば、圧力損失に及ぼす影響を抑えることができる。 According to the present disclosure, the influence on the pressure loss can be suppressed.
以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
本実施の形態は、自動車に搭載されたディーゼルエンジン(内燃機関)に本発明を適用した場合について説明する。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
In the present embodiment, a case where the present invention is applied to a diesel engine (internal combustion engine) mounted on an automobile will be described.
まず、本実施の形態に係るディーゼルエンジン(以下、単にエンジンという)の概略構造について説明する。図1は、実施の形態に係るエンジンの排気系の一例を示す概略構成図である。なお、図1から図3には、X軸が描かれている。以下の説明では、図1から図3における左右方向をX方向又は排気方向といい、右方向を「+X方向」、「排気下流方向」又は「排気下流側」、左方向を「−X方向」、「排気上流方向」又は「排気上流側」という。 First, a schematic structure of a diesel engine (hereinafter simply referred to as an engine) according to the present embodiment will be described. FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating an example of an exhaust system of an engine according to an embodiment. 1 to 3, the X axis is drawn. In the following description, the left-right direction in FIGS. 1 to 3 is referred to as the X direction or the exhaust direction, the right direction is “+ X direction”, “exhaust downstream direction” or “exhaust downstream side”, and the left direction is “−X direction”. , “Exhaust upstream direction” or “exhaust upstream side”.
図1に示すように、エンジンの排気マニホールド(図示略)には排気管10が連結されている。排気管10にはエンジンからの排気ガスが流入する。排気管10内には、排気上流側(−X方向)から順に酸化触媒(Diesel Oxidation Catalyst:DOC)11およびDPF12設けられている。
As shown in FIG. 1, an
DOC11は、燃料が供給された場合、これを酸化して排気ガスを昇温させる。
When the fuel is supplied, the
図2および図3は、DPF12を排気方向(X方向)に沿って切断した部分縦断面図である。
2 and 3 are partial longitudinal sectional views of the
DPF12は多孔質性の隔壁122で区画された多数のセル121を有している。セル121は排気方向(X方向)に沿って配置されている。セル121の排気上流側(−X方向)の入口と排気下流側(+X方向)の出口とは交互に目封止されている。DPF12は、排気ガス中に含まれるPMを隔壁122の細孔や表面に捕集する。DPF12の隔壁122に捕集されたPMを燃焼することにより、DPF12が再生される。DPF12の再生は、DPF12よりも排気上流側のDOC11に燃料を供給し、排気ガスをPM燃焼温度まで昇温することで行われる。
The
エンジンから排出されるPMの中には、オイルや燃料添加剤(以下、オイル等)に含まれる金属成分から生成されるアッシュと呼ばれる燃え残り成分がある。アッシュは、DPF12内に残留し、DPF12の容積を占有していく。これにより、DPF12におけるPMを濾過する面積が減少するため、圧力損失が走行距離とともに上昇する。
In PM discharged from the engine, there is an unburned component called ash generated from a metal component contained in oil or a fuel additive (hereinafter referred to as oil or the like). Ashes remain in the
アッシュの堆積が圧力損失に及ぼす影響は、アッシュがDPF12のどの部分に堆積するかにより異なる。図2にDPF12の隔壁122に堆積したウォールアッシュ3aを示す。また、図3にDPF12の排気下流側(セルの出口側)に堆積したプラグアッシュ3bを示す。
The effect of ash deposition on pressure loss depends on where in the
アッシュの堆積が圧力損失に及ぼす影響は、ウォールアッシュ3aの方がプラグアッシュ3bよりも大きいことが知られている。
It is known that the effect of ash deposition on pressure loss is greater in the
本実施形態に係る排気浄化装置1は、図1に示すように、上記のDPF12に加えて、タンク20および移送部30を備えている。
As shown in FIG. 1, the exhaust purification apparatus 1 according to the present embodiment includes a
タンク20は凝縮水2を貯留する。
The
凝縮水2は、例えば、エンジンの排気系で生成される凝縮水である。具体的には、エンジンから排出される排気ガスには、吸気にもともと含まれていた水蒸気のほか、燃料あるいはPMの燃焼などの結果発生した水蒸気が含まれている。水蒸気を含んだ排気ガスが排気系を流れる間にその温度を下げて、排気ガスの温度が露点を下回った時点で水蒸気が凝縮して排気ガスに凝縮水が発生する。発生した凝縮水は、タンク20に貯留される。
The condensed
また、凝縮水2は、例えばEGRガス中の水分が凝縮したものである。具体的には、EGRクーラによって冷却されたEGRガスが露点以下に冷やされると、EGRガス中の水分が凝縮し、凝縮水が発生する。発生した凝縮水は、タンク20に貯留される。
Further, the condensed
移送部30は、図1に示すように、ポンプ31、ノズル32、水路33および制御弁34を有している。
As shown in FIG. 1, the
ポンプ31は、タンク20に水路33で接続されている。ポンプ31は、タンク20内の凝縮水2を水路33を介してノズル32へ移送する。
The
ノズル32は、DPF12の排気上流側(−X方向)に配置されている。ノズル32は、DPF12の排気上流側(セルの入口側)に向かって凝縮水2を放出する。凝縮水2はDPF12の排気上流側(−X方向)から排気下流側(+X方向)へ流通する。凝縮水2の流通方向を図2に白抜き矢印で示す。
The
移送部30は、排気ガスよりも粘性が高い凝縮水2をDPF12の排気上流側に移送する。移送された凝縮水がDPF12内を流通することにより、セル121の隔壁122に堆積するウォールアッシュ3aを排気下流側(+X方向)に押し流す。図2にウォールアッシュ3aの押し流される方向を矢印で示す。
The
ウォールアッシュ3aの形態は、凝縮水2によりウォールアッシュ3aが排気下流側に押し流されることで、プラグアッシュ3bの形態に変形する(図3参照)。また、隔壁122に堆積するウォールアッシュ3aの量は、アッシュ成分が凝縮水2に溶解し、凝縮水2と共にセル121から流出されることで減少する。
The form of the
制御弁34は、水路33を開くことにより凝縮水2のノズル32へ移送の開始を行い、水路33を閉じることにより、凝縮水2のノズル32へ移送の停止を行う。
The
ECU40は、一定の条件が満たされた場合に水路33を開いて凝縮水2をノズル32から放出させ、それ以外で水路33を閉じるように制御弁34を制御する。具体的に、ECU40は、エンジンの冷間始動時に水路33を開く。凝縮水2の放出は、オイル消費量および凝縮水の水量等に基づいて行われる。凝縮水2の具体的な放出方法(例えば水量、時間等)は、シミュレーション又は実験結果に基づいて設定される。
The
次に、凝縮水の流通処理について図4を参照して説明する。図4は、凝縮水の流通処理の一例を示すフローチャートである。この処理は、エンジンの始動により開始される。 Next, the circulation process of the condensed water will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a flowchart showing an example of the condensate distribution process. This process is started by starting the engine.
ステップS100において、ECU40は、エンジンの冷間始動時であるか否かを判断する。エンジンの冷間始動時である場合(ステップS100:YES)、ECU40は、凝縮水をDPF12の排気上流側に移送するように、ポンプ31および制御弁34を制御する(ステップS110)。処理は、所定時間後にステップS100に戻る。
In step S100, the
エンジンの冷間始動時以外の場合(ステップS100:NO)、処理は終了する。 If the engine is not cold started (step S100: NO), the process ends.
<本実施の形態の効果>
以上のように、本実施の形態に係る排気浄化装置1は、エンジンからの排気ガス中のPMを捕集し、捕集されたPMが燃焼されることにより再生されるDPF12と、凝縮水を貯留するタンク20と、再生によりDPF12に堆積するアッシュを凝縮水でDPF12の排気下流側へ押し流すように、凝縮水をDPF12の排気上流側に移送する移送部30と、を備える。ウォールアッシュ3aが排気下流側に押し流されることにより、ウォールアッシュ3aからプラグアッシュ3bへの形態の変化を促すことができる。ひいては、ウォールアッシュ3aが圧力損失に及ぼす影響を抑えることができる。
<Effects of the present embodiment>
As described above, the exhaust purification apparatus 1 according to the present embodiment collects PM in exhaust gas from the engine, and uses the
また、本実施の形態に係る排気浄化装置1によれば、移送部30は、エンジンの冷間始動時に凝縮水2をDPF12に移送する。これにより、冷間始動時に排気ガス中に含まれるPM量が多く、それに応じてDPF12にウォールアッシュ3aが多量に堆積された場合であっても、凝縮水2をDPF12に移送することで、ウォールアッシュ3aの形態をプラグアッシュ3bの形態へ変化させることができるため、圧力損出の影響を抑えることができる。
Moreover, according to the exhaust gas purification apparatus 1 according to the present embodiment, the
なお、上記排気浄化装置1において、凝縮水をDPF12の移送する条件をエンジンの冷間始動時としたが、本発明はこれに限らない。DPF12に流通される凝縮水が蒸発しない温度であればよい。また、例えば、DPF12の排気上流側の圧力と排気下流側との圧力差(差圧)が所定値を超える場合としてもよい。また、例えば、エンジンの冷間始動時かつ差圧が所定値を超える場合としてもよい。
In the exhaust gas purification apparatus 1, the condition for transferring the condensed water to the
本開示の排気浄化装置は、圧力損失に及ぼす影響を抑えることが要求される内燃機関として有用である。 The exhaust purification device of the present disclosure is useful as an internal combustion engine that is required to suppress the effect on pressure loss.
1 排気浄化装置
2 凝縮水
10 排気管
11 DOC
12 DPF
20 タンク
30 移送部
31 ポンプ
32 ノズル
33 水路
34 制御弁
40 ECU
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
12 DPF
20
Claims (5)
凝縮水を貯留するタンクと、
前記再生により前記フィルターに堆積するアッシュを前記凝縮水で前記フィルターの排気下流側へ押し流すように、前記凝縮水を前記フィルターの排気上流側に移送する移送部と、
を備える、排気浄化装置。 A filter that collects particulate matter in exhaust gas from an internal combustion engine and is regenerated by burning the collected particulate matter;
A tank for storing condensed water;
A transfer unit for transferring the condensed water to the exhaust upstream side of the filter so that the ash deposited on the filter by the regeneration is pushed to the exhaust downstream side of the filter by the condensed water;
An exhaust emission control device.
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Cited By (1)
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JP2020159249A (en) * | 2019-03-25 | 2020-10-01 | 日本碍子株式会社 | Regeneration method for exhaust gas filter and exhaust gas filter impregnation system |
-
2017
- 2017-09-07 JP JP2017172241A patent/JP2019044758A/en active Pending
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JP2020159249A (en) * | 2019-03-25 | 2020-10-01 | 日本碍子株式会社 | Regeneration method for exhaust gas filter and exhaust gas filter impregnation system |
CN111734514A (en) * | 2019-03-25 | 2020-10-02 | 日本碍子株式会社 | Method for regenerating exhaust gas filter and exhaust gas filter impregnation system |
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