JP2020106011A - エンジンの排気浄化システム - Google Patents
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Abstract
Description
第1実施形態の排気浄化システムは、図1に示すエンジン90に適用されている。排気浄化システム10は、触媒11と、ミキサ12と、噴射装置13と、制御ユニット14とを備える。
制御ユニット14は図6に示す各処理を実行する。図6のルーチンは、所定のタイミングで繰り返し実行される。以降、「S」はステップを意味する。
以上説明したように、第1実施形態では、排気浄化システム10は、エンジン90の排気中の所定成分を還元浄化する触媒11と、エンジン90の運転状態に応じて還元剤の必要供給量を算出する供給量算出部23と、還元剤の液体を噴霧として供給する噴射装置13と、噴霧流れ速度を制御可能な噴霧速度制御部24とを備える。噴霧速度制御部24は、エンジン90の運転状態に基づきデポジットが発生しやすいと判断されるほど噴霧流れ速度を遅くする。
第2実施形態では、図8に示す噴霧速度制御部34は、噴射装置13の噴射1回あたりの噴射時間を比較的長くすることにより、還元剤の噴射速度を比較的速くする。噴射時間とは、還元剤噴射弁18の開弁時間である。このことは、図9に示すように、噴射直後から噴射が安定するまでにかけて徐々に噴霧の貫徹力(すなわち噴射速度)が上昇する関係を利用している。
f*=f×ΔW/W (1)
第3実施形態では、図13に示すように、還元剤噴射弁18の噴射方向は排気の流れに逆らう方向を向いており、噴霧速度制御部44は、還元剤の噴射速度を比較的速くすることにより、噴霧流れ速度を比較的遅くする。すなわち、噴霧速度制御部44は、図14に示すように、要求される噴霧流れ速度Xが遅いほど噴射装置13の噴射圧を大きくして噴射速度を速くする。これにより、噴射直後の噴霧流れ速度を0にしても気化時間が不足する条件であっても、還元剤の供給量を減らすことなくデポジットの発生を抑制可能である。また、噴射圧の高圧化により噴霧の微粒化が促進され、気化もしやすくなるという補助効果も得られる。
第4実施形態では、図15に示すように、噴霧速度制御部54は、還元剤噴射弁18の噴射圧およびバルブリフト量を変更することにより、還元剤の噴射速度を調整する。具体的には、噴霧速度制御部54は、図16に示すように、要求される噴霧流れ速度Xが遅いほど、バルブリフト量を比較的小さくして還元剤の噴射速度を比較的遅くする。バルブリフト量を小さくすることで、還元剤噴射弁18内部における還元剤の横流れが強まり、乱れが強まることで微粒化が促進される。微粒化するほど噴霧の速度がすぐに減衰し、噴霧の貫徹力が小さくなる。
第5実施形態では、図19に示すように、噴霧に外力を加えることが可能なガス噴出部61が排気通路91に設けられている。ガス噴出部61は、噴霧に向けてガスを噴出する。噴霧はガスに衝突することで押し留められ、噴霧流れ速度が低下する。
他の実施形態では、浄化対象はNOxに限らず、例えば一酸化二窒素N2Oや二酸化炭素CO2等であってもよい。また、還元剤は、尿素水に限らず、浄化対象よりも酸化しやすい例えば炭化水素やアルコールなどの有機物、過酸化水素水などが用いられてもよい。他の実施形態では、還元剤に限らず、還元剤の前駆体が供給されてもよい。
13:噴射装置
23:供給量算出部
24:噴霧速度制御部
90:エンジン
Claims (12)
- エンジン(90)の排気中の所定成分を還元浄化する触媒(11)と、
前記エンジンの運転状態に応じて還元剤またはその前駆体の必要供給量を算出する供給量算出部(23)と、
前記還元剤またはその前駆体の液体を噴霧として供給する噴射装置(13)と、
前記噴霧の排気流れ方向の速度を制御可能な噴霧速度制御部(24、34、44、54、64)と、
を備え、
前記噴霧速度制御部は、前記エンジンの運転状態に基づきデポジットが発生しやすいと判断されるほど前記噴霧の排気流れ方向の速度を遅くするエンジンの排気浄化システム。 - 前記噴霧速度制御部は、前記噴射装置による前記還元剤またはその前駆体の噴射速度を調節することにより、前記噴霧の排気流れ方向の速度を制御する請求項1に記載のエンジンの排気浄化システム。
- 前記噴霧速度制御部は、前記噴霧または噴射前の前記還元剤またはその前駆体に作用する外力を調節することにより、前記噴霧の排気流れ方向の速度を制御する請求項1または2に記載のエンジンの排気浄化システム。
- 前記噴霧速度制御部は、排気の温度が低いほど前記噴霧の排気流れ方向の速度を遅くする請求項1〜3のいずれか一項に記載のエンジンの排気浄化システム。
- 前記噴霧速度制御部は、前記噴霧が衝突すると予想される壁面の温度が低いほど前記噴霧の排気流れ方向の速度を遅くする請求項1〜4のいずれか一項に記載のエンジンの排気浄化システム。
- 前記噴霧速度制御部は、前記必要供給量が大きいほど前記噴霧の排気流れ方向の速度を遅くする請求項1〜5のいずれか一項に記載のエンジンの排気浄化システム。
- 前記噴霧速度制御部は、排気の流量が大きいほど前記噴霧の排気流れ方向の速度を遅くする請求項1〜6のいずれか一項に記載のエンジンの排気浄化システム。
- 前記噴霧速度制御部は、前記噴射装置の噴射1回あたりの噴射時間を比較的長くすることにより、前記還元剤またはその前駆体の噴射速度を比較的速くする請求項2に記載のエンジンの排気浄化システム。
- 前記噴霧速度制御部は、前記噴射装置の噴射圧およびバルブリフト量の一方または両方を変更することにより、前記還元剤またはその前駆体の噴射速度を調節する請求項2に記載のエンジンの排気浄化システム。
- 前記噴霧速度制御部は、前記バルブリフト量を比較的小さくすることにより、前記還元剤またはその前駆体の噴射速度を比較的遅くする請求項9に記載のエンジンの排気浄化システム。
- 前記噴射装置の噴射方向が排気の流れに逆らう方向に設定されており、
前記噴霧速度制御部は、前記還元剤またはその前駆体の噴射速度を比較的速くすることにより、前記噴霧の排気流れ方向の速度を比較的遅くする請求項2に記載のエンジンの排気浄化システム。 - 前記排気浄化システムは、排気通路または前記噴射装置の一方または両方に設けられ、前記噴霧または噴射前の前記還元剤またはその前駆体に外力を加えることが可能なガス噴出部をさらに備え、
前記噴霧速度制御部は、前記ガス噴出部が噴出するガスの運動量を調節することにより、前記噴霧の排気流れ方向の速度を制御する請求項3に記載のエンジンの排気浄化システム。
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