JP2021028482A - Exhaust emission control device - Google Patents

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尚子 内海
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Abstract

To provide an exhaust emission control device capable of reducing inflow amount of particulate matters to a filter while effectively using heat of exhaust gas without adding a catalyst on which Pt, etc. is supported.SOLUTION: An exhaust emission control device 100 includes: a DPF 8a provided in an exhaust passage 3 of an engine 1 and collecting particulate matters included in exhaust gas of the engine 1; and a PM combustion catalyst 7 that is provided on the upstream side of the DPF 8a in the exhaust passage 3 and can burn a part of the particulate matters without largely depending on oxidation reaction with NO2. A passage length from an upstream end of the exhaust passage 3 to the PM combustion catalyst 7 is shorter than that from the PM combustion catalyst 7 to the DPF 8a.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、排気浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust gas purification device.

従来、排気ガスに含まれる粒子状物質[PM:Particulate Matter]を捕集する微粒子除去フィルタが内燃機関の排気通路に配置された排気処理装置が知られている(例えば特許文献1)。特許文献1に記載の排気処理装置では、微粒子除去フィルタのハウジング内に燃焼触媒と微粒子除去フィルタとがこの順で収容されている。 Conventionally, there is known an exhaust treatment device in which a fine particle removing filter for collecting particulate matter [PM: Particulate Matter] contained in exhaust gas is arranged in an exhaust passage of an internal combustion engine (for example, Patent Document 1). In the exhaust treatment apparatus described in Patent Document 1, the combustion catalyst and the fine particle removing filter are housed in the housing of the fine particle removing filter in this order.

特開2010−229988号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2010-229988

近年、粒子状物質の排出量低減を含む排出ガス規制の強化が進められている。本技術分野では、粒子状物質の排出量を低減するにあたり、例えば粒子状物質を捕集するフィルタの大型化、フィルタの再生に伴うフィルタへの負担増大、及び、コストの増大を抑制することが望まれている。 In recent years, exhaust gas regulations, including reduction of particulate matter emissions, have been strengthened. In the present technical field, in order to reduce the emission amount of particulate matter, for example, it is possible to suppress an increase in the size of a filter for collecting particulate matter, an increase in the burden on the filter due to the regeneration of the filter, and an increase in cost. It is desired.

本発明は、Pt等を担持させた触媒を追加せずに排気ガスの熱を有効に利用しつつ、フィルタへの粒子状物質の流入量の低減を図ることができる排気浄化装置を提供することを目的とする。 The present invention provides an exhaust purification device capable of reducing the inflow of particulate matter into a filter while effectively utilizing the heat of exhaust gas without adding a catalyst carrying Pt or the like. With the goal.

本発明の一態様に係る排気浄化装置は、内燃機関の排気通路に設けられ、内燃機関の排気ガスに含まれる粒子状物質を捕集するフィルタと、排気通路におけるフィルタの上流側に設けられ、NOによる酸化反応を主因とせずに粒子状物質の一部を燃焼可能な燃焼触媒と、を備え、排気通路の上流端から燃焼触媒までの流路長は、燃焼触媒からフィルタまでの流路長よりも短い。 The exhaust purification device according to one aspect of the present invention is provided in the exhaust passage of the internal combustion engine, is provided with a filter for collecting particulate matter contained in the exhaust gas of the internal combustion engine, and is provided on the upstream side of the filter in the exhaust passage. It is equipped with a combustion catalyst capable of burning a part of particulate matter without the main cause of oxidation reaction by NO 2 , and the flow path length from the upstream end of the exhaust passage to the combustion catalyst is the flow path from the combustion catalyst to the filter. Shorter than long.

本発明の一態様に係る排気浄化装置では、排気通路におけるフィルタの上流側に燃焼触媒が設けられている。燃焼触媒は、粒子状物質の一部を燃焼可能であるため、フィルタへの粒子状物質の流入量の低減が可能となる。また、燃焼触媒は、NOによる酸化反応を主因とせずに粒子状物質の一部を燃焼可能であるため、燃焼触媒の上流側にNOを生成するためのPt等を担持させた触媒を追加しなくてもよい。また、排気通路の上流端から燃焼触媒までの流路長は、燃焼触媒からフィルタまでの流路長よりも短いため、燃焼触媒において粒子状物質の一部を燃焼させるために、排気ガスの熱が有効に利用される。したがって、排気浄化装置によれば、Pt等を担持させた触媒を追加せずに排気ガスの熱を有効に利用しつつ、フィルタへの粒子状物質の流入量の低減を図ることができる。 In the exhaust purification device according to one aspect of the present invention, a combustion catalyst is provided on the upstream side of the filter in the exhaust passage. Since the combustion catalyst can burn a part of the particulate matter, it is possible to reduce the amount of the particulate matter flowing into the filter. The combustion catalyst for a portion of the particulate matter can be combusted without mainly due to oxidation reaction with NO 2, a catalyst obtained by loading Pt or the like for generating NO 2 on the upstream side of the combustion catalyst You do not have to add it. Further, since the flow path length from the upstream end of the exhaust passage to the combustion catalyst is shorter than the flow path length from the combustion catalyst to the filter, the heat of the exhaust gas is generated in order to burn a part of the particulate matter in the combustion catalyst. Is effectively used. Therefore, according to the exhaust gas purification device, it is possible to reduce the amount of particulate matter flowing into the filter while effectively utilizing the heat of the exhaust gas without adding a catalyst supporting Pt or the like.

一実施形態において、排気浄化装置は、排気通路における燃焼触媒の上流側に設けられ、燃焼触媒に流入する排気ガスの温度を昇温させる昇温部と、燃焼触媒に流入する排気ガスの温度を検出する温度センサと、温度センサの検出結果に基づいて、温度が所定の温度閾値未満の場合に温度を昇温させるように昇温部を制御する昇温制御部と、を更に備えてもよい。この場合、昇温部を用いて燃焼触媒に流入する排気ガスが昇温されることで、燃焼触媒において粒子状物質の一部を有効に燃焼させることができる。 In one embodiment, the exhaust purification device is provided on the upstream side of the exhaust gas in the exhaust passage to raise the temperature of the exhaust gas flowing into the combustion catalyst and the temperature of the exhaust gas flowing into the combustion catalyst. A temperature sensor for detection and a temperature rise control unit for controlling the temperature rise unit so as to raise the temperature when the temperature is less than a predetermined temperature threshold based on the detection result of the temperature sensor may be further provided. .. In this case, the exhaust gas flowing into the combustion catalyst is heated by using the temperature raising unit, so that a part of the particulate matter can be effectively burned in the combustion catalyst.

本発明によれば、Pt等を担持させた触媒を追加せずに排気ガスの熱を有効に利用しつつ、フィルタへの粒子状物質の流入量の低減を図ることができる。 According to the present invention, it is possible to reduce the inflow of particulate matter into the filter while effectively utilizing the heat of the exhaust gas without adding a catalyst carrying Pt or the like.

実施形態の排気浄化装置を備えたエンジンシステムの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the engine system provided with the exhaust gas purification device of embodiment. 燃焼触媒の特性を例示する図である。It is a figure which illustrates the characteristic of a combustion catalyst. 図1のECUの処理を例示するフローチャートである。It is a flowchart which illustrates the process of the ECU of FIG. 変形例の排気浄化装置を備えたエンジンシステムの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the engine system provided with the exhaust gas purification device of a modification.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、図面において、同一または同等の要素には同じ符号を付し、重複する説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or equivalent elements are designated by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted.

[エンジンシステムの構成]
図1は、実施形態の排気浄化装置を備えたエンジンシステムの概略構成図である。図1に示されるように、排気浄化装置100は、例えばトラック等の車両に搭載されており、内燃機関であるディーゼルエンジン(以下、単にエンジンという)1から排出される排気ガスを浄化する。エンジン1は、複数の気筒にそれぞれ燃料を噴射する複数のインジェクタ(昇温部)2を有している。なお、排気浄化装置100が搭載される車両としては、トラックの他、トラクター又はバス等の大型の車両であってもよいし、中型自動車、小型自動車、及び軽自動車であってもよい。
[Engine system configuration]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an engine system including the exhaust gas purification device of the embodiment. As shown in FIG. 1, the exhaust gas purification device 100 is mounted on a vehicle such as a truck and purifies the exhaust gas discharged from a diesel engine (hereinafter, simply referred to as an engine) 1 which is an internal combustion engine. The engine 1 has a plurality of injectors (heating units) 2 that inject fuel into a plurality of cylinders. The vehicle on which the exhaust gas purification device 100 is mounted may be a large vehicle such as a tractor or a bus, a medium-sized vehicle, a small vehicle, and a light vehicle, in addition to a truck.

エンジン1では、各インジェクタ2と接続され、高圧燃料を貯留すると共に各インジェクタに高圧燃料を供給するコモンレール(不図示)とを備えている。各インジェクタ2は、燃料の噴射として、例えば、メイン噴射と、メイン噴射の前に微小の燃料を噴射するパイロット噴射と、メイン噴射の後に微小の燃料を噴射するアフター噴射と、アフター噴射の後に噴射するポスト噴射とを行うことができる。 The engine 1 is connected to each injector 2 and includes a common rail (not shown) that stores high-pressure fuel and supplies high-pressure fuel to each injector. Each injector 2 injects fuel, for example, a main injection, a pilot injection that injects a minute amount of fuel before the main injection, an after-injection that injects a minute amount of fuel after the main injection, and an injection after the after-injection. Post-injection can be performed.

エンジン1には、燃焼室で発生した排気ガスを排出するための排気通路3が接続されている。排気浄化装置100は、排気通路3に上流側から下流側に向けて順に配設されたターボ過給機4のタービン5、ATC(昇温部)[After Turbo Catalyst]6、PM燃焼触媒(燃焼触媒)7、及び、後処理部8を備えている。また、エンジン1は、排気ガスの一部をEGR(排気再循環)ガスとして還流させるEGRユニット9を備えている。 An exhaust passage 3 for exhausting the exhaust gas generated in the combustion chamber is connected to the engine 1. The exhaust purification device 100 includes a turbine 5 of a turbocharger 4, an ATC (heating unit) [After Turbo Catalyst] 6, and a PM combustion catalyst (combustion) arranged in order from the upstream side to the downstream side in the exhaust passage 3. The catalyst) 7 and the post-treatment unit 8 are provided. Further, the engine 1 includes an EGR unit 9 that recirculates a part of the exhaust gas as EGR (exhaust gas recirculation) gas.

ATC6は、排気通路3におけるPM燃焼触媒7の上流側に設けられた小型酸化触媒である。ATC6は、排気ガスに含まれるHC又はCOを酸化させる際の反応熱でPM燃焼触媒7に流入する排気ガスを昇温させる。 The ATC 6 is a small oxidation catalyst provided on the upstream side of the PM combustion catalyst 7 in the exhaust passage 3. The ATC 6 raises the temperature of the exhaust gas flowing into the PM combustion catalyst 7 by the heat of reaction when oxidizing HC or CO contained in the exhaust gas.

PM燃焼触媒7は、排気通路3における後処理部8の上流側に設けられている。PM燃焼触媒7は、NOによる酸化反応を主因とせずに粒子状物質の一部を燃焼可能に構成されている。 The PM combustion catalyst 7 is provided on the upstream side of the aftertreatment unit 8 in the exhaust passage 3. The PM combustion catalyst 7 is configured to be able to burn a part of particulate matter without mainly causing an oxidation reaction by NO 2.

PM燃焼触媒7は、例えばフロースルー型の担体を有している。担体の壁面には、PMが接触してPMが捕捉され易くするための突起が、担体内の排気ガスの流れ方向と交差するように形成されていてもよい。 The PM combustion catalyst 7 has, for example, a flow-through type carrier. On the wall surface of the carrier, protrusions for making it easier for PM to come into contact with and be captured may be formed so as to intersect the flow direction of the exhaust gas in the carrier.

PM燃焼触媒7は、例えば、セリウム−ジルコニウム複合酸化物からなる担体に、Ag等の金属又は金属酸化物を含む触媒成分が担持された触媒(例えばAg/CeO系複合酸化物触媒)であってもよい。あるいは、PM燃焼触媒7は、例えば、耐熱性を有する無機酸化物からなる担体に、銅−バナジウム複合酸化物、アルカリ金属元素、及び、アルカリ土類金属元素を含む触媒成分が担持された触媒(例えばV−Cs系複合酸化物触媒)であってもよい。 The PM combustion catalyst 7 is, for example, a catalyst in which a catalyst component containing a metal such as Ag or a metal oxide is supported on a carrier made of a cerium-zirconium composite oxide (for example, an Ag / CeO 2- based composite oxide catalyst). You may. Alternatively, the PM combustion catalyst 7 is a catalyst in which, for example, a catalyst component containing a copper-vanadium composite oxide, an alkali metal element, and an alkaline earth metal element is supported on a carrier made of a heat-resistant inorganic oxide ( For example, it may be a V—Cs-based composite oxide catalyst).

ここで、図2は、PM燃焼触媒7の特性を例示する図である。図2には、横軸を時間とし縦軸を温度及び燃焼速度として、PM燃焼触媒7に流入する排気ガスの温度(以下、入口温度Tinという)の昇温に伴うPM燃焼触媒7でのPMの燃焼速度の特性曲線Uが例示されている。なお、図2のような特性曲線Uは、例えば、PMを模した煤と触媒成分とを混合した試料を用いて実験的に取得することができる。 Here, FIG. 2 is a diagram illustrating the characteristics of the PM combustion catalyst 7. In FIG. 2, the horizontal axis represents time and the vertical axis represents temperature and combustion rate, and PM in the PM combustion catalyst 7 as the temperature of the exhaust gas flowing into the PM combustion catalyst 7 (hereinafter referred to as inlet temperature Tin) rises. The characteristic curve U of the combustion rate of the above is illustrated. The characteristic curve U as shown in FIG. 2 can be experimentally obtained by using, for example, a sample in which soot imitating PM and a catalyst component are mixed.

図2の例では、第1温度T1よりも低いPM燃焼触媒7の温度からPM燃焼触媒7の温度を略一定の温度勾配で昇温させている。入口温度Tinは、時刻t1で第1温度T1に達する。第1温度T1では、PM燃焼触媒7でのPMの燃焼速度が立ち上がっている。つまり、第1温度T1は、PM燃焼触媒7においてPMの燃焼が実質的に始まる温度である。第1温度T1は、200℃〜250℃の温度範囲に属する。第1温度T1は、一例として、200℃とすることができる。 In the example of FIG. 2, the temperature of the PM combustion catalyst 7 is raised from the temperature of the PM combustion catalyst 7 lower than the first temperature T1 with a substantially constant temperature gradient. The inlet temperature Tin reaches the first temperature T1 at time t1. At the first temperature T1, the combustion speed of PM in the PM combustion catalyst 7 rises. That is, the first temperature T1 is a temperature at which PM combustion substantially starts in the PM combustion catalyst 7. The first temperature T1 belongs to the temperature range of 200 ° C. to 250 ° C. The first temperature T1 can be set to 200 ° C. as an example.

入口温度Tinは、時刻t2で第2温度T2に達する。第2温度T2では、PM燃焼触媒7でのPMの燃焼速度が最大となっている。つまり、第1温度T1〜第2温度T2の温度域では、燃焼速度の勾配が正であるため、PM燃焼触媒7を昇温させることでPM燃焼触媒7におけるPMの燃焼速度を速めることができる。第2温度T2は、250℃〜400℃の温度範囲に属する。第2温度T2は、一例として、300℃とすることができる。 The inlet temperature Tin reaches the second temperature T2 at time t2. At the second temperature T2, the combustion rate of PM in the PM combustion catalyst 7 is maximum. That is, in the temperature range of the first temperature T1 to the second temperature T2, the gradient of the combustion rate is positive, so that the PM combustion rate in the PM combustion catalyst 7 can be increased by raising the temperature of the PM combustion catalyst 7. .. The second temperature T2 belongs to the temperature range of 250 ° C to 400 ° C. The second temperature T2 can be set to 300 ° C. as an example.

ここで、排気通路3の上流端(ここではターボ過給機4のタービン5の位置)からPM燃焼触媒7までの流路長は、PM燃焼触媒7から後処理部8までの流路長よりも短い。具体的には、PM燃焼触媒7は、ATC6と共に、排気通路3において排気ガスの温度が比較的高いターボ過給機4のタービン5の直下に配設されている。タービン5の直下とは、タービン5から流出した排気ガスの冷却が実質的に無視できる範囲の位置を意味する。タービン5の直下とは、例えばエンジン1の運転中に入口温度Tinが第1温度T1以上となるような排気通路3における位置であってもよい。タービン5の直下とは、例えば、タービン5の位置から排気ガスの流路に沿って30cm以内の位置であってもよい。 Here, the flow path length from the upstream end of the exhaust passage 3 (here, the position of the turbine 5 of the turbocharger 4) to the PM combustion catalyst 7 is from the flow path length from the PM combustion catalyst 7 to the post-processing unit 8. Is also short. Specifically, the PM combustion catalyst 7 is arranged together with the ATC 6 directly under the turbine 5 of the turbocharger 4 in which the temperature of the exhaust gas is relatively high in the exhaust passage 3. Immediately below the turbine 5 means a position in a range in which the cooling of the exhaust gas flowing out of the turbine 5 is substantially negligible. The position directly below the turbine 5 may be, for example, a position in the exhaust passage 3 such that the inlet temperature Tin becomes the first temperature T1 or higher during the operation of the engine 1. The position directly below the turbine 5 may be, for example, a position within 30 cm from the position of the turbine 5 along the flow path of the exhaust gas.

後処理部8は、例えば触媒コンバータを含み、DPF(フィルタ)[Diesel Particulate Filter]8a、及びSCR[Selective Catalytic Reduction]9cが配設されている。DPF8aは、エンジン1の排気ガスに含まれるPM(粒子状物質)を捕集する。SCR9cは、例えば上流側で添加される尿素水を用いて排気ガスに含まれるNOxを還元する。 The post-treatment unit 8 includes, for example, a catalytic converter, and is provided with a DPF (filter) [Diesel Particulate Filter] 8a and an SCR [Selective Catalytic Reduction] 9c. The DPF8a collects PM (particulate matter) contained in the exhaust gas of the engine 1. The SCR9c reduces NOx contained in the exhaust gas using, for example, urea water added on the upstream side.

後処理部8におけるDPF8aの上流側には、燃料添加弁及びDOC[Diesel Oxidation Catalyst]が設けられていてもよい。この場合、DPF8aには、NOをNOに酸化させるためのPtが担持されていてもよい。DPF8aで捕集されたPMは、燃料添加弁で添加された燃料の酸化によりDOCに生じる熱とNOとを用いて、連続的に酸化される。あるいは、後処理部8におけるDPF8aの上流側には、燃料添加弁及びDOCに代えて、DPF8aで捕集されたPMを燃焼させるためのバーナが設けられていてもよい。 A fuel addition valve and a DOC [Diesel Oxidation Catalyst] may be provided on the upstream side of the DPF 8a in the aftertreatment unit 8. In this case, PTF for oxidizing NO to NO 2 may be supported on DPF8a. The PM collected by DPF8a is continuously oxidized by using the heat generated in DOC by the oxidation of the fuel added by the fuel addition valve and NO 2. Alternatively, a burner for burning the PM collected by the DPF 8a may be provided on the upstream side of the DPF 8a in the post-treatment unit 8 instead of the fuel addition valve and the DOC.

また、排気浄化装置100は、温度センサ14と、各インジェクタ2及び温度センサ14に接続されたECU[Electronic Control Unit]10とを備えている。 Further, the exhaust gas purification device 100 includes a temperature sensor 14, each injector 2, and an ECU [Electronic Control Unit] 10 connected to the temperature sensor 14.

ECU10は、CPU[Central Processing Unit]、ROM[Read Only Memory]、RAM[Random Access Memory]、CAN[Controller Area Network]通信回路等を有する電子制御ユニットである。ECU10では、ROMに記憶されているプログラムをRAMにロードし、RAMにロードされたプログラムをCPUで実行することにより各種の機能を実現する。ECU10は、複数の電子制御ユニットから構成されていてもよい。 The ECU 10 is an electronic control unit having a CPU [Central Processing Unit], a ROM [Read Only Memory], a RAM [Random Access Memory], a CAN [Controller Area Network] communication circuit, and the like. In the ECU 10, various functions are realized by loading the program stored in the ROM into the RAM and executing the program loaded in the RAM in the CPU. The ECU 10 may be composed of a plurality of electronic control units.

温度センサ14は、PM燃焼触媒7に流入する排気ガスの入口温度Tinを検出する検出器である。より詳しくは、温度センサ14は、排気通路3におけるATC6とPM燃焼触媒7との間に設けられており、ATC6とPM燃焼触媒7との間の排気ガスの入口温度Tinを検出する。温度センサ14は、検出した温度の検出信号をECU10に送信する。 The temperature sensor 14 is a detector that detects the inlet temperature Tin of the exhaust gas flowing into the PM combustion catalyst 7. More specifically, the temperature sensor 14 is provided between the ATC 6 and the PM combustion catalyst 7 in the exhaust passage 3 and detects the inlet temperature Tin of the exhaust gas between the ATC 6 and the PM combustion catalyst 7. The temperature sensor 14 transmits a detection signal of the detected temperature to the ECU 10.

次に、ECU10の機能的構成について説明する。ECU10は、温度取得部11、温度判定部12、及び昇温制御部13を備えている。 Next, the functional configuration of the ECU 10 will be described. The ECU 10 includes a temperature acquisition unit 11, a temperature determination unit 12, and a temperature rise control unit 13.

温度取得部11は、例えば、温度センサ14からの検出信号に基づいて、排気ガスの入口温度Tinを取得する。なお、温度取得部11は、温度センサ14を用いることなく、エンジン1の運転状態に基づく推定により排気ガスの入口温度Tinを取得してもよい。この場合、温度センサ14を省略してもよい。 The temperature acquisition unit 11 acquires the inlet temperature Tin of the exhaust gas, for example, based on the detection signal from the temperature sensor 14. The temperature acquisition unit 11 may acquire the exhaust gas inlet temperature Tin by estimation based on the operating state of the engine 1 without using the temperature sensor 14. In this case, the temperature sensor 14 may be omitted.

温度判定部12は、排気ガスの入口温度Tinが所定の温度閾値未満であるか否かを判定する。温度閾値は、PM燃焼触媒7に流入する排気ガスを昇温させる昇温制御を行うか否かを判定するための排気ガスの入口温度Tinの閾値である。温度閾値は、例えば、上述の第2温度T2とすることができる。あるいは、温度閾値は、上述の第1温度T1以上の温度であって第2温度T2未満の温度であってもよい。 The temperature determination unit 12 determines whether or not the inlet temperature Tin of the exhaust gas is less than a predetermined temperature threshold value. The temperature threshold value is a threshold value of the inlet temperature Tin of the exhaust gas for determining whether or not to perform temperature rise control for raising the temperature of the exhaust gas flowing into the PM combustion catalyst 7. The temperature threshold can be, for example, the above-mentioned second temperature T2. Alternatively, the temperature threshold value may be a temperature equal to or higher than the above-mentioned first temperature T1 and lower than the second temperature T2.

温度判定部12は、排気ガスの入口温度Tinが所定の温度下限値を超えているか否かを判定してもよい。温度下限値は、昇温制御を行うか否かを判定するための更なる排気ガスの入口温度Tinの閾値である。温度下限値は、例えば、上述の第1温度T1とすることができる。あるいは、温度下限値は、上述の第1温度T1未満の所定の温度であってもよい。 The temperature determination unit 12 may determine whether or not the inlet temperature Tin of the exhaust gas exceeds a predetermined temperature lower limit value. The lower temperature lower limit is a threshold value of the further exhaust gas inlet temperature Tin for determining whether or not to control the temperature rise. The lower limit of the temperature can be, for example, the above-mentioned first temperature T1. Alternatively, the lower limit of temperature may be a predetermined temperature lower than the above-mentioned first temperature T1.

昇温制御部13は、温度センサ14の検出結果に基づいて、入口温度Tinが上述の温度閾値未満の場合に昇温制御を実行する。具体的には、昇温制御部13は、温度判定部12によって入口温度Tinが第2温度T2未満であると判定された場合に、ポスト噴射を行うようにインジェクタ2を制御する。つまり、昇温制御部13は、ポスト噴射を行うことでATC6で生じる酸化反応熱を用いて、PM燃焼触媒7に流入する排気ガスを昇温させる。また、昇温制御部13は、温度判定部12によって入口温度Tinが第2温度T2未満ではないと判定された場合に、ポスト噴射を行わないようにインジェクタ2を制御する。 The temperature rise control unit 13 executes the temperature rise control when the inlet temperature Tin is less than the above-mentioned temperature threshold value based on the detection result of the temperature sensor 14. Specifically, the temperature rise control unit 13 controls the injector 2 so as to perform post-injection when the temperature determination unit 12 determines that the inlet temperature Tin is lower than the second temperature T2. That is, the temperature rise control unit 13 raises the temperature of the exhaust gas flowing into the PM combustion catalyst 7 by using the oxidation reaction heat generated in the ATC 6 by performing the post injection. Further, the temperature rise control unit 13 controls the injector 2 so as not to perform post injection when the temperature determination unit 12 determines that the inlet temperature Tin is not less than the second temperature T2.

昇温制御部13は、温度センサ14の検出結果に基づいて、入口温度Tinが上述の温度下限値を超えていない場合に昇温制御を実行しなくてもよい。具体的には、昇温制御部13は、温度判定部12によって入口温度Tinが第1温度T1超えていないと判定された場合に、ポスト噴射を行わないようにインジェクタ2を制御してもよい。温度判定部12によって入口温度Tinが第1温度T1を超えていないと判定される場合としては、例えば、エンジン1がアイドリングストップ又はエンジンブレーキ等の状況であり、エンジン1の排気ガスが燃焼により加熱されていない場合に相当する。つまり、このような状況では、昇温制御の実施を省略することができる。一方、昇温制御部13は、温度判定部12によって入口温度Tinが第1温度T1を超えており且つ第2温度T2未満であると判定された場合に、ポスト噴射を行うようにインジェクタ2を制御してもよい。この場合、エンジン1の排気ガスの熱を有効に利用して入口温度Tinを第1温度T1に到達させつつ、昇温制御により更に好適な燃焼速度となるようにPM燃焼触媒7を加熱することができる。 The temperature rise control unit 13 does not have to execute the temperature rise control when the inlet temperature Tin does not exceed the above-mentioned lower limit of the temperature based on the detection result of the temperature sensor 14. Specifically, the temperature rise control unit 13 may control the injector 2 so as not to perform post injection when the temperature determination unit 12 determines that the inlet temperature Tin does not exceed the first temperature T1. .. When the temperature determination unit 12 determines that the inlet temperature Tin does not exceed the first temperature T1, for example, the engine 1 is in a situation such as idling stop or engine braking, and the exhaust gas of the engine 1 is heated by combustion. Corresponds to the case where it is not done. That is, in such a situation, the execution of the temperature rise control can be omitted. On the other hand, the temperature rise control unit 13 causes the injector 2 to perform post-injection when the temperature determination unit 12 determines that the inlet temperature Tin exceeds the first temperature T1 and is lower than the second temperature T2. You may control it. In this case, the PM combustion catalyst 7 is heated so that the inlet temperature Tin reaches the first temperature T1 by effectively utilizing the heat of the exhaust gas of the engine 1 and the combustion rate is more suitable by the temperature rise control. Can be done.

次に、ECU10による処理の一例について、図3を参照して説明する。図3は、図1のECU10の処理を例示するフローチャートである。図3のフローチャートの処理は、例えばエンジン1の運転中に所定周期で繰り返し実行される。 Next, an example of processing by the ECU 10 will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a flowchart illustrating the processing of the ECU 10 of FIG. The processing of the flowchart of FIG. 3 is repeatedly executed at a predetermined cycle, for example, during the operation of the engine 1.

図3に示されるように、ECU10は、S01において、温度取得部11により、入口温度Tinの取得を行う。ECU10は、S02において、温度判定部12により、入口温度Tinが第1温度T1を超えているか否かの判定を行う。温度判定部12により入口温度Tinが第1温度T1を超えていないと判定された場合(S02:NO)、ECU10は、図3の処理を終了する。 As shown in FIG. 3, the ECU 10 acquires the inlet temperature Tin by the temperature acquisition unit 11 in S01. In S02, the ECU 10 determines whether or not the inlet temperature Tin exceeds the first temperature T1 by the temperature determination unit 12. When the temperature determination unit 12 determines that the inlet temperature Tin does not exceed the first temperature T1 (S02: NO), the ECU 10 ends the process of FIG.

温度判定部12により入口温度Tinが第1温度T1を超えていると判定された場合(S02:YES)、ECU10は、S03において、温度判定部12により、入口温度Tinが第2温度T2未満であるか否かの判定を行う。温度判定部12により入口温度Tinが第2温度T2未満ではないと判定された場合(S03:NO)、ECU10は、図3の処理を終了する。 When the temperature determination unit 12 determines that the inlet temperature Tin exceeds the first temperature T1 (S02: YES), the ECU 10 determines that the inlet temperature Tin is less than the second temperature T2 by the temperature determination unit 12 in S03. Judge whether or not there is. When the temperature determination unit 12 determines that the inlet temperature Tin is not less than the second temperature T2 (S03: NO), the ECU 10 ends the process of FIG.

温度判定部12により入口温度Tinが第2温度T2未満であると判定された場合(S03:YES)、ECU10は、S02において、昇温制御部13により昇温制御を実施する。昇温制御部13は、例えば、ポスト噴射を行うようにインジェクタ2を制御する。その後、ECU10は、図3の処理を終了する。 When the temperature determination unit 12 determines that the inlet temperature Tin is less than the second temperature T2 (S03: YES), the ECU 10 executes the temperature rise control by the temperature rise control unit 13 in S02. The temperature rise control unit 13 controls the injector 2 so as to perform post injection, for example. After that, the ECU 10 ends the process of FIG.

[作用及び効果]
以上、本実施形態に係る排気浄化装置100によれば、排気通路3におけるDPF8aの上流側にPM燃焼触媒7が設けられている。PM燃焼触媒7は、PMの一部を燃焼可能であるため、DPF8aへのPMの流入量の低減が可能となる。また、PM燃焼触媒7は、NOによる酸化反応を主因とせずにPMの一部を燃焼可能であるため、PM燃焼触媒7の上流側にNOを生成するためのPt等を担持させた触媒を追加しなくてもよい。また、排気通路3の上流端からPM燃焼触媒7までの流路長は、PM燃焼触媒7からDPF8aまでの流路長よりも短いため、PM燃焼触媒7においてPMの一部を燃焼させる(PMの燃焼を補助的に行う)ために、排気ガスの熱が有効に利用される。したがって、排気浄化装置によれば、Pt等を担持させた触媒を追加せずに排気ガスの熱を有効に利用しつつ、DPF8aへのPMの流入量の低減を図ることができる。なお、その結果、DPF8aの大型化及びDPF8aの再生頻度増加を抑制し、後処理部8のDPF8aでのPM捕集及び再生の負担を低減しつつ、PMの排出量の低減を図ることができる。
[Action and effect]
As described above, according to the exhaust gas purification device 100 according to the present embodiment, the PM combustion catalyst 7 is provided on the upstream side of the DPF 8a in the exhaust passage 3. Since the PM combustion catalyst 7 can burn a part of PM, it is possible to reduce the inflow amount of PM into DPF8a. Further, since the PM combustion catalyst 7 can burn a part of PM without the main cause of the oxidation reaction by NO 2 , Pt or the like for generating NO 2 is supported on the upstream side of the PM combustion catalyst 7. It is not necessary to add a catalyst. Further, since the flow path length from the upstream end of the exhaust passage 3 to the PM combustion catalyst 7 is shorter than the flow path length from the PM combustion catalyst 7 to the DPF 8a, a part of PM is burned in the PM combustion catalyst 7 (PM). The heat of the exhaust gas is effectively used to assist the combustion of the exhaust gas. Therefore, according to the exhaust gas purification device, it is possible to reduce the inflow amount of PM into the DPF 8a while effectively utilizing the heat of the exhaust gas without adding a catalyst carrying Pt or the like. As a result, it is possible to suppress the increase in size of DPF8a and the increase in the regeneration frequency of DPF8a, reduce the burden of collecting and regenerating PM in DPF8a of the post-processing unit 8, and reduce the amount of PM emitted. ..

排気浄化装置100によれば、排気通路3におけるPM燃焼触媒7の上流側に設けられ、PM燃焼触媒7に流入する排気ガスの温度を昇温させるATC6と、PM燃焼触媒7に流入する排気ガスの入口温度Tinを検出する温度センサ14と、温度センサ14の検出結果に基づいて、入口温度Tinが所定の温度閾値(第2温度T2)未満の場合に入口温度Tinを昇温させるようにインジェクタ2を制御する昇温制御部13と、を更に備える。これにより、ATC6及びインジェクタ2を用いてPM燃焼触媒7に流入する排気ガスが昇温されることで、PM燃焼触媒7においてPMの一部を有効に燃焼させることができる。 According to the exhaust purification device 100, the ATC 6 provided on the upstream side of the PM combustion catalyst 7 in the exhaust passage 3 and raising the temperature of the exhaust gas flowing into the PM combustion catalyst 7 and the exhaust gas flowing into the PM combustion catalyst 7 An injector that raises the inlet temperature Tin when the inlet temperature Tin is less than a predetermined temperature threshold (second temperature T2) based on the detection result of the temperature sensor 14 and the temperature sensor 14 that detects the inlet temperature Tin. Further includes a temperature rise control unit 13 for controlling 2. As a result, the exhaust gas flowing into the PM combustion catalyst 7 is heated by using the ATC 6 and the injector 2, so that a part of PM can be effectively burned in the PM combustion catalyst 7.

[変形例]
以上、本発明に係る実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に限られるものではない。
[Modification example]
Although the embodiments according to the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments.

上記実施形態では、昇温部としてATC6及びインジェクタ2を例示したが、昇温部はこれに限定されない。例えば、図4の排気浄化装置100Aに示されるように、昇温部としてATC6及びインジェクタ2に代えてヒータ15を用いることができる。ヒータ15は、一例として、PM燃焼触媒7を加熱するための電気ヒータである。この場合、昇温制御部13は、温度判定部12によって入口温度Tinが第1温度T1を超えており且つ第2温度T2未満であると判定された場合に、昇温制御としてヒータ15に通電してもよい。 In the above embodiment, the ATC 6 and the injector 2 are exemplified as the temperature raising unit, but the temperature rising unit is not limited to this. For example, as shown in the exhaust gas purification device 100A of FIG. 4, a heater 15 can be used as the temperature raising unit instead of the ATC 6 and the injector 2. The heater 15 is, for example, an electric heater for heating the PM combustion catalyst 7. In this case, when the temperature determination unit 12 determines that the inlet temperature Tin exceeds the first temperature T1 and is less than the second temperature T2, the temperature rise control unit 13 energizes the heater 15 as temperature rise control. You may.

なお、図1と図4とを組み合わせて、ATC6及びインジェクタ2を用いた昇温制御部13による昇温制御と、ヒータを用いた昇温制御部13による昇温制御と、を併用してもよい。 In addition, even if FIG. 1 and FIG. 4 are combined, the temperature rise control by the temperature rise control unit 13 using the ATC 6 and the injector 2 and the temperature rise control by the temperature rise control unit 13 using the heater are used in combination. Good.

上記実施形態では、温度下限値と温度閾値とを用いた温度の判定結果に基づいて昇温制御を実行したが、昇温制御部13は、その他種々の手法によって入口温度Tinを昇温させてもよい。例えば、昇温制御部13は、温度下限値を用いた温度の判定を省略してもよい。 In the above embodiment, the temperature rise control is executed based on the temperature determination result using the temperature lower limit value and the temperature threshold value, but the temperature rise control unit 13 raises the inlet temperature Tin by various other methods. May be good. For example, the temperature rise control unit 13 may omit the determination of the temperature using the lower limit of the temperature.

温度センサ14の検出結果に基づいて昇温部を制御する昇温制御部13を省略してもよい。この場合、例えば、温度センサ14が省略されて、昇温部として常時通電されるヒータを備えてもよい。あるいは、温度センサ14と昇温部とが共に省略されてもよい。 The temperature rise control unit 13 that controls the temperature rise unit based on the detection result of the temperature sensor 14 may be omitted. In this case, for example, the temperature sensor 14 may be omitted, and a heater that is constantly energized may be provided as a temperature raising unit. Alternatively, both the temperature sensor 14 and the temperature raising unit may be omitted.

上記実施形態では、内燃機関としてディーゼルエンジン1を例示したが、例えばガソリンエンジン等、その他の内燃機関であってもよい。また、上記実施形態では、排気通路3の上流端がターボ過給機4のタービン5の位置に対応していたが、ターボ過給機が複数段設けられている場合には、最後段のタービンの位置に対応してもよいし、ターボ過給機が設けられていない場合には、エキゾーストマニホールド又は排気ポートの位置に対応してもよい。 In the above embodiment, the diesel engine 1 is exemplified as the internal combustion engine, but other internal combustion engines such as a gasoline engine may be used. Further, in the above embodiment, the upstream end of the exhaust passage 3 corresponds to the position of the turbine 5 of the turbocharger 4, but when the turbocharger is provided in a plurality of stages, the turbine in the last stage It may correspond to the position of the exhaust manifold or the exhaust port when the turbocharger is not provided.

2…インジェクタ(昇温部)、3…排気通路、6…ATC(昇温部)、7…PM燃焼触媒(燃焼触媒)、8a…DPF(フィルタ)、13…昇温制御部、14…温度センサ、15…ヒータ(昇温部)、100,100A…排気浄化装置。 2 ... Injector (heating unit), 3 ... Exhaust passage, 6 ... ATC (heating unit), 7 ... PM combustion catalyst (combustion catalyst), 8a ... DPF (filter), 13 ... Temperature control unit, 14 ... Temperature Sensor, 15 ... heater (heating part), 100, 100A ... exhaust purification device.

Claims (2)

内燃機関の排気通路に設けられ、前記内燃機関の排気ガスに含まれる粒子状物質を捕集するフィルタと、
前記排気通路における前記フィルタの上流側に設けられ、NOによる酸化反応を主因とせずに前記粒子状物質の一部を燃焼可能な燃焼触媒と、を備え、
前記排気通路の上流端から前記燃焼触媒までの流路長は、前記燃焼触媒から前記フィルタまでの流路長よりも短い、排気浄化装置。
A filter provided in the exhaust passage of the internal combustion engine and collecting particulate matter contained in the exhaust gas of the internal combustion engine.
A combustion catalyst provided on the upstream side of the filter in the exhaust passage and capable of burning a part of the particulate matter without being mainly caused by an oxidation reaction by NO 2 is provided.
An exhaust purification device in which the flow path length from the upstream end of the exhaust passage to the combustion catalyst is shorter than the flow path length from the combustion catalyst to the filter.
前記排気通路における前記燃焼触媒の上流側に設けられ、前記燃焼触媒に流入する前記排気ガスの温度を昇温させる昇温部と、
前記燃焼触媒に流入する前記排気ガスの温度を検出する温度センサと、
前記温度センサの検出結果に基づいて、前記温度が所定の温度閾値未満の場合に前記温度を昇温させるように前記昇温部を制御する昇温制御部と、を更に備える、請求項1に記載の排気浄化装置。
A temperature raising unit provided on the upstream side of the combustion catalyst in the exhaust passage and raising the temperature of the exhaust gas flowing into the combustion catalyst.
A temperature sensor that detects the temperature of the exhaust gas flowing into the combustion catalyst, and
The first aspect of the present invention further includes a temperature rise control unit that controls the temperature rise unit so as to raise the temperature when the temperature is less than a predetermined temperature threshold value based on the detection result of the temperature sensor. The exhaust purification device described.
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