JP5858225B2 - 排気浄化装置の温度制御装置 - Google Patents
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Description
したがって、上記のように、DPFに流入する排気温度を上昇させるだけでなく、DPFに流入する排気温度を迅速に低下させることも必要とされており、DPFの幅広い温度調整を可能とすることが望まれている。
また、請求項3の排気浄化装置の温度制御装置は、請求項2において、排気浄化手段の温度状態を検出する温度状態検出手段を備え、制御手段は、温度状態検出手段により検出された温度状態が所定の高温状態になった場合に、熱交換手段を介さずに外気を排気浄化手段の上流側かつ酸化触媒の下流側の排気通路に導入するように、第1の切換手段を制御することを特徴とする。
また、第1の切換手段を切換えて、熱交換手段を介さずに外気を排気浄化手段の上流側かつ酸化触媒の下流側の排気通路に導入することで、排気浄化手段の温度を迅速に低下させることができる。
また、請求項2の発明によれば、排気浄化手段の再生時において、熱交換手段によって排気浄化手段を通過した排気と熱交換して加熱された外気を、排気浄化手段の上流側かつ酸化触媒の下流側の排気通路に導入することができるので、排気浄化手段の昇温を促し再生時間の短縮を図ることが可能となる。
図1は、本発明の実施形態の排気浄化装置の温度制御装置が適用されたディーゼルエンジン(以下、エンジン1という)の吸排気系の構成を示している。
エンジン1は、例えば車両に搭載されたコモンレール式直列多気筒のディーゼルエンジンである。エンジン1のシリンダヘッド2には、燃焼室3内に燃料を噴射する電磁式の燃料噴射弁4が気筒毎に設けられている。各燃料噴射弁4は図示しないコモンレールに接続されており、コモンレールから、高圧の燃料が供給される。
エンジン1の排気通路20には、排気中の微粒子状物質(PM)を捕集するディーゼルパティキュレートフィルタ(DPF21:排気浄化手段)が備えられている。DPF21は、例えば、ハニカム担体の通路の上流側及び下流側を交互にプラグで閉鎖し、通路を形成する多孔質の壁にプラチナ(Pt)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)等の触媒貴金属を担持して形成されている。
電子コントロールユニット(以下、ECU40という)(制御手段)は、エンジン1の運転制御をはじめとして総合的な制御を行うための制御装置であり、入出力装置、記憶装置(ROM、RAM、不揮発性RAM等)、中央処理装置(CPU)等を含んで構成されている。
一方、ECU40の出力側には、燃料噴射弁4、吸気絞り弁11等の各種出力デバイスが接続されており、これら各種出力デバイスには各種センサ類からの検出情報に基づきECU40において演算された燃料噴射量、燃料噴射時期等がそれぞれ出力され、これにより、適正なタイミングで吸気絞り弁11及び燃料噴射弁4等の制御が実施される。
詳しくは、ECU40は、差圧センサ32にて検出される差圧よりDPF21におけるPMの堆積量を算出する。算出された堆積量が予め実験にて設定された許容堆積量以上となると、排気温度センサ31により検出したDPF21通過後の排気温度、即ちDPF21の温度が、強制再生温度の目標値である目標再生温度となるように強制再生温度を昇温させる。
外気導入装置41は、一端が開口して外気を導入可能であり、他端がDOC22とDPF21との間、即ちDPF21の上流側の排気通路20に開口するように設置された導入路42と、気体用のポンプ43と、を備えている。
導入路42は、中間部で第1導入路44及び第2導入路45の2つに分岐しており、これら2つの導入路44、45は、両端が互いに接続されて並列に配置されている。
切換弁46は、ECU40により作動制御され、外気導入口42aから導入しDPF21の上流側の排気通路20に導入される外気を、第1導入路44及び第2導入路45のいずれかを通過するように、流路を切換える機能を有している。
排気熱回収装置50は、DPF21の下流側の排気通路20の一部である主排気通路51に対して並列に設けられたバイパス路52と、バイパス路52に設けられた熱交換器53(熱交換手段)と、主排気通路51とバイパス路52との分岐部に設けられた開閉弁54(第2の切換手段)とにより構成されている。
開閉弁54は、ECU40により作動制御され、主排気通路51を開閉する機能を有し、主排気通路51を全開とする全開状態と主排気通路51を全閉とする全閉状態との間で切り換え可能である。バイパス通路52は主排気通路51より流路断面積が小さく、また熱交換器53が備えられているため、流路抵抗が大きいので、開閉弁54が全開状態ではDPF21から排出された排気の多くが主排気通路51を通過する。一方、開閉弁54が全閉状態では、DPF21から排出された排気は全てバイパス通路52を通過する。したがって、開閉弁54は、DPF21から排出された排気がバイパス路52、及び主排気通路51のいずれかを通過するように流路を切換える機能と同等の機能を有する。
このように、本実施形態では、外気導入装置41によって、外気を利用してDPF21の昇温及び迅速な冷却が可能となり、DPF21の幅広い温度調整が容易に可能となる。
また、排気導入装置41には、ポンプ43が備えられており、外気を圧送してDPF21の上流側に供給することができるので、DPF21の上流側の排気通路20に導入する外気の流量を、ポンプ43によって増加させることが可能となり、排気導入装置41によるDPF21の加熱及び冷却機能を向上させることができる。特に、外気を第2導入路45を通過させる際に外気の流量を増加させることで、DPF21の冷却機能を大幅に向上させることができる。
例えば、上記実施形態では、DPF21の上流に設けた酸化触媒22によって、再生時に排気温度を上昇させるが、その他の排気温度を上昇させる手段によって排気浄化装置の再生を行うエンジンにおいても本発明を適用することができる。
また、本発明は、上記のようなDPFだけでなく、その他のフィルタや触媒等の各種排気浄化装置に対して適用可能である。また、ディーゼルエンジンだけでなく、ガソリンエンジンにも適用可能である。しかしながら、本発明は、冷却機能を有しているので、DPFのように、堆積している堆積物が燃焼して再生時に過昇温となり易い排気浄化装置に対して特に有効である。
20 排気通路
21 DPF
31 温度センサ
41 外気導入装置
46 切換弁
40 ECU
52 バイパス路
53 熱交換器
54 開閉弁
Claims (4)
- 内燃機関の排気通路に備えられた排気浄化手段と、
前記排気浄化手段より上流側の排気通路に備えられた酸化触媒とを有し、
前記排気浄化手段に流入する排気の温度を前記酸化触媒により上昇させて、前記排気浄化手段を再生可能な排気浄化装置の温度制御装置であって、
外気を前記排気浄化手段の上流側かつ前記酸化触媒の下流側の排気通路に導入する外気導入手段と、
前記排気浄化手段の下流側の排気通路に備えられ、前記排気浄化手段から排出した排気と前記外気導入手段により導入する外気との間で熱交換可能な熱交換手段と、
前記外気導入手段によって前記排気通路に導入する外気を、前記熱交換手段を介して排気と熱交換した外気と、前記熱交換手段を介さずに導入した外気と、に切換え可能な第1の切換手段と、を備えたことを特徴とする排気浄化装置の温度制御装置。 - 前記排気浄化手段の再生時において、前記外気導入手段によって前記排気浄化手段の上流側かつ前記酸化触媒の下流側の排気通路に導入する外気を、前記熱交換手段によって排気と熱交換するように、前記第1の切換手段を作動制御する制御手段を備えたことを特徴とする請求項1に記載の排気浄化装置の温度制御装置。
- 前記排気浄化手段の温度状態を検出する温度状態検出手段を備え、
前記制御手段は、前記温度状態検出手段により検出された温度状態が所定の高温状態になった場合に、前記熱交換手段を介さずに外気を前記排気浄化手段の上流側かつ前記酸化触媒の下流側の排気通路に導入するように、前記第1の切換手段を制御することを特徴とする請求項2に記載の排気浄化装置の温度制御装置。 - 前記排気浄化手段の下流側の排気通路に並列に接続したバイパス路を備えるとともに、
前記排気浄化手段のから排出した排気の流入先を、前記バイパス路に並列した前記排気通路と前記バイパス路との間で切換える第2の切換手段と、を備え、
前記熱交換手段は、前記バイパス路に配置されたことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の排気浄化装置の温度制御装置。
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