JP6119723B2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents
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Description
解温度以上の状態で還元剤を前記噴射弁から噴射する場合には、前記加水分解触媒が前記加水分解温度未満の状態での還元剤の前記噴射弁からの噴射が完了した後であって、前記加水分解触媒が前記加水分解温度以上の状態での還元剤の前記噴射弁からの噴射を開始するまでに、前記加水分解触媒よりも前記噴射弁側に存在している還元剤が前記加水分解触媒側に向かって流れるように前記ポンプを制御する。
媒へ向かって流すことは、加水分解触媒が加水分解温度未満の状態での還元剤の噴射弁からの噴射が完了した後であって、加水分解触媒が加水分解温度以上の状態での還元剤の噴射弁からの噴射を開始するまでの間であれば、いつ行ってもよい。
に前記ポンプを制御することができる。
図1は、本実施例に係る内燃機関の排気浄化装置の概略構成図である。図1に示す内燃機関1は、複数の気筒を有する水冷式の4サイクル・ディーゼルエンジンである。なお、以下の実施例はガソリンエンジンであっても同様に適用することができる。内燃機関1は例えば車両に搭載される。
給装置4が設けられている。還元剤供給装置4は、タンク41、噴射弁42、還元剤通路43、加水分解触媒44、ヒータ45、ポンプ46、触媒温度センサ47を備えている。
U10には、噴射弁42、ヒータ45、ポンプ46が電気配線を介して接続されており、該ECU10により噴射弁42、ヒータ45、ポンプ46が制御される。
る通路とを持つ場合がある。当該ミキサ6の場合には、還元剤がガス化しているとミキサ6の衝突拡散部に衝突しない還元剤の量が増加し、ミキサ6を通過しても排気と還元剤との混合度合や還元剤の分散が不十分となる場合がある。したがって、SCR触媒3において尿素をアンモニアに転換することが可能である場合には、噴射弁42から尿素を噴射したほうが、カルバミン酸等を噴射するよりも、NOx浄化率が高くなる場合がある。ここで、内燃機関1の暖機が完了し排気通路2内の温度が高くなった後は、噴射弁42から尿素を噴射しても、尿素がアンモニアに転換される。さらに、噴射弁42から尿素を噴射するときには、ヒータ45による加熱は必要ない。したがって、排気通路2内の温度が高い場合には、尿素を加水分解して噴射するよりも、尿素を噴射したほうがよい。このため、本実施例では、排気通路2内の温度が所定温度以上の場合には、尿素を噴射している。
。本フローチャートはECU10により所定時間毎に実施される。
元剤の加水分解を行っている。本実施例では、このように加水分解触媒44に還元剤を流通させつつ還元剤の加水分解を行うことに代えて、加水分解触媒44に還元剤を一旦貯留してから還元剤の加水分解を行ってもよい。ここで、加水分解触媒44に還元剤を一旦貯留する場合には、加水分解触媒44に貯留している還元剤の加水分解が終了すると、還元剤の供給タイミングに合わせてポンプ46を作動させると共に噴射弁42を開弁して、該加水分解触媒44から還元剤を噴射弁42側へ流す。そして、還元剤の噴射が終了するとポンプ46を停止させ且つヒータ45へ通電を行って、加水分解触媒44に新たに流入した還元剤の加水分解を行う。ヒータ45へ通電するときには、加水分解触媒44の温度が、還元剤の加水分解に要する温度となるように、触媒温度センサ47で検出される温度に基づいたフィードバック制御を行ってもよい。また、ヒータ45への通電時間は、還元剤の加水分解が完了するまでの時間として、予め実験またはシミュレーション等により求めておいてもよい。
ンサの検出値に基づいて還元剤の逆流が完了したか否か判定してもよい。なお、本ステップS205では、残留還元剤の全てを加水分解触媒44まで逆流させているが、これに代えて、残留還元剤の一部を加水分解触媒44まで逆流させてもよい。このように、残留還元剤の一部を加水分解することによっても、噴射弁42から噴射される加水分解が行われていない還元剤の量を低減することができる。ステップS205で肯定判定がなされた場合にはステップS206へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップS205が再度実施される。
し、内燃機関1が停止された後であってもよいし、内燃機関1が始動された後であってもよい。少なくとも、内燃機関1の始動後に最初に還元剤が噴射されるまでにポンプ46を逆転しておけばよい。例えば、現時点以降に加水分解が行われた還元剤を噴射しないと想定される状態であれば、残留還元剤を逆流させてもよい。ここで、内燃機関1が停止される前であったとしても、内燃機関1が停止される条件が成立したときには、残留還元剤を逆流させてもよい。例えば、運転者がキースイッチをOFFにした場合には、内燃機関1が停止される条件が成立したと判定できる。このような場合には、還元剤の噴射も停止されるため、残留還元剤を逆流させてもよい。
本実施例は、還元剤通路43の構成、及び、制御フローが実施例1と異なる。本実施例では、実施例1と異なる箇所について主に説明する。
、第一通路43Aと、第二通路43Bと、で還元剤の流路を切り換える切換弁48が備わる。切換弁48はECU10と電気的に接続されており、ECU10が切換弁48を制御する。
ップS401へ進む。ステップS401では、切換弁48を操作して、分岐部431よりもタンク41側の還元剤通路43と、第一通路43Aと、が連通される。すなわち、還元剤が加水分解触媒44を通過しないように、切換弁48が操作される。ステップS401の処理が終了するとステップS103へ進む。
図11は、加水分解触媒44を第一通路43Aの周りに配置した場合の内燃機関1の排気浄化装置の概略構成図である。図7に示した構成と異なる点について説明する。図11に示した加水分解触媒44は、中空の円筒形状に形成されており、第二通路43Bの途中に設けられている。そして、加水分解触媒44が設けられていない第一通路43Aが、加水分解触媒44の中心軸上に配置されている。ヒータ45は、加水分解触媒44の外周面に沿って配置される。このような構成により、例えば、加水分解触媒44と還元剤との接触面積をより大きくすることができる。また、装置の小型化も可能となる。
ている。冷却水通路51は、加水分解触媒44の外周面に沿って冷却水が流れるように加水分解触媒44の外周面に沿って形成されている。冷却水通路51の途中には、ECU10に制御される調整弁53が設けられており、該調整弁53の開度を調整することにより、加水分解触媒44の温度が調整される。なお、ヒータ45または熱媒体を用いて加水分解触媒44を加熱することに代えて、加水分解触媒の担体を発熱体として加水分解触媒44を加熱することもできる。その他の構成については、図7に示した構成と同じである。
2 排気通路
3 選択還元型NOx触媒(SCR触媒)
4 還元剤供給装置
5 排気温度センサ
10 ECU
41 タンク
42 噴射弁
43 還元剤通路
43A 第一通路
43B 第二通路
44 加水分解触媒
45 ヒータ
46 ポンプ
47 触媒温度センサ
48 切換弁
Claims (6)
- 内燃機関の排気通路に設けられ、還元剤により排気中のNOxを選択還元する選択還元型NOx触媒と、
還元剤である液体のアンモニアの前駆体を貯留するタンクと、
前記選択還元型NOx触媒よりも上流の排気通路に設けられ、還元剤を噴射する噴射弁と、
前記タンクと前記噴射弁とを接続する還元剤通路と、
前記還元剤通路に設けられ前記アンモニアの前駆体を加水分解する加水分解触媒と、
前記加水分解触媒を前記アンモニアの前駆体が加水分解する加水分解温度以上に加熱する加熱装置と、
還元剤を吐出するポンプと、
前記加熱装置及び前記ポンプを制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、前記加水分解触媒が前記加水分解温度未満の状態で還元剤を前記噴射弁から噴射した後に、前記加水分解触媒が前記加水分解温度以上の状態で還元剤を前記噴射弁から噴射する場合には、前記加水分解触媒が前記加水分解温度未満の状態での還元剤の前記噴射弁からの噴射が完了した後であって、前記加水分解触媒が前記加水分解温度以上の状態での還元剤の前記噴射弁からの噴射を開始するまでに、前記加水分解触媒よりも前記噴射弁側に存在している還元剤が前記加水分解触媒側に向かって流れるように前記ポンプを制御する内燃機関の排気浄化装置。 - 前記制御装置は、前記排気通路内の温度が、所定温度よりも低い場合には、前記加熱装置による前記加水分解触媒の加熱を実施し、前記排気通路内の温度が前記所定温度以上の場合には、前記加熱装置による前記加水分解触媒の加熱を実施しない請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。
- 前記制御装置は、前記加水分解触媒よりも前記噴射弁側に存在している還元剤が前記加水分解触媒側に向かって流れるように前記ポンプを制御する場合に、前記加水分解触媒よりも前記噴射弁側に存在する還元剤の全てが、前記加水分解触媒を含む該加水分解触媒から前記タンク側へ移動するまで前記ポンプを作動させる請求項1または2に記載の内燃機関の排気浄化装置。
- 前記還元剤通路は、分岐部において分岐し合流部において合流する第一通路及び第二通路を備え、
前記加水分解触媒は、前記第二通路に設けられ、
前記分岐部または前記合流部の少なくとも一方に還元剤の流路を切り換える切換弁を備え、
前記制御装置は、前記排気通路内の温度が、所定温度よりも低い場合には、前記第二通路に還元剤が流通するように前記切換弁を制御すると共に前記加熱装置による前記加水分解触媒の加熱を実施し、前記排気通路内の温度が前記所定温度以上の場合には、前記第一通路に還元剤が流通するように前記切換弁を制御し、
さらに、前記制御装置は、前記加水分解触媒が前記加水分解温度未満の状態で還元剤を前記噴射弁から噴射した後に、前記加水分解触媒が前記加水分解温度以上の状態で還元剤を前記噴射弁から噴射する場合には、前記加水分解触媒が前記加水分解温度未満の状態で還元剤の前記噴射弁からの噴射が完了した後であって、前記加水分解触媒が前記加水分解温度以上の状態で還元剤の前記噴射弁からの噴射を開始するまでに、前記第二通路に還元剤が流通するように前記切換弁を制御すると共に前記合流部よりも前記噴射弁側に存在している還元剤が少なくとも前記加水分解触媒に流入するように前記ポンプを制御する請求項1または2に記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 前記制御装置は、前記加水分解触媒よりも前記噴射弁側に存在している還元剤が前記加水分解触媒側に向かって流れるように前記ポンプを制御するときに、前記加熱装置により前記加水分解触媒を加熱する請求項4に記載の内燃機関の排気浄化装置。
- 前記制御装置は、前記内燃機関の冷間始動時に、前記加水分解触媒よりも前記噴射弁側に存在している還元剤が前記加水分解触媒側に向かって流れるように前記ポンプを制御する請求項1から5の何れか1項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
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