JP6349426B2 - 排気後処理装置を再生する方法及び内燃エンジン装置 - Google Patents
排気後処理装置を再生する方法及び内燃エンジン装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6349426B2 JP6349426B2 JP2017040051A JP2017040051A JP6349426B2 JP 6349426 B2 JP6349426 B2 JP 6349426B2 JP 2017040051 A JP2017040051 A JP 2017040051A JP 2017040051 A JP2017040051 A JP 2017040051A JP 6349426 B2 JP6349426 B2 JP 6349426B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- temperature
- particle filter
- regeneration
- exhaust gas
- temperature range
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
- Filtering Of Dispersed Particles In Gases (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
Description
(1) C + 2NO2 → CO2 + 2NO
及び/又は
(2) C + NO2 → CO + NO
(3) C + O2 → CO2
及び/又は
(4) 2C + O2 → 2CO
a)その粒子フィルタにおける排気ガスの温度を420℃と550℃の間に好ましくは含まれる第1の温度範囲内に設定するステップと、
b)第1の期間中、その粒子フィルタにおけるその排気ガスのその温度を第1の温度範囲に維持するステップと、
c)その第1の期間の後、更に、その粒子フィルタにおけるその温度を550℃を超える第2の温度範囲に徐々に上昇させるステップと、を有することを特徴とする。
−ステップc)の間、粒子フィルタ中の過量の煤の非制御酸化が原因である暴走反応の危険性から更に守ることにより再生の安全性を更に増加させるように、制御された経時温度上昇速度で粒子フィルタにおける温度を上昇させることができる。粒子フィルタの温度が時間と共に増加するので、制御された経時温度上昇速度を考えること、又は制御された温度上昇速度がその温度それ自体に伴って増加すると考えることは同等である。
−ステップc)の間、粒子フィルタにおける温度は制御された経時温度上昇速度で上昇し、その速度は、再生の安全性とその期間との間でより良い妥協点に到達できるように、粒子フィルタの煤負荷決定の作用として制御される。特に、粒子フィルタにおける温度が、時間及び/又は粒子フィルタにおける瞬間温度に伴って減少する経時昇温速度によって上昇するかを選択することができる。
−ステップc)の間、粒子フィルタにおける温度が可変の経時温度上昇速度で上昇してもよく、例えば、第1の期間の最後にはその速度の変動が粒子フィルタの煤負荷決定の作用として制御される。これは、安全/期間の妥協点の最適化を更に可能にしている。例えば、ステップc)の間、少なくとも2つのサブステップにおいて粒子フィルタにおける温度を上昇させてもよく、これらのサブステップは、
−第1の経時温度上昇速度での第1のサブステップc1)と、
−第2の経時温度上昇速度での第2のサブステップc2)と、を含み、上記第2の温度上昇速度は上記第1の温度上昇速度よりも低いことが好ましい。
−いくつかの実施形態では、第2のサブステップc2)の間、粒子フィルタの煤負荷がより低い値に推定される場合、可変の経時温度上昇速度の実施として、上記第2の温度上昇速度はより高い値に調整される。
−いくつかの実施形態では、例えば、粒子フィルタに煤負荷モデルを使うことにより、その粒子フィルタの煤負荷を推定煤負荷とすることができるが、その理由は、作動環境中で実行するには、煤負荷の正確な測定が困難及び/又は高価であると考えられるからである。煤負荷を推定する一つのパラメータは、ステップb)の第1の期間の持続時間であってもよい。より正確な推定のために、その煤負荷はステップb)の第1の期間の持続時間及びステップa)での推定煤負荷により推定してもよい。代案又は組み合わせとして、その煤負荷は、粒子フィルタの吸気口と排気口との間の測定圧力差によって推定してもよい。代案又は組み合わせとして、その煤負荷は、エンジンにより排出される煤をエンジン作動パラメータの作用として推定するエンジン煤排出モデル及び粒子フィルタでの作動条件を基にその粒子フィルタ中の煤酸化を推定する煤再生モデルを使用して推定してもよい。このようなモデルにより煤負荷のより正確な推定が導かれる。
−いくつかの実施形態では、再生プロセスは、NOx還元デバイスを脱被毒するために使用してもよい。このプロセスは、ステップa)に先立って再生トリガーを検出するステップを有し、このステップは前述のNOx還元デバイスが被毒されていることを推定する工程を含んでいる。
−いくつかの実施形態では、好ましい第1の温度範囲は450℃と510℃の間であってもよい。
−いくつかの実施形態では、粒子フィルタにおける温度を第2の温度範囲へ徐々に上昇させるステップは600℃を超えるまで、例えば、約620℃から625℃まで、又は640℃を超えるまでの、その粒子フィルタにおける温度に上昇させる工程を含んでもよい。
−いくつかの実施形態では、第2の期間の間、その粒子フィルタにおける温度は前述の第2の範囲内に維持されてもよい。
その第1の期間の後、その粒子フィルタにおける前記排気ガスの温度をその第1の温度範囲より高い第2の温度範囲内に上昇させるステップと、を含み、
前述の第1の期間の後、その粒子フィルタにおける温度を前述の第1の温度範囲より高い第2の温度範囲内に上昇させるステップはその粒子フィルタにおけるその排気ガスの温度の上昇速度を前述の第1の温度範囲から前述の第2の温度範囲に制御する工程を有している。
その内燃エンジン装置は内燃エンジンと、そのエンジンから排気ガスを集め、大気に向けてその排気ガスを排出する排気ラインと、
その排気ライン中の、少なくとも一つの粒子フィルタを有する排気後処理システムと、
その粒子フィルタにおける温度を上げるために配置された加熱手段と、
その加熱手段を制御するコントローラとを有し、前述のコントローラが上記記載の再生プロセスを行うために配置されている。
・ 暖機ディーゼルエンジンを刺激する排気ガスの温度は、一般的には約250〜350℃の範囲である。このような温度で、NOとCO2を形成するためにNO2とCとの間の反応を大部分含みながら、特にDOC又は触媒された粒子フィルタを活用することで、粒子フィルタの「受動的」NO2再生が起こり得る。通常、著しい反応速度(2NO2+C=CO2+2NO)を有するためには、最低250℃とNOx/煤が20(好ましくは50)は要求される。平均排気温度は、一般的にはその応用タイプに依存する。例えば、市内中心部でのバスの排気温度は200℃を下回っていると思われるが、通常、長距離輸送トラックの排気温度は300℃を上回っている。温度を250〜350℃の範囲内にするために、エンジンは「ヒートモード」で作動されることもあり得るが、一般的には、エンジンヒートモードは、常に使用されていない。概して、排気ガスの温度が250℃を下回る場合、受動的再生が非常に低く、また、その排気ガスの温度が200℃を下回る場合、受動的再生は実質的に存在しない。
・ より急速な「能動的」NO2再生は、約420〜550℃の範囲内の温度、好ましくは450〜510℃の間の温度等の、概してより高い温度で起こる。参照することにより組み込まれた特許文献1及び特許文献2中で理論化された「強化された」NO2再生は、能動的NO2再生のより上位のファミリーを形成していると思われている。一般的には、本発明による「能動的」NO2再生は、触媒コーティングした粒子フィルタの使用の有無にかかわらず達成すると思われている。それにもかかわらず、その温度範囲で、本発明中で定義された「能動的」NO2再生には、煤とNO2との反応速度を増加させることによって、触媒コーティングしたフィルタの使用が大いに役に立っており、それによって再生効率が大幅に増加していると思われている。最適化された再生温度は、排気の加熱に要するエネルギーが作り出される方法を考慮して選択され得る。発熱の生成にDOC中の炭化水素酸化を使用する場合、その時に、NO2生成が、酸化した炭化水素量に大きく依存する効果により影響を受けるかもしれない(DOCへのNO酸化と炭化水素酸化の間の競り合い)。よって、一般的には、再生温度、NO2形成、及び炭素酸化の観点でトレードオフをする必要がある。エンジンで生じたNOx量については、エンジン作動条件の変動なしで、本発明による能動的NO2再生を行うことができるとも言える。もちろん、能動的NO2再生を、特にエンジンでのNOx生成の増加を考慮して、それでも尚、変動したエンジン作動条件とともに実行してもよい。
・ O2との反応で全ての煤を実質的に除去する一層急速な「能動的」O2再生が、約600℃を上回る温度、一般的には600〜625℃の間の温度で起こる。その時、急速イベントで全ての煤を除去することが必要な、又は好ましい場合、通常600℃を上回る温度を必要とする。しかし、約550℃から開始すると、触媒されたフィルタを使用する場合、強化される酸素による著しい炭素酸化速度になる傾向がある。O2再生が通常、特に、短期間イベントで全ての煤を除去するために、550℃より高い温度でのO2再生の著しい上昇速度、及び、T>600℃での最終温度を伴い、500℃より高い温度で開始する(能動的NO2再生も起こっている一方で)。
・ 特に、フィルタの煤負荷が安全高温再生レベルよりも高くなる時、約550℃より高い温度で、また、500℃等のより低い温度でさえも、フィルタの非制御再生又は「暴走」再生の実質的危険性がある。従って、例えば、前述のエンジン装置を備えた車両の駐車中には、安全高温再生レベルを上回る煤負荷での能動的再生を行わないこと、又は高度に制御された条件でのみ行うことが好ましい。
・ 通常の粒子フィルタは、安全高温再生レベルの約1.5〜2倍の煤負荷レベルで適切に動作を続ける。
・ 燃焼室(不図示)に燃料を噴射するが、熱再生で燃料を酸化させる燃焼室と酸化触媒(例えば、DOC又はコーティングした触媒付きの粒子フィルタ)で燃料が燃焼しない、又は全て燃焼しないように、エンジンの排気行程の間、又は動力行程に遅れて燃料を噴射するように制御される正規の燃料噴射装置(不図示)。
・ エンジン23の燃焼室(不図示)からのガスの温度を上昇させるための吸気絞りや噴射タイミング等についての特定エンジン作動パラメータの制御。
これら上記の場合において、ヒータ又は加熱手段が内燃エンジンそれ自体と直接連結している。以下に記載の他の場合において、そのヒータ又は加熱手段はEATSの構成部分であってよく、以下のものを含んでもよい。
・ 排気ラインと熱再生で燃料を酸化させる酸化触媒(DOC又はコーティングした触媒付きの粒子フィルタ)中の専用の燃料噴射装置(不図示)(「後処理炭化水素噴射装置」(AHI)、「第7噴射装置」、又は「燃料投与装置」と呼ばれることもある)。
・ 火炎を生成するために燃料と空気を導く排気ライン中の燃料バーナ。
・ 粒子フィルタの前及び/又は粒子フィルタのまわり及び/又は粒子フィルタ中の電気ヒータ。
・ 粒子フィルタにマイクロ波を向けるマイクロ波装置。
そのヒータ又は加熱手段は上述の構造及び方法のいくつかの組み合わせを含んでいてもよい。
Claims (19)
- 排気ラインが粒子フィルタを含み、内燃エンジン装置の前記排気ラインに組み込むのに適した排気ガス後処理装置の再生プロセスであって、
第1の期間の間、前記粒子フィルタにおける排気ガスの温度を第1の温度範囲内に維持するステップと、
前記第1の期間の後、前記粒子フィルタにおける前記排気ガスの該温度を前記第1の温度範囲より高い第2の温度範囲内に上昇させるステップと、を含み、
前記第1の期間の後、前記粒子フィルタにおける該温度を前記第1の温度範囲より高い第2の温度範囲内に上昇させるステップは前記粒子フィルタにおける前記排気ガスの該温度を前記第1の温度範囲から前記第2の温度範囲に制御する工程を有し、
前記粒子フィルタにおける該温度を前記第1の温度範囲より高い前記第2の温度範囲内に上昇させる前記ステップは、可変の経時温度上昇速度で前記粒子フィルタにおける該温度を上昇させる工程を含み、その速度の変動が前記第1の期間の最後に前記粒子フィルタの煤負荷決定の作用として制御されることを特徴とする排気ガス後処理装置の再生プロセス。 - 前記粒子フィルタにおける該温度を前記第1の温度範囲より高い前記第2の温度範囲内に上昇させるステップは、制御された経時温度上昇速度で前記粒子フィルタにおける該温度を上昇させる工程を含み、前記制御された速度は前記粒子フィルタの煤負荷決定の作用として制御されることを特徴とする請求項1に記載のプロセス。
- 前記粒子フィルタにおける該温度は経時温度上昇速度で上昇し、前記速度は時間及び/又は前記粒子フィルタにおける瞬間温度に伴って減少することを特徴とする請求項1に記載のプロセス。
- 排気ラインが粒子フィルタを含み、内燃エンジン装置の前記排気ラインに組み込むのに適した排気ガス後処理装置の再生プロセスであって、
第1の期間の間、前記粒子フィルタにおける排気ガスの温度を第1の温度範囲内に維持するステップと、
前記第1の期間の後、前記粒子フィルタにおける前記排気ガスの該温度を前記第1の温度範囲より高い第2の温度範囲内に上昇させるステップと、を含み、
前記第1の期間の後、前記粒子フィルタにおける該温度を前記第1の温度範囲より高い第2の温度範囲内に上昇させるステップは前記粒子フィルタにおける前記排気ガスの該温度を前記第1の温度範囲から前記第2の温度範囲に制御する工程を有し、
最初に、第1の上昇速度で前記粒子フィルタにおける前記排気ガスの該温度を上昇させ、その後、前記第1の上昇速度とは異なる第2の上昇速度で前記粒子フィルタにおける前記排気ガスの該温度を上昇させることにより、前記粒子フィルタにおける前記排気ガスの該温度を上昇させるステップを有し、
前記第2の上昇速度は、所定の期間の後、前記粒子フィルタの煤負荷の作用として制御されることを特徴とする排気ガス後処理装置の再生プロセス。 - 前記第2の上昇速度が前記第1の上昇速度よりも低いことを特徴とする請求項4に記載のプロセス。
- 前記所定の期間後の前記粒子フィルタの煤負荷が所定のレベルを上回る場合は、前記第2の上昇速度は、前記粒子フィルタの煤負荷が前記所定のレベルを下回る場合の前記第2の上昇速度に比べて減少することを特徴とする請求項4に記載のプロセス。
- 前記第1の上昇速度が固定されていることを特徴とする請求項4に記載のプロセス。
- 前記排気ガス後処理装置が、ディーゼル酸化触媒、及び前記粒子フィルタの少なくとも一つの触媒された部分のうち、少なくとも一つを有することを特徴とする請求項1又は4に記載のプロセス。
- 前記粒子フィルタにおける前記排気ガスの温度を前記第1の温度範囲内に維持する前に、受動的NO2再生をおこなうステップを有していることを特徴とする請求項1又は4に記載のプロセス。
- 前記粒子フィルタの煤負荷が第2の所定レベルになるまで受動的NO2再生をおこなうステップ、及び、
前記粒子フィルタの煤負荷が第2の所定レベルに到達後、前記粒子フィルタにおける前記排気ガスの温度を前記第1の温度範囲内に上昇させるステップと、前記粒子フィルタの煤負荷が安全高温再生レベルを下回るとの決定がなされるまで前記粒子フィルタにおける排気ガスの温度を前記第1の温度範囲内に維持するステップとを有することを特徴とする請求項1又は4に記載のプロセス。 - 前記第2の所定レベルは前記安全高温再生レベルの1.5〜2倍であることを特徴とする請求項10に記載のプロセス。
- 内燃エンジン装置であって、
内燃エンジンと、
前記エンジンから排気ガスを集め、大気に向けて前記排気ガスを排出する排気ラインと、
前記排気ライン中の、少なくとも一つの粒子フィルタを有する排気後処理システムと、
前記粒子フィルタにおける温度を上げるために配置された加熱手段と、
前記加熱手段を制御するコントローラと、を有し、
前記コントローラが請求項1乃至11のいずれかに記載の排気ガス後処理装置の再生プロセスを行うために配置されていることを特徴とする内燃エンジン装置。 - 前記排気後処理システム中の排気ガス後処理装置の再生の必要性を示すトリガーイベントに応じて前記粒子フィルタにおける前記排気ガスの該温度を第1の温度範囲内に上昇させ始めるためにトリガー信号を前記コントローラに提供する手段を有していることを特徴とする請求項12に記載の内燃エンジン装置。
- 前記排気ガス後処理装置は粒子フィルタ、ディーゼル酸化触媒、及びNOx還元触媒のうちの少なくとも一つであることを特徴とする請求項13に記載の内燃エンジン装置。
- 前記コントローラは、前記粒子フィルタにおける該温度の上昇速度を前記第1の温度範囲から前記第2の温度範囲に制御する前記加熱手段を制御するために配置されていることを特徴とする請求項12に記載の内燃エンジン装置。
- 前記粒子フィルタの煤負荷を推定する手段を有することを特徴とする請求項12に記載の内燃エンジン装置。
- 前記コントローラは、前記粒子フィルタの煤負荷が第2の所定レベルになるまで前記粒子フィルタ上の煤が受動的NO2再生によって酸化されるように、ヒータを制御するために配置され、そして、前記粒子フィルタの煤負荷が前記第2の所定レベルになった後、前記粒子フィルタにおける前記排気ガスの該温度を前記第1の温度範囲に上昇させるように前記ヒータを制御し、前記粒子フィルタの煤負荷が前記所定レベルを下回るとの第2の決定が成されるまで前記粒子フィルタにおける排気ガスの該温度を前記第1の温度範囲内に維持することを特徴とする請求項12に記載の内燃エンジン。
- 請求項1乃至11のいずれかに記載の排気ガス後処理装置の再生プロセスを行うために配置された内燃エンジン装置を有する車両。
- 請求項12乃至18のいずれかに記載の内燃エンジン装置を有する車両。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017040051A JP6349426B2 (ja) | 2017-03-03 | 2017-03-03 | 排気後処理装置を再生する方法及び内燃エンジン装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017040051A JP6349426B2 (ja) | 2017-03-03 | 2017-03-03 | 排気後処理装置を再生する方法及び内燃エンジン装置 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016505892A Division JP6118945B2 (ja) | 2013-04-03 | 2013-04-03 | 排気後処理装置を再生する方法及び内燃エンジン装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017160907A JP2017160907A (ja) | 2017-09-14 |
JP6349426B2 true JP6349426B2 (ja) | 2018-06-27 |
Family
ID=59857555
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017040051A Active JP6349426B2 (ja) | 2017-03-03 | 2017-03-03 | 排気後処理装置を再生する方法及び内燃エンジン装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6349426B2 (ja) |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7677028B2 (en) * | 2006-02-28 | 2010-03-16 | Caterpillar Inc. | Particulate trap regeneration temperature control system |
US7980065B2 (en) * | 2007-07-19 | 2011-07-19 | Corning Incorporated | Regeneration method for ceramic honeycomb structures |
JP5660847B2 (ja) * | 2010-10-20 | 2015-01-28 | 三菱重工業株式会社 | ディーゼルエンジンの排気浄化装置 |
-
2017
- 2017-03-03 JP JP2017040051A patent/JP6349426B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2017160907A (ja) | 2017-09-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6118945B2 (ja) | 排気後処理装置を再生する方法及び内燃エンジン装置 | |
CN109477414B (zh) | 用于内燃机的废气再处理的方法和设备 | |
US8844271B2 (en) | Method and apparatus for regenerating a catalyzed diesel particulate filter (DPF) via active NO2-based regeneration with enhanced effective NO2 supply | |
US7484503B2 (en) | System and method for diesel particulate filter regeneration | |
US7861521B2 (en) | Method for regenerating a diesel particulate filter | |
US20120031080A1 (en) | Method and apparatus for predicting peak temperature in a vehicle particulate filter | |
BR112013002992B1 (pt) | método e sistema para regeneração de filtro de partícula de diesel | |
EP3943725A1 (en) | Control of selective catalytic reduction in heavy-duty motor vehicle engines | |
EP3677758B1 (en) | Exhaust gas treatment system and method with improved regeneration | |
JP2010510440A (ja) | 微粒子除去フィルタを再生するために排気管に噴射する燃料の量を決定する方法 | |
CN113661312B (zh) | 用于包括在后处理系统中的催化器的脱硫的系统和方法 | |
JP2017129147A (ja) | 排気後処理装置を再生する方法及び内燃エンジン装置 | |
KR101510414B1 (ko) | 배기 가스 정화 시스템 및 방법 | |
JP6349426B2 (ja) | 排気後処理装置を再生する方法及び内燃エンジン装置 | |
CN116624252A (zh) | 用于确定碳氢化合物含量的方法、计算单元和计算机程序 | |
JP6684334B2 (ja) | 排気後処理装置の再生プロセス及び内燃エンジン装置 | |
EP3612722B1 (en) | Method of regenerating a lean nox trap lnt catalyst | |
US12116919B2 (en) | Control of selective catalytic reduction in heavy-duty motor vehicle engines |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20171227 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20180109 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20180406 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20180515 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20180604 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6349426 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |