JP6604310B2 - 排気浄化システムの制御装置 - Google Patents
排気浄化システムの制御装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6604310B2 JP6604310B2 JP2016212700A JP2016212700A JP6604310B2 JP 6604310 B2 JP6604310 B2 JP 6604310B2 JP 2016212700 A JP2016212700 A JP 2016212700A JP 2016212700 A JP2016212700 A JP 2016212700A JP 6604310 B2 JP6604310 B2 JP 6604310B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- reforming
- unit
- control unit
- temperature
- purification system
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
Description
第一出力部は、触媒の状態に応じた信号を出力する。
改質制御部は、第一出力部と電気的に接続し、第一出力部が出力する信号に応じて改質部から排出される気体に含まれる炭化水素化合物一分子当たりの炭素数としての改質炭素数が所望の改質炭素数とするよう改質部における炭化水素化合物の改質反応を制御する。
そこで、本発明の排気浄化システムの制御装置では、改質制御部は、第一出力部が出力する触媒の状態に基づいて改質部における炭化水素化合物の改質反応を制御し、触媒被毒の度合いに相関関係がある炭化水素化合物一分子当たりの炭素数としての改質炭素数を調整する。これにより、触媒の活性温度領域の全域に亘って窒素酸化物の除去率を維持しつつ排気浄化部における炭化水素化合物の触媒被毒の度合いを低減することができる。
本発明の第一実施形態による「排気浄化システムの制御装置」は、内燃機関が排出する排気に含まれる窒素酸化物を排気から除去する「内燃機関の排気浄化システム」に適用される。
そこで、S102では、S101において検出された排気浄化部13の状態に基づいてNOx除去率を維持しつつHC被毒の度合いを比較的小さくする改質炭素数となる炭化水素の改質反応の進行度合いを目標の進行度合いとして設定する。
図3には、排気浄化部13が窒素酸化物を還元可能な活性温度領域におけるNOx除去率およびHC被毒と改質炭素数との関係を示している。図3では、温度軸T3に沿って、例えば、250度以下の低温領域(図3の領域TL3)、250度から450度までの間の中温領域(図3の領域TM3)、および、450度以上の高温領域(図3の領域TH3)におけるNOx除去率(図3に示す「ReNOx」)およびHC被毒の度合い(図3に示す「PoHC」)と改質炭素数(図3に示す「NuC」)との関係を示している。なお、図3に示す特性図において改質炭素数のスケールは、低温領域から高温領域まで全て同じにしてある
S102では、改質制御部29は、図3および図4に示す情報およびS101において検出された排気浄化部13の状態に基づいて、改質部12における炭化水素の改質反応の目標を設定する。
また、ヒータ121によって改質部12の温度を高くすると、改質部12における改質反応が進行するため、改質炭素数は小さくなる。さらに、図7で述べたように、低温領域における改質反応では、温度の変化に対して改質反応が安定していることから、この温度領域での改質反応によって改質炭素数を高い精度で制御することが可能である。
S105では、このように、添加燃料の量および改質部12の温度を制御することによって,改質部12における改質反応を目標の改質反応の進行度合いとする。
また、排気浄化部13における酸素濃度が低くなるとHC被毒の度合いが高まる。そこで、改質制御部29は、酸素濃度センサ24が検出する排気浄化部13を流れる混合気の酸素濃度に基づいて、改質部12における改質反応において改質炭化水素の改質炭素数を小さくする。
図10に示すように、改質炭素数が少なくなると主成分が直鎖パラフィンである改質炭化水素ではNOx除去率が低下するが、含酸素炭化水素を比較的多く含む改質炭化水素ではNOx除去率は向上する。このことから、改質制御部29は、改質炭化水素に含酸素炭化水素が多く含まれる場合、改質炭素数が少なくなるよう改質部12における炭化水素の改質反応を進める制御を行う。
また、図11(b)には、オレフィンにおける改質炭素数とHC被毒の度合いとの関係を示す。図11(b)では、横軸に改質炭素数を示し、縦軸にHC被毒の度合いを示す。図11(b)には、主成分が直鎖パラフィンである改質炭化水素の特性を実線L112で示し、オレフィンを比較的多く含む改質炭化水素の特性を点線L113で示す。
図11に示すように、オレフィンを比較的多く含む改質炭化水素では、改質炭素数が少なくなるとHC被毒の度合いは低くなる一方、NOx除去率は高いままとなる。このことから、改質炭化水素にオレフィンが多く含まれる場合、改質炭素数が少なくなるよう改質部12における炭化水素の改質反応を進める制御を行う。
図12に示すように、低反応性炭化水素を比較的多く含む改質炭化水素では、改質炭素数が多くなるとHC被毒の度合いが高くなる。このことから、改質炭化水素に低反応性炭化水素が多く含まれる場合、改質炭素数が少なくなるよう改質部12における炭化水素の改質反応を進める制御を行う。
S105では、燃料添加部11によって還元剤添加通路110に添加された添加燃料の量やヒータ121による改質部12の加熱を利用して、図10〜12のような情報を基に改質部12における燃料の改質反応を制御する。
制御装置20における排気浄化システムの制御プロセスは、このようにして行われる。
第一実施形態による制御装置20では、流量センサ22、酸素濃度センサ24、および、触媒温度センサ27によって排気浄化部13の状態を検出する。このとき、改質制御部29は、触媒温度センサ27によって検出される排気浄化部13の温度に基づいて改質部12における炭化水素の改質反応を制御する。改質制御部29は、HC被毒の度合いに相関関係がある改質炭素数が所望の改質炭素数となるよう改質反応の進行度合いを制御する。これにより、改質制御部29によって制御される排気浄化システム1は、NOx除去率を維持しつつ排気浄化部13におけるHC被毒の度合いを低減することができる。
改質制御部29では、還元剤添加通路110の混合気の流量を流量センサ21によって検出する。また、反応速度は、還元剤添加通路110の酸素濃度を酸素濃度センサ23によって検出し、改質部12の温度を改質部温度センサ26によって検出し、還元剤添加通路110の炭化水素の濃度を炭化水素濃度センサ28によって検出する。
改質制御部29では、このように、改質反応の進行度合いに関係する複数の因子についての情報に基づいて改質部12における炭化水素の改質反応を制御する。第一実施形態では、添加燃料の量を燃料添加部11において調整することによって改質部12における改質反応の進行度合いを制御することができる。また、改質部12の温度をヒータ121によって調整することによって改質反応の進行度合いを制御することができる。これにより、排気浄化部13に流入する改質炭化水素の改質炭素数が制御できるため、排気浄化システム1は、NOx除去率を向上しつつ排気浄化部13におけるHC被毒の度合いをさらに低減することができる。
次に、本発明の第二実施形態による排気浄化システムの制御装置を図13に基づいて説明する。第二実施形態は、排気系に改質部が設けられている点が第一実施形態と異なる。なお、第一実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
改質部32には、改質部32の温度を変更可能な「温度制御部」としてのヒータ321が設けられている。ヒータ321は、改質制御部39の指令に応じて改質部32の温度を制御する。
次に、本発明の第三実施形態による排気浄化システムの制御装置を図14に基づいて説明する。第三実施形態は、還元剤添加管の上流側が排気系から分岐されている点が第一実施形態と異なる。なお、第一実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
改質部42には、改質部42の温度を変更可能な「温度制御部」としてのヒータ421が設けられている。ヒータ421は、改質制御部49の指令に応じて改質部42の温度を制御する。
次に、本発明の第四実施形態による排気浄化システムの制御装置を図15に基づいて説明する。第四実施形態は、還元剤添加通路を流れる気体の流量を制御可能な点が第一実施形態と異なる。なお、第一実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
次に、本発明の第五実施形態による排気浄化システムの制御装置を図16に基づいて説明する。第五実施形態は、バイパス通路を流れる気体の酸素濃度を制御可能な点が第三実施形態と異なる。なお、第三実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
上述の実施形態では、改質制御部は、排気浄化部の温度によって改質炭素数が変化するよう改質反応の進行度合いを変更するとした。しかしながら、排気浄化部の温度によって改質反応の進行度合いを変更しなくてもよい。排気浄化部を流れる気体の流速や酸素濃度によって改質反応の進行度合いを変更してもよい。
11・・・燃料添加部
12,32,42・・・改質部
13・・・排気浄化部(触媒)
20,30,40・・・制御装置
22・・・流量センサ(第一出力部)
24・・・酸素濃度センサ(第一出力部)
27・・・触媒温度センサ(第一出力部)
29,39,49・・・改質制御部
Claims (15)
- 内燃機関(5)の排気系(6)に設けられ、炭化水素化合物を還元剤として排気に含まれる窒素酸化物を還元可能な触媒(13)と、
前記内燃機関の燃料を添加燃料として排気に添加可能な燃料添加部(11)と、
前記燃料添加部と前記触媒との間に設けられ、添加燃料に含まれる炭化水素化合物を改質可能な改質部(12,32,42)と、
を有する排気浄化システムの制御装置であって、
前記触媒の状態に応じた信号を出力する第一出力部(22,24,27)と、
前記第一出力部と電気的に接続し、前記第一出力部が出力する信号に応じて前記改質部から排出される気体に含まれる炭化水素化合物一分子当たりの炭素数としての改質炭素数が所望の改質炭素数となるよう前記改質部における炭化水素化合物の改質反応を制御する改質制御部(29,39,49)と、
を備える排気浄化システムの制御装置。 - 前記改質制御部は、前記触媒の温度が前記触媒の活性温度領域における中温領域であると前記第一出力部が出力するとき、改質炭素数が前記触媒の活性温度領域における低温領域および高温領域での改質炭素数に比べ少なくなるよう前記改質部における炭化水素化合物の改質反応を制御する請求項1に記載の排気浄化システムの制御装置。
- 前記改質制御部は、前記触媒における気体の流速が増加するにしたがって改質炭素数が少なくするよう前記改質部における炭化水素化合物の改質反応を制御する請求項1または2に記載の排気浄化システムの制御装置。
- 前記改質制御部は、前記触媒における酸素濃度が増加するにしたがって改質炭素数が多くするよう前記改質部における炭化水素化合物の改質反応を制御する請求項1〜3のいずれか一項に記載の排気浄化システムの制御装置。
- 前記改質部の状態に応じた信号を前記改質制御部に出力する第二出力部(21,23,26,28,31,33,36,38)をさらに備え、
前記改質制御部は、前記第二出力部が出力する信号に応じて前記改質部における炭化水素化合物の改質反応を制御する請求項1〜4のいずれか一項に記載の排気浄化システムの制御装置。 - 前記改質制御部は、前記改質部における気体の流速を制御可能な流速制御部(14)を制御可能であって、前記流速制御部によって前記改質部における気体の流速を増加するにしたがって改質炭素数が多くなるよう前記改質部における炭化水素化合物の改質反応を制御する請求項1〜5のいずれか一項に記載の排気浄化システムの制御装置。
- 前記改質制御部は、前記改質部の温度を制御可能な温度制御部(121,321,421)を制御可能であって、前記温度制御部によって前記改質部の温度を高くするにしたがって改質炭素数が少なくなるよう前記改質部における炭化水素化合物の改質反応を制御する請求項1〜6のいずれか一項に記載の排気浄化システムの制御装置。
- 前記改質制御部は、前記改質部における炭化水素化合物の改質反応の進行度合いが温度を高くするにしたがって小さくなるとき、前記温度制御部によって前記改質部の温度を高くするにしたがって改質炭素数が不変となるよう、または、多くなるよう前記改質部における炭化水素化合物の改質反応を制御する請求項7に記載の排気浄化システムの制御装置。
- 前記改質制御部は、前記改質部の温度が前記改質部における炭化水素化合物の改質反応を行うことが可能な温度領域のうち低温となるよう前記温度制御部を制御する請求項7または8に記載の排気浄化システムの制御装置。
- 前記改質制御部は、前記改質部における酸素濃度を制御可能な酸素濃度制御部(15)を制御可能であって、前記酸素濃度制御部によって前記改質部における酸素濃度を増加するにしたがって改質炭素数が少なくなるよう前記改質部における炭化水素化合物の改質反応を制御する請求項1〜9のいずれか一項に記載の排気浄化システムの制御装置。
- 前記改質制御部は、前記改質部の酸素濃度が前記改質部における炭化水素化合物の改質反応を行うことが可能な酸素濃度範囲のうち高い酸素濃度となるよう前記酸素濃度制御部を制御する請求項10に記載の排気浄化システムの制御装置。
- 前記改質制御部は、前記改質部における炭化水素化合物の濃度を制御可能な炭化水素濃度制御部(11)を制御可能であって、前記炭化水素濃度制御部によって前記改質部における炭化水素化合物の濃度を増加するにしたがって改質炭素数が少なくなるよう前記改質部における炭化水素化合物の改質反応を制御する請求項1〜11のいずれか一項に記載の排気浄化システムの制御装置。
- 前記改質制御部は、前記改質部から排出される気体が基準気体より含酸素炭化水素化合物を多く含む場合、改質炭素数が少なくなるよう前記改質部における炭化水素化合物の改質反応を制御する請求項1〜12のいずれか一項に記載の排気浄化システムの制御装置。
- 前記改質制御部は、前記改質部から排出される気体が基準気体より炭素同士の二重結合を含む炭化水素化合物を多く含む場合、改質炭素数が少なくなるよう前記改質部における炭化水素化合物の改質反応を制御する請求項1〜13のいずれか一項に記載の排気浄化システムの制御装置。
- 前記改質制御部は、前記改質部から排出される気体が基準気体より低反応性炭化水素化合物を多く含む場合、改質炭素数が少なくなるよう前記改質部における炭化水素化合物の改質反応を制御する請求項1〜14のいずれか一項に記載の排気浄化システムの制御装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016212700A JP6604310B2 (ja) | 2016-10-31 | 2016-10-31 | 排気浄化システムの制御装置 |
DE102017111610.9A DE102017111610A1 (de) | 2016-05-30 | 2017-05-29 | Steuervorrichtung für ein Abgasreinigungssytem |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016212700A JP6604310B2 (ja) | 2016-10-31 | 2016-10-31 | 排気浄化システムの制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2018071451A JP2018071451A (ja) | 2018-05-10 |
JP6604310B2 true JP6604310B2 (ja) | 2019-11-13 |
Family
ID=62114738
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016212700A Expired - Fee Related JP6604310B2 (ja) | 2016-05-30 | 2016-10-31 | 排気浄化システムの制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6604310B2 (ja) |
-
2016
- 2016-10-31 JP JP2016212700A patent/JP6604310B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2018071451A (ja) | 2018-05-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6508229B2 (ja) | 内燃機関の排気浄化装置の異常診断装置 | |
US7905086B2 (en) | Method for controlling desulfurization in exhaust gas purification system, and exhaust gas purification system | |
JP4686547B2 (ja) | 排気ガス浄化を伴う機関駆動車両 | |
JP2008240577A (ja) | 酸化触媒の劣化診断装置及び劣化診断方法 | |
JP6604310B2 (ja) | 排気浄化システムの制御装置 | |
JP5006805B2 (ja) | 内燃機関の排気浄化装置 | |
JP2008309043A (ja) | 内燃機関の排気浄化装置 | |
JP5155670B2 (ja) | 内燃機関の排気浄化装置 | |
JP4946725B2 (ja) | 排気ガス浄化方法及び排気ガス浄化装置 | |
JP4507018B2 (ja) | 内燃機関の排気浄化装置 | |
JP2008232067A (ja) | エンジンの排気ガス浄化システム | |
JP6528725B2 (ja) | 浄化制御装置 | |
JP2010024957A (ja) | 内燃機関の排気浄化装置 | |
JP5257332B2 (ja) | 排気浄化装置 | |
JP2009013791A (ja) | 異常検出装置、異常検出方法、及び排気浄化制御装置 | |
JP2006220019A (ja) | エンジンの排ガス浄化装置 | |
JP2007071101A (ja) | 排気ガス浄化システムの脱硫制御方法及び排気ガス浄化システム | |
US9808763B2 (en) | Catalyst system for lean NOx reduction with hydrocarbons | |
JP2019203388A (ja) | 排気浄化システム | |
JP2018076812A (ja) | 排気浄化システムの制御装置 | |
JP6459908B2 (ja) | 排気浄化システム及び浄化制御装置 | |
JP2009156065A (ja) | 内燃機関の排気ガス浄化装置 | |
JP5407904B2 (ja) | 排ガス浄化方法及びその装置 | |
JP5161590B2 (ja) | 内燃機関の排気浄化装置 | |
JP2019203387A (ja) | 排気浄化システム |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20181203 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20190821 |
|
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: 20190917 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20190930 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6604310 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |