JP6617865B2 - エンジンの排気浄化装置 - Google Patents
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- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
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Description
NOx吸蔵触媒は、リーン雰囲気下でNOxを吸蔵し、リッチ雰囲気下でNOxを窒素に還元する。選択還元触媒は、アンモニア等の還元剤を使用して排気中のNOxを窒素に還元する。
また、好ましくは、前記フィルタ再生制御が前記要求判定された際の前記所定時間を、前記パージ制御が要求判定された際の前記所定時間よりも短く設定するとよい。
また、好ましくは、前記フィルタ再生制御及び前記パージ制御の両方が要求判定された際には、前記フィルタ再生制御の実行後に前記パージ制御を実行するとよい。
図1は、本発明の排気浄化装置1が適用された第1の実施形態のディーゼルエンジン(以下、エンジン2)の吸排気系の概略構成図である。
エンジン2は、走行駆動源として車両に搭載されており、多気筒の筒内直接噴射式エンジンであって、図1では簡略して1つの気筒のみ記載している。エンジン2は、各気筒に設けられた燃料噴射ノズル3から、任意の噴射時期及び噴射量で各気筒の燃焼室4内に燃料を噴射可能な構成となっている。
エンジン2の排気通路10には、エンジン2から下流に向かって順番に、NOx吸蔵触媒11(排気浄化触媒)、ディーゼルパティキュレートフィルタ(以下、フィルタ)12、選択還元触媒13が設けられている。
尿素水インジェクタ14から排気通路10内に噴射された尿素水が排気の熱によって加水分解されてアンモニアを発生し選択還元触媒13に到達するように、尿素水インジェクタ14の噴射位置が設定されている。
フィルタ12は、排気中の黒鉛を主成分とする粒子状物質を捕集する。
選択還元触媒13は、尿素水から生成したアンモニアを還元剤として用いて排気中のNOxを還元浄化する。
更に、エンジン2には、エンジン2の回転速度を検出する回転速度センサ20が設けられている。エンジン2の吸気通路5には、吸気流量を検出するエアフローセンサ21が設けられている。選択還元触媒13には、選択還元触媒13の温度を検出する選択還元触媒温度センサ22が設けられている。
また、エンジンコントロールユニット30は、例えば電子制御スロットルバルブ6の開度を絞る所謂吸気絞り等によりエンジン2の排気温度を上昇させるとともに排気の空燃比をリッチにして、NOx吸蔵触媒11に吸着されている硫黄酸化物(硫黄成分)を還元除去するSパージ制御(パージ制御)が可能である(パージ制御部)。
図2は、エンジンコントロールユニット30におけるフィルタ再生制御手順を示すフローチャートである。
図2に示す本実施形態のフィルタ再生制御は、エンジン運転時にエンジンコントロールユニット30において所定期間毎に繰り返し実行される。
ステップS30では、選択還元触媒13におけるアンモニア吸着量Qbが所定値Aより小さいか否かを判別する。アンモニア吸着量Qbは、例えば選択還元触媒13におけるアンモニア吸着量Qbの増加分から消費分を減算して求めればよい。アンモニア吸着量Qbの増加分は、尿素水噴射量と排気温度に依存するアンモニア生成率とアンモニア吸着率との積算値により演算できる。なお、アンモニア吸着率は、アンモニア既吸着量が多い場合に低くなり、選択還元触媒13の温度にも依存する。アンモニア吸着量Qbの消費分は、選択還元触媒13入口のNOx量と選択還元触媒13の温度及びアンモニア既吸着量に依存するNOx浄化率との積算値に、選択還元触媒13の温度及びアンモニア既吸着量に依存する選択還元触媒13から脱離または酸化してしまうアンモニア量を加算した値で求められる。所定値Aは、フィルタ再生制御した際に選択還元触媒13に流入するNOxを十分に還元除去できるアンモニア吸着量に設定すればよい。アンモニア吸着量Qbが所定値Aより小さい場合には、ステップS40に進む。アンモニア吸着量Qbが所定値A以上である場合には、ステップS50に進む。
ステップS50では、タイマ31をオフに(0にリセット)する。そして、ステップS60に進む。
ステップS70では、フィルタ再生制御を実行する。フィルタ再生制御は、上記のように、吸気絞りやポスト噴射等により排気温度を上昇させ、フィルタ12に捕集されているPMを燃焼除去する(フィルタ再生制御部)。そして、本ルーチンを終了する。
ステップS100では、尿素水インジェクタ14から、選択還元触媒13においてNOxを還元除去するための尿素水を噴射させる。そして、ステップS30に戻る。
図3は、エンジンコントロールユニット30におけるSパージ制御手順を示すフローチャートである。
図3に示す本実施形態のSパージ制御は、エンジン運転時にエンジンコントロールユニット30において所定期間毎に繰り返し実行される。
ステップS230では、選択還元触媒13におけるアンモニア吸着量Qbが所定値Bより小さいか否かを判別する。所定値Bは、Sパージ制御した際に選択還元触媒13に流入するNOxを十分に還元除去できるアンモニア吸着量に設定すればよい。アンモニア吸着量Qbが所定値Bより小さい場合には、ステップS240に進む。アンモニア吸着量Qbが所定値B以上である場合には、ステップS250に進む。
ステップS260では、Sパージ条件が成立しているか否かを判別する。Sパージ条件は、例えばエンジン2がSパージ制御可能な所定以上の高負荷運転あることを判定すればよい。Sパージ条件が成立している場合には、ステップS270に進む。Sパージ条件が成立していない場合には、本ルーチンを終了する。
ステップS280では、選択還元触媒温度センサ22から選択還元触媒温度Tbを入力し、選択還元触媒温度Tbが所定値T1より低いか否かを判別する。所定値T1は、尿素水が加水分解されてアンモニアが発生する温度に設定すればよい。選択還元触媒温度Tbが所定値T1より低い場合には、ステップS290に進む。選択還元触媒温度Tbが所定値T1以上である場合には、ステップS300に進む。
ステップS300では、尿素水インジェクタ14から、選択還元触媒13においてNOxを還元除去するための尿素水を噴射させる。そして、ステップS230に戻る。
また、本実施形態におけるNOx吸蔵触媒11を、例えば酸化触媒のような他の排気浄化触媒であってもよい。したがって、このようなNOx吸蔵触媒以外の他の排気浄化触媒が備えられた構成でも、この排気浄化触媒に吸着された硫黄酸化物を除去するSパージ制御において、流出するNOxを選択還元触媒13において除去することができる。
10 排気通路
11 NOx吸蔵触媒(排気浄化触媒)
12 フィルタ
13 選択還元触媒
14 尿素水インジェクタ(還元剤供給部)
30 エンジンコントロールユニット(フィルタ再生制御部、パージ制御部、判定部、昇温制御部)
31 タイマ
Claims (5)
- エンジンの排気通路に設けられ、排気中の粒子状物質を捕集するフィルタと、
前記フィルタの下流側の前記排気通路に設けられ、還元剤を供給する還元剤供給部から供給された還元剤を用いて窒素酸化物を還元除去する選択還元触媒と、
前記フィルタの上流側の前記排気通路に設けられた排気浄化触媒と、
排気温度を上昇させて、前記フィルタに捕集された粒子状物質を燃焼除去するフィルタ再生制御を実行するフィルタ再生制御部と、
排気温度を上昇させて、前記排気浄化触媒に吸着された排気中の硫黄成分を除去するパージ制御を実行するパージ制御部と、
前記フィルタ再生制御または前記パージ制御の実施要求が成された場合に要求判定をする判定部と、
前記フィルタ再生制御または前記パージ制御が前記要求判定された際に、当該フィルタ再生制御またはパージ制御の実施開始前に、前記選択還元触媒における還元剤の吸着量が所定量未満の場合には前記選択還元触媒の温度を所定温度以上に上昇させるともに前記還元剤供給部により前記還元剤を供給する浄化準備制御部と、
を備えることを特徴とするエンジンの排気浄化装置。 - 前記フィルタ再生制御または前記パージ制御が前記要求判定されてからの時間を測定するタイマを備え、
前記浄化準備制御部は、前記タイマにより前記要求判定されてからの時間が所定時間経過した際には、前記フィルタ再生制御または前記パージ制御を強制的に開始させることを特徴とする請求項1に記載のエンジンの排気浄化装置。 - 前記フィルタ再生制御が前記要求判定された際の前記所定時間は、前記パージ制御が要求判定された際の前記所定時間よりも短く設定されることを特徴とする請求項2に記載のエンジンの排気浄化装置。
- 前記フィルタ再生制御または前記パージ制御が中断された際には、次回の前記フィルタ再生制御または前記パージ制御の開始の際における前記所定時間を、中断されていない場合の前記所定時間よりも短く設定されることを特徴とする請求項2または3に記載のエンジンの排気浄化装置。
- 前記フィルタ再生制御及び前記パージ制御の両方が要求判定された際には、前記フィルタ再生制御の実行後に前記パージ制御を実行することを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載のエンジンの排気浄化装置。
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