JP7298575B2 - Exhaust purification system for internal combustion engine - Google Patents

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JP7298575B2 JP2020161760A JP2020161760A JP7298575B2 JP 7298575 B2 JP7298575 B2 JP 7298575B2 JP 2020161760 A JP2020161760 A JP 2020161760A JP 2020161760 A JP2020161760 A JP 2020161760A JP 7298575 B2 JP7298575 B2 JP 7298575B2
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Description

本発明は、内燃機関の排気浄化システムに関する。 The present invention relates to an exhaust purification system for an internal combustion engine.

トラックやバス等の車両に搭載されるディーゼルエンジンの排気ガス中のNOxを浄化するための排気ガス浄化システムとして、尿素水等を還元剤として用いてNOxを窒素と水に還元する選択還元型触媒(SCR:Selective Catalytic Reduction)を用いたシステムが開発され、実現されている。SCRを用いた排気浄化システムは、例えば特許文献1などで開示されている。 As an exhaust gas purification system for purifying NOx in the exhaust gas of diesel engines mounted on vehicles such as trucks and buses, a selective reduction catalyst that reduces NOx to nitrogen and water using urea water etc. as a reducing agent. (SCR: Selective Catalytic Reduction) systems have been developed and implemented. An exhaust gas purification system using SCR is disclosed in Patent Document 1, for example.

SCRを用いた排気浄化システムは、尿素水タンクに貯留された尿素水をSCR上流の排気管に供給し、排気ガスの熱で尿素を加水分解してアンモニアを生成し、このアンモニアによってSCRでNOxを還元するようになっている。尿素水は、例えば排気通路を構成する排気管に設けられた尿素水インジェクターによって適量が噴射される。 An exhaust purification system using an SCR supplies urea water stored in a urea water tank to an exhaust pipe upstream of the SCR. is set to be returned. An appropriate amount of urea water is injected by, for example, a urea water injector provided in an exhaust pipe forming an exhaust passage.

また、尿素水に代えてアンモニアを排気管内に供給する技術も知られている(例えば特許文献2参照)。 Also, there is known a technique of supplying ammonia into an exhaust pipe instead of urea water (see, for example, Patent Document 2).

SCRは、触媒反応が活性化する最適な温度がある(以下これを「活性化温度」と呼ぶ)。活性化温度は、触媒の種類にもよるが、例えば200℃程度である。 SCR has an optimum temperature at which the catalytic reaction is activated (hereinafter referred to as "activation temperature"). The activation temperature is, for example, about 200° C., depending on the type of catalyst.

ここで、排気温度が低下すると、SCRの活性化温度よりも低くなり、触媒の反応効率が低下する。なお、触媒としてLNT(Lean NOx Trap)などのNOx吸蔵触媒を用いた場合にも同様であり、LNTの活性化温度よりも低くなると触媒の反応効率が低下する。 Here, when the exhaust temperature drops, it becomes lower than the activation temperature of the SCR, and the reaction efficiency of the catalyst drops. The same is true when a NOx storage catalyst such as LNT (Lean NOx Trap) is used as the catalyst, and the reaction efficiency of the catalyst decreases when the temperature is lower than the activation temperature of the LNT.

これを考慮して、例えば特許文献3などに開示されているように、排気管内の温度を昇温することにより、触媒の反応効率の低下を防止する技術がある。特許文献3では、LNTの上流側に設けられている酸化触媒(DOC:Diesel Oxidation Catalyst)に未燃燃料を供給し、DOCによる未燃燃料の酸化により発生する熱で排気を昇温することで、下流側のLNTの触媒反応を高める構成が開示されている。 In consideration of this, there is a technique for preventing the reaction efficiency of the catalyst from decreasing by increasing the temperature inside the exhaust pipe, as disclosed in Patent Document 3, for example. In Patent Document 3, unburned fuel is supplied to an oxidation catalyst (DOC: Diesel Oxidation Catalyst) provided upstream of the LNT, and the heat generated by oxidation of the unburned fuel by DOC raises the temperature of the exhaust gas. , a configuration is disclosed that enhances the catalysis of downstream LNTs.

特開2012-7557号公報JP 2012-7557 A 特開2013-124569号公報JP 2013-124569 A 特開2013-194702号公報JP 2013-194702 A

ところが、未燃燃料の排気管への直接噴射やエンジンへのポスト噴射により排気の昇温を行うと、CO2が発生してしまう欠点がある。 However, if the temperature of the exhaust gas is raised by directly injecting unburned fuel into the exhaust pipe or by post-injecting it into the engine, there is a drawback that CO2 is generated.

本発明は、以上の点を考慮してなされたものであり、CO2の発生を抑制しつつ、排気温度を触媒の活性化温度に昇温して排気浄化効率を向上し得る、排気浄化システムを提供する。 The present invention has been made in consideration of the above points, and provides an exhaust gas purification system capable of increasing the exhaust gas temperature to the activation temperature of the catalyst to improve the exhaust gas purification efficiency while suppressing the generation of CO2. offer.

本発明の内燃機関の排気浄化システムの一つの態様は、
内燃機関の排気を浄化する排気浄化システムであって、
前記内燃機関の排気管に配置されたNOx還元型触媒又はNOx吸蔵触媒と、
前記NOx還元型触媒又はNOx吸蔵触媒よりも上流側の前記排気管に配置された酸化触媒と、
前記酸化触媒にアンモニアを供給するアンモニア供給装置と、
排気昇温要求に基づいて、前記アンモニア供給装置による前記酸化触媒へのアンモニアの供給を制御する制御部と、
を備える。
One aspect of the exhaust gas purification system for an internal combustion engine of the present invention includes:
An exhaust purification system for purifying exhaust gas from an internal combustion engine,
a NOx reduction catalyst or NOx storage catalyst disposed in an exhaust pipe of the internal combustion engine;
an oxidation catalyst arranged in the exhaust pipe upstream of the NOx reduction catalyst or the NOx storage catalyst;
an ammonia supply device for supplying ammonia to the oxidation catalyst;
a control unit that controls supply of ammonia to the oxidation catalyst by the ammonia supply device based on an exhaust temperature increase request;
Prepare.

本発明によれば、CO2の発生を抑制しつつ、排気温度を触媒の活性化温度に昇温して排気浄化効率を向上させることができる。 According to the present invention, it is possible to increase the exhaust gas temperature to the activation temperature of the catalyst while suppressing the generation of CO2, thereby improving the exhaust purification efficiency.

実施の形態1の排気浄化システムの要部構成を示した図The figure which showed the principal part structure of the exhaust gas purification system of Embodiment 1. 実施の形態1による昇温制御の説明に供するフローチャートFlowchart for explaining temperature increase control according to Embodiment 1 実施の形態2の排気浄化システムの要部構成を示した図The figure which showed the principal part structure of the exhaust gas purification system of Embodiment 2. 実施の形態2による昇温制御の説明に供するフローチャートFlowchart for explaining temperature increase control according to Embodiment 2

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

<1>実施の形態1
<1-1>排気浄化システムの構成
図1は、本実施の形態の排気浄化システムの要部構成を示した図である。本実施形態では、本発明を、ディーゼルエンジン10の排気浄化システム100に適用した態様について説明する。ただし、本実施形態に係る排気浄化システムは、ディーゼルエンジン10の排気浄化システム100に限らず、ガソリンエンジンの排気浄化システムにも適用し得る。
<1> Embodiment 1
<1-1> Configuration of Exhaust Purification System FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a main part of an exhaust purification system according to the present embodiment. In this embodiment, a mode in which the present invention is applied to an exhaust purification system 100 for a diesel engine 10 will be described. However, the exhaust gas purification system according to the present embodiment is applicable not only to the exhaust gas purification system 100 for the diesel engine 10, but also to an exhaust gas purification system for a gasoline engine.

排気浄化システム100は、例えば、トラック等の車両に搭載されており、エンジン10の排気ガス中のNOxを浄化する。 The exhaust purification system 100 is mounted on a vehicle such as a truck, for example, and purifies NOx in the exhaust gas of the engine 10 .

エンジン10は、例えば、燃焼室、燃焼室内で燃料を噴射する燃料噴射装置、及び、燃料噴射装置を制御するエンジンECU等(図示せず)を含んで構成される。エンジン10は、燃焼室内で、燃料と空気の混合気を燃焼及び膨張させて、動力を発生する。エンジン10には、燃焼室内に空気を導入する吸気管20と、燃焼室から排出される燃焼後の排気ガスを、車両の外部に排出する排気管30と、が接続されている。 The engine 10 includes, for example, a combustion chamber, a fuel injection device that injects fuel into the combustion chamber, and an engine ECU (not shown) that controls the fuel injection device. Engine 10 combusts and expands a mixture of fuel and air in a combustion chamber to generate power. The engine 10 is connected to an intake pipe 20 that introduces air into the combustion chamber and an exhaust pipe 30 that discharges post-combustion exhaust gas from the combustion chamber to the outside of the vehicle.

排気浄化システム100は、DOC(Diesel Oxidation Catalyst)101、DPF(Diesel Particulate Filter)102及びSCR(Selective Catalytic Reduction)103を有する。なお、排気浄化システム100は、触媒として、SCR103に加えて、あるいは、SCRに代えて、LNT(Lean NOx Trap)などを有していてもよい。 The exhaust purification system 100 has a DOC (Diesel Oxidation Catalyst) 101 , a DPF (Diesel Particulate Filter) 102 and an SCR (Selective Catalytic Reduction) 103 . The exhaust purification system 100 may have a LNT (Lean NOx Trap) or the like as a catalyst in addition to the SCR 103 or instead of the SCR.

DOC101は、酸化アルミニウム又は金属等からなる担持体に、ロジウム、酸化セリウム、白金、酸化アルミニウム等を担持して形成される。DOC101は、排気中の未燃成分(炭化水素HC及び一酸化炭素CO)を酸化除去するとともに、このときの反応熱で排気ガスを加熱昇温し、また排気中のNOをNO2に酸化する。 The DOC 101 is formed by supporting rhodium, cerium oxide, platinum, aluminum oxide, or the like on a carrier made of aluminum oxide, metal, or the like. The DOC 101 oxidizes and removes unburned components (hydrocarbons HC and carbon monoxide CO) in the exhaust gas, heats the exhaust gas with the heat of reaction at this time, and oxidizes NO in the exhaust gas to NO2.

DPF102は、触媒付きフィルターからなり、排気中に含まれる粒子状物質(PM: Particulate Matter)を捕集するとともに、捕集したPMを燃焼除去する。 The DPF 102 consists of a filter with a catalyst, collects particulate matter (PM) contained in the exhaust gas, and burns and removes the collected PM.

SCR103は、例えば円柱形状を有し、セラミックで作製されたハニカム担体を有する。ハニカム壁面には、例えばゼオライトやバナジウム等の触媒が担持又はコーティングされる。SCR103は、アンモニアを吸蔵するとともに、当該吸蔵したアンモニアによって排気ガス中からNOxを選択的に還元浄化する。 The SCR 103 has, for example, a cylindrical honeycomb support made of ceramic. The honeycomb walls are supported or coated with a catalyst such as zeolite or vanadium. The SCR 103 stores ammonia and selectively reduces and purifies NOx from the exhaust gas by the stored ammonia.

排気浄化システム100は、排気管30内にアンモニアを供給するアンモニア供給装置110を有する。アンモニア供給装置110は、液化アンモニア(液化NH3)を貯蔵するアンモニアタンク111、遮断弁112、減圧弁113、流量調整弁114、115及びアンモニア噴射ポート116、117を有する。 The exhaust purification system 100 has an ammonia supply device 110 that supplies ammonia into the exhaust pipe 30 . The ammonia supply device 110 has an ammonia tank 111 that stores liquefied ammonia (liquefied NH3), a shutoff valve 112, a pressure reducing valve 113, flow control valves 114 and 115, and ammonia injection ports 116 and 117.

また、排気浄化システム100は、DOC101の上流側の排気管内に未燃燃料を供給する未燃燃料供給装置120を有する。未燃燃料供給装置120は、ディーゼルエンジン10の燃料を貯蔵している燃料タンク121と、燃料タンク121内の燃料をDOC101の上流側の排気管30内に噴射する未燃燃料インジェクター122と、を有する。 The exhaust purification system 100 also has an unburned fuel supply device 120 that supplies unburned fuel into the exhaust pipe on the upstream side of the DOC 101 . The unburned fuel supply device 120 includes a fuel tank 121 that stores fuel for the diesel engine 10, and an unburned fuel injector 122 that injects the fuel in the fuel tank 121 into the exhaust pipe 30 on the upstream side of the DOC 101. have.

さらに、排気浄化システム100は、ECU(Electronic Control Unit)130を有する。ECU130は、排気浄化システム100の動作を制御する。 Furthermore, the exhaust purification system 100 has an ECU (Electronic Control Unit) 130 . ECU 130 controls the operation of exhaust purification system 100 .

ECU130は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、入力ポート、及び出力ポート等を含んで構成されている。ECU130の後述する機能は、例えば、CPUがROM、RAM等に記憶された制御プログラムや各種データを参照することによって実現される。但し、当該機能は、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア回路によっても実現できることは勿論である。 The ECU 130 includes, for example, a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), an input port, an output port, and the like. Functions of the ECU 130, which will be described later, are realized, for example, by the CPU referring to control programs and various data stored in ROM, RAM, or the like. However, the function is not limited to processing by software, and can of course be realized by a dedicated hardware circuit.

なお、ECU130は、エンジン10のエンジンECU(図示せず)等と通信することで、これらを制御したり、これらの状態を取得したりする。 The ECU 130 communicates with an engine ECU (not shown) of the engine 10 and the like to control them and acquire their states.

ECU130は、アンモニア供給装置110によるDOC101へのアンモニアの供給を制御する制御部として機能する。また、ECU130は、未燃燃料供給装置120によるDOC101の上流側の排気管30への未燃燃料の供給を制御する。 The ECU 130 functions as a control unit that controls the supply of ammonia to the DOC 101 by the ammonia supply device 110 . The ECU 130 also controls supply of unburned fuel to the exhaust pipe 30 on the upstream side of the DOC 101 by the unburned fuel supply device 120 .

具体的には、ECU130は、SCR103の入り口に設けられた温度センサー141、DOC101の入り口に設けられた温度センサー142により検出された温度情報を入力し、当該温度情報に基づいて、遮断弁112、流量調整弁114、115の開度を制御することにより、アンモニア噴射ポート116、117から噴射されるアンモニアの量を制御する。同様に、ECU130は、温度センサー141、142により検出された温度情報を入力し、当該温度情報に基づいて、未燃燃料インジェクター122からの未燃燃料の噴射量を制御する。 Specifically, the ECU 130 inputs temperature information detected by a temperature sensor 141 provided at the entrance of the SCR 103 and a temperature sensor 142 provided at the entrance of the DOC 101, and based on the temperature information, the shutoff valve 112, By controlling the opening degrees of the flow control valves 114 and 115, the amount of ammonia injected from the ammonia injection ports 116 and 117 is controlled. Similarly, ECU 130 receives temperature information detected by temperature sensors 141 and 142, and controls the injection amount of unburned fuel from unburned fuel injector 122 based on the temperature information.

<1-2>昇温制御
次に、本実施の形態による昇温制御について説明する。
<1-2> Temperature Increase Control Next, temperature increase control according to the present embodiment will be described.

図2は、本実施の形態による昇温制御の説明に供するフローチャートである。図2のフローチャートは、ECU130によって実行される。 FIG. 2 is a flow chart for explaining temperature increase control according to the present embodiment. The flowchart of FIG. 2 is executed by the ECU 130. FIG.

ECU130は、昇温制御を開始すると、ステップS11において、温度センサー141によって検出された温度情報を入力することで、排気温情報を取得する。 When the temperature increase control is started, the ECU 130 acquires exhaust temperature information by inputting temperature information detected by the temperature sensor 141 in step S11.

ECU130は、続くステップS12において、排気昇温要求があるか否か判断する。具体的には、ECU130は、排気温がSCR活性温度(例えば200℃)未満であれば、排気昇温要求があると判断し、排気温がSCR活性温度以上であれば排気昇温要求がないと判断する。なお、ステップS12で用いる閾値(SCR活性温度)は、勿論、用いるSCR触媒の種類や構造によって適宜設定することが好ましい。 In the subsequent step S12, the ECU 130 determines whether or not there is an exhaust temperature increase request. Specifically, the ECU 130 determines that there is an exhaust temperature increase request if the exhaust temperature is less than the SCR activation temperature (for example, 200° C.), and that there is no exhaust temperature increase request if the exhaust temperature is equal to or higher than the SCR activation temperature. I judge. The threshold value (SCR activation temperature) used in step S12 is, of course, preferably set appropriately according to the type and structure of the SCR catalyst used.

ECU130は、ステップS12で否定結果を得た場合(ステップS12;NO)、当該昇温制御を終了する。 When the ECU 130 obtains a negative result in step S12 (step S12; NO), it ends the temperature increase control.

一方、ECU130は、ステップS12で肯定結果を得た場合(ステップS12;YES)、ステップS13に移る。ECU130は、ステップS13において、温度センサー142によって検出された排気温度がDOC101のアンモニア燃焼温度未満であるか否か判断する。 On the other hand, when a positive result is obtained in step S12 (step S12; YES), the ECU 130 proceeds to step S13. The ECU 130 determines whether or not the exhaust temperature detected by the temperature sensor 142 is lower than the ammonia combustion temperature of the DOC 101 in step S13.

ECU130は、ステップS13で肯定結果を得た場合(ステップS13;YES)、ステップS14に移って、DOC101に未燃燃料を供給する。具体的には、ECU130は、ステップS14において、未燃燃料インジェクター122から未燃燃料を噴射させる。 When a positive result is obtained in step S13 (step S13; YES), the ECU 130 proceeds to step S14 and supplies the DOC 101 with unburned fuel. Specifically, the ECU 130 causes the unburned fuel injector 122 to inject unburned fuel in step S14.

これに対して、ECU130は、ステップS13で否定結果を得た場合(ステップS13;NO)、ステップS15に移って、DOC101にアンモニアを供給する。具体的には、ECU130は、ステップS15において、遮断弁112及び流量調整弁115を開状態に制御することで、アンモニア噴射ポート117からアンモニアを噴射させる。 On the other hand, when a negative result is obtained in step S13 (step S13; NO), the ECU 130 proceeds to step S15 and supplies the DOC 101 with ammonia. Specifically, the ECU 130 causes the ammonia injection port 117 to inject ammonia by controlling the shutoff valve 112 and the flow rate adjustment valve 115 to be open in step S15.

ECU130は、ステップS14又はステップS15の処理を行った後に、あるいは、ステップS14又はステップS15の処理を行いながら、ステップS11に戻る。 After performing the process of step S14 or step S15, or while performing the process of step S14 or step S15, the ECU 130 returns to step S11.

なお、ステップS13で用いる閾値(DOC101のアンモニア燃焼温度)は、勿論、用いるDOCの種類や構造によって適宜設定することが好ましい。 The threshold (the ammonia combustion temperature of the DOC 101) used in step S13 is, of course, preferably set appropriately according to the type and structure of the DOC used.

要は、本実施の形態の制御は、排気温度が所定閾値未満の場合には、DOC101にアンモニアを供給してしまうと、DOC101によってアンモニアの燃焼(酸化)が十分に行われず、昇温効果が低くなるので、最初はDOC101に未燃燃料を供給して排気温を所定閾値まで上昇させる。そして、排気温度が所定閾値まで達した場合には、DOC101にアンモニアを供給してアンモニアによる昇温を行うようにする。 In short, in the control of the present embodiment, when the exhaust gas temperature is less than the predetermined threshold, if ammonia is supplied to the DOC 101, the ammonia is not sufficiently burned (oxidized) by the DOC 101, resulting in a temperature raising effect. Since it becomes lower, first, unburned fuel is supplied to the DOC 101 to raise the exhaust gas temperature to a predetermined threshold value. Then, when the exhaust temperature reaches a predetermined threshold value, ammonia is supplied to the DOC 101 to raise the temperature using ammonia.

これにより、未燃燃料のみで排気温を昇温する場合と比較して、CO2の発生を抑制できる。 As a result, the generation of CO2 can be suppressed as compared with the case where the exhaust gas temperature is raised only with unburned fuel.

ここで、図2で示した制御は、DOC101の燃焼可能温度が、アンモニアよりも未燃燃料の方が低いことを前提としている。 Here, the control shown in FIG. 2 is based on the premise that the combustible temperature of the DOC 101 is lower for unburned fuel than for ammonia.

ECU130は、DOC101によるアンモニア燃焼によって、排気温がSCRの活性温度まで昇温されると、流量調整弁114を開状態に制御してSCR103にアンモニアを供給する。このとき、ECU130は、流量調整弁115を閉状態に制御してもよく、開状態のままに制御してもよい。 When the DOC 101 burns ammonia and the exhaust gas temperature rises to the SCR activation temperature, the ECU 130 controls the flow control valve 114 to open to supply ammonia to the SCR 103 . At this time, the ECU 130 may control the flow regulating valve 115 to be closed or may be controlled to remain open.

以上の構成によれば、内燃機関の排気管30に配置されたSCR103と、SCR103よりも上流側の排気管30に配置されたDOC101と、DOC101にアンモニアを供給するアンモニア供給装置110と、排気昇温要求に基づいて、アンモニア供給装置110によるDOC101へのアンモニアの供給を制御する制御部(ECU130)と、を設けたことにより、CO2の発生を抑制しつつ、排気温度を触媒の活性化温度に昇温して排気浄化効率を向上させることができる。 According to the above configuration, the SCR 103 arranged in the exhaust pipe 30 of the internal combustion engine, the DOC 101 arranged in the exhaust pipe 30 on the upstream side of the SCR 103, the ammonia supply device 110 that supplies ammonia to the DOC 101, By providing a control unit (ECU 130) that controls the supply of ammonia to the DOC 101 by the ammonia supply device 110 based on the temperature request, the exhaust temperature can be adjusted to the activation temperature of the catalyst while suppressing the generation of CO2. Exhaust purification efficiency can be improved by raising the temperature.

ここで、DOC101でのアンモニア燃焼により発生するのは、無害で温室効果のないN2とH2Oである。一部のアンモニアは、NOxとなるが、下流のSCR103でN2とH2Oに浄化されるので環境への影響はない。 Here, the combustion of ammonia in DOC 101 produces N2 and H2O, which are harmless and have no greenhouse effect. Some of the ammonia becomes NOx, but it is purified to N2 and H2O in the downstream SCR 103, so there is no impact on the environment.

また、本実施の形態によれば、アンモニア供給装置110を、DOC101とSCR103とで共有しているので、排気浄化システムの大型化も抑制できる。ただし、SCR103にはアンモニアに代えて尿素水を供給する構成にしてもよい。 Further, according to the present embodiment, since the ammonia supply device 110 is shared by the DOC 101 and the SCR 103, it is possible to suppress an increase in the size of the exhaust purification system. However, the SCR 103 may be configured to supply urea water instead of ammonia.

なお、ステップS14における未燃燃料によるSCR103の予備的な昇温は、上述したように未燃燃料インジェクター122から排気管30内への未燃燃料の噴射のみで行ってもよく、未燃燃料インジェクター122から排気管30内への未燃燃料の噴射と、エンジンによる排気温の昇温とを組み合わせて行ってもよい。DOC101は、低い温度では酸化反応が鈍くなるので、未燃燃料インジェクター122から排気管30内への未燃燃料の噴射と、エンジン10による排気温の昇温とを組み合わせることが好ましい。 Note that the preliminary temperature rise of the SCR 103 by unburned fuel in step S14 may be performed only by injecting unburned fuel from the unburned fuel injector 122 into the exhaust pipe 30 as described above. The injection of unburned fuel from 122 into the exhaust pipe 30 and the temperature rise of the exhaust gas by the engine may be combined. Since the oxidation reaction of the DOC 101 slows down at low temperatures, it is preferable to combine the injection of unburned fuel from the unburned fuel injector 122 into the exhaust pipe 30 and the temperature rise of the exhaust gas by the engine 10 .

さらに、未燃燃料インジェクター122から排気管30内への未燃燃料の噴射と、排気管30内に設けた電気ヒーター(図示せず)による排気温の昇温と、を組み合わせることでステップS14の予備的な昇温を行うようにしてもよい。 Further, by combining the injection of unburned fuel from the unburned fuel injector 122 into the exhaust pipe 30 and the temperature rise of the exhaust gas by an electric heater (not shown) provided inside the exhaust pipe 30, Preliminary temperature rise may be performed.

なお、本実施の形態では、本発明を、NOxを浄化するための触媒としてSCR103を用いた排気浄化システム100に適用した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、要は、反応が温度に依存したNOx還元型触媒又はNOx吸蔵触媒を用いる場合に広く適用できる。つまり、制御部(ECU130)は、NOx還元型触媒又はNOx吸蔵触媒の活性化温度と、排気温との関係基づいて、排気昇温要求の有無を判断し、排気昇温要求があると判断した場合に、DOC101にアンモニアを供給すればよい。 In the present embodiment, the case where the present invention is applied to the exhaust gas purification system 100 using the SCR 103 as a catalyst for purifying NOx has been described, but the present invention is not limited to this. It can be widely applied when using temperature dependent NOx reduction type catalysts or NOx storage catalysts. That is, the control unit (ECU 130) determines whether or not there is an exhaust temperature increase request based on the relationship between the activation temperature of the NOx reduction catalyst or NOx storage catalyst and the exhaust temperature, and determines that there is an exhaust temperature increase request. In this case, ammonia should be supplied to the DOC 101 .

<2>実施の形態2
<2-1>排気浄化システムの構成
図1との対応部分に同一符号が付された図3は、実施の形態2の排気浄化システムの要部構成を示した図である。本実施の形態の排気浄化システム200は、図1の排気浄化システム100と比較して、アンモニア噴射ポート117の近傍に点火装置150が設けられている。点火装置150は、例えばスパークプラグ又はグロープラグである。点火装置150の点火は、ECU130によって制御される。また、排気浄化システム200は、排気浄化システム100と比較して、未燃燃料供給装置120が省略されている。
<2> Embodiment 2
<2-1> Configuration of Exhaust Purification System FIG. 3, in which parts corresponding to those in FIG. The exhaust purification system 200 of the present embodiment is provided with an ignition device 150 in the vicinity of the ammonia injection port 117 as compared with the exhaust purification system 100 of FIG. Ignition device 150 is, for example, a spark plug or a glow plug. Ignition of ignition device 150 is controlled by ECU 130 . Further, compared with the exhaust gas purification system 100, the exhaust gas purification system 200 does not include the unburned fuel supply device 120. As shown in FIG.

図2との対応部分に同一符号が付された図4は、本実施の形態による昇温制御の説明に供するフローチャートである。以下では、図2の制御と異なるステップのみ説明する。 FIG. 4, in which parts corresponding to those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, is a flowchart for explaining the temperature increase control according to the present embodiment. Only steps different from the control in FIG. 2 will be described below.

ECU130は、ステップS13で肯定結果を得た場合(ステップS13;YES)、ステップS21に移って、遮断弁112及び流量調整弁115を開状態に制御することでアンモニア噴射ポート117からアンモニアを噴射させるとともに、点火装置150を点火させる。これにより、点火装置150によってアンモニアを燃焼させて排気温を昇温する。 When a positive result is obtained in step S13 (step S13; YES), the ECU 130 proceeds to step S21 and controls the cutoff valve 112 and the flow rate adjustment valve 115 to open to inject ammonia from the ammonia injection port 117. At the same time, the ignition device 150 is ignited. As a result, the ignition device 150 burns ammonia to raise the temperature of the exhaust gas.

これに対して、ECU130は、ステップS13で否定結果を得た場合(ステップS13;NO)、ステップS22に移って、遮断弁112及び流量調整弁115を開状態に制御することでアンモニア噴射ポート117からアンモニアを噴射させることで、DOC101にアンモニアを供給する。ステップS22では、ECU130は、点火装置150を点火させない。 On the other hand, when a negative result is obtained in step S13 (step S13; NO), the ECU 130 proceeds to step S22 and controls the cutoff valve 112 and the flow rate adjustment valve 115 to open, thereby opening the ammonia injection port 117. Ammonia is supplied to the DOC 101 by injecting ammonia from the . In step S22, the ECU 130 does not cause the ignition device 150 to ignite.

ECU130は、ステップS21又はステップS22の処理を行った後に、あるいは、ステップS21又はステップS22の処理を行いながら、ステップS11に戻る。 After performing the process of step S21 or step S22, or while performing the process of step S21 or step S22, the ECU 130 returns to step S11.

以上説明したように、本実施の形態によれば、アンモニア供給装置110のアンモニア噴射口(アンモニア噴射ポート117)近傍に配置された加熱部(点火装置150)を設け、制御部(ECU130)は、排気昇温要求が生じた場合であって、(i)排気温度がDOC101におけるアンモニア燃焼温度未満の場合にはアンモニア供給装置110から供給されたアンモニアを加熱部(点火装置150)によって加熱して燃焼させることで排気温度を上昇させ、(ii)排気温度がDOC101におけるアンモニア燃焼温度以上の場合にはDOC101にアンモニアを供給してDOC101で燃焼させることで排気温度を上昇させる。 As described above, according to the present embodiment, the heating unit (igniter 150) arranged near the ammonia injection port (ammonia injection port 117) of the ammonia supply device 110 is provided, and the control unit (ECU 130) When an exhaust temperature increase request occurs and (i) when the exhaust temperature is lower than the ammonia combustion temperature in the DOC 101, the ammonia supplied from the ammonia supply device 110 is heated by the heating unit (ignition device 150) and burned. (ii) when the exhaust temperature is equal to or higher than the ammonia combustion temperature in the DOC 101, ammonia is supplied to the DOC 101 and burned in the DOC 101 to raise the exhaust temperature.

これにより、実施の形態1と比較して、未燃燃料を用いた昇温を行わなくても済むので、CO2の発生をより抑制することができるようになる。 As a result, compared with the first embodiment, it is not necessary to raise the temperature using unburned fuel, so the generation of CO2 can be further suppressed.

なお、本実施の形態では、加熱部としてアンモニアを燃焼させる点火装置150を設けた場合について述べたが、加熱部はこれに限らない。要は、加熱部は排気温をDOC101のアンモニア燃焼温度まで昇温させることができるものであればよい。例えば、加熱部は、電気ヒーターなどであってもよい。 In this embodiment, the case where the ignition device 150 for burning ammonia is provided as the heating unit has been described, but the heating unit is not limited to this. The point is that the heating unit should be able to raise the temperature of the exhaust gas to the ammonia combustion temperature of the DOC 101 . For example, the heating unit may be an electric heater or the like.

上述の実施の形態は、本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することの無い範囲で、様々な形で実施することができる。 The above-described embodiments are merely examples of specific implementations of the present invention, and the technical scope of the present invention should not be construed to be limited by these. That is, the present invention can be embodied in various forms without departing from its spirit or essential characteristics.

上述の実施の形態では、流量調整弁114、115とアンモニア噴射ポート116、117とを別体に示したが、流量調整弁114とアンモニア噴射ポート116、流量調整弁115とアンモニア噴射ポート117は、それぞれ一体に構成されていてもよい。 In the above-described embodiment, the flow control valves 114, 115 and the ammonia injection ports 116, 117 are shown separately, but the flow control valve 114 and the ammonia injection port 116, the flow control valve 115 and the ammonia injection port 117 are Each may be configured integrally.

本発明は、CO2の発生を抑制しつつ、排気温度を触媒の活性化温度に昇温して排気浄化効率を向上できるといった効果を有し、触媒反応が温度に依存する(活性化温度を有する)触媒を用いた排気浄化システムに広く適用可能である。 The present invention has the effect of increasing the exhaust gas temperature to the activation temperature of the catalyst while suppressing the generation of CO2, thereby improving the exhaust purification efficiency. ) Widely applicable to exhaust purification systems using catalysts.

10 ディーゼルエンジン(エンジン)
20 吸気管
30 排気管
100、200 排気浄化システム
101 DOC(酸化触媒)
102 DPF(ディーゼル微粒子捕集フィルター)
103 SCR(選択還元型触媒)
110 アンモニア供給装置
111 アンモニアタンク
112 遮断弁
113 減圧弁
114、115 流量調整弁
116、117 アンモニア噴射ポート
120 未燃燃料供給装置
121 燃料タンク
122 未燃燃料インジェクター
130 ECU(制御部)
141、142 温度センサー
150 点火装置
10 diesel engine (engine)
20 intake pipe 30 exhaust pipe 100, 200 exhaust purification system 101 DOC (oxidation catalyst)
102 DPF (Diesel Particulate Filter)
103 SCR (selective reduction catalyst)
110 ammonia supply device 111 ammonia tank 112 cutoff valve 113 pressure reducing valve 114, 115 flow control valve 116, 117 ammonia injection port 120 unburned fuel supply device 121 fuel tank 122 unburned fuel injector 130 ECU (control unit)
141, 142 temperature sensor 150 ignition device

Claims (5)

内燃機関の排気を浄化する排気浄化システムであって、
前記内燃機関の排気管に配置されたNOx還元型触媒又はNOx吸蔵触媒と、
前記NOx還元型触媒又はNOx吸蔵触媒よりも上流側の前記排気管に配置された酸化触媒と、
前記酸化触媒にアンモニアを供給するアンモニア供給装置と、
排気昇温要求に基づいて、前記アンモニア供給装置による前記酸化触媒へのアンモニアの供給を制御する制御部と、
前記酸化触媒に未燃燃料を供給する未燃燃料供給装置と、
を備え
前記制御部は、前記排気昇温要求が生じた場合であって、(i)排気温度が前記酸化触媒におけるアンモニア燃焼温度未満の場合には前記酸化触媒に前記未燃燃料を供給することで排気温度を上昇させ、(ii)排気温度が前記酸化触媒におけるアンモニア燃焼温度以上の場合には前記酸化触媒に前記アンモニアを供給することで排気温度を上昇させる、
排気浄化システム。
An exhaust purification system for purifying exhaust gas from an internal combustion engine,
a NOx reduction catalyst or NOx storage catalyst disposed in an exhaust pipe of the internal combustion engine;
an oxidation catalyst arranged in the exhaust pipe upstream of the NOx reduction catalyst or the NOx storage catalyst;
an ammonia supply device for supplying ammonia to the oxidation catalyst;
a control unit that controls supply of ammonia to the oxidation catalyst by the ammonia supply device based on an exhaust temperature increase request;
an unburned fuel supply device for supplying unburned fuel to the oxidation catalyst;
with
The control unit supplies the unburned fuel to the oxidation catalyst when the exhaust temperature increase request is generated and (i) the exhaust temperature is lower than the ammonia combustion temperature in the oxidation catalyst. (ii) if the exhaust gas temperature is equal to or higher than the ammonia combustion temperature in the oxidation catalyst, the ammonia is supplied to the oxidation catalyst to raise the exhaust gas temperature;
Exhaust purification system.
前記制御部は、前記(i)の制御を行った後に、前記(ii)の制御を行う、
請求項に記載の排気浄化システム。
The control unit performs the control (ii) after performing the control (i).
The exhaust purification system according to claim 1 .
内燃機関の排気を浄化する排気浄化システムであって、
前記内燃機関の排気管に配置されたNOx還元型触媒又はNOx吸蔵触媒と、
前記NOx還元型触媒又はNOx吸蔵触媒よりも上流側の前記排気管に配置された酸化触媒と、
前記酸化触媒にアンモニアを供給するアンモニア供給装置と、
排気昇温要求に基づいて、前記アンモニア供給装置による前記酸化触媒へのアンモニアの供給を制御する制御部と、
前記酸化触媒よりも上流側の前記排気管に配置された加熱部と、
を備え、
前記制御部は、前記排気昇温要求が生じた場合であって、(i)排気温度が前記酸化触媒におけるアンモニア燃焼温度未満の場合には前記加熱部によって排気温度を上昇させ、(ii)排気温度が前記酸化触媒におけるアンモニア燃焼温度以上の場合には前記酸化触媒に前記アンモニアを供給することで排気温度を上昇させる、
気浄化システム。
An exhaust purification system for purifying exhaust gas from an internal combustion engine,
a NOx reduction catalyst or NOx storage catalyst disposed in an exhaust pipe of the internal combustion engine;
an oxidation catalyst arranged in the exhaust pipe upstream of the NOx reduction catalyst or the NOx storage catalyst;
an ammonia supply device for supplying ammonia to the oxidation catalyst;
a control unit that controls supply of ammonia to the oxidation catalyst by the ammonia supply device based on an exhaust temperature increase request;
a heating unit arranged in the exhaust pipe on the upstream side of the oxidation catalyst ;
with
When the exhaust temperature increase request is generated, the control unit (i) causes the heating unit to increase the exhaust temperature when the exhaust temperature is lower than the ammonia combustion temperature in the oxidation catalyst, and (ii) when the exhaust temperature is equal to or higher than the combustion temperature of ammonia in the oxidation catalyst, increasing the exhaust temperature by supplying the ammonia to the oxidation catalyst;
Exhaust purification system.
前記加熱部は、アンモニアを燃焼させることが可能な点火装置である、
請求項に記載の排気浄化システム。
The heating unit is an ignition device capable of burning ammonia,
The exhaust purification system according to claim 3 .
NOx還元型触媒又はNOx吸蔵触媒は、触媒反応が温度に依存し、
前記制御部は、前記排気昇温要求の有無を、前記NOx還元型触媒又は前記NOx吸蔵触媒の活性化温度と、排気温との関係に基づいて判断する、
請求項1からのいずれか一項に記載の排気浄化システム。
The NOx reduction type catalyst or the NOx storage catalyst has a catalytic reaction that depends on the temperature,
The control unit determines whether or not there is an exhaust temperature increase request based on the relationship between the activation temperature of the NOx reduction catalyst or the NOx storage catalyst and the exhaust temperature.
The exhaust purification system according to any one of claims 1 to 4 .
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