WO2019049853A1 - Ｅｇｒシステム - Google Patents

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WO2019049853A1
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flow rate
exhaust gas
flowing
ratio
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竜介 藤野
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いすゞ自動車株式会社
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Definitions

  • the present disclosure relates to an EGR system.
  • EGR exhaust Gas Recirculation
  • a vehicle having an exhaust purification device capable of purifying NOx in a portion upstream of the tail pipe portion of an engine exhaust passage in the exhaust flow direction See Literature 1 and Patent Literature 2.
  • the EGR system includes an EGR passage for introducing a part of the exhaust gas discharged from the exhaust gas purification device into an intake passage of the engine, and an EGR valve disposed in the EGR passage.
  • the NOx purification performance of the exhaust gas purification device may be lower than originally expected.
  • the concentration of NOx in the exhaust gas discharged from the exhaust gas purification device becomes higher than the reference value, and as a result, in the exhaust gas released to the atmosphere from the tail pipe NOx concentration also becomes higher than the reference value.
  • the object of the present disclosure is to reduce the concentration of NOx in the exhaust gas emitted from the tail pipe to the atmosphere even when the concentration of NOx in the exhaust gas discharged from the exhaust gas purification device becomes higher than the reference value.
  • the EGR system according to the present invention is an EGR system applied to a vehicle having an exhaust gas purification device capable of purifying NOx in a portion upstream of the tail pipe portion of the exhaust passage of the engine in the exhaust flow direction, An EGR passage for introducing a part of the exhaust gas discharged from the purification device into the intake passage of the engine, a flow rate of the first exhaust gas discharged from the exhaust gas purification device and flowing into the tail pipe, and a discharge from the exhaust gas purification device Flow rate changing mechanism for changing the ratio of the flow rate of the second exhaust gas flowing into the EGR passage, and the case where the NOx concentration in the exhaust gas discharged from the exhaust gas control device is higher than a preset reference value And the flow rate of the first exhaust flowing into the tail pipe is decreased, and the flow rate of the second exhaust flowing into the EGR passage is increased.
  • the control process for controlling the additional mechanism is started, and in the control process, the ratio of the flow rate of the second exhaust flowing into the EGR passage is greater than the ratio of the flow rate of the
  • the concentration of NOx in the exhaust gas discharged from the exhaust gas purification device is higher than a preset reference value, the concentration of NOx in the exhaust gas released from the tail pipe to the atmosphere Can be reduced.
  • FIG. 1 is a configuration view schematically showing a schematic configuration of a vehicle according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a flowchart for explaining a tail pipe flow rate reduction control process.
  • FIG. 1 is a configuration diagram schematically showing a schematic configuration of a vehicle 1.
  • the type of the vehicle 1 is not particularly limited, but in the present embodiment, a commercial vehicle such as a truck or a bus is used as an example.
  • the vehicle 1 includes an engine 2, an intake passage 3, an exhaust passage 4, a turbocharger 5, an intercooler 8, an exhaust purification device 10, a control device 20, and an EGR system 30.
  • the specific type of the engine 2 is not particularly limited, a diesel engine is used as an example in the present embodiment.
  • the intake passage 3 is a passage through which intake air taken into the engine 2 passes.
  • the exhaust passage 4 is a passage through which the exhaust gas discharged from the engine 2 passes.
  • the downstream end of the exhaust passage 4 is constituted by a tail pipe 4a.
  • the turbocharger 5 is a device for supercharging the intake of the engine 2 using energy of the exhaust of the engine 2.
  • the turbocharger 5 includes a turbine 6 disposed in the exhaust passage 4 and a compressor 7 disposed in the intake passage 3.
  • the compressor 7 is connected to the turbine 6 so as to rotate integrally with the turbine 6.
  • the compressor 7 connected to the turbine 6 also rotates.
  • the rotation of the compressor 7 supercharges the intake air of the intake passage 3.
  • the intercooler 8 is a heat exchanger that cools the intake air supercharged by the compressor 7 by heat exchange with a refrigerant.
  • the intercooler 8 prevents the temperature of the intake air taken into the engine 2 from becoming too high.
  • the exhaust purification device 10 is disposed at a portion upstream of the portion of the tail pipe 4 a of the exhaust passage 4 in the exhaust flow direction. Specifically, the exhaust purification system 10 according to the present embodiment is disposed upstream of the tail pipe 4 a in the exhaust passage 4 and downstream of the turbine 6.
  • the exhaust gas purification device 10 is an exhaust gas purification device capable of purifying NOx in the exhaust gas.
  • the exhaust gas purification apparatus 10 according to the present embodiment is an exhaust gas purification apparatus that can also collect PM in exhaust gas and can purify NOx.
  • the exhaust purification system 10 according to the present embodiment includes an oxidation catalyst 11, a filter 12, a urea water injection valve 13, an SCR catalyst 14, and an ammonia slip catalyst 15.
  • the oxidation catalyst 11, the filter 12, the SCR catalyst 14, and the ammonia slip catalyst 15 are disposed in the exhaust passage 4 in this order.
  • the urea water injection valve 13 is disposed upstream of the SCR catalyst 14 and downstream of the filter 12.
  • the filter 12 has a function of collecting PM in the exhaust gas.
  • the oxidation catalyst 11 has a configuration in which a noble metal catalyst such as platinum (Pt) or palladium (Pd) is supported on a support through which exhaust gas can pass.
  • the oxidation catalyst 11 promotes an oxidation reaction that converts nitrogen monoxide (NO) in the exhaust gas to nitrogen dioxide (NO 2 ) by the oxidation catalytic action of the noble metal catalyst.
  • NO nitrogen monoxide
  • NO 2 nitrogen dioxide
  • the nitrogen dioxide generated in the oxidation catalyst 11 burns the PM collected by the filter 12 and discharges it as carbon dioxide (CO 2 ) Can.
  • the SCR catalyst 14 is a catalyst that selectively reduces NOx in the exhaust gas using ammonia (NH 3 ) generated by hydrolysis of urea aqueous solution injected from the urea aqueous solution injection valve 13.
  • ammonia NH 3
  • the specific type of this catalyst is not particularly limited, and for example, known SCR catalysts such as vanadium, molybdenum, tungsten or zeolite can be used.
  • the ammonia slip catalyst 15 is an oxidation catalyst that oxidizes ammonia that has passed through the SCR catalyst 14.
  • the urea water injection valve 13 injects urea water in response to an instruction from the control device 20 described later.
  • the urea in the urea water injected from the urea water injection valve 13 into the exhaust is hydrolyzed by the heat of the exhaust, and as a result, ammonia is generated.
  • the ammonia reduces NOx under the catalytic action of the SCR catalyst 14. This results in the production of nitrogen and water. In this way, purification of NOx in the exhaust is achieved.
  • the control device 20 includes a microcomputer having a CPU 21 having a function as a control unit that executes various control processes, and a storage unit 22 that stores various information, programs, and the like used for the operation of the CPU 21.
  • a ROM or a RAM can be used as the storage unit 22.
  • the control device 20 controls the operation of the engine 2 by controlling the fuel injection timing or the fuel injection amount of the engine 2 and the like. Further, the control device 20 controls the operation of the exhaust gas purification device 10 by controlling the urea water injection timing of the urea water injection valve 13, the urea water injection amount, and the like. The control device 20 also controls the operation of the EGR system 30 by controlling the operation of the flow rate change mechanism 32 of the EGR system 30 described later.
  • the EGR system 30 includes an EGR passage 31, a flow rate change mechanism 32, and a NOx sensor 37, and also includes a control device 20 for controlling the flow rate change mechanism 32 as a part of its components.
  • the EGR passage 31 is a passage for introducing a part of the exhaust gas discharged from the exhaust gas purification device 10 into the intake passage 3 of the engine 2.
  • the exhaust gas which passes EGR passage 31 is called EGR gas.
  • the upstream end (the EGR gas inlet of the EGR passage 31) of the EGR passage 31 according to the present embodiment communicates with the second outlet 36 of the three-way valve 33 described later, and the downstream end (EGR passage)
  • An EGR gas outlet 31 of 31 communicates with a portion on the upstream side of the compressor 7 of the intake passage 3.
  • the flow rate changing mechanism 32 is a flow rate (mm 3 / s) of the first exhaust gas which is discharged from the exhaust gas purification device 10 and flows into the tail pipe 4a, and a second exhaust gas which is discharged from the exhaust gas purification device 10 and flows into the EGR passage 31.
  • Flow rate (mm 3 / s) and a mechanism to change the ratio.
  • a three-way valve 33 is used as an example of the flow rate change mechanism 32.
  • the three-way valve 33 includes an inlet 34 through which the exhaust gas discharged from the exhaust gas purification device 10 flows, and a first exhaust gas flowing from the inlet 34 that is in communication with the exhaust inlet of the tail pipe 4a.
  • An outlet 35 and a second outlet 36 from which the exhaust gas flowing from the inlet 34 flows out and is in communication with the EGR gas inlet of the EGR passage 31 are provided.
  • the three-way valve 33 is controlled by the control device 20 to change the aperture ratio of the first outlet 35 and the aperture ratio of the second outlet 36 so that the three-way valve 33 flows in from the inlet 34 to the first outlet 35.
  • the ratio between the flow rate of the first exhaust gas flowing out of the first exhaust gas and the flow rate of the second exhaust gas flowing in from the inlet 34 and flowing out of the second outlet 36 is changed.
  • the inlet 34 of the three-way valve 33 is directly connected to the exhaust outlet of the exhaust gas purification device 10.
  • the present invention is not limited to this configuration.
  • the inlet 34 is an exhaust gas purification device
  • the exhaust outlet portion 10 may be connected via another piping member.
  • the first outlet 35 of the three-way valve 33 is connected to the exhaust inlet of the tail pipe 4a via the exhaust pipe 4b, but is not limited to this configuration.
  • the first outlet 35 is , And may be directly connected to the exhaust inlet portion of the tail pipe 4a.
  • the second outlet 36 of the three-way valve 33 is directly connected to the EGR gas inlet of the EGR passage 31, the present invention is not limited to this configuration.
  • the second outlet 36 is an EGR gas of the EGR passage 31. It may be connected to the inlet via another piping member.
  • the control device 20 changes the opening ratio of the first flow control valve and the second flow control valve, respectively, so that the flow rate of the exhaust flowing into the tail pipe 4a and the flow rate of the exhaust flowing into the EGR passage 31 The ratio of can be changed.
  • the configuration of the flow rate changing mechanism 32 can be simplified. In this respect, it is preferable to use the three-way valve 33 as the flow rate change mechanism 32.
  • the NOx sensor 37 detects the concentration of NOx in the exhaust gas discharged from the exhaust gas purification device 10, and transmits the detection result to the control device 20.
  • the specific location of the NOx sensor 37 is not particularly limited as long as it has such a function, but the NOx sensor 37 according to the present embodiment is, for example, the first outlet of the three-way valve 33 It is arrange
  • positioning location of the NOx sensor 37 may be arrange
  • control of the flow rate change mechanism 32 by the control device 20 will be described.
  • the concentration of NOx in the exhaust gas discharged from the exhaust gas purification device 10 is equal to or less than a preset reference value (this is referred to as "normal time")
  • the control device 20 sets the EGR gas flow rate preset. Based on the map, control processing (hereinafter, referred to as “normal control processing”) is performed to control the flow rate change mechanism 32 so as to obtain a predetermined EGR gas flow rate.
  • the control device 20 sets the ratio of the flow rate of the first exhaust discharged from the exhaust gas purification device 10 to the tail pipe 4a to the flow rate of the exhaust gas discharged from the exhaust gas purification device 10 Of the flow rate of the second exhaust gas (the EGR gas flow rate of the EGR passage 31) discharged from the exhaust gas purification device 10 and flowing into the EGR passage 31.
  • the flow rate change mechanism 32 is controlled so as to be greater than the ratio of the flow rate of the exhaust gas discharged from the exhaust gas (hereinafter simply referred to as the “flow rate ratio of the second exhaust gas”).
  • the control device 20 stops the execution of the normal control process, and instead, the exhaust gas purification device
  • the ratio (A%) of the flow rate of the first exhaust gas discharged from 10 into the tail pipe 4a decreases, and the flow ratio of the second exhaust gas discharged from the exhaust gas purification device 10 and flowing into the EGR passage 31
  • Execution of control processing (hereinafter referred to as “tail pipe flow reduction control processing”) for controlling the flow rate change mechanism 32 to start increasing B%) is started.
  • the controller 20 is configured such that the ratio of the flow rate of the second exhaust flowing into the EGR passage 31 is greater than the ratio of the flow rate of the first exhaust flowing into the tail pipe 4a.
  • the flow rate change mechanism 32 is controlled. The details of the tail pipe flow rate reduction control process will be described below using a flowchart.
  • FIG. 2 is a flowchart for explaining a tail pipe flow rate reduction control process. Specifically, each step of FIG. 2 is executed by the CPU 21 of the control device 20. Also, at the first start of FIG. 2, the execution of the normal time control process has already started, and as a result, at the first start, the flow rate change mechanism 32 sets the flow rate of the first exhaust flowing into the tail pipe 4a. It is assumed that the ratio is made larger than the ratio of the flow rate of the second exhaust flowing into the EGR passage 31 (EGR gas flow rate).
  • step S10 the control device 20 determines whether the concentration of NOx in the exhaust gas discharged from the exhaust gas control device 10 is higher than a preset reference value.
  • the reference value is stored in advance in the storage unit 22 of the control device 20.
  • the control device 20 acquires the detection result of the NOx sensor 37 to acquire the NOx concentration in the exhaust discharged from the exhaust gas purification device 10, and the NOx concentration thus acquired is the reference value of the storage unit 22.
  • Step S10 is performed by determining whether there is more than.
  • the specific value of the reference value according to step S10 is not particularly limited, for example, using the upper limit value of the NOx concentration (that is, the emission control value) defined by the law, or A value smaller than the emission control value by a predetermined value (for example, several%) may be used.
  • the exhaust gas control value is used as an example of the reference value.
  • Step S10 is repeatedly performed until it is determined as YES.
  • the control device 20 stops the execution of the normal control process, and instead starts the execution of the tail pipe flow rate reduction control process (step S20).
  • step S20 the control device 20 sets the ratio of the flow rate of the first exhaust flowing out from the first outlet 35 of the three-way valve 33 to the ratio of the flow rate of the first exhaust when it is determined YES in step S10.
  • Three-way valve 33 so that the ratio of the flow rate of the second exhaust flowing out from the second outlet 36 is higher than the ratio of the flow rate of the second exhaust when it is determined YES in step S10. Control.
  • the ratio (A%) of the flow rate of the first exhaust flowing into the tail pipe 4a decreases
  • the control device 20 controls the flow rate of the second exhaust flowing out from the second outlet 36 more than the ratio of the flow rate of the first exhaust flowing out from the first outlet 35 of the three-way valve 33
  • step S20 as the concentration of NOx detected by the NOx sensor 37 increases, the ratio (B%) of the flow rate of the second exhaust flowing into the EGR passage 31 increases and the control device 20 flows into the tail pipe 4a. It is preferable to control the three-way valve 33 so that the ratio (A%) of the flow rate of the first exhaust gas is reduced.
  • the control device 20 sets the ratio of the flow rate of the second exhaust flowing into the EGR passage 31 to "B2". (This is a value larger than B1), and the ratio of the flow rate of the first exhaust flowing into the tail pipe 4a is "A2 (which is a value smaller than A1)."
  • step S20 the control device 20 determines whether a condition ("end condition") for ending the execution of the tail pipe flow rate reduction control process is satisfied (step S30).
  • end condition a condition for ending the execution of the tail pipe flow rate reduction control process is satisfied.
  • the specific content of this termination condition is not particularly limited, in the present embodiment, as one example, the NOx concentration in the exhaust gas discharged from the exhaust gas purification device 10 becomes equal to or less than a preset reference value The condition is used.
  • the control device 20 acquires the NOx concentration by acquiring the detection result of the NOx sensor 37 in step S30. Then, the control device 20 determines whether or not the NOx concentration thus acquired is a value equal to or less than the reference value stored in the storage unit 22. If the NOx concentration is equal to or less than the reference value If it is determined, it is determined that the termination condition is satisfied (YES). This reference value is the same value as the reference value in step S10. Step S30 is repeatedly performed until it is determined as YES.
  • step S40 the control device 20 ends the execution of the tail pipe flow rate reduction control process. Specifically, the control device 20 ends the execution of the tail pipe flow rate reduction control processing by returning the state of the three-way valve 33 as the flow rate change mechanism 32 to the state immediately before the start of execution of step S20. Resume execution of hour control processing. As a result, the ratio (A%) of the flow rate of the first exhaust flowing into the tail pipe 4a is larger than the ratio (B%) of the flow rate of the second exhaust flowing into the EGR passage 31. After execution of step S40, the control device 20 executes the flowchart again from the start (return).
  • step S10 when the concentration of NOx in the exhaust gas discharged from the exhaust gas purification device 10 is higher than the preset reference value (in the case of YES in step S10), tail pipe flow rate reduction control in step S20 Since execution of the process is started, the ratio of the flow rate of the first exhaust that is discharged from the exhaust gas purification device 10 and flows into the tail pipe 4a is decreased, and the ratio of the flow rate of the second exhaust flowing into the EGR passage 31 is increased It can be done. Thereby, the NOx concentration in the exhaust gas released from the tail pipe 4a to the atmosphere can be reduced.
  • the EGR system 30 has a flow rate such that the ratio of the flow rate of the second exhaust flowing into the EGR passage 31 is greater than the ratio of the flow rate of the first exhaust flowing into the tail pipe 4a. Since the change mechanism 32 is controlled, it is possible to effectively reduce the concentration of NOx in the exhaust gas released from the tail pipe 4a to the atmosphere. As a result, the NOx concentration in the exhaust gas released from the tail pipe 4a to the atmosphere can be effectively reduced to the reference value or less.
  • the exhaust gas released from the tail pipe 4a to the atmosphere is The NOx concentration can be effectively reduced below the reference value, so for example, even if the exhaust gas purification device 10 has some problems and the NOx purification performance of the exhaust gas purification device 10 is lower than expected, It can be effectively suppressed that the exhaust gas of the NOx concentration more than the reference value (in the present embodiment, the exhaust gas control value as an example) is released to the atmosphere. That is, even if the exhaust gas purification device 10 has some problems and the NOx purification performance of the exhaust gas purification device 10 is lower than expected, the NOx concentration in the exhaust gas released to the atmosphere is made the exhaust gas regulation value It can be adapted.
  • the EGR system of the present disclosure reduces the concentration of NOx in the exhaust gas emitted from the tail pipe to the atmosphere even if the concentration of NOx in the exhaust gas discharged from the exhaust gas purification device is higher than a preset reference value. It is useful in terms of

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Abstract

ＥＧＲシステムは、ＮＯｘを浄化可能な排気浄化装置を有する車両に適用されたＥＧＲシステムであって、ＥＧＲ通路と、流量変更機構と、排気浄化装置から排出された排気中のＮＯｘ濃度が基準値よりも多い場合に、テールパイプに流入する第１排気の流量の比率が減少し且つＥＧＲ通路に流入する第２排気の流量の比率が増大するように流量変更機構を制御する制御処理を実行することを開始するとともに、当該制御処理において第１排気の流量の比率よりも第２排気の流量の比率を多くする制御装置を備える。

Description

ＥＧＲシステム
　本開示はＥＧＲシステムに関する。
　エンジンの排気通路のテールパイプ部分よりも排気流動方向で上流側の部分にＮＯｘを浄化可能な排気浄化装置を有する車両に適用された、ＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ　Ｇａｓ　Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）システムが知られている（例えば特許文献１、特許文献２参照）。具体的には、このＥＧＲシステムは、排気浄化装置から排出された排気の一部をエンジンの吸気通路に導入するＥＧＲ通路と、このＥＧＲ通路に配置されたＥＧＲバルブとを備えている。
日本国特開２０１０－２８１２８４号公報 日本国特開２０１５－１７２３３９号公報
　例えば排気浄化装置に何等かの問題が生じれば、排気浄化装置のＮＯｘ浄化性能が当初の想定よりも低下することがあり得る。このように排気浄化装置のＮＯｘ浄化性能が低下した場合、排気浄化装置から排出される排気中のＮＯｘ濃度が基準値よりも多くなってしまい、この結果、テールパイプから大気へ放出される排気中のＮＯｘ濃度も基準値より多くなってしまう。
　本開示の目的は、排気浄化装置から排出された排気中のＮＯｘ濃度が基準値よりも多くなった場合であっても、テールパイプから大気へ放出される排気中のＮＯｘ濃度を減少させることができるＥＧＲシステムを提供することである。
　本発明のＥＧＲシステムは、エンジンの排気通路のテールパイプの部分よりも排気流動方向で上流側の部分にＮＯｘを浄化可能な排気浄化装置を有する車両に適用されたＥＧＲシステムであって、前記排気浄化装置から排出された排気の一部を前記エンジンの吸気通路に導入するＥＧＲ通路と、前記排気浄化装置から排出されて前記テールパイプに流入する第１排気の流量と、前記排気浄化装置から排出されて前記ＥＧＲ通路に流入する第２排気の流量と、の比率を変更する流量変更機構と、前記排気浄化装置から排出された排気中のＮＯｘ濃度が予め設定された基準値よりも多い場合に、前記テールパイプに流入する前記第１排気の流量の比率が減少し且つ前記ＥＧＲ通路に流入する前記第２排気の流量の比率が増大するように前記流量変更機構を制御する制御処理の実行を開始するとともに、当該制御処理において前記テールパイプに流入する前記第１排気の流量の比率よりも前記ＥＧＲ通路に流入する前記第２排気の流量の比率を多くする制御装置と、を備える。
　本開示のＥＧＲシステムによれば、排気浄化装置から排出された排気中のＮＯｘ濃度が予め設定された基準値よりも多い場合であっても、テールパイプから大気へ放出される排気中のＮＯｘ濃度を減少させることができる。
図１は、本開示の一実施形態に係る車両の概略構成を模式的に示す構成図である。 図２は、テールパイプ流量減少制御処理を説明するためのフローチャートである。
　本開示の一実施形態に係るＥＧＲシステム３０が適用された車両１の概略構成について説明し、次いで本実施形態に係るＥＧＲシステム３０について説明する。図１は車両１の概略構成を模式的に示す構成図である。車両１の種類は特に限定されるものではないが、本実施形態においては、一例として、トラック、バス等の商用車両を用いている。
　車両１は、エンジン２と、吸気通路３と、排気通路４と、ターボチャージャ５と、インタークーラ８と、排気浄化装置１０と、制御装置２０と、ＥＧＲシステム３０とを備えている。エンジン２の具体的な種類は特に限定されるものではないが、本実施形態では一例としてディーゼルエンジンを用いている。吸気通路３は、エンジン２に吸入される吸気が通過する通路である。排気通路４は、エンジン２から排出された排気が通過する通路である。排気通路４の下流側端部は、テールパイプ４ａによって構成されている。
　ターボチャージャ５は、エンジン２の排気のエネルギを利用してエンジン２の吸気を過給する装置である。具体的にはターボチャージャ５は、排気通路４に配置されたタービン６と、吸気通路３に配置されたコンプレッサ７とを備えている。コンプレッサ７は、タービン６と一体となって回転するようにタービン６に接続されている。タービン６が排気通路４の排気のエネルギを受けて回転することで、タービン６に接続されたコンプレッサ７も回転する。このコンプレッサ７の回転によって、吸気通路３の吸気は過給される。
　インタークーラ８は、コンプレッサ７によって過給された吸気を、冷媒との熱交換によって冷却する熱交換器である。このインタークーラ８によって、エンジン２に吸入される吸気の温度が高温になり過ぎることが抑制されている。
　排気浄化装置１０は、排気通路４のテールパイプ４ａの部分よりも排気流動方向で上流側の部分に配置されている。具体的には、本実施形態に係る排気浄化装置１０は、排気通路４におけるテールパイプ４ａの部分よりも上流側且つタービン６よりも下流側の部分に配置されている。
　排気浄化装置１０は、排気中のＮＯｘを浄化可能な排気浄化装置である。具体的には、本実施形態に係る排気浄化装置１０は、排気中のＰＭも捕集することができ、且つ、ＮＯｘも浄化することができる排気浄化装置である。より具体的には、本実施形態に係る排気浄化装置１０は、酸化触媒１１、フィルタ１２、尿素水噴射弁１３、ＳＣＲ触媒１４、及びアンモニアスリップ触媒１５を備えている。なお、酸化触媒１１、フィルタ１２、ＳＣＲ触媒１４、及びアンモニアスリップ触媒１５は、この順序で排気通路４に配置されている。また、尿素水噴射弁１３は、ＳＣＲ触媒１４よりも上流側且つフィルタ１２よりも下流側の部分に配置されている。
　フィルタ１２は、排気中のＰＭを捕集する機能を有している。酸化触媒１１は、排気が通過可能な担持体に、白金（Ｐｔ）又はパラジウム（Ｐｄ）等の貴金属触媒が担持された構成を有している。酸化触媒１１は、その貴金属触媒の酸化触媒作用によって、排気中の一酸化窒素（ＮＯ）を二酸化窒素（ＮＯ２）に変化させる酸化反応を促進させる。排気温度が酸化触媒１１の活性温度以上になった場合、この酸化触媒１１において生成された二酸化窒素によって、フィルタ１２に捕集されたＰＭを燃焼させて、二酸化炭素（ＣＯ２）として排出させることができる。
　ＳＣＲ触媒１４は、尿素水噴射弁１３から噴射された尿素水の加水分解によって生成されたアンモニア（ＮＨ３）を用いて、排気中のＮＯｘを選択的に還元させる触媒である。この触媒の具体的な種類は特に限定されるものではなく、例えば、バナジウム、モリブデン、タングステン又はゼオライト等のような、公知のＳＣＲ触媒を用いることができる。アンモニアスリップ触媒１５は、ＳＣＲ触媒１４を通過したアンモニアを酸化させる酸化触媒である。
　尿素水噴射弁１３は、後述する制御装置２０の指示を受けて尿素水を噴射する。尿素水噴射弁１３から排気中に噴射された尿素水中の尿素は、排気の熱によって加水分解され、この結果、アンモニアが生成される。このアンモニアは、ＳＣＲ触媒１４の触媒作用の下で、ＮＯｘを還元させる。この結果、窒素及び水が生成される。このようにして、排気中のＮＯｘの浄化が図られている。
　制御装置２０は、各種の制御処理を実行する制御部としての機能を有するＣＰＵ２１と、このＣＰＵ２１の動作に用いられる各種情報やプログラム等を記憶する記憶部２２とを有するマイクロコンピュータを備えている。なお、記憶部２２としては、例えばＲＯＭ又はＲＡＭ等を用いることができる。
　制御装置２０は、エンジン２の燃料噴射時期又は燃料噴射量等を制御することでエンジン２の動作を制御する。また、制御装置２０は、尿素水噴射弁１３の尿素水噴射時期又は尿素水噴射量等を制御することで排気浄化装置１０の動作を制御する。また、制御装置２０は、後述するＥＧＲシステム３０の流量変更機構３２の動作を制御することで、ＥＧＲシステム３０の動作も制御する。
　ＥＧＲシステム３０は、ＥＧＲ通路３１と流量変更機構３２とＮＯｘセンサ３７とを備えるとともに、この流量変更機構３２を制御する制御装置２０もその構成要素の一部に含んでいる。
　ＥＧＲ通路３１は、排気浄化装置１０から排出された排気の一部をエンジン２の吸気通路３に導入する通路である。なお、ＥＧＲ通路３１を通過する排気をＥＧＲガスと称する。本実施形態に係るＥＧＲ通路３１は、その上流側端部（ＥＧＲ通路３１のＥＧＲガス入口部）が、後述する三方弁３３の第２出口部３６に連通し、その下流側端部（ＥＧＲ通路３１のＥＧＲガス出口部）が、吸気通路３のコンプレッサ７よりも上流側の部分に連通している。
　流量変更機構３２は、排気浄化装置１０から排出されてテールパイプ４ａに流入する第１排気の流量（ｍｍ３／ｓ）と、排気浄化装置１０から排出されてＥＧＲ通路３１に流入する第２排気の流量（ｍｍ３／ｓ）と、の比率を変更する機構である。本実施形態においては、この流量変更機構３２の一例として、三方弁３３を用いている。
　具体的には、三方弁３３は、排気浄化装置１０から排出された排気が流入する入口部３４と、入口部３４から流入した排気が流出するとともにテールパイプ４ａの排気入口部に連通した第１出口部３５と、入口部３４から流入した排気が流出するとともにＥＧＲ通路３１のＥＧＲガス入口部に連通した第２出口部３６と、を有している。そして、三方弁３３は、制御装置２０によって制御されて、第１出口部３５の開口率及び第２出口部３６の開口率を変更することで、入口部３４から流入して第１出口部３５から流出される第１排気の流量と入口部３４から流入して第２出口部３６から流出される第２排気の流量との比率を変更する。
　なお、本実施形態において、三方弁３３の入口部３４は排気浄化装置１０の排気出口部分に直接接続されているが、この構成に限定されるものではなく、例えば、入口部３４は排気浄化装置１０の排気出口部分に、他の配管部材を介して接続されていてもよい。また三方弁３３の第１出口部３５は、テールパイプ４ａの排気入口部に排気管４ｂを介して接続されているが、この構成に限定されるものではなく、例えば、第１出口部３５は、テールパイプ４ａの排気入口部分に直接接続されていてもよい。また三方弁３３の第２出口部３６は、ＥＧＲ通路３１のＥＧＲガス入口部に直接接続されているが、この構成に限定されるものではなく、第２出口部３６はＥＧＲ通路３１のＥＧＲガス入口部に、他の配管部材を介して接続されていてもよい。
　なお、流量変更機構３２の一例として、三方弁３３以外の具体例を挙げると、例えば、流量変更機構３２として、排気管４ｂに配置された第１流量調整弁と、ＥＧＲ通路３１に配置された第２流量調整弁とを備える構成を採用することもできる。この場合、制御装置２０は、この第１流量調整弁及び第２流量調整弁の開口率をそれぞれ変更することで、テールパイプ４ａに流入する排気の流量とＥＧＲ通路３１に流入する排気の流量との比率を変更することができる。
　但し、本実施形態のように、流量変更機構３２として三方弁３３を用いることによって、流量変更機構３２の構成をシンプルな構成にすることができる。この点において、流量変更機構３２として三方弁３３を用いることが好ましい。
　ＮＯｘセンサ３７は、排気浄化装置１０から排出された排気中のＮＯｘ濃度を検出し、この検出結果を制御装置２０に伝える。このような機能を有するものであれば、ＮＯｘセンサ３７の具体的な配置箇所は特に限定されるものではないが、本実施形態に係るＮＯｘセンサ３７は、一例として、三方弁３３の第１出口部３５とテールパイプ４ａとの間の排気管４ｂの部分に配置されている。なお、ＮＯｘセンサ３７の配置箇所の他の一例を挙げると、例えばＮＯｘセンサ３７は、三方弁３３の入口部３４とアンモニアスリップ触媒１５との間の部分に配置されていてもよい。
　続いて、制御装置２０による流量変更機構３２の制御について説明する。まず、制御装置２０は、排気浄化装置１０から排出された排気中のＮＯｘ濃度が予め設定された基準値以下のとき（これを「通常時」と称する）には、予め設定されたＥＧＲガス流量マップに基づいて、所定のＥＧＲガス流量が得られるように流量変更機構３２を制御する制御処理（以下、「通常時制御処理」と称する）を実行する。
　また、この通常時制御処理において、制御装置２０は、排気浄化装置１０から排出されてテールパイプ４ａに流入する第１排気の流量の、排気浄化装置１０から排出された排気の流量に対する比率（以下、単に「第１排気の流量の比率」という。）が、排気浄化装置１０から排出されてＥＧＲ通路３１に流入する第２排気の流量（ＥＧＲ通路３１のＥＧＲガス流量）の、排気浄化装置１０から排出された排気の流量に対する比率（以下、単に「第２排気の流量の比率」という。）よりも多くなるように、流量変更機構３２を制御する。すなわち、テールパイプ４ａに流入する第１排気の流量の比率をＡ％とし、ＥＧＲ通路３１に流入する第２排気の流量の比率をＢ％（Ｂ％＝１００％－Ａ％）と定義した場合、通常時制御処理においては、「Ａ＞Ｂ」の関係が満たされている。なお、このとき、Ｂはゼロ％であってもよい。
　一方、制御装置２０は、排気浄化装置１０から排出された排気中のＮＯｘ濃度が予め設定された基準値よりも多い場合には、通常時制御処理の実行を停止し、代わりに、排気浄化装置１０から排出されてテールパイプ４ａに流入する第１排気の流量の比率（Ａ％）が減少し、且つ、排気浄化装置１０から排出されてＥＧＲ通路３１に流入する第２排気の流量の比率（Ｂ％）が増大するように流量変更機構３２を制御する制御処理（以下、「テールパイプ流量減少制御処理」と称する）の実行を開始する。さらに、制御装置２０は、このテールパイプ流量減少制御処理において、テールパイプ４ａに流入する第１排気の流量の比率よりもＥＧＲ通路３１に流入する第２排気の流量の比率の方が多くなるように、流量変更機構３２を制御する。このテールパイプ流量減少制御処理の詳細について、フローチャートを用いて説明すると次のようになる。
　図２は、テールパイプ流量減少制御処理を説明するためのフローチャートである。なお図２の各ステップは、制御装置２０の具体的にはＣＰＵ２１が実行する。また図２の最初のスタート時において、通常時制御処理の実行が既に開始されており、この結果、最初のスタート時において、流量変更機構３２は、テールパイプ４ａに流入する第１排気の流量の比率をＥＧＲ通路３１に流入する第２排気の流量（ＥＧＲガス流量）の比率よりも多くしているものとする。
　ステップＳ１０において、制御装置２０は、排気浄化装置１０から排出された排気中のＮＯｘ濃度が予め設定された基準値よりも多いか否かを判定する。具体的には、制御装置２０の記憶部２２には、この基準値が予め記憶されている。制御装置２０は、ＮＯｘセンサ３７の検出結果を取得することで、排気浄化装置１０から排出された排気中のＮＯｘ濃度を取得し、このようにして取得されたＮＯｘ濃度が記憶部２２の基準値よりも多いか否かを判定することで、ステップＳ１０を実行している。
　なお、ステップＳ１０に係る基準値の具体的な値は、特に限定されるものではないが、例えば、法律で定められたＮＯｘ濃度の上限値（すなわち、排出ガス規制値）を用いたり、あるいは、この排出ガス規制値よりも所定値（例えば数％）だけ小さい値を用いたりすればよい。本実施形態においては、この基準値の一例として、排出ガス規制値を用いることとする。
　ステップＳ１０はＹＥＳと判定されるまで繰り返し実行される。ステップＳ１０でＹＥＳと判定された場合、制御装置２０は、通常時制御処理の実行を停止し、代わりに、テールパイプ流量減少制御処理の実行を開始する（ステップＳ２０）。
　具体的にはステップＳ２０において、制御装置２０は、三方弁３３の第１出口部３５から流出する第１排気の流量の比率がステップＳ１０でＹＥＳと判定された時点の第１排気の流量の比率よりも減少し、且つ、第２出口部３６から流出する第２排気の流量の比率がステップＳ１０でＹＥＳと判定された時点の第２排気の流量の比率よりも増大するように、三方弁３３を制御する。これにより、テールパイプ４ａに流入する第１排気の流量の比率（Ａ％）は減少し、この排気流量比率の減少分だけ、ＥＧＲ通路３１に流入する第２排気の流量の比率（Ｂ％）は増大する。
　そして、制御装置２０は、このテールパイプ流量減少制御処理において、三方弁３３の第１出口部３５から流出する第１排気の流量の比率よりも第２出口部３６から流出する第２排気の流量の比率が多くなるように三方弁３３を制御することで、テールパイプ４ａに流入する第１排気の流量の比率（Ａ％）よりもＥＧＲ通路３１に流入する第２排気の流量の比率（Ｂ％）を多くする。すなわち、このステップＳ２０において、制御装置２０は、「Ａ＜Ｂ」となるように三方弁３３を制御する。
　なお、ステップＳ２０における「テールパイプ４ａに流入する第１排気の流量の比率（Ａ％）」と「ＥＧＲ通路３１に流入する第２排気の流量の比率（Ｂ％）」の具体的な数値範囲は特に限定されるものではないが、本実施形態に係る制御装置２０は、一例として、「Ａ：Ｂ＝１：ｎ（ここで、ｎは、１＜ｎ≦９を満たす数値）」となるように三方弁３３を制御する。すなわち、制御装置２０は、Ｂ％がＡ％の最大で９倍になるような範囲内で、Ｂ％の方をＡ％よりも多くする。但し、これは、あくまでも数値の一例であり、この数値例に限定されるものではない。
　また、制御装置２０は、ステップＳ２０において、ＮＯｘセンサ３７の検出したＮＯｘ濃度が多いほど、ＥＧＲ通路３１に流入する第２排気の流量の比率（Ｂ％）が多くなり、テールパイプ４ａに流入する第１排気の流量の比率（Ａ％）が少なくなるように、三方弁３３を制御することが好ましい。具体例を挙げると、例えばＮＯｘセンサ３７の検出値が「Ｃ１」の場合に、ＥＧＲ通路３１に流入する第２排気の流量の比率が「Ｂ１」であり、テールパイプ４ａに流入する第１排気の流量の比率が「Ａ１」であったとする。この場合、制御装置２０は、ＮＯｘセンサ３７の検出値が「Ｃ２（これはＣ１よりも大きい値である）」になったときには、ＥＧＲ通路３１に流入する第２排気の流量の比率を「Ｂ２（これはＢ１よりも大きい値である）」にし、テールパイプ４ａに流入する第１排気の流量の比率を「Ａ２（これはＡ１よりも小さい値である）」にする。
　ステップＳ２０の後に制御装置２０は、テールパイプ流量減少制御処理の実行を終了させるための条件（「終了条件」）が満たされたか否かを判定する（ステップＳ３０）。この終了条件の具体的な内容は、特に限定されるものではないが、本実施形態では、一例として、排気浄化装置１０から排出された排気中のＮＯｘ濃度が予め設定された基準値以下になった、という条件を用いている。
　具体的には、制御装置２０は、ステップＳ３０において、ＮＯｘセンサ３７の検出結果を取得することでＮＯｘ濃度を取得する。そして、制御装置２０は、このようにして取得されたＮＯｘ濃度が、記憶部２２に記憶されている基準値以下の値であるか否かを判定し、このＮＯｘ濃度が基準値以下であると判定された場合に、終了条件が満たされた（ＹＥＳ）と判定する。なお、この基準値は、ステップＳ１０の基準値と同じ値である。ステップＳ３０はＹＥＳと判定されるまで繰り返し実行される。
　ステップＳ３０でＹＥＳと判定された場合、制御装置２０は、テールパイプ流量減少制御処理の実行を終了させる（ステップＳ４０）。具体的には制御装置２０は、流量変更機構３２としての三方弁３３の状態をステップＳ２０の実行開始直前の状態に戻すことで、テールパイプ流量減少制御処理の実行を終了させ、代わりに、通常時制御処理の実行を再開させる。この結果、テールパイプ４ａに流入する第１排気の流量の比率（Ａ％）はＥＧＲ通路３１に流入する第２排気の流量の比率（Ｂ％）よりも多くなる。ステップＳ４０の実行後に、制御装置２０はフローチャートをスタートから再度実行する（リターン）。
　以上のような本実施形態に係るＥＧＲシステム３０の作用効果をまとめると、次のようになる。本実施形態によれば、排気浄化装置１０から排出された排気中のＮＯｘ濃度が予め設定された基準値よりも多い場合に（ステップＳ１０でＹＥＳの場合に）、ステップＳ２０においてテールパイプ流量減少制御処理の実行が開始されるので、排気浄化装置１０から排出されてテールパイプ４ａに流入する第１排気の流量の比率を減少させて、ＥＧＲ通路３１に流入する第２排気の流量の比率を増大させることができる。これにより、テールパイプ４ａから大気へ放出される排気中のＮＯｘ濃度を減少させることができる。
　また、ＥＧＲシステム３０は、このテールパイプ流量減少制御処理において、テールパイプ４ａに流入する第１排気の流量の比率よりもＥＧＲ通路３１に流入する第２排気の流量の比率が多くなるように流量変更機構３２を制御しているので、テールパイプ４ａから大気へ放出される排気中のＮＯｘ濃度を効果的に減少させることができる。これにより、テールパイプ４ａから大気へ放出される排気中のＮＯｘ濃度を効果的に基準値以下にすることができる。
　以上のように、本実施形態によれば、排気浄化装置１０から排出された排気中のＮＯｘ濃度が基準値よりも多くなった場合であっても、テールパイプ４ａから大気へ放出される排気中のＮＯｘ濃度を効果的に基準値以下にすることができるので、例えば排気浄化装置１０に何等かの問題が生じて排気浄化装置１０のＮＯｘ浄化性能が想定よりも低下した場合であっても、基準値（本実施形態では一例として排出ガス規制値）より多いＮＯｘ濃度の排気が大気へ放出されることを効果的に抑制することができる。すなわち、排気浄化装置１０に何等かの問題が生じて排気浄化装置１０のＮＯｘ浄化性能が想定よりも低下した場合であっても、大気へ放出される排気中のＮＯｘ濃度を排出ガス規制値に適合させることができる。
　以上本開示の好ましい実施形態について説明したが、本開示はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本開示の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
　本出願は、2017年9月7日付で出願された日本国特許出願（特願2017-171855）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
　本開示のＥＧＲシステムは、排気浄化装置から排出された排気中のＮＯｘ濃度が予め設定された基準値よりも多い場合であっても、テールパイプから大気へ放出される排気中のＮＯｘ濃度を減少させるといった点において有用である。
１　車両
２　エンジン
３　吸気通路
４　排気通路
４ａ　テールパイプ
５　ターボチャージャ
１０　排気浄化装置
２０　制御装置
３０　ＥＧＲシステム
３１　ＥＧＲ通路
３２　流量変更機構
３３　三方弁
３４　入口部
３５　第１出口部
３６　第２出口部
３７　ＮＯｘセンサ

Claims (2)

  1. 　エンジンの排気通路のテールパイプの部分よりも排気流動方向で上流側の部分にＮＯｘを浄化可能な排気浄化装置を有する車両に適用されたＥＧＲシステムであって、
    　前記排気浄化装置から排出された排気の一部を前記エンジンの吸気通路に導入するＥＧＲ通路と、
    　前記排気浄化装置から排出されて前記テールパイプに流入する第１排気の流量と、前記排気浄化装置から排出されて前記ＥＧＲ通路に流入する第２排気の流量と、の比率を変更する流量変更機構と、
    　前記排気浄化装置から排出された排気中のＮＯｘ濃度が予め設定された基準値よりも多い場合に、前記テールパイプに流入する前記第１排気の流量の比率が減少し且つ前記ＥＧＲ通路に流入する前記第２排気の流量の比率が増大するように前記流量変更機構を制御する制御処理の実行を開始するとともに、当該制御処理において前記テールパイプに流入する前記第１排気の流量の比率よりも前記ＥＧＲ通路に流入する前記第２排気の流量の比率を多くする制御装置と、を備えるＥＧＲシステム。
  2. 　前記流量変更機構は、三方弁によって構成され、
    　前記三方弁は、
    　前記排気浄化装置から排出された排気が流入する入口部と、
    　前記入口部から流入した排気が流出するとともに前記テールパイプの排気入口部に連通した第１出口部と、
    　前記入口部から流入した排気が流出するとともに前記ＥＧＲ通路のＥＧＲガス入口部に連通した第２出口部と、を有し、
    　前記制御装置による前記制御処理によって、前記入口部から流入して前記第１出口部から流出される排気の流量と、前記入口部から流入して前記第２出口部から流出される排気の流量と、の比率が変更される請求項１記載のＥＧＲシステム。
PCT/JP2018/032725 2017-09-07 2018-09-04 Ｅｇｒシステム WO2019049853A1 (ja)

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