JP2014148908A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】排気通路に酸化触媒とSCRFを有する内燃機関の排気浄化装置において、燃料供給部によって酸化触媒に燃料が供給されることで、フィルタの温度を捕集された粒子状物質の酸化が促進される所定のフィルタ再生温度まで昇温させて、該粒子状物質を酸化除去するフィルタ再生処理が行われる。そして、そのフィルタ再生処理が行われるときに、EGR装置によって吸気系に再循環されるEGRガス量を、該フィルタ再生処理が行われない場合のEGRガス量と比べて増量した状態で、燃料供給部は、該フィルタ再生処理時に酸化触媒で酸化可能な量より多い所定量の燃料成分を供給する。
【選択図】図2
Description
に基づく機関回転数や、アクセル開度センサ22の検出に基づく機関負荷等の内燃機関1の運転状態を把握可能である。
NOx浄化率 = 1−(NOxセンサ11の検出値)/(NOxセンサ10の検出値) ・・・(式1)
なお、SCRF4が活性された状態にない場合には、供給された尿素水を用いてのNOx浄化を効果的に行えないことから、供給弁7からの尿素水供給は、推定されるSCRF4の温度が、該触媒が活性状態にある所定温度以上となっている場合に行われる。
もよい。なお、SCRF4におけるPM堆積量は、内燃機関1での燃料噴射量、SCRF4に流入する排気の流量、及びSCRF4の温度等の履歴に基づいて推定することができる。そして、フィルタ再生処理の実行が要求された時に、酸化触媒3の温度が所定の活性温度以上の場合、フィルタ再生処理が実行される(即ち、燃料供給弁6からの燃料供給が実行される)。当該所定の活性温度は、燃料供給弁6から供給された燃料を酸化触媒3においてある程度酸化させることが可能な温度である。この所定の活性温度は、酸化触媒3の種類及び構成に応じて定まる温度であり、実験等に基づいて予め定められている。
していれば、酸化触媒3の温度が高いほど、排気昇温燃料の量X1は大きくなる。一方で、併存燃料の量X2は、SCRF4に捕集されているPMの酸化除去に応じた量とされる。なお、本願発明者は、SCRF4に捕集されているPM量に対して所定割合の燃料成分が、併存燃料として供給されたときに、捕集PMが特に効率的に酸化除去されることを見出した。そこで、本実施例では、SCRF4に関して当該所定割合を事前の実験等で決定しておき、フィルタ再生処理制御が行われる時点でSCRF4に捕集されているPM量と、この所定割合とに基づいて、併存燃料の量X2を算出するようにする。
弁14の開度調整を行うことで、本実施例におけるフィルタ再生処理が実行される。そして、S105では、そのフィルタ再生処理の終了タイミングか否かが判定される。具体的には、フィルタ再生処理が開始されてからの経過時間や、温度センサ12で検出される排気温度推移等に基づいて、フィルタ再生処理の終了タイミングが判定される。S105で肯定判定されると、S106へ進み、否定判定されると再度S105の判定が行われる。
(1)実験方法
βゼオライトを担持して形成されるSCRFにカーボンブラックを均等に充填した後に、フィルタ再生処理を想定してSCRFに流れ込む排気温度を150℃から800℃に上昇させる。このとき、本実施例に係るSCRFでは、排気温度上昇前に下記に示す燃料成分の供給を行い、比較例に係るSCRFでは、排気温度上昇前の燃料成分の供給は行わない。
SCRFにおける酸化除去されたPM量は、SCRFから流れ出る排気に含まれる二酸化炭素および一酸化炭素の量から算出した。したがって、排気に本来的に含まれている二酸化炭素等の影響が下記の実施例1と比較例1の実験結果には含まれているが、両者を比べるにあったては、支障はないと考えられる。
上記のフィルタ再生処理制御において、S102で燃料成分の供給量X0を算出するにあたり、SCRF4に流れ込む排気の空燃比を考慮して、供給量X0を補正してもよい。一般には、排気中の酸素量が増えれば、SCRF4に捕集されているPMの酸化効率は良くなると考えられる。そこで、SCRF4に流れ込む排気空燃比がリーン側の空燃比になるほど、燃料成分の供給量X0を減らすように補正してもよい。このようにすることで、フィルタ再生処理に消費される燃料成分の量を抑制することができる。
2 排気通路
3 酸化触媒
4 選択還元型NOx触媒(SCR触媒)
5 ASC触媒
6 燃料供給弁
7 供給弁
9、12 温度センサ
10、11 NOxセンサ
13 EGR通路
14 EGR弁
20 ECU
21 クランクポジションセンサ
22 アクセル開度センサ
Claims (8)
- 内燃機関の排気通路に設けられ、酸化機能を有する酸化触媒と、
前記酸化触媒に対して、該酸化触媒に流れ込む排気を介して燃料成分を供給する燃料供給部と、
前記酸化触媒より下流側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であって、アンモニアを還元剤として排気中のNOxを選択還元する選択還元型NOx触媒が担持されたフィルタと、
前記フィルタに対して、該フィルタに流れ込む排気を介してアンモニア又はアンモニアの前駆体を供給するアンモニア供給部と、
前記内燃機関からの排気の一部を吸気系に再循環するEGR装置と、
前記燃料供給部によって前記酸化触媒に燃料が供給されることで、前記フィルタの温度を捕集された粒子状物質の酸化が促進される所定のフィルタ再生温度まで昇温させて、該粒子状物質を酸化除去するフィルタ再生処理を行うフィルタ再生処理部と、を備え、
前記フィルタ再生処理部によりフィルタ再生処理が行われるとき、前記EGR装置によって吸気系に再循環されるEGRガス量を、該フィルタ再生処理が行われない場合のEGRガス量と比べて増量した状態で、前記燃料供給部は、該フィルタ再生処理時に前記酸化触媒で酸化可能な量より多い所定量の燃料成分を供給する、
内燃機関の排気浄化装置。 - 前記フィルタ再生処理時の前記EGRガス量の増量分は、前記所定量の燃料成分が供給されることで生じる前記フィルタでのNOx浄化率の低下分に応じて設定される、
請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 前記フィルタ再生処理部によりフィルタ再生処理が行われるとき、前記EGR装置によって前記EGRガス量が増量された状態において、前記燃料供給部は、前記酸化触媒の上流側の排気通路に設けられた燃料供給弁による排気への燃料供給と、前記内燃機関での燃焼状態を制御することで排気空燃比をリッチ化するリッチ燃焼との少なくとも何れか一方により、前記所定量の燃料成分を供給する、
請求項1又は請求項2に記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 前記燃料供給部は、前記リッチ燃焼により燃料成分を供給した後に前記燃料供給弁により燃料成分を供給することで、前記所定量の燃料成分の供給を行う、
請求項3に記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 前記燃料供給部は、前記所定量の値が、前記リッチ燃焼が行われた場合にスモークを生じ得るスモーク発生閾値を超える場合には、該リッチ燃焼による燃料成分の供給を行わず、前記燃料供給弁により燃料成分を供給する、
請求項3に記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 前記所定量の燃料成分は、前記フィルタ再生処理部によって酸化除去される粒子状物質の捕集量が多いほど、増量される、
請求項1から請求項5の何れか1項に記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 前記所定量の燃料成分は、前記フィルタ再生処理時に前記フィルタでの粒子状物質の酸化可能な量を上限として増量される、
請求項1から請求項6の何れか1項に記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 前記所定量の燃料成分は、前記フィルタに流れ込む排気の空燃比がリーン側の空燃比であるほど少なく設定される、
請求項1から請求項7の何れか1項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
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