JP2019132237A - Electromagnetic wave control device - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、電磁波制御装置に関する。 The present disclosure relates to an electromagnetic wave control device.
車両には、内燃機関から排出される排ガスを浄化する後処理装置が搭載されている。 The vehicle is equipped with a post-treatment device that purifies the exhaust gas discharged from the internal combustion engine.
例えば特許文献1には、排ガス流路において上流側から順に、浄化手段として、DOC(Diesel Oxidation Catalyst)、DPF(Diesel Particulate Filter)、SCR(Selective Catalytic Reduction)、およびASC(Ammonia Slip Catalyst)を備えた後処理装置が開示されている。 For example, Patent Document 1 includes DOC (Diesel Oxidation Catalyst), DPF (Diesel Particulate Filter), SCR (Selective Catalytic Reduction), and ASC (Ammonia Slip Catalyst) as purification means in order from the upstream side in the exhaust gas flow path. A post-processing device is disclosed.
DOCは、例えば白金やパラジウムで構成されるが、このようなDOCを備えた後処理装置では、排ガスが低温である場合、DOCの触媒活性が低下し、排ガスの浄化性能が低下するおそれがある。 The DOC is composed of, for example, platinum or palladium. However, in an aftertreatment device equipped with such a DOC, when the exhaust gas is at a low temperature, the catalytic activity of the DOC may be reduced, and the purification performance of the exhaust gas may be reduced. .
本開示の目的は、排ガスの浄化性能の低下を防止できる電磁波制御装置を提供することである。 The objective of this indication is providing the electromagnetic wave control apparatus which can prevent the fall of the purification performance of waste gas.
本開示の一態様に係る電磁波制御装置は、内燃機関からの排ガスが流れる排ガス流路に酸化触媒が設けられた後処理装置に用いられる電磁波制御装置であって、金粒子を含む前記酸化触媒の上流側温度が予め定められた閾値未満であるか否かを判定する温度判定部と、前記上流側温度が前記閾値未満である場合、前記金粒子が発熱可能な波長の電磁波を前記酸化触媒に照射する制御を行う照射制御部と、を有する。 An electromagnetic wave control device according to an aspect of the present disclosure is an electromagnetic wave control device used in a post-treatment device in which an oxidation catalyst is provided in an exhaust gas flow channel through which exhaust gas from an internal combustion engine flows, and the oxidation catalyst including gold particles A temperature determination unit that determines whether or not the upstream temperature is less than a predetermined threshold; and when the upstream temperature is less than the threshold, electromagnetic waves having a wavelength that allows the gold particles to generate heat are supplied to the oxidation catalyst. An irradiation control unit for performing irradiation control.
本開示によれば、排ガスの浄化性能の低下を防止できる。 According to the present disclosure, it is possible to prevent a reduction in exhaust gas purification performance.
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings.
まず、本実施の形態に係る後処理装置100について、図1を用いて説明する。図1は、後処理装置100の構成の一例を示す模式図である。図1において、実線の矢印は、排ガスの流れを示しており、破線の矢印は、電気信号の流れを示している。
First, the
図1に示すように、後処理装置100は、排ガス流路1(例えば、排気管)に、浄化手段として、DOC(Diesel Oxidation Catalyst)2、DPF(Diesel Particulate Filter)3、SCR(Selective Catalytic Reduction)4、およびASC(Ammonia Slip Catalyst)を有し、それらによって車両のディーゼルエンジン(図示略。内燃機関の一例)から排出される排ガスに含まれる有害成分を浄化する。有害成分は、例えば、一酸化炭素(CO)、炭化水素(HCs)、粒子状物質(PM:Particulate Matter)等である。
As shown in FIG. 1, the
ディーゼルエンジンから排出された排ガスは、実線の矢印に示すように、排ガス流路1を図中の左側から右側へ流れる。よって、排ガスは、DOC2、DPF3、SCR4、ASC5の順に通過する。 The exhaust gas discharged from the diesel engine flows through the exhaust gas passage 1 from the left side to the right side in the figure as indicated by the solid arrow. Therefore, the exhaust gas passes through DOC2, DPF3, SCR4, and ASC5 in this order.
DOC2(酸化触媒の一例)は、排ガス中の一酸化窒素(NO)や炭化水素(HCs)を酸化させて二酸化窒素(NO2)と水を生成する触媒である。 DOC2 (an example of an oxidation catalyst) is a catalyst that generates nitrogen dioxide (NO 2 ) and water by oxidizing nitrogen monoxide (NO) and hydrocarbons (HCs) in exhaust gas.
DOC2は、金粒子(Au粒子)を含む。金粒子は、電磁波発生装置8からDOC2に対して照射される電磁波により発熱し、例えば500〜600℃に達する。金粒子の形状は、棒状または球状のいずれでもよい。棒状の金粒子は、「金ナノロッド」と呼ばれる。
DOC2 contains gold particles (Au particles). The gold particles generate heat due to the electromagnetic waves applied to the DOC 2 from the
なお、DOC2は、金粒子のみで構成されてもよいし、金粒子以外に、例えば白金(Pt)やパラジウム(Pd)等を含んで構成されてもよい。 Note that DOC2 may be composed of only gold particles, or may be composed of, for example, platinum (Pt), palladium (Pd), or the like in addition to the gold particles.
DPF3(微粒子除去フィルタの一例)は、排ガス中の粒子状物質を捕集して取り除くフィルタである。 DPF3 (an example of a particulate removal filter) is a filter that collects and removes particulate matter in exhaust gas.
SCR4(選択還元触媒の一例)は、アンモニア(NH3)によって、排ガス中の窒素酸化物(NOx)を還元して浄化する触媒である。なお、図示は省略するが、排ガス流路1において、DPF3の下流側かつSCR4の上流側には、排ガス流路1内に尿素水を噴射する尿素水噴射弁が設けられている。この尿素水噴射弁から噴射された尿素水は、加水分解によりアンモニアを発生する。このアンモニアは、SCR4に供給される。 SCR4 (an example of a selective reduction catalyst) is a catalyst that reduces and purifies nitrogen oxides (NOx) in exhaust gas with ammonia (NH 3 ). Although not shown, a urea water injection valve that injects urea water into the exhaust gas flow channel 1 is provided in the exhaust gas flow channel 1 on the downstream side of the DPF 3 and the upstream side of the SCR 4. The urea water injected from the urea water injection valve generates ammonia by hydrolysis. This ammonia is supplied to the SCR 4.
ASC5(アンモニアスリップ触媒の一例)は、SCR4で消費しきれなかったアンモニアを酸化、分解する触媒である。 ASC5 (an example of an ammonia slip catalyst) is a catalyst that oxidizes and decomposes ammonia that could not be consumed by SCR4.
DOC2、DPF3、SCR4、およびASC5を通過した排ガスは、排出口(図示略)から車外へ排出される。 The exhaust gas that has passed through DOC2, DPF3, SCR4, and ASC5 is discharged from the exhaust port (not shown) to the outside of the vehicle.
また、排ガス流路1には、DOC2の上流側に上流側温度検出部6が設けられており、DOC2の下流側に下流側温度検出部7が設けられている。
Further, the exhaust gas flow path 1 is provided with an
上流側温度検出部6は、適宜、DOC2の上流側の排ガスの温度(以下、上流側温度という)を検出し、検出された上流側温度を示す信号(以下、上流側温度情報という)を電磁波制御装置200へ出力する。
The
下流側温度検出部7は、適宜、DOC2の下流側の排ガスの温度(以下、下流側温度という)を検出し、検出された下流側温度を示す信号(以下、下流側温度情報という)を電磁波制御装置200へ出力する。
The downstream temperature detector 7 appropriately detects the temperature of the exhaust gas downstream of the DOC 2 (hereinafter referred to as downstream temperature) and uses a signal indicating the detected downstream temperature (hereinafter referred to as downstream temperature information) as an electromagnetic wave. Output to the
上流側温度検出部6および下流側温度検出部7は、例えば、サーミスタ、センサ、または、熱電対である。
The upstream
なお、上流側温度検出部6および下流側温度検出部7の設置位置は、図1に示す位置に限定されない。
In addition, the installation position of the upstream
また、後処理装置100には、DOC2に対して電磁波を照射可能な位置に、電磁波発生装置8が設けられている。
Further, the
電磁波発生装置8は、DOC2に含まれる金粒子が発熱する波長の電磁波(例えば、マイクロ波)を発生させ、その電磁波をDOC2に照射する。電磁波発生装置8による電磁波の照射は、電磁波制御装置200によって制御される。
The
以上、後処理装置100の構成について説明した。
The configuration of the
次に、本実施の形態に係る電磁波制御装置200の構成について、図2を用いて説明する。図2は、電磁波制御装置200の構成の一例を示すブロック図である。
Next, the configuration of the electromagnetic
図2に示す電磁波制御装置200は、後処理装置100と同じ車両に搭載される。電磁波制御装置200は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、制御プログラムを格納したROM(Read Only Memory)等の記憶媒体、RAM(Random Access Memory)等の作業用メモリ、および通信回路(いずれも図示略)を有する。図2に示す各部の機能は、CPUが制御プログラムを実行することにより実現される。
The electromagnetic
図2に示すように、電磁波制御装置200は、温度判定部201と、照射制御部202と、を有する。
As illustrated in FIG. 2, the electromagnetic
温度判定部201は、上流側温度検出部6から上流側温度情報を受け取り、その上流側温度情報に示される上流側温度が、予め定められた閾値未満であるか否かを判定する。
The
閾値は、予め実施された実験やシミュレーション等により得られた、DOC2の触媒活性が低下しないことが想定される温度である。 The threshold value is a temperature that is obtained by an experiment or a simulation that is performed in advance and is assumed that the catalytic activity of DOC2 does not decrease.
また、温度判定部201は、電磁波発生装置8による電磁波の照射が開始された後、下流側温度検出部7から下流側温度情報を受け取り、その下流側温度情報に示される下流側温度が、上述した閾値以上であるか否かを判定する。
The
照射制御部202は、温度判定部201によって上流側温度が閾値未満であると判定された場合、DOC2に対する電磁波の照射を開始するように電磁波発生装置8を制御する。これにより、電磁波発生装置8は、DOC2に対する電磁波の照射を開始する。照射される電磁波の波長は、DOC2に含まれる金粒子が発熱可能な波長である。
When the
また、照射制御部202は、電磁波の照射の開始後、温度判定部201によって下流側温度が閾値以上であると判定された場合、DOC2に対する電磁波の照射を停止するように電磁波発生装置8を制御する。これにより、電磁波発生装置8は、DOC2に対する電磁波の照射を停止する。
Moreover, the
以上、電磁波制御装置200の構成について説明した。
The configuration of the electromagnetic
次に、本実施の形態に係る電磁波制御装置200の動作について、図3を用いて説明する。図3は、電磁波制御装置200の動作の一例を示すフローチャートである。図3に示すフローは、例えば、内燃機関の駆動開始後に行われる。
Next, the operation of the electromagnetic
まず、温度判定部201は、上流側温度検出部6から上流側温度情報を受け取る(ステップS101)。
First, the
次に、温度判定部201は、上流側温度情報に示される上流側温度が、閾値未満であるか否かを判定する(ステップS102)。
Next, the
上流側温度が閾値未満ではない場合(ステップS102:NO)、フローは終了する。 If the upstream temperature is not less than the threshold value (step S102: NO), the flow ends.
一方、上流側温度が閾値未満である場合(ステップS102:YES)、照射制御部202は、DOC2に対する電磁波の照射を開始するように電磁波発生装置8を制御する(ステップS103)。
On the other hand, when the upstream temperature is lower than the threshold value (step S102: YES), the
これにより、電磁波発生装置8からDOC2への電磁波の照射が開始される。DOC2に含まれる金粒子は電磁波の照射によって発熱し、その結果、DOC2を通過する排ガスの温度が上昇する。
Thereby, irradiation of electromagnetic waves from the
次に、温度判定部201は、電磁波発生装置8による電磁波の照射が開始された後、下流側温度検出部7から下流側温度情報を受け取る(ステップS104)。
Next, the
次に、温度判定部201は、下流側温度情報に示される下流側温度が、閾値以上であるか否かを判定する(ステップS105)。
Next, the
下流側温度が閾値以上ではない場合(ステップS105:NO)、フローはステップS103へ戻る。この場合、電磁波の照射が継続される。 If the downstream temperature is not equal to or higher than the threshold (step S105: NO), the flow returns to step S103. In this case, irradiation with electromagnetic waves is continued.
一方、下流側温度が閾値以上である場合(ステップS105:YES)、照射制御部202は、DOC2に対する電磁波の照射を停止するように電磁波発生装置8を制御する(ステップS106)。
On the other hand, when the downstream temperature is equal to or higher than the threshold value (step S105: YES), the
これにより、電磁波発生装置8からDOC2への電磁波の照射が停止される。
Thereby, irradiation of electromagnetic waves from the
以上、電磁波制御装置200の動作について説明した。
The operation of the electromagnetic
ここまで詳述したように、本実施の形態の電磁波制御装置200によれば、DOC2の上流側温度が閾値未満である場合、DOC2に対して電磁波を照射するように制御する。これにより、DOC2に含まれる金粒子が発熱し、DOC2を通過する排ガスの温度が上昇する。よって、DOC2の触媒活性の低下を防止でき、その結果、排ガスの浄化性能の低下を防止できる。
As described in detail so far, according to the electromagnetic
なお、本開示は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。以下、各変形例について説明する。 It should be noted that the present disclosure is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately modified and implemented without departing from the spirit of the present disclosure. Hereinafter, each modification will be described.
[変形例1]
実施の形態では、閾値が、DOC2の触媒活性が低下しないことが想定される温度である場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。
[Modification 1]
In the embodiment, the case where the threshold is a temperature at which the catalytic activity of DOC2 is assumed not to decrease is described as an example, but the present invention is not limited to this.
例えば、閾値は、DOC2、DPF3、SCR4、およびASC5全ての活性が低下しないことが想定される温度であってもよい。 For example, the threshold may be a temperature at which the activities of DOC2, DPF3, SCR4, and ASC5 are not expected to decrease.
また、実施の形態では、DOC2の下流側の浄化手段として、DPF3、SCR4、およびASC5が設けられる場合を例に挙げて説明したが、それらに限定されない。 In the embodiment, the case where DPF3, SCR4, and ASC5 are provided as purification means downstream of DOC2 has been described as an example. However, the present invention is not limited thereto.
例えば、DPF3、SCR4、およびASC5のうち少なくとも1つが設けられる構成であってもよいし、DPF3、SCR4、およびASC5以外の浄化手段(例えば、LNT(Lean NOx Trap)等)が設けられる構成であってもよい。 For example, at least one of DPF3, SCR4, and ASC5 may be provided, or purification means other than DPF3, SCR4, and ASC5 (for example, LNT (Lean NOx Trap)) may be provided. May be.
[変形例2]
実施の形態では、下流側温度が閾値以上となったときに電磁波の照射を停止する場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。
[Modification 2]
In the embodiment, the case where the irradiation of the electromagnetic wave is stopped when the downstream temperature becomes equal to or higher than the threshold has been described as an example, but the present invention is not limited to this.
例えば、温度判定部201は、電磁波の照射開始後、上流側温度が閾値以上になったか否かを判定し、照射制御部202は、上流側温度が閾値以上になった場合に、電磁波の照射を停止するように電磁波発生装置8を制御してもよい。
For example, the
または、例えば、照射制御部202は、温度判定部201の判定結果によらず、予め定められた時間の間、電磁波の照射を行うように電磁波発生装置8を制御してもよい。
Alternatively, for example, the
[変形例3]
実施の形態では、電磁波制御装置200と電磁波発生装置8とが別体である場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。
[Modification 3]
In the embodiment, the case where the electromagnetic
例えば、電磁波発生装置8が上述した電磁波制御装置200の機能(図2に示した温度判定部201および照射制御部202)を備えてもよい。
For example, the electromagnetic
以上、各変形例について説明した。なお、各変形例は、適宜組み合わせて実施されてもよい。 In the above, each modification was demonstrated. In addition, each modification may be implemented in combination as appropriate.
<本開示のまとめ>
本開示の一態様に係る電磁波制御装置は、内燃機関からの排ガスが流れる排ガス流路に酸化触媒が設けられた後処理装置に用いられる電磁波制御装置であって、金粒子を含む前記酸化触媒の上流側温度が予め定められた閾値未満であるか否かを判定する温度判定部と、前記上流側温度が前記閾値未満である場合、前記金粒子が発熱可能な波長の電磁波を前記酸化触媒に照射する制御を行う照射制御部と、を有する。
<Summary of this disclosure>
An electromagnetic wave control device according to an aspect of the present disclosure is an electromagnetic wave control device used in a post-treatment device in which an oxidation catalyst is provided in an exhaust gas flow channel through which exhaust gas from an internal combustion engine flows, and the oxidation catalyst including gold particles A temperature determination unit that determines whether or not the upstream temperature is less than a predetermined threshold; and when the upstream temperature is less than the threshold, electromagnetic waves having a wavelength that allows the gold particles to generate heat are supplied to the oxidation catalyst. An irradiation control unit for performing irradiation control.
なお、上記電磁波制御装置において、前記照射制御部は、予め定められた時間の間、前記電磁波を前記酸化触媒に照射する制御を行ってもよい。 In the electromagnetic wave control device, the irradiation control unit may perform control to irradiate the oxidation catalyst with the electromagnetic wave for a predetermined time.
また、上記電磁波制御装置において、前記温度判定部は、前記電磁波の照射の開始後、前記酸化触媒の下流側温度が前記閾値以上であるか否かを判定し、前記照射制御部は、前記下流側温度が前記閾値以上である場合、前記電磁波の照射を停止する制御を行ってもよい。 In the electromagnetic wave control device, the temperature determination unit determines whether the downstream temperature of the oxidation catalyst is equal to or higher than the threshold after the start of the irradiation of the electromagnetic wave, and the irradiation control unit When the side temperature is equal to or higher than the threshold value, control for stopping irradiation of the electromagnetic wave may be performed.
また、上記電磁波制御装置において、前記温度判定部は、前記電磁波の照射の開始後、前記酸化触媒の上流側温度が前記閾値以上であるか否かを判定し、前記照射制御部は、前記上流側温度が前記閾値以上である場合、前記電磁波の照射を停止する制御を行ってもよい。 In the electromagnetic wave control device, the temperature determination unit determines whether an upstream temperature of the oxidation catalyst is equal to or higher than the threshold after the start of the irradiation of the electromagnetic wave, and the irradiation control unit When the side temperature is equal to or higher than the threshold value, control for stopping irradiation of the electromagnetic wave may be performed.
また、上記電磁波制御装置において、前記閾値は、前記酸化触媒の活性が低下しないことが想定される温度、または、前記酸化触媒および前記酸化触媒の下流側に設けられた少なくとも1つの浄化手段の全ての活性が低下しないことが想定される温度であってもよい。 In the electromagnetic wave control device, the threshold value is a temperature at which the activity of the oxidation catalyst is assumed not to decrease, or all of at least one purification means provided on the downstream side of the oxidation catalyst and the oxidation catalyst. It may be a temperature at which the activity is not expected to decrease.
また、上記電磁波制御装置において、前記少なくとも1つの浄化手段は、微粒子除去フィルタ、選択還元触媒、およびアンモニアスリップ触媒のうち少なくとも1つを含んでもよい。 In the electromagnetic wave control device, the at least one purification means may include at least one of a particulate removal filter, a selective reduction catalyst, and an ammonia slip catalyst.
また、上記電磁波制御装置において、前記金粒子の形状は、棒状または球状のいずれかであってもよい。 In the electromagnetic wave control device, the shape of the gold particles may be either a rod shape or a spherical shape.
本開示の電磁波制御装置は、内燃機関の排ガスを浄化する技術に適用できる。 The electromagnetic wave control device of the present disclosure can be applied to a technology for purifying exhaust gas from an internal combustion engine.
1 排ガス流路
2 DOC
3 DPF
4 SCR
5 ASC
6 上流側温度検出部
7 下流側温度検出部
8 電磁波発生装置
100 後処理装置
200 電磁波制御装置
201 温度判定部
202 照射制御部
1 Exhaust gas flow path 2 DOC
3 DPF
4 SCR
5 ASC
6 upstream temperature detection unit 7 downstream
Claims (7)
金粒子を含む前記酸化触媒の上流側温度が予め定められた閾値未満であるか否かを判定する温度判定部と、
前記上流側温度が前記閾値未満である場合、前記金粒子が発熱可能な波長の電磁波を前記酸化触媒に照射する制御を行う照射制御部と、を有する、
電磁波制御装置。 An electromagnetic wave control device used in an aftertreatment device in which an oxidation catalyst is provided in an exhaust gas flow path through which exhaust gas from an internal combustion engine flows,
A temperature determination unit that determines whether the upstream temperature of the oxidation catalyst containing gold particles is less than a predetermined threshold; and
An irradiation control unit that performs control to irradiate the oxidation catalyst with an electromagnetic wave having a wavelength that allows the gold particles to generate heat when the upstream temperature is less than the threshold;
Electromagnetic wave control device.
予め定められた時間の間、前記電磁波を前記酸化触媒に照射する制御を行う、
請求項1に記載の電磁波制御装置。 The irradiation control unit
Performing control to irradiate the oxidation catalyst with the electromagnetic wave for a predetermined time;
The electromagnetic wave control device according to claim 1.
前記電磁波の照射の開始後、前記酸化触媒の下流側温度が前記閾値以上であるか否かを判定し、
前記照射制御部は、
前記下流側温度が前記閾値以上である場合、前記電磁波の照射を停止する制御を行う、
請求項1に記載の電磁波制御装置。 The temperature determination unit
After the start of the electromagnetic wave irradiation, determine whether the downstream temperature of the oxidation catalyst is equal to or higher than the threshold,
The irradiation control unit
When the downstream temperature is equal to or higher than the threshold, control to stop irradiation of the electromagnetic wave is performed.
The electromagnetic wave control device according to claim 1.
前記電磁波の照射の開始後、前記酸化触媒の上流側温度が前記閾値以上であるか否かを判定し、
前記照射制御部は、
前記上流側温度が前記閾値以上である場合、前記電磁波の照射を停止する制御を行う、
請求項1に記載の電磁波制御装置。 The temperature determination unit
After starting the irradiation of the electromagnetic wave, it is determined whether the upstream temperature of the oxidation catalyst is equal to or higher than the threshold,
The irradiation control unit
If the upstream temperature is equal to or higher than the threshold, control to stop the irradiation of the electromagnetic wave,
The electromagnetic wave control device according to claim 1.
前記酸化触媒の活性が低下しないことが想定される温度、または、前記酸化触媒および前記酸化触媒の下流側に設けられた少なくとも1つの浄化手段の全ての活性が低下しないことが想定される温度である、
請求項3または4に記載の電磁波制御装置。 The threshold is
At a temperature at which the activity of the oxidation catalyst is assumed not to decrease, or at a temperature at which all the activities of the oxidation catalyst and at least one purification means provided downstream of the oxidation catalyst are not expected to decrease. is there,
The electromagnetic wave control device according to claim 3 or 4.
微粒子除去フィルタ、選択還元触媒、およびアンモニアスリップ触媒のうち少なくとも1つを含む、
請求項5に記載の電磁波制御装置。 The at least one purification means includes
Including at least one of a particulate removal filter, a selective reduction catalyst, and an ammonia slip catalyst,
The electromagnetic wave control device according to claim 5.
棒状または球状のいずれかである、
請求項1から6のいずれか1項に記載の電磁波制御装置。 The shape of the gold particles is
Either rod-shaped or spherical,
The electromagnetic wave control device according to any one of claims 1 to 6.
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