JP2021076047A - Exhaust emission control device - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、排気浄化装置に関する。 The present disclosure relates to an exhaust gas purification device.
内燃機関によって生成された排気ガスを浄化する排気浄化装置が知られている。例えば、下記特許文献1には、第1の選択還元触媒、酸化触媒、フィルタ部、及び、第2の選択還元触媒が、排ガスの流れ方向に直列に配設されてなる排ガス浄化装置が記載されている。 Exhaust purification devices that purify the exhaust gas generated by an internal combustion engine are known. For example, Patent Document 1 below describes an exhaust gas purification device in which a first selective reduction catalyst, an oxidation catalyst, a filter unit, and a second selective reduction catalyst are arranged in series in the flow direction of exhaust gas. ing.
上述のような選択還元触媒は、活性温度まで昇温されたときに還元能力を発揮する。特許文献1に記載の排ガス浄化装置では、第1の選択還元触媒を排気系の上流側に配置することで、排気ガスの熱エネルギーを用いて第1の選択還元触媒を優先的に加熱している。この排ガス浄化装置では、排気ガスの熱エネルギーが酸化触媒及びフィルタ部に奪われるので、第2の選択還元触媒の温度上昇が妨げられ、第2の選択還元触媒が活性化されにくい。したがって、車両の低温始動時には、第1の選択還元触媒で還元されずに通過した窒素酸化物が第2の選択還元触媒で還元されずに、大気中に放出される恐れがある。 The selective reduction catalyst as described above exhibits a reducing ability when the temperature is raised to the active temperature. In the exhaust gas purification device described in Patent Document 1, by arranging the first selective reduction catalyst on the upstream side of the exhaust system, the first selective reduction catalyst is preferentially heated by using the heat energy of the exhaust gas. There is. In this exhaust gas purification device, since the thermal energy of the exhaust gas is taken away by the oxidation catalyst and the filter unit, the temperature rise of the second selective reduction catalyst is hindered, and the second selective reduction catalyst is less likely to be activated. Therefore, when the vehicle is started at a low temperature, the nitrogen oxides that have passed without being reduced by the first selective reduction catalyst may be released into the atmosphere without being reduced by the second selective reduction catalyst.
したがって、選択還元触媒の温度を早期に上昇させることが求められている。 Therefore, it is required to raise the temperature of the selective reduction catalyst at an early stage.
一態様では、エンジンから排出される排気ガスを浄化する排気浄化装置が提供される。この排気浄化装置は、排気ガスが流れる排気通路内に設けられ、排気ガスに含まれる窒素酸化物を還元する第1の選択還元触媒と、排気通路内における第1の選択還元触媒の下流側に設けられ、排気ガスに含まれる粒子状物質を捕集するフィルタユニットと、排気通路内におけるフィルタユニットの下流側に設けられ、排気ガスに含まれる窒素酸化物を還元する第2の選択還元触媒と、フィルタユニットを迂回するように、フィルタユニットの上流側及び下流側で排気通路に接続するバイパス通路と、排気ガスが流れる経路を、フィルタユニットを通過する第1の経路とバイパス通路を通過する第2の経路との間で切り替えるバルブと、第2の選択還元触媒の温度を取得する触媒温度取得部と、第2の選択還元触媒の温度が第1の閾値よりも低い場合には、排気ガスが第2の経路を流れるようにバルブを制御する制御装置と、を備える。 In one aspect, an exhaust purification device is provided that purifies the exhaust gas emitted from the engine. This exhaust purification device is provided in the exhaust passage through which the exhaust gas flows, and is located on the downstream side of the first selective reduction catalyst for reducing the nitrogen oxide contained in the exhaust gas and the first selective reduction catalyst in the exhaust passage. A filter unit provided to collect particulate matter contained in the exhaust gas, and a second selective reduction catalyst provided on the downstream side of the filter unit in the exhaust passage to reduce the nitrogen oxide contained in the exhaust gas. , The bypass passage connecting to the exhaust passage on the upstream side and the downstream side of the filter unit so as to bypass the filter unit, and the path through which the exhaust gas flows, the first path passing through the filter unit and the bypass passage passing through the bypass passage. A valve that switches between the two paths, a catalyst temperature acquisition unit that acquires the temperature of the second selective reduction catalyst, and an exhaust gas when the temperature of the second selective reduction catalyst is lower than the first threshold value. A control device that controls the valve so that the exhaust gas flows through the second path.
上記態様に係る排気浄化装置では、第2の選択還元触媒の温度が第1の閾値よりも低い場合には、排気ガスがフィルタユニットを迂回するバイパス通路を流れることになるので、排気ガスの熱エネルギーがフィルタユニットに奪われることが防止される。これにより、排気ガスの熱エネルギーが第2の選択還元触媒に優先的に供給されることとなるので、第2の選択還元触媒の温度を早期に上昇させることができる。 In the exhaust purification device according to the above aspect, when the temperature of the second selective reduction catalyst is lower than the first threshold value, the exhaust gas flows through the bypass passage bypassing the filter unit, so that the heat of the exhaust gas It prevents energy from being taken away by the filter unit. As a result, the thermal energy of the exhaust gas is preferentially supplied to the second selective reduction catalyst, so that the temperature of the second selective reduction catalyst can be raised at an early stage.
一実施形態では、触媒温度取得部は、第1の選択還元触媒の温度を更に取得し、第1の選択還元触媒の温度が第2の閾値よりも低い場合には、制御装置は、排気ガスの温度を高める昇温制御を実行してもよい。この実施形態では、第1の選択還元触媒の温度が第2の閾値よりも小さい場合に排気ガスの温度が高められるので、第1の選択還元触媒に供給される熱エネルギーを増加させることができる。したがって、第1の選択還元触媒の温度を早期に上昇させることができる。 In one embodiment, the catalyst temperature acquisition unit further acquires the temperature of the first selective reduction catalyst, and when the temperature of the first selective reduction catalyst is lower than the second threshold value, the control device determines the exhaust gas. The temperature rise control for raising the temperature of the above may be executed. In this embodiment, the temperature of the exhaust gas is increased when the temperature of the first selective reduction catalyst is smaller than the second threshold value, so that the thermal energy supplied to the first selective reduction catalyst can be increased. .. Therefore, the temperature of the first selective reduction catalyst can be raised at an early stage.
一実施形態では、排気通路内に設けられる排気ブレーキ装置を更に備え、制御装置は、昇温制御の実行時には、排気通路内の排気圧力が高まるように排気ブレーキ装置を作動させてもよい。排気ブレーキ装置を作動させて排気通路内の排気圧力を高めることにより、排気ガスの熱エネルギーを高めることができるので、第1の選択還元触媒及び第2の選択還元触媒の温度を早期に上昇させることができる。 In one embodiment, an exhaust brake device provided in the exhaust passage is further provided, and the control device may operate the exhaust brake device so that the exhaust pressure in the exhaust passage increases when the temperature rise control is executed. By operating the exhaust brake device to increase the exhaust pressure in the exhaust passage, the thermal energy of the exhaust gas can be increased, so that the temperatures of the first selective reduction catalyst and the second selective reduction catalyst are raised at an early stage. be able to.
一実施形態の制御装置は、昇温制御の実行時には、エンジンからの排気ガスの熱エネルギーが大きくなるようにエンジンの排気弁の開弁タイミングを変更してもよい。エンジンの排気弁の開弁タイミングを変更してエンジンからの排気ガスの熱エネルギーを大きくすることにより、第1の選択還元触媒及び第2の選択還元触媒の温度を早期に上昇させることができる。 The control device of one embodiment may change the opening timing of the exhaust valve of the engine so that the thermal energy of the exhaust gas from the engine becomes large when the temperature rise control is executed. By changing the valve opening timing of the exhaust valve of the engine to increase the thermal energy of the exhaust gas from the engine, the temperatures of the first selective reduction catalyst and the second selective reduction catalyst can be raised at an early stage.
一実施形態の制御装置は、昇温制御の実行時には、エンジンからの排気ガスの熱エネルギーが大きくなるようにエンジンを減筒運転させてもよい。エンジンを減筒運転させることにより、エンジンからの排気ガスの熱エネルギーを大きくすることができるので、第1の選択還元触媒及び第2の選択還元触媒の温度を早期に上昇させることができる。 The control device of one embodiment may operate the engine in a reduced cylinder so that the thermal energy of the exhaust gas from the engine becomes large when the temperature rise control is executed. By operating the engine in a reduced cylinder, the thermal energy of the exhaust gas from the engine can be increased, so that the temperatures of the first selective reduction catalyst and the second selective reduction catalyst can be raised at an early stage.
一実施形態では、排気通路内におけるバルブとフィルタユニットとの間に設けられた酸化触媒を更に備えていてもよい。酸化触媒を備えることによって、排気ガスに含まれる炭化水素及び一酸化炭素を浄化することができる。 In one embodiment, an oxidation catalyst provided between the valve and the filter unit in the exhaust passage may be further provided. By providing an oxidation catalyst, hydrocarbons and carbon monoxide contained in the exhaust gas can be purified.
本発明の一態様及び種々の実施形態によれば、選択還元触媒の温度を早期に上昇させることができる。 According to one aspect of the present invention and various embodiments, the temperature of the selective reduction catalyst can be raised at an early stage.
以下、図面を参照して種々の実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととし、同一又は相当の部分に対する重複した説明は省略する。 Hereinafter, various embodiments will be described in detail with reference to the drawings. In each drawing, the same or corresponding parts are designated by the same reference numerals, and duplicate explanations for the same or corresponding parts will be omitted.
図1は、一実施形態に係る排気浄化装置の概略構成図である。排気浄化装置10は、エンジン(内燃機関)1を有する車両に搭載され、エンジン1から排出された排気ガスを浄化する。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an exhaust gas purification device according to an embodiment. The
エンジン1は、例えばディーゼルエンジンである。エンジン1は、吸気マニホールドと、排気マニホールドと、エンジン1内に供給される空気量を制御する吸気弁と、エンジン1から排出される燃焼ガスの排出量を制御する排気弁とを備えている。また、エンジン1は、吸気弁及び排気弁の開閉タイミングを調整する可変動弁機構を備えている。エンジン1には、排気ガスが流れる排気通路3が排気マニホールドを介して接続されている。
The engine 1 is, for example, a diesel engine. The engine 1 includes an intake manifold, an exhaust manifold, an intake valve that controls the amount of air supplied into the engine 1, and an exhaust valve that controls the amount of combustion gas discharged from the engine 1. Further, the engine 1 includes a variable valve mechanism that adjusts the opening / closing timing of the intake valve and the exhaust valve. An
図1に示すように、排気浄化装置10は、第1の選択還元触媒11、酸化触媒12、フィルタユニット13、第2の選択還元触媒14及びアンモニア低減装置15を備えている。第1の選択還元触媒11、酸化触媒12、フィルタユニット13、第2の選択還元触媒14及びアンモニア低減装置15は、例えば排気通路3の一部を構成するケース内に収容されており、排気通路3の上流側(エンジン1側)から、この順に配設されている。
As shown in FIG. 1, the exhaust
第1の選択還元触媒11は、還元剤を用いて窒素酸化物(NOx)を窒素(N2)及び水(H2O)に還元する機能を有している。第1の選択還元触媒11は、例えばセラミックス製の担体に、ゼオライト又はバナジウム等の触媒成分を担持させたものである。この第1の選択還元触媒11は、例えば180℃以上の高温域で活性化され、窒素酸化物を還元する能力を獲得する。
The first
酸化触媒12は、排気通路3内における第1の選択還元触媒11の下流側に設けられている。酸化触媒12は、例えばセラミックス製の担体に、白金、パラジウム等の貴金属、又は、金属酸化物等の触媒成分を担持させたものである。酸化触媒12は、排気ガスに含まれる炭化水素(HC)及び一酸化炭素(CO)を酸化させて浄化する。
The
フィルタユニット13は、排気通路3内における酸化触媒12の下流側に設けられている。フィルタユニット13は、例えばDPF(Diesel Particulate Filter)であり、排気ガス中の粒子状物質を捕集する。このフィルタユニット13には、酸化触媒が担持されていてもよい。この酸化触媒は、エンジン1から供給された未燃の燃料を酸化させ、その酸化反応によって生じる熱を用いて捕集された粒子状物質を燃焼させる。
The
第2の選択還元触媒14は、排気通路3内におけるフィルタユニット13の下流側に設けられている。第2の選択還元触媒14は、例えばセラミックス製の担体に、ゼオライト又はバナジウム等の触媒成分を担持させたものである。第2の選択還元触媒14は、還元剤を用いて窒素酸化物を窒素及び水に還元する。この第2の選択還元触媒14は、例えば180℃以上の高温域で活性化され、窒素酸化物を還元する能力を獲得する。
The second
アンモニア低減装置15は、排気通路3内における第2の選択還元触媒14の下流側に設けられている。アンモニア低減装置15は、第2の選択還元触媒14で反応せずに通過(スリップ)した余剰のアンモニアを酸化処理する。
The
排気浄化装置10は、尿素供給装置24,25を更に備えている。尿素供給装置24は、第1の選択還元触媒11の上流側に設けられた噴射器を介して尿素を排気通路3内に供給する。尿素供給装置25は、フィルタユニット13の下流側であって第2の選択還元触媒14の上流側に設けられた噴射器を介して尿素を排気通路3内に供給する。排気通路3に供給された尿素は、排気通路3を流れる排気ガスの熱で分解されてアンモニアになる。このアンモニアは、第1の選択還元触媒11及び第2の選択還元触媒14上で窒素酸化物と反応して窒素酸化物を還元する。なお、尿素供給装置24,25は、後述する制御装置30に接続されており、制御装置30からの制御信号に応じて、尿素の供給量が制御されてもよい。
The exhaust
排気通路3には、排気ガスの温度を計測する複数の温度センサ22が設けられていてもよい。図1に示す例では、複数の温度センサ22は、第1の選択還元触媒11の上流側、及び、第2の選択還元触媒14の上流側の排気ガスの温度を計測する。複数の温度センサ22の各々は、計測された排気ガスの温度を示す温度情報を制御装置30に出力する。
The
排気浄化装置10は、バルブ16、排気ブレーキ装置20及び制御装置30を更に備えている。バルブ16は、第1の選択還元触媒11と酸化触媒12との間に設けられている。バルブ16は、例えば三方弁であり、第1ポート16a、第2ポート16b及び第3ポート16cを有している。バルブ16の第1ポート16aは、排気通路3を介して第1の選択還元触媒11に接続されている。第2ポート16bは、排気通路3を介して酸化触媒12に接続されている。第3ポート16cは、バイパス通路5の一端に接続されている。バイパス通路5の他端は、フィルタユニット13の下流側で排気通路3に接続されている。
The exhaust
上記のように、バイパス通路5の一端は、第1の選択還元触媒11と酸化触媒12との間でバルブ16を介して排気通路3に接続され、バイパス通路5の他端は、フィルタユニット13と第2の選択還元触媒14との間で排気通路3に接続されている。すなわち、バイパス通路5は、酸化触媒12及びフィルタユニット13を迂回するように、フィルタユニット13の上流側及び下流側で排気通路3に接続されている。
As described above, one end of the
バルブ16は、排気ガスの流れる経路を、酸化触媒12及びフィルタユニット13を通過する第1の経路L1と、バイパス通路5を通過する第2の経路L2との間で切り替える機能を有している。例えば、バルブ16の第1ポート16aと第2ポート16bとが連通された場合には、第1の選択還元触媒11を通過した排気ガスは、酸化触媒12及びフィルタユニット13を通過して第2の選択還元触媒14へ送られる(図1の第1の経路L1参照)。一方、バルブ16の第1ポート16aと第3ポート16cとが連通された場合には、第1の選択還元触媒11を通過した排気ガスは、バイパス通路5を通って第2の選択還元触媒14へ送られる(図1の第2の経路L2参照)。すなわち、排気ガスは、酸化触媒12及びフィルタユニット13を迂回して第2の選択還元触媒14に供給される。
The
排気ブレーキ装置20は、排気通路3におけるエンジン1と第1の選択還元触媒11との間に設けられている。排気ブレーキ装置20は、例えば、電磁弁によって構成された排気バルブを有しており、当該排気バルブの開閉及び開度調整によって排気ガスの流れを制限してエンジン1の内部抵抗を調整する機能を有している。排気ブレーキ装置20が作動して排気バルブが閉じられた状態では、エンジン1の排気圧力が高められることによって、車両に制動力が働くと共に、排気通路3内の排気ガスの熱エネルギーが高められる。
The
制御装置30は、排気浄化装置10全体の動作を制御する。制御装置30は、CPU[Central Processing Unit]、ROM[Read Only Memory]、RAM[Random Access Memory]、CAN[Controller Area Network]通信回路等を有する電子制御ユニットである。制御装置30は、例えば、ROMに記憶されているプログラムをRAMにロードし、RAMにロードされたプログラムをCPUで実行することにより各種機能を実現する。
The
制御装置30は、エンジン1、バルブ16、排気ブレーキ装置20、複数の温度センサ22、及び、尿素供給装置24,25と通信可能に接続されている。例えば、制御装置30は、複数の温度センサ22から排気通路3を流れる排気ガスの温度情報を取得し、温度情報から第1の選択還元触媒11及び第2の選択還元触媒14の温度を取得する。すなわち、複数の温度センサ22及び制御装置30は、第1の選択還元触媒11及び第2の選択還元触媒14の温度を取得する触媒温度取得部40として機能する。
The
また、制御装置30は、第1の選択還元触媒11及び第2の選択還元触媒14の温度に応じて、エンジン1の動作、バルブ16の各ポートの接続状態、排気ブレーキ装置20の動作、尿素供給装置24,25から排気通路3内に噴射される尿素の量を制御する。例えば、制御装置30は、第2の選択還元触媒14の温度が第1の閾値よりも低い場合には、第1の選択還元触媒11を通過した排気ガスが第2の経路L2を沿って流れるようにバルブ16を制御する。また、制御装置30は、第1の選択還元触媒11の温度が第2の閾値よりも低い場合には、排気ガスの温度を高める昇温制御を実行する。
Further, the
以下、図2を参照して、制御装置30によって行われる処理の流れについて詳細に説明する。図2は、排気浄化装置10の制御方法を示すフローチャートである。
Hereinafter, the flow of processing performed by the
図2に示すように、まず制御装置30は、第1の選択還元触媒11及び第2の選択還元触媒14の温度を取得する(ステップST1)。次に、制御装置30は、第1の選択還元触媒11の温度が第2の閾値よりも低いか否かを判定する(ステップST2)。ここで、第2の閾値は、第1の選択還元触媒11の触媒成分に応じて定められる温度であり、例えば第1の選択還元触媒11の活性温度である。例えば、第2の閾値を180℃としてもよい。
As shown in FIG. 2, first, the
第1の選択還元触媒11の温度が第2の閾値よりも低い場合には、制御装置30は、排気ガスの温度を高める昇温制御を行う(ステップST3)。一例として、制御装置30は、昇温制御時には、排気ブレーキ装置20を作動させて排気通路3内の排気圧力を高めることにより、排気ガスの熱エネルギーを増加させる。排気ガスの熱エネルギーが増加することにより、第1の選択還元触媒11の加熱が促進される。
When the temperature of the first
別の一例では、制御装置30は、昇温制御時には、エンジン1から排出される排気ガスの温度が高くなるようにエンジン1の排気弁の開弁タイミングを変更してもよい。例えば、制御装置30は、昇温制御時以外の通常制御時と比較して、エンジン1の排気弁の開弁タイミングを早めるように可変動弁機構を制御することにより、排気ガスの熱エネルギーを大きくしてもよい。さらに別の一例では、制御装置30は、昇温制御時には、エンジン1からの排気ガスの熱エネルギーが大きくなるように、エンジン1を減筒運転させてもよい。減筒運転を行うことにより、気筒あたりの燃料噴射量が増加することになるので、排気ガスの熱エネルギーを増加させることができる。
In another example, the
一方、第1の選択還元触媒11の温度が第2の閾値以上である場合には、ステップST4の処理に移行する。
On the other hand, when the temperature of the first
次に、制御装置30は、第2の選択還元触媒14の温度が第1の閾値よりも低いか否かを判定する(ステップST4)。ここで、第1の閾値は、第2の選択還元触媒14の触媒成分に応じて定められる温度であり、例えば第2の選択還元触媒14の活性温度である。第1の閾値は、第2の閾値と同じ温度であってもよいし、異なる温度であってもよい。例えば、第1の閾値を180℃としてもよい。
Next, the
第2の選択還元触媒14の温度が第1の閾値よりも低い場合には、制御装置30は、排気ガスが第2の経路L2を流れるようにバルブ16を制御する(ステップST6)。すなわち、制御装置30は、バルブ16の第1ポート16aと第2ポート16bとの連通が解除され、第1ポート16aと第3ポート16cとが連通されるようにバルブ16を制御する。その結果、エンジン1から排出されて第1の選択還元触媒11を通過した排気ガスは、バイパス通路5を通って第2の選択還元触媒14に送られる(図1の第2の経路L2参照)。すなわち、排気ガスが、酸化触媒12及びフィルタユニット13を迂回して第2の選択還元触媒14に供給される。これにより、排気ガスの熱エネルギーは酸化触媒12及びフィルタユニット13に奪われることなく、第2の選択還元触媒14に優先的に供給される。したがって、第2の選択還元触媒14の温度が短時間で上昇する。
When the temperature of the second
一方、第2の選択還元触媒14の温度が第1の閾値以上である場合には、制御装置30は、排気ガスが第1の経路L1を流れるようにバルブ16を制御する(ステップST5)。すなわち、制御装置30は、バルブ16の第1ポート16aと第2ポート16bとが連通され、第1ポート16aと第3ポート16cとの連通が解除されるようにバルブ16を制御する。その結果、第1の選択還元触媒11を通過した排気ガスは、酸化触媒12及びフィルタユニット13を通過してから第2の選択還元触媒14に送られる(図1の第1の経路L1参照)。したがって、排気ガスに含まれる粒子状物質がフィルタユニット13に捕集される。
On the other hand, when the temperature of the second
上述のように、一実施形態に係る排気浄化装置10では、第2の選択還元触媒14の温度が第1の閾値よりも低い場合には、排気ガスがバイパス通路5を流れるようにバルブ16が制御されるので、排気ガスをフィルタユニット13を迂回させて第2の選択還元触媒14に供給することができる。したがって、排気ガスの熱エネルギーがフィルタユニット13に奪われずに第2の選択還元触媒14に供給されるので、第2の選択還元触媒14を優先的に加熱することができる。その結果、第2の選択還元触媒14の温度を早期に上昇させることができるので、第2の選択還元触媒14を早期に活性化することができる。よって、窒素酸化物の浄化率を高めることができる。
As described above, in the exhaust
また、排気浄化装置10では、第1の選択還元触媒11の温度が第2の閾値よりも小さい場合には、排気ガスの温度を高める昇温制御が実行される。この昇温制御により、第1の選択還元触媒11及び第2の選択還元触媒14に供給される排気ガスの温度を高めることができるので、第1の選択還元触媒11及び第2の選択還元触媒14の温度を早期に上昇させることができる。したがって、第1の選択還元触媒11及び第2の選択還元触媒14を早期に活性化することができるので、窒素酸化物の浄化率を高めることができる。
Further, in the
以下、種々の実験例について説明するが、本発明はこれらの実験例によって限定されるものではない。 Hereinafter, various experimental examples will be described, but the present invention is not limited to these experimental examples.
図3は、排気浄化装置による窒素酸化物(NOx)の浄化率を示すグラフである。実験例では、図1に示す排気浄化装置10を用いてエンジン1の排気ガスに含まれる窒素酸化物を浄化した。すなわち、実験例では、第1の選択還元触媒11の温度が第2の閾値よりも低い場合には昇温制御を実行し、第1の選択還元触媒11の温度が第2の閾値以上である場合には昇温制御の実行を停止した。この実験例では、昇温制御時には、排気ブレーキ装置20を作動させることで排気ガスの温度を上昇させた。第2の閾値は、180℃とした。
FIG. 3 is a graph showing the purification rate of nitrogen oxides (NOx) by the exhaust gas purification device. In the experimental example, the exhaust
さらに、この実験例では、第2の選択還元触媒14の温度が第1の閾値以上である場合には、排気ガスが酸化触媒12及びフィルタユニット13を通過する第1の経路L1に沿って流れ、第2の選択還元触媒14の温度が第1の閾値よりも低い場合には、排気ガスがバイパス通路5を通る第2の経路L2に沿って流れるように、バルブ16を制御した。制御装置30は、第1の選択還元触媒11の温度が第2の閾値以上であるときに尿素供給装置24から還元剤として尿素を供給し、第2の選択還元触媒14の温度が第1の閾値以上であるときに、尿素供給装置25から還元剤として尿素を供給した。
Further, in this experimental example, when the temperature of the second
比較実験例では、バイパス通路5を有していないこと以外は、実験例と同じ条件でエンジン1の排気ガスに含まれる窒素酸化物を浄化した。すなわち、比較実験例では、第2の選択還元触媒14の温度に関わらず、排気ガスが酸化触媒12及びフィルタユニット13を通過する第1の経路L1に沿って流れるようにした点で、上記実験例と相違している。
In the comparative experimental example, the nitrogen oxide contained in the exhaust gas of the engine 1 was purified under the same conditions as in the experimental example except that the
図3に示すように、比較実験例では、エンジン1の排気ガスから77%の窒素酸化物が浄化された。これに対し、実験例では、エンジン1の排気ガスから85%の窒素酸化物が浄化された。これらの結果から、第2の選択還元触媒14の温度が第1の閾値よりも低い場合に、排気ガスをバイパス通路5に流して第2の選択還元触媒14を早期に活性化させることによって、排気ガスに含まれる窒素酸化物を効率的に浄化することができることが確認された。
As shown in FIG. 3, in the comparative experimental example, 77% of nitrogen oxides were purified from the exhaust gas of the engine 1. On the other hand, in the experimental example, 85% of nitrogen oxides were purified from the exhaust gas of the engine 1. From these results, when the temperature of the second
以上、種々の実施形態に係る排気浄化装置について説明してきたが、上述した実施形態に限定されることなく発明の要旨を変更しない範囲で種々の変形態様を構成可能である。 Although the exhaust gas purification device according to the various embodiments has been described above, various modifications can be configured without changing the gist of the invention without being limited to the above-described embodiment.
例えば、上記実施形態では、複数の温度センサ22で計測された排気ガスの温度に基づいて第1の選択還元触媒11及び第2の選択還元触媒14の温度を取得しているが、第1の選択還元触媒11及び第2の選択還元触媒14に近接して設けられた温度センサを用いて第1の選択還元触媒11及び第2の選択還元触媒14の温度を直接計測してもよい。また、一実施形態では、エンジン1の温度、ラジエター内の冷却水の温度から第1の選択還元触媒11及び第2の選択還元触媒14の温度を推定してもよい。
For example, in the above embodiment, the temperatures of the first
また、上記実施形態では、排気ブレーキ装置20が、エンジン1と第1の選択還元触媒11との間に設けられているが、排気ブレーキ装置20は、例えば第1の選択還元触媒11とバルブ16との間、又は、バイパス通路5に設けられてもよい。
Further, in the above embodiment, the
上記実施形態では、窒素酸化物の還元剤として、尿素を排気通路3内に供給しているが、ガソリン及び軽油等の液体燃料を還元剤として排気通路3に供給してもよい。また、必ずしも酸化触媒12を備えていなくてもよい。
In the above embodiment, urea is supplied to the
さらに、一実施形態では、第1の選択還元触媒11の温度が第2の閾値よりも低い場合であっても、昇温制御を行わないようにしてもよい。少なくとも第2の選択還元触媒14の温度が第1の閾値よりも低いときに、排気ガスが第2の経路L2を流れるようにバルブ16を制御すれば、第2の選択還元触媒14の温度を早期に上昇させることができ、その結果、排気ガスに含まれる窒素酸化物を効率的に浄化することができる。
Further, in one embodiment, even when the temperature of the first
1…エンジン、3…排気通路、5…バイパス通路、10…排気浄化装置、11…第1の選択還元触媒、12…酸化触媒、13…フィルタユニット、14…第2の選択還元触媒、16…バルブ、20…排気ブレーキ装置、30…制御装置、40…触媒温度取得部、L1…第1の経路、L2…第2の経路。 1 ... Engine, 3 ... Exhaust passage, 5 ... Bypass passage, 10 ... Exhaust purification device, 11 ... First selective reduction catalyst, 12 ... Oxidation catalyst, 13 ... Filter unit, 14 ... Second selective reduction catalyst, 16 ... Valve, 20 ... exhaust brake device, 30 ... control device, 40 ... catalyst temperature acquisition unit, L1 ... first path, L2 ... second path.
Claims (6)
前記排気ガスが流れる排気通路内に設けられ、前記排気ガスに含まれる窒素酸化物を還元する第1の選択還元触媒と、
前記排気通路内における前記第1の選択還元触媒の下流側に設けられ、前記排気ガスに含まれる粒子状物質を捕集するフィルタユニットと、
前記排気通路内における前記フィルタユニットの下流側に設けられ、前記排気ガスに含まれる窒素酸化物を還元する第2の選択還元触媒と、
前記フィルタユニットを迂回するように、前記フィルタユニットの上流側及び下流側で前記排気通路に接続するバイパス通路と、
前記排気ガスが流れる経路を、前記フィルタユニットを通過する第1の経路と前記バイパス通路を通過する第2の経路との間で切り替えるバルブと、
前記第2の選択還元触媒の温度を取得する触媒温度取得部と、
前記第2の選択還元触媒の温度が第1の閾値よりも低い場合には、前記排気ガスが前記第2の経路を流れるように前記バルブを制御する制御装置と、
を備える、排気浄化装置。 An exhaust purification device that purifies the exhaust gas emitted from the engine.
A first selective reduction catalyst provided in the exhaust passage through which the exhaust gas flows and reducing nitrogen oxides contained in the exhaust gas, and
A filter unit provided on the downstream side of the first selective reduction catalyst in the exhaust passage and collecting particulate matter contained in the exhaust gas, and a filter unit.
A second selective reduction catalyst provided on the downstream side of the filter unit in the exhaust passage and reducing nitrogen oxides contained in the exhaust gas, and a second selective reduction catalyst.
Bypass passages connected to the exhaust passage on the upstream side and the downstream side of the filter unit so as to bypass the filter unit.
A valve that switches the path through which the exhaust gas flows between a first path that passes through the filter unit and a second path that passes through the bypass passage.
A catalyst temperature acquisition unit that acquires the temperature of the second selective reduction catalyst, and a catalyst temperature acquisition unit.
When the temperature of the second selective reduction catalyst is lower than the first threshold value, a control device that controls the valve so that the exhaust gas flows through the second path, and a control device.
Equipped with an exhaust purification device.
前記第1の選択還元触媒の温度が第2の閾値よりも低い場合には、前記制御装置は、前記排気ガスの温度を高める昇温制御を実行する、請求項1に記載の排気浄化装置。 The catalyst temperature acquisition unit further acquires the temperature of the first selective reduction catalyst.
The exhaust purification device according to claim 1, wherein when the temperature of the first selective reduction catalyst is lower than the second threshold value, the control device executes a temperature rise control for raising the temperature of the exhaust gas.
前記制御装置は、前記昇温制御の実行時には、前記排気通路内の排気圧力が高まるように前記排気ブレーキ装置を作動させる、請求項2に記載の排気浄化装置。 Further equipped with an exhaust brake device provided in the exhaust passage,
The exhaust purification device according to claim 2, wherein the control device operates the exhaust brake device so that the exhaust pressure in the exhaust passage is increased when the temperature rise control is executed.
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CN115111035B (en) * | 2022-05-09 | 2023-11-17 | 潍柴动力股份有限公司 | Control method and control device for thermal management system of two-stage nitrogen oxide converter |
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