JP2015068266A - Exhaust emission control system and exhaust emission control method - Google Patents
Exhaust emission control system and exhaust emission control method Download PDFInfo
- Publication number
- JP2015068266A JP2015068266A JP2013203777A JP2013203777A JP2015068266A JP 2015068266 A JP2015068266 A JP 2015068266A JP 2013203777 A JP2013203777 A JP 2013203777A JP 2013203777 A JP2013203777 A JP 2013203777A JP 2015068266 A JP2015068266 A JP 2015068266A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- exhaust gas
- temperature
- heat storage
- catalyst
- unit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
- F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features
- F01N13/009—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features having two or more separate purifying devices arranged in series
- F01N13/0097—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features having two or more separate purifying devices arranged in series the purifying devices are arranged in a single housing
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
- F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
- F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion
- F01N3/2006—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
- F01N2240/00—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being
- F01N2240/10—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being a heat accumulator
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
- F01N2240/00—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being
- F01N2240/36—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being an exhaust flap
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
- F01N2410/00—By-passing, at least partially, exhaust from inlet to outlet of apparatus, to atmosphere or to other device
- F01N2410/02—By-passing, at least partially, exhaust from inlet to outlet of apparatus, to atmosphere or to other device in case of high temperature, e.g. overheating of catalytic reactor
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
- F01N2560/00—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
- F01N2560/06—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being a temperature sensor
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
- F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
- F01N2900/04—Methods of control or diagnosing
- F01N2900/0416—Methods of control or diagnosing using the state of a sensor, e.g. of an exhaust gas sensor
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
- F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
- F01N2900/06—Parameters used for exhaust control or diagnosing
- F01N2900/14—Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the exhaust gas
- F01N2900/1404—Exhaust gas temperature
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
- F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
- F01N3/023—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/0807—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
- F01N3/0828—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents characterised by the absorbed or adsorbed substances
- F01N3/0842—Nitrogen oxides
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
- F01N3/103—Oxidation catalysts for HC and CO only
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
Abstract
Description
本発明は、内燃機関の排気通路に設けた排気ガス後処理装置を構成する触媒ユニットの温度を触媒活性温度範囲内に長く維持できる排気ガス浄化システム及び排気ガス浄化方法に関する。 The present invention relates to an exhaust gas purification system and an exhaust gas purification method capable of maintaining the temperature of a catalyst unit constituting an exhaust gas aftertreatment device provided in an exhaust passage of an internal combustion engine for a long time within a catalyst activation temperature range.
一般に、内燃機関で走行する車両は、内燃機関で燃料を燃焼させて発生させた動力で走行しているが、排気ガスにはNOx(窒素酸化物)、PM(Particulate Matter:微粒子状物質)等が含有されるため、内燃機関の排気通路に排気ガス後処理装置を設けて排気ガスを浄化してから大気中に放出している。この排気ガス後処理装置は、酸化触媒(DOC)やNOx低減触媒(deNOx触媒)等を担持した触媒ユニットを有して構成され、この触媒ユニットにより、排気ガスを浄化処理している。この触媒ユニットに担持された触媒はそれぞれ触媒活性化温度(ライトオフ温度)以上にならないと触媒作用を十分に発揮できないという性質を持っており、触媒ユニットの温度をこの触媒活性化温度以上に維持することが重要となっている。 In general, a vehicle that travels with an internal combustion engine travels with power generated by burning fuel in the internal combustion engine. The exhaust gas includes NOx (nitrogen oxide), PM (particulate matter), and the like. Therefore, an exhaust gas aftertreatment device is provided in the exhaust passage of the internal combustion engine to purify the exhaust gas and then release it into the atmosphere. The exhaust gas aftertreatment device includes a catalyst unit that carries an oxidation catalyst (DOC), a NOx reduction catalyst (deNOx catalyst), and the like, and purifies the exhaust gas by the catalyst unit. Each catalyst supported on this catalyst unit has the property that the catalytic action cannot be fully exerted unless the catalyst activation temperature (light-off temperature) or higher is maintained, and the catalyst unit temperature is maintained above this catalyst activation temperature. It is important to do.
しかしながら、宅配トラックや塵芥車両等のような集配車では、極めて低い車速での走行と停止とを頻繁に繰り返す場合は、内燃機関の運転が連続して行われないので、排気ガスの温度、及び、この排気ガスが通過する触媒ユニットの温度が触媒活性化温度以上に上がらず、触媒ユニットに担持された触媒の性能を十分に機能させることが困難であるという問題がある。 However, in a collection and delivery vehicle such as a delivery truck or a garbage truck, when the driving and stopping at an extremely low vehicle speed are frequently repeated, the operation of the internal combustion engine is not continuously performed, so the exhaust gas temperature and There is a problem that the temperature of the catalyst unit through which the exhaust gas passes does not rise above the catalyst activation temperature, making it difficult to sufficiently function the catalyst supported on the catalyst unit.
つまり、従来技術においては、内燃機関の出口の排気ガス温度が内燃機関の運転停止により低下すると、内燃機関の出口から触媒ユニットの入口の間で排気ガスの熱を蓄えておくような部品や装置が無いために、触媒ユニットの入口の排気ガスの温度もすぐに低下して、触媒ユニットから熱が放熱して触媒温度が早期に低下してしまう。 In other words, in the prior art, when the exhaust gas temperature at the outlet of the internal combustion engine decreases due to the shutdown of the internal combustion engine, parts and devices that store the heat of the exhaust gas between the outlet of the internal combustion engine and the inlet of the catalyst unit Therefore, the temperature of the exhaust gas at the inlet of the catalyst unit also decreases immediately, heat is radiated from the catalyst unit, and the catalyst temperature decreases early.
例えば、車両を5分間走行させてから停止し、停止後5分程度して再発進させるような短時間の走行及び停止を繰り返し行う場合は、排気ガスが昇温する前の状態、即ち、排気ガスの温度が低い状態で内燃機関が停止するので、排気ガスの温度と触媒ユニットの温度がすぐに触媒活性化温度以下に低下してしまう。そのため、酸化触媒が機能しない、あるいは、NOx低減触媒でNOxの還元が行えない等の理由により、大気中に放出されるHC、NOx等の排気ガス成分の悪化を招く可能性が生じる。 For example, when repeatedly running and stopping for a short time such that the vehicle travels for 5 minutes and then stops and then restarts after about 5 minutes, the state before the exhaust gas is heated, that is, the exhaust Since the internal combustion engine is stopped in a state where the gas temperature is low, the temperature of the exhaust gas and the temperature of the catalyst unit immediately fall below the catalyst activation temperature. Therefore, there is a possibility that the exhaust gas components such as HC and NOx released into the atmosphere are deteriorated because the oxidation catalyst does not function or the NOx reduction catalyst cannot reduce NOx.
この問題に関連して、エンジンの排気ガスが通過する排気通路に触媒を直列に複数個配設すると共に、上流側の触媒と下流側の触媒との間に蓄熱体を配設して排気ガス後処置装置を構成し、下流側の触媒に流入する排気ガス温度をできるだけ触媒活性温度領域内に維持して、下流側の触媒を活性化し化学反応を促進して、浄化対象ガスを効率良く清浄化することが提案されている(例えば、特許文献1参照)。 In connection with this problem, a plurality of catalysts are arranged in series in the exhaust passage through which the exhaust gas of the engine passes, and a heat storage body is arranged between the upstream catalyst and the downstream catalyst, and the exhaust gas. Configure the aftertreatment device, maintain the exhaust gas temperature flowing into the downstream catalyst in the catalytic activation temperature range as much as possible, activate the downstream catalyst and promote the chemical reaction, and clean the gas to be purified efficiently (For example, refer patent document 1).
この蓄熱体を有する排気ガス後処理装置では、触媒における時間的な温度変化と局部的な温度変化により、全体としての浄化率が下がることへの対策として、触媒を分散配置することで上流側の触媒では上流側の触媒の化学反応による温度変化を小さくして、触媒活性温度領域内に維持される時間が長くすると共に、下流側の触媒に流入する排気ガス温度をできるだけ触媒活性温度領域内に維持することで、下流側の触媒を活性化し化学反応を促進して、浄化対象ガスを効率良く浄化している。しかしながら、直接排気ガスの温度の影響を受ける上流側の触媒においては、蓄熱体の効果を受けることができない。 In the exhaust gas aftertreatment device having this heat accumulator, as a countermeasure against a decrease in the overall purification rate due to temporal temperature change and local temperature change in the catalyst, the upstream side of the catalyst is dispersed by disposing the catalyst. In the catalyst, the temperature change due to the chemical reaction of the catalyst on the upstream side is reduced, the time that is maintained in the catalyst activation temperature region is lengthened, and the exhaust gas temperature flowing into the downstream catalyst is kept in the catalyst activation temperature region as much as possible. By maintaining, the downstream catalyst is activated and the chemical reaction is promoted, so that the gas to be purified is efficiently purified. However, the upstream catalyst that is directly affected by the temperature of the exhaust gas cannot receive the effect of the heat accumulator.
本発明は、上記のことを鑑みてなされたものであり、その目的は、内燃機関の排気通路に設けた排気ガス後処理装置を構成する触媒ユニットの温度を触媒活性温度範囲内に長く維持できる排気ガス浄化システム及び排気ガス浄化方法を提供することである。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to maintain the temperature of the catalyst unit constituting the exhaust gas aftertreatment device provided in the exhaust passage of the internal combustion engine long within the catalyst activation temperature range. An exhaust gas purification system and an exhaust gas purification method are provided.
上記の目的を達成するための本発明の排気ガス浄化システムは、触媒を担持した触媒ユニットから構成される排気ガス後処理装置を排気通路に設けた排気ガス浄化システムにおいて、前記触媒ユニットの上流側に蓄熱体を備えた蓄熱ユニットを前記排気ガス後処理装置内で前記触媒ユニットの上流側に設けると共に、前記蓄熱体を通過しないバイパス通路と、該バイパス通路における排気ガスの流通を制御するバイパス弁を前記蓄熱ユニットに設け、更に、該バイパス弁の開閉を制御する流路制御装置を設けて構成する。 In order to achieve the above object, an exhaust gas purification system according to the present invention is an exhaust gas purification system in which an exhaust gas aftertreatment device comprising a catalyst unit carrying a catalyst is provided in an exhaust passage, upstream of the catalyst unit. A heat storage unit provided with a heat storage body on the upstream side of the catalyst unit in the exhaust gas aftertreatment device, a bypass passage that does not pass through the heat storage body, and a bypass valve that controls the flow of exhaust gas in the bypass passage Is provided in the heat storage unit, and further, a flow path control device for controlling opening and closing of the bypass valve is provided.
この構成によれば、内燃機関の中負荷・高負荷運転時などで排気ガスの温度が高いときは、排気ガスの熱を蓄熱体に蓄熱し、内燃機関の低負荷運転時などで排気ガスの温度が低下しているときは、蓄熱体の熱により排気ガスの温度を上昇して、長い間、比較的高い温度の排気ガスを蓄熱ユニットより下流の触媒ユニットに流入させることができる。そのため、触媒ユニットの温度の低下を防止して、排気ガスに含有されるHCやNOx等の浄化処理能力の悪化を防止することができる。 According to this configuration, when the temperature of the exhaust gas is high, such as during medium-load / high-load operation of the internal combustion engine, the heat of the exhaust gas is stored in the heat storage body, and the exhaust gas is stored during low-load operation of the internal combustion engine. When the temperature is lowered, the temperature of the exhaust gas is raised by the heat of the heat storage body, and the exhaust gas having a relatively high temperature can flow into the catalyst unit downstream from the heat storage unit for a long time. Therefore, it is possible to prevent the temperature of the catalyst unit from lowering and to prevent deterioration in the purification performance of HC, NOx, etc. contained in the exhaust gas.
さらに、排気ガスの流路をバイパス通路と蓄熱体のどちらか一方とすることができるので、排気ガスの流路をバイパス通路にして触媒ユニットの温度上昇を蓄熱体の温度上昇より優先したり、排気ガスの流路を蓄熱体経由にして蓄熱体の温度上昇により触媒ユニットの過剰な温度上昇を抑制したりすることができ、触媒ユニットの温度を触媒活性温度範囲内に長く維持できるようになる。 Furthermore, since the exhaust gas flow path can be either the bypass passage or the heat storage body, the exhaust gas flow path is used as a bypass passage, and the temperature increase of the catalyst unit is given priority over the temperature increase of the heat storage body, Excessive temperature rise of the catalyst unit can be suppressed by increasing the temperature of the heat storage body through the exhaust gas flow path through the heat storage body, and the temperature of the catalyst unit can be kept long within the catalyst activation temperature range. .
なお、ここでいう「排気ガスの流路をバイパス通路と蓄熱体のどちらか一方とする」ということは、完全に排気ガスの全流量をバイパス通路と蓄熱体のどちらか一方に流す必要はなく、殆どの(例えば70%以上の)排気ガスの流量をバイパス通路と蓄熱体のどちらか一方に流すことができればよい。 As used herein, “the exhaust gas flow path is either the bypass passage or the heat storage body” means that the entire flow rate of the exhaust gas does not have to flow completely to either the bypass passage or the heat storage body. It is only necessary that the flow rate of most (for example, 70% or more) of the exhaust gas can be passed through either the bypass passage or the heat storage body.
この蓄熱ユニットを採用する場合は、排気ガス中のHCやCOの増加とこのHCやCOの触媒作用による酸化により排気ガスを昇温する場合に比べて、HCやCOを酸化するための触媒用として貴金属を使用することを回避できるので、低コストとなる。 When this heat storage unit is used, it is more suitable for the catalyst for oxidizing HC and CO than when increasing the temperature of exhaust gas by increasing HC and CO in the exhaust gas and oxidizing by the catalytic action of this HC and CO. As a result, it is possible to avoid the use of noble metal as a low cost.
また、実路での宅配トラックや塵芥車両の集配車等のように、頻繁に停止と再発進を繰り返して、触媒ユニットの温度が低下し易い車両においては、触媒ユニットの温度低下を防止して、触媒ユニットの温度を長く触媒活性温度範囲内に維持して、排気ガスの浄化率を向上できるので、特に有効である。 Also, in vehicles where the temperature of the catalyst unit tends to decrease due to frequent stopping and restarting, such as delivery trucks on a real road and collection and delivery of garbage vehicles, prevent the temperature of the catalyst unit from decreasing. This is particularly effective because the exhaust gas purification rate can be improved by maintaining the temperature of the catalyst unit long in the catalyst activation temperature range.
また、上記の排気ガス浄化システムにおいて、前記流路制御装置が、前記蓄熱ユニットに流入する排気ガスの温度が前記蓄熱体の温度以上で前記触媒ユニットの温度が触媒活性化温度より低いときは、排気ガスが前記バイパス通路を通過するように前記バイパス弁の制御を行い、前記蓄熱ユニットに流入する排気ガスの温度が前記蓄熱体の温度より低いとき、又は、前記触媒ユニットの温度が触媒活性化温度以上のときは、排気ガスが前記バイパス通路を通過しないように前記バイパス弁の制御を行うように構成されると、次のような効果を奏することができる。 Further, in the exhaust gas purification system, when the temperature of the exhaust gas flowing into the heat storage unit is equal to or higher than the temperature of the heat storage body and the temperature of the catalyst unit is lower than the catalyst activation temperature, The bypass valve is controlled so that the exhaust gas passes through the bypass passage, and when the temperature of the exhaust gas flowing into the heat storage unit is lower than the temperature of the heat storage body, or the temperature of the catalyst unit is activated. When the temperature is equal to or higher than the temperature, if the exhaust valve is controlled so that the exhaust gas does not pass through the bypass passage, the following effects can be obtained.
上流側の排気ガスの温度が蓄熱体の温度以上で触媒ユニットの温度が触媒活性化温度より低いときは、排気ガスがバイパス通路を通過し、蓄熱体を通過しないようにすることで、排気ガスの熱が蓄熱体に蓄熱されることがなく、触媒ユニットに直接流入するので、触媒ユニットを触媒活性温度範囲内に早期昇温することができる。 When the temperature of the exhaust gas on the upstream side is equal to or higher than the temperature of the heat storage body and the temperature of the catalyst unit is lower than the catalyst activation temperature, the exhaust gas passes through the bypass passage and does not pass through the heat storage body. This heat is not stored in the heat accumulator and flows directly into the catalyst unit, so that the temperature of the catalyst unit can be raised quickly within the catalyst activation temperature range.
また、上流側の排気ガスの温度が蓄熱体の温度より低いときには、排気ガスを蓄熱体を通過させることにより、昇温できるので、温度が高くなった排気ガスを触媒ユニットに流入させることができ、触媒ユニットの温度を触媒活性温度範囲内に迅速に昇温できるとともに、触媒活性温度範囲内に長く維持できる。 In addition, when the temperature of the exhaust gas on the upstream side is lower than the temperature of the heat storage body, the temperature can be raised by passing the exhaust gas through the heat storage body, so that the exhaust gas whose temperature has been increased can flow into the catalyst unit. The temperature of the catalyst unit can be quickly raised within the catalyst activation temperature range, and can be kept long within the catalyst activation temperature range.
さらに、触媒ユニットの温度が触媒活性化温度以上のときは、排気ガスを、蓄熱体を通過させることにより、排気ガスの熱を蓄熱体に蓄熱できるので、無駄に触媒ユニットの温度を上昇させることなく、排気ガスの温度が低くなったときに使用する熱を蓄えることができる。 Furthermore, when the temperature of the catalyst unit is equal to or higher than the catalyst activation temperature, the exhaust gas can be stored in the heat storage body by passing the exhaust gas through the heat storage body, so that the temperature of the catalyst unit is increased unnecessarily. The heat used when the temperature of the exhaust gas is low can be stored.
また、上記の排気ガス浄化システムにおいて、前記流路制御装置が、前記触媒ユニットのDPF装置のPM再生制御もしくはNOx低減触媒装置のNOx再生制御のときは、排気ガスが前記バイパス通路を通過するように前記バイパス弁の制御を行うように構成されると、DPF装置のPM再生制御もしくはNOx低減触媒装置のNOx再生制御のときは、排気ガスの熱が蓄熱体に奪われるのを回避して、高温の排気ガスをそのままDPF装置やNOx低減触媒装置に流入させることができるので、それぞれの再生制御を短時間で完了することができる。 Further, in the exhaust gas purification system, when the flow path control device performs PM regeneration control of the DPF device of the catalyst unit or NOx regeneration control of the NOx reduction catalyst device, the exhaust gas passes through the bypass passage. When the control of the bypass valve is performed, the PM regeneration control of the DPF device or the NOx regeneration control of the NOx reduction catalyst device avoids the heat of the exhaust gas being taken away by the heat storage body, Since the high-temperature exhaust gas can be directly flowed into the DPF device or the NOx reduction catalyst device, each regeneration control can be completed in a short time.
また、上記の排気ガス浄化システムにおいて、前記バイパス通路を前記蓄熱ユニットの内部に設け、前記バイパス通路の外周に前記蓄熱体を配置して前記蓄熱ユニットを構成すると共に、前記バイパス通路に開閉弁で構成した前記バイパス弁を配設して構成すると、バイパス通路を通過する排気ガスが冷却され難く、触媒ユニットの早期昇温に有利となり、また、蓄熱体とバイパス通路がコンパクトになって排気ガス後処理装置のケース内に収まり易くなるので、排気ガス浄化システムが大型化せず、車両に搭載し易くなる。 Further, in the above exhaust gas purification system, the bypass passage is provided inside the heat storage unit, the heat storage body is arranged on the outer periphery of the bypass passage to constitute the heat storage unit, and an open / close valve is provided in the bypass passage. When the bypass valve configured as described above is arranged, the exhaust gas passing through the bypass passage is difficult to be cooled, which is advantageous for early temperature rise of the catalyst unit, and the heat storage body and the bypass passage are compact and the exhaust gas is exhausted. Since it becomes easy to fit in the case of the processing apparatus, the exhaust gas purification system does not increase in size and can be easily mounted on a vehicle.
そして、上記の目的を達成するための本発明の排気ガス浄化方法は、触媒を担持した触媒ユニットから構成される排気ガス後処理装置を排気通路に設けると共に、前記触媒ユニットの上流側に蓄熱体を備えた蓄熱ユニットを前記排気ガス後処理装置内で前記触媒ユニットの上流側に設け、前記蓄熱ユニットに前記蓄熱体を通過しないバイパス通路を設け、該バイパス通路における排気ガスの流通を制御するバイパス弁を設け、更に、該バイパス弁の弁開度を制御する流路制御装置を設けた排気ガス浄化方法において、前記蓄熱ユニットに流入する排気ガスの温度が、前記蓄熱体の温度以上で前記触媒ユニットの温度が触媒活性化温度より低いときは、排気ガスが前記バイパス通路を通過するようにし、前記蓄熱ユニットに流入する排気ガスの温度が、前記蓄熱体の温度より低いとき、又は、前記触媒ユニットの温度が触媒活性化温度以上のときは、排気ガスが前記バイパス通路を通過しないようにすることを特徴とする方法である。 The exhaust gas purifying method of the present invention for achieving the above object provides an exhaust gas after-treatment device comprising a catalyst unit carrying a catalyst in an exhaust passage, and a heat accumulator upstream of the catalyst unit. A heat storage unit provided with an upstream side of the catalyst unit in the exhaust gas aftertreatment device, a bypass passage that does not pass through the heat storage body is provided in the heat storage unit, and a bypass that controls the flow of exhaust gas in the bypass passage In the exhaust gas purification method provided with a valve and further provided with a flow path control device for controlling the valve opening degree of the bypass valve, the temperature of the exhaust gas flowing into the heat storage unit is equal to or higher than the temperature of the heat storage body. When the temperature of the unit is lower than the catalyst activation temperature, the exhaust gas passes through the bypass passage, and the exhaust gas flowing into the heat storage unit Degree is, when lower than the temperature of the heat storage body, or the when the temperature of the catalyst unit is not less than the catalyst activation temperature, a method of exhaust gas, characterized in that to avoid passing through the bypass passage.
この方法によれば、上記の同様な構成を持つ排気ガス浄化システムと同様な効果を奏することができる。 According to this method, an effect similar to that of the exhaust gas purification system having the same configuration as described above can be obtained.
本発明の排気ガス浄化システムおよび排気ガス浄化方法によれば、排気ガスの温度が高いときに排気ガスの熱を蓄熱体に蓄熱し、排気ガスの温度が低下している時に、この蓄熱体の熱により排気ガスの温度を上昇して、長い間、比較的高い温度の排気ガスを、蓄熱ユニットより下流の触媒ユニットに流入させることができ、内燃機関の排気通路に設けた排気ガス後処理装置を構成する触媒ユニットの温度を触媒活性温度範囲内に長く維持でき、排気ガスに含有されるHCやNOx等の浄化処理能力の悪化を防止することができる。 According to the exhaust gas purification system and the exhaust gas purification method of the present invention, when the temperature of the exhaust gas is high, the heat of the exhaust gas is stored in the heat storage body, and when the temperature of the exhaust gas is lowered, The exhaust gas post-treatment device provided in the exhaust passage of the internal combustion engine can raise the temperature of the exhaust gas by heat and allow the exhaust gas having a relatively high temperature to flow into the catalyst unit downstream from the heat storage unit for a long time. Can be maintained for a long time within the catalyst activation temperature range, and the deterioration of the purification capacity of HC, NOx, etc. contained in the exhaust gas can be prevented.
さらに、排気ガスの流路をバイパス通路にして触媒ユニットの温度上昇を蓄熱体の温度上昇より優先したり、排気ガスの流路を蓄熱体経由にして蓄熱体の温度上昇により触媒ユニットの過剰な温度上昇を抑制したりすることができる。 Further, the exhaust gas flow path is used as a bypass passage, and the temperature rise of the catalyst unit is prioritized over the temperature rise of the heat storage body, or the exhaust gas flow path is routed through the heat storage body so that the excess temperature of the catalyst unit is increased. Temperature rise can be suppressed.
以下、本発明に係る実施の形態の排気ガス浄化システム及び排気ガス浄化方法について、図面を参照しながら説明する。図1、2、3に示すように、本発明に係る実施の形態の排気ガス浄化システム1は次のように構成される。
Hereinafter, an exhaust gas purification system and an exhaust gas purification method according to embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIGS. 1, 2, and 3, an exhaust
エンジン10には吸気通路12と排気通路13が設けられ、この吸気通路12は、吸気マニホールド11aに接続し、上流側より順に、ターボチャージャ(ターボ式過給器)15のコンプレッサ15b、インテークスロットルバルブ16が設けられている。また、排気通路13は、排気マニホールド11bに接続し、ターボチャージャ15のタービン15aが設けられている。
The
また、コンプレッサ15bより上流の吸気通路12とタービン15aより下流の排気通路13を接続してEGR通路14が設けられ、このEGR通路14には、上流側より順に、EGRクーラー17、EGRバルブ18が設けられている。
Further, an
そして、大気から導入される新気Aが、必要に応じて、EGR通路14から吸気通路12に流入する排気ガス(EGRガス)Geを伴って、コンプレッサ15b、インテークスロットルバルブ16を経由して、吸気マニホールド11aに送られる。この吸入ガス(A+Ge)が、気筒(シリンダ)内に噴射された燃料と混合圧縮されて、燃料が燃焼することで、エンジン10で動力を発生させる。
Then, fresh air A introduced from the atmosphere is accompanied by exhaust gas (EGR gas) Ge flowing into the
このエンジン10での燃焼により発生した排気ガスGが、排気通路13に流出し、タービン15aを経由して、その一部はEGR通路14にEGRガスGeとして流れ、残りの排気ガスGo(G−Ge)は、排気ガス後処理装置20に配置された触媒ユニット201a〜201dにより浄化された後、排気ガスGcとしてマフラーを経由して大気へ放出される。
Exhaust gas G generated by combustion in the
この触媒ユニット201a〜201dには、例えば、LNT(Lean NOx Trap:NOx吸蔵還元型触媒)ユニット201a、SCR(Selective Catalytic Reduction:選択還元型触媒)ユニット201b、触媒付DPF(Diesel Particulate Filter:ディーゼル微粒子捕集フィルター)ユニット201c、酸化触媒(DOC)ユニット201d等を用いる。
The
一方、ターボチャージャ15では、タービン15aが排気ガスGのエネルギーを利用して回転駆動することで、このタービン15aに直結しているコンプレッサ15bを駆動して、吸入ガス(A+Ge)を圧縮し、吸気圧力を高めると共に吸気量を多くすることができるので、エンジン10で発生する動力を大きくすることができる。
On the other hand, in the
本発明においては、蓄熱体202aを備えた蓄熱ユニット202を排気ガス後処理装置20内で、かつ、触媒ユニット201a〜201dの上流側に設ける。つまり、蓄熱ユニット202は、触媒ユニット201a〜201dを収納している排気ガス後処理装置20のケースに収納されて設けられる。
In the present invention, the
また、それと共に、蓄熱ユニット202に蓄熱体202aを通過しないバイパス通路202bと、このバイパス通路202bにおける排気ガスGo(G−Ge)の流通を制御するバイパス弁23を設け、更に、このバイパス弁23の開閉を制御する流路制御装置41を設ける。
At the same time, the
この蓄熱体202aとしては、熱容量が大きく、逆に熱伝達率が小さい材質を用いる。現実的には、通常の触媒の担体に用いられているコージェライトや炭化ケイ素(SiC)等のセラミック担体を用いても効果がある。また、蓄熱体202aとして用いられる担体には特に触媒コートを行う必要はないが、触媒コートに用いられる材料が低コストであり、かつ、触媒コートを行うことで、蓄熱体202aの熱容量をさらに増すことができるのであれば、触媒コートを行うことが望ましい。この触媒コートとしては、例えば、一般的なアルミナやゼオライト等を用いても効果がある。この場合、高価な貴金属は不要であるため、コストを低く抑えることができる。 As the heat storage body 202a, a material having a large heat capacity and a small heat transfer coefficient is used. Actually, it is also effective to use a ceramic carrier such as cordierite or silicon carbide (SiC) which is used for a usual catalyst carrier. In addition, the carrier used as the heat storage body 202a does not need to be coated with a catalyst. However, the material used for the catalyst coating is low-cost, and the heat capacity of the heat storage body 202a is further increased by performing the catalyst coating. If possible, it is desirable to perform catalyst coating. For example, general alumina or zeolite can be used as the catalyst coat. In this case, an expensive noble metal is unnecessary, so that the cost can be kept low.
また、蓄熱体202aの容量に特に制約はないが、実際の使用条件を想定して、このエンジン10のアイドリング時に5分程度触媒ユニット201a〜201dの保温が可能となる熱容量を試験や机上の検討等により求めて設定することが望ましい。なお、試験的に確認したところ、エンジン排気量に相当する容量で、かつ、上記の保温が可能となる熱容量を満たすことができるものがあることを確認できた。
Further, although there is no particular restriction on the capacity of the heat storage body 202a, the heat capacity that enables the
この構成によれば、エンジン10の中負荷・高負荷運転時などで排気ガスGoの温度Tgが高いときに排気ガスGoの熱を蓄熱体202aに蓄熱し、エンジン10の低負荷運転時などで排気ガスGoの温度Tgが低下している時に、この蓄熱体202aで蓄熱された熱が排気ガスGoに移動するので、この熱移動により、排気ガスGoの温度Tgを上昇して、長い間、比較的高い温度の排気ガスGoを、蓄熱ユニット202より下流の触媒ユニット201a〜201dに流入させることができるため、触媒ユニット201a〜201dの温度Tcをしばらくの間、触媒活性温度範囲内に維持して、触媒ユニット201a〜201dの温度Tcの低下を遅らせることができる。その結果、排気ガスGoの温度低下時に下流の触媒ユニット201a〜201dの温度Tcを維持して、エンジン10の再始動や再発進時の、排気ガスGoに含有されるHCやNOx等の浄化処理能力の悪化を防止することができる。
According to this configuration, the heat of the exhaust gas Go is stored in the heat storage body 202a when the temperature Tg of the exhaust gas Go is high when the
さらに、排気ガスGoの流路をバイパス通路202bと蓄熱体202aのどちらか一方とすることができるので、バイパス弁23を開弁して、排気ガスGoの流路をバイパス通路202bにして触媒ユニット201a〜201dの温度上昇を蓄熱体202aの温度上昇より優先して触媒ユニット201a〜201dの早期昇温を計ったり、排気ガスGoの流路(バイパス弁23を全閉した場合は、排気ガスGo全部の流路)を蓄熱体202bにして蓄熱体202bの温度上昇により触媒ユニット201a〜201dの過剰な温度上昇を抑制したりすることができ、触媒ユニット201a〜201dの温度Tcを触媒活性温度範囲内に長く維持できるようになる。
Furthermore, since the flow path of the exhaust gas Go can be either the
なお、バイパス弁23を開弁して、排気ガスGoの流路をバイパス通路202bにする場合においては、図1〜図3の構成では、蓄熱体202aの入口を閉鎖していないので、完全に排気ガスGoの全量がバイパス通路202bを通過する訳ではなく、一部は蓄熱体202aの内部を通過する可能性が残っている。排気ガスGoの一部が蓄熱体202aの内部を通過すると、蓄熱体202aの放熱による温度低下を多少防止することができる。
In the case where the
また、この蓄熱方式では、排気ガスGo中のHCやCOの増加とこのHCやCOの触媒作用による酸化での排気ガス昇温に比べて、HCやCOを酸化するための触媒としての貴金属を使用することを回避できるので、低コストである。 Also, in this heat storage system, compared with the increase in HC and CO in the exhaust gas Go and the exhaust gas temperature increase due to oxidation by the catalytic action of this HC and CO, noble metal as a catalyst for oxidizing HC and CO is used. Since use can be avoided, the cost is low.
また、実路での宅配トラックや塵芥車両の集配車等のように、頻繁に停止と再発進を繰り返して、触媒ユニット201a〜201dの温度が低下し易い車両においては、触媒ユニット201a〜201dの温度低下を防止して、触媒ユニット201a〜201dの温度Tcを長く触媒活性温度範囲内に維持して、排気ガスGoの浄化率を向上できるので、特に有効である。
In addition, in a vehicle where the temperature of the
なお、バイパス通路202bを蓄熱ユニット202の内部に設け、バイパス通路202bの外周に蓄熱体202aを配置して蓄熱ユニット202を構成し、バイパス通路202bに開閉弁で構成したバイパス弁23を配設して構成すると、バイパス通路202bを通過する排気ガスGoが冷却され難く、蓄熱ユニット202の下流側の触媒ユニット201a〜201dの早期昇温に有利となり、また、蓄熱体202aとバイパス通路202bがコンパクトになって排気ガス後処理装置20のケース内に収まり易くなるので、排気ガス浄化システム1が大型化せず、車両に搭載し易くなる。
The
そして、本発明の排気ガス浄化システム1において、バイパス弁23の弁開度を制御する流路制御装置41を設けて構成する。この流路制御装置41は、通常は、エンジン10の全般の制御やエンジン10を搭載した車両の全般の制御を行う全体システム制御装置40に組み込まれて構成される。
And in the exhaust
この流路制御装置41は、蓄熱ユニット202に流入する排気ガスGoの温度Tgが蓄熱体202aの温度Th以上で触媒ユニット201a〜201dの温度Tcが触媒活性化温度Tcaより低いとき、又は、触媒付DPFユニット(DPF装置)201cのPM再生制御もしくはLNTユニット(NOx低減触媒装置)201aのNOx再生制御のときは、排気ガスGoがバイパス通路202bを通過するようにバイパス弁23の制御を行う。
The flow path control
また、蓄熱ユニット202に流入する排気ガスGoの温度Tgが蓄熱体202aの温度Thより低いとき、又は、触媒ユニット201a〜201dの温度Tcが触媒活性化温度Tca以上のときは、排気ガスGoがバイパス通路202bを通過しないようにバイパス弁23を制御するように構成される。
When the temperature Tg of the exhaust gas Go flowing into the
次に、排気ガス浄化システム1における排気ガス浄化方法について、図4に示す制御のフローの一例を参照しながら説明する。図4の制御のフローは、エンジン10の始動開始と共に、上級の制御フローから呼ばれてスタートし、ステップS11〜S15のバイパス弁23の制御を繰り返し、エンジン10の停止と共に、割り込みによりリターンして上級の制御フローに戻り、この上級の制御フローの終了と共に終了する制御フローとして示している。
Next, an exhaust gas purification method in the exhaust
この図4の制御フローが上級の制御フローから呼ばれてスタートすると、ステップS11にて、蓄熱ユニット202に流入する排気ガスGoの温度Tgが蓄熱体202aの温度Th以上であるか否かの判定を行う。
When the control flow of FIG. 4 is called from the advanced control flow and started, it is determined in step S11 whether or not the temperature Tg of the exhaust gas Go flowing into the
このステップS11の判定で、排気ガスGoの温度Tgが蓄熱体202aの温度Th以上であると(YES)、ステップS12に行き、このステップS12で、触媒ユニット201a〜201dの温度Tcが触媒活性化温度Tcaより低いか否かを判定する。また、排気ガスGoの温度Tgが蓄熱体202aの温度Th以上でない場合は(NO)、ステップS13に行く。
If it is determined in step S11 that the temperature Tg of the exhaust gas Go is equal to or higher than the temperature Th of the heat storage body 202a (YES), the process goes to step S12. In step S12, the temperature Tc of the
このステップS12の判定で触媒ユニット201a〜201dの温度Tcが触媒活性化温度Tcaより低いときには(YES)、ステップS14に行き、排気ガスGoがバイパス通路202bを通過するようにバイパス弁23の開弁の制御を行う。また、触媒ユニット201a〜201dの温度Tcが触媒活性化温度Tcaより低くないときには(NO)、ステップS13に行く。
When the temperature Tc of the
このステップS13で、触媒付DPFユニット(DPF装置)201cのPM再生制御もしくはLNTユニット(NOx低減触媒装置)201aのNOx再生制御であるか否かを判定する。このステップS13の判定で、触媒付DPFユニット(DPF装置)201cのPM再生制御もしくはLNTユニット(NOx低減触媒装置)201aのNOx再生制御であるときは、ステップS14に行き、排気ガスGoがバイパス通路202bを通過するようにバイパス弁23の開弁の制御を行う。
In this step S13, it is determined whether or not the PM regeneration control of the DPF unit with catalyst (DPF device) 201c or the NOx regeneration control of the LNT unit (NOx reduction catalyst device) 201a. If it is determined in step S13 that the PM regeneration control of the DPF unit with catalyst (DPF device) 201c or the NOx regeneration control of the LNT unit (NOx reduction catalyst device) 201a is performed, the process goes to step S14, and the exhaust gas Go is bypassed. The opening of the
このステップS13の判定で、触媒付DPFユニット(DPF装置)201cのPM再生制御もしくはLNTユニット(NOx低減触媒装置)201aのNOx再生制御でないときは、ステップS15に行く。 If the determination in step S13 is not PM regeneration control of the DPF unit with catalyst (DPF device) 201c or NOx regeneration control of the LNT unit (NOx reduction catalyst device) 201a, the process goes to step S15.
なお、排気ガス後処理装置20内に触媒付DPFユニット201cもLNTユニット201aも設けない場合には、このステップS13の判定を飛ばして、ステップS15に行き、排気ガスGoがバイパス通路202bを通過しないようにバイパス弁23の閉弁の制御を行う。
If neither the DPF unit with
そして、ステップS15に行くときは、すでに、ステップS11の判定でNOの場合であり、蓄熱ユニット202に流入する排気ガスGoの温度Tgが蓄熱体202aの温度Thより低い場合であるか、又は、ステップS12の判定でNOの場合であり、触媒ユニット201a〜201dの温度Tcが触媒活性化温度Tca以上である場合のいずれかとなる。
And when it goes to step S15, it is already a case where it is NO by determination of step S11, and it is a case where the temperature Tg of the exhaust gas Go flowing into the
そして、ステップS14、ステップS15では、予め設定された制御時間を経過するとステップS11に戻る。そして、ステップS11〜S15でバイパス弁23の開弁又は閉弁の制御を繰り返し、エンジン10の停止と共に、割り込みによりリターンして上級の制御フローに戻り、この上級の制御フローの終了と共に終了する。
In step S14 and step S15, when a preset control time has elapsed, the process returns to step S11. In steps S11 to S15, the control of opening or closing the
この制御により、蓄熱ユニット202より上流側の排気ガスGoの温度Tgが蓄熱体202aの温度Th以上で触媒ユニット201a〜201dの温度Tcが触媒活性化温度Tcaより低いとき、又は、触媒付DPFユニット(DPF装置)201cのPM再生制御もしくはLNTユニット(NOx低減触媒装置)201aのNOx再生制御のときは、排気ガスGoがバイパス通路202bを通過するようにバイパス弁23の開弁の制御を行うことができる。
By this control, when the temperature Tg of the exhaust gas Go upstream from the
また、蓄熱ユニット202より上流側の排気ガスGoの温度Tgが蓄熱体202aの温度Thより低いとき、又は、触媒ユニット201a〜201dの温度Tcが触媒活性化温度Tca以上のときは、排気ガスGoがバイパス通路202bを通過しないようにバイパス弁23の閉弁の制御を行うことができる。
Further, when the temperature Tg of the exhaust gas Go upstream from the
従って、蓄熱ユニット202より上流側の排気通路13を通過する排気ガスGoの温度Tgが、蓄熱体202aの温度Th以上であるときは、排気ガスGoがバイパス通路202bを通過するようにし、蓄熱ユニット202より上流側の排気通路13を通過する排気ガスGoの温度Tgが、蓄熱体202aの温度Thより低いときは、排気ガスGoがバイパス通路202bを通過しないようにすることができる。
Therefore, when the temperature Tg of the exhaust gas Go passing through the
その結果、蓄熱体202aの温度Thが排気ガスGoの温度Tgより小さいときには、排気ガスGoがバイパス通路202bを通過し、蓄熱体202aを通過しないようにすることで、排気ガスGoの熱が蓄熱体202aの蓄熱に奪われないようにして、そのまま排気ガスGoを触媒ユニット201a〜201dに流入させることができるため、触媒ユニット201a〜201dを早期昇温できる。
As a result, when the temperature Th of the heat storage body 202a is lower than the temperature Tg of the exhaust gas Go, the exhaust gas Go passes through the
また、蓄熱体202aの温度Thが排気ガスGoの温度Tg以上であるときに、排気ガスGoが蓄熱体202aを通過し、バイパス通路202bを通過しないようにすることで、蓄熱体202aの蓄熱を排気ガスGoに伝達できるため、排気ガスGoを昇温させ、触媒装置201の温度低下を防止することができる。
Further, when the temperature Th of the heat storage body 202a is equal to or higher than the temperature Tg of the exhaust gas Go, the exhaust gas Go passes through the heat storage body 202a and does not pass through the
ここで、図5、図6を参照しながら、本発明による蓄熱ユニット202の効果を従来技術と比較して説明する。図5は、本発明による蓄熱ユニット202の効果を表した図であり、排気通路13の触媒ユニット201a〜201dの上流側に蓄熱ユニット202を設けた構成において、エンジン10の停止状態から走行再開する場合の、排気ガスGoの温度Tg(第1温度センサ24の検出値)、蓄熱体202aの温度Th(第2温度センサ25の検出値)、触媒装置201の温度Tc(第3温度センサ26の検出値)の推移を表す。この図5によれば、走行再開時(0sec)から400secまでの期間(図5では「保温期間」と表示)において、蓄熱体202aの温度Thが排気ガスGoの温度Tgより高いため、排気ガスGoが蓄熱体202aを通過し、バイパス通路202bを通過しないように制御することで、蓄熱体202aで蓄熱された熱を排気ガスGoに伝達するようにし、排気ガスGoを昇温させ、触媒ユニット201a〜201dの温度低下を防止している。
Here, the effects of the
この図5の保温期間における触媒ユニット201a〜201dの温度Tcの推移と、図6の従来技術における触媒ユニット201a〜201dの温度Tcの推移を比較すると、走行再開時(0sec)から400secまでの期間で、図6の触媒ユニット201a〜201dの温度Tcが150℃〜200℃を推移しているのに対し、図5の本発明に係る触媒ユニット201a〜201dの温度Tcが250℃付近を推移しており、本発明では、触媒ユニット201a〜201dの温度Tcが触媒活性温度範囲に維持されていることが分かる。
When the transition of the temperature Tc of the
上記の排気ガス浄化システム1および排気ガス浄化方法によれば、排気ガスGoの温度Tgが高いときに排気ガスGoの熱を蓄熱体202aに蓄熱し、排気ガスGoの温度Tgが低下している時に、この蓄熱体202aの熱により排気ガスGoの温度Tgを上昇して、長い間、比較的高い温度の排気ガスGoを、蓄熱ユニット202より下流の触媒ユニット201a〜201dに流入させることができ、エンジン10の排気通路13に設けた排気ガス後処理装置20を構成する触媒ユニット201a〜201dの温度Tcを触媒活性温度範囲内に長く維持でき、排気ガスGoに含有されるHCやNOx等の浄化処理能力の悪化を防止することができる。
According to the exhaust
さらに、排気ガスGoの流路をバイパス通路202bにして触媒ユニット201a〜201dの温度上昇を蓄熱体202aの温度上昇より優先したり、排気ガスGoの流路を蓄熱体202a経由にして蓄熱体202aの温度上昇により触媒ユニット201a〜201dの過剰な温度上昇を抑制したりすることができる。
Further, the flow path of the exhaust gas Go is used as the
1 排気ガス浄化システム
10 エンジン(内燃機関)
12 吸気通路
13 排気通路
14 EGR通路
15 ターボチャージャ(ターボ式過給器)
20 排気ガス後処理装置
201a LNTユニット(触媒ユニット)
201b SCRユニット(触媒ユニット)
201c 触媒付DPFユニット(触媒ユニット)
201d DOCユニット(触媒ユニット)
202 蓄熱ユニット
202a 蓄熱体
202b バイパス通路
23 バイパス弁
24 第1温度センサ
25 第2温度センサ
26 第3温度センサ
40 全体システム制御装置
41 流路制御装置
A 新気
G 排気ガス
Gc 浄化処理された排気ガス
Ge EGRガス
Go 触媒ユニットに流入する排気ガス
Tc 触媒ユニットの温度
Tca 触媒活性化温度
Tg 排気ガスの温度
Th 蓄熱体の温度
1 exhaust
12
20 Exhaust
201b SCR unit (catalyst unit)
201c DPF unit with catalyst (catalyst unit)
201d DOC unit (catalyst unit)
202 Heat storage unit 202a
Claims (5)
前記触媒ユニットの上流側に蓄熱体を備えた蓄熱ユニットを前記排気ガス後処理装置内で前記触媒ユニットの上流側に設けると共に、前記蓄熱体を通過しないバイパス通路と、該バイパス通路における排気ガスの流通を制御するバイパス弁を前記蓄熱ユニットに設け、更に、該バイパス弁の開閉を制御する流路制御装置を設けたことを特徴とする排気ガス浄化システム。 In an exhaust gas purification system in which an exhaust gas aftertreatment device comprising a catalyst unit carrying a catalyst is provided in an exhaust passage,
A heat storage unit provided with a heat storage body on the upstream side of the catalyst unit is provided on the upstream side of the catalyst unit in the exhaust gas aftertreatment device, a bypass passage that does not pass through the heat storage body, and an exhaust gas in the bypass passage An exhaust gas purification system, wherein a bypass valve for controlling circulation is provided in the heat storage unit, and a flow path control device for controlling opening and closing of the bypass valve is further provided.
前記蓄熱ユニットに流入する排気ガスの温度が前記蓄熱体の温度以上で前記触媒ユニットの温度が触媒活性化温度より低いときは、排気ガスが前記バイパス通路を通過するように前記バイパス弁の制御を行い、
前記蓄熱ユニットに流入する排気ガスの温度が前記蓄熱体の温度より低いとき、又は、前記触媒ユニットの温度が触媒活性化温度以上のときは、排気ガスが前記バイパス通路を通過しないように前記バイパス弁の制御を行うように構成されることを特徴とする請求項1に記載の排気ガス浄化システム。 The flow path control device is
When the temperature of the exhaust gas flowing into the heat storage unit is equal to or higher than the temperature of the heat storage body and the temperature of the catalyst unit is lower than the catalyst activation temperature, the bypass valve is controlled so that the exhaust gas passes through the bypass passage. Done
When the temperature of the exhaust gas flowing into the heat storage unit is lower than the temperature of the heat storage body, or when the temperature of the catalyst unit is equal to or higher than the catalyst activation temperature, the bypass gas is prevented from passing through the bypass passage. The exhaust gas purification system according to claim 1, wherein the exhaust gas purification system is configured to control a valve.
前記触媒ユニットのDPF装置のPM再生制御もしくはNOx低減触媒装置のNOx再生制御のときは、排気ガスが前記バイパス通路を通過するように前記バイパス弁の制御を行うように構成されることを特徴とする請求項1又は2に記載の排気ガス浄化システム。 The flow path control device is
In the PM regeneration control of the DPF device of the catalyst unit or the NOx regeneration control of the NOx reduction catalyst device, the bypass valve is controlled so that the exhaust gas passes through the bypass passage. The exhaust gas purification system according to claim 1 or 2.
前記蓄熱ユニットに流入する排気ガスの温度が、前記蓄熱体の温度以上で前記触媒ユニットの温度が触媒活性化温度より低いときは、排気ガスが前記バイパス通路を通過するようにし、前記蓄熱ユニットに流入する排気ガスの温度が、前記蓄熱体の温度より低いとき、又は、前記触媒ユニットの温度が触媒活性化温度以上のときは、排気ガスが前記バイパス通路を通過しないようにすることを特徴とする排気ガス浄化方法。 An exhaust gas aftertreatment device comprising a catalyst unit carrying a catalyst is provided in the exhaust passage, and a heat storage unit having a heat storage body upstream of the catalyst unit is provided upstream of the catalyst unit in the exhaust gas aftertreatment device. Provided on the side, a bypass passage that does not pass through the heat storage body is provided in the heat storage unit, a bypass valve that controls the flow of exhaust gas in the bypass passage is provided, and further, a flow path control that controls the valve opening degree of the bypass valve In the exhaust gas purification method provided with the device,
When the temperature of the exhaust gas flowing into the heat storage unit is equal to or higher than the temperature of the heat storage body and the temperature of the catalyst unit is lower than the catalyst activation temperature, the exhaust gas passes through the bypass passage, and the heat storage unit When the temperature of the exhaust gas flowing in is lower than the temperature of the heat storage body, or when the temperature of the catalyst unit is equal to or higher than the catalyst activation temperature, the exhaust gas is prevented from passing through the bypass passage. Exhaust gas purification method.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2013203777A JP2015068266A (en) | 2013-09-30 | 2013-09-30 | Exhaust emission control system and exhaust emission control method |
| PCT/JP2014/075872 WO2015046506A1 (en) | 2013-09-30 | 2014-09-29 | Exhaust gas purification system and exhaust gas purification method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2013203777A JP2015068266A (en) | 2013-09-30 | 2013-09-30 | Exhaust emission control system and exhaust emission control method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2015068266A true JP2015068266A (en) | 2015-04-13 |
Family
ID=52743629
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2013203777A Pending JP2015068266A (en) | 2013-09-30 | 2013-09-30 | Exhaust emission control system and exhaust emission control method |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2015068266A (en) |
| WO (1) | WO2015046506A1 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017151968A2 (en) | 2016-03-02 | 2017-09-08 | Watlow Electric Manufacturing Company | Heater-actuated flow bypass |
| US10823030B2 (en) * | 2018-06-11 | 2020-11-03 | Faurecia Emissions Control Technologies, Usa, Llc | Method and apparatus to control valve operation for close coupled SCR |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60212609A (en) * | 1984-04-05 | 1985-10-24 | Mazda Motor Corp | Engine exhaust gas purifying device |
| JP2871344B2 (en) * | 1992-09-29 | 1999-03-17 | 日産自動車株式会社 | Engine heat storage device |
| JP2004034853A (en) * | 2002-07-04 | 2004-02-05 | Honda Motor Co Ltd | Heat storage unit |
| JP3946573B2 (en) * | 2002-05-17 | 2007-07-18 | 本田技研工業株式会社 | Heat storage unit |
| JP2008133760A (en) * | 2006-11-28 | 2008-06-12 | Hino Motors Ltd | Exhaust purification device |
-
2013
- 2013-09-30 JP JP2013203777A patent/JP2015068266A/en active Pending
-
2014
- 2014-09-29 WO PCT/JP2014/075872 patent/WO2015046506A1/en not_active Ceased
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2015046506A1 (en) | 2015-04-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5859638B2 (en) | Driving method of automobile diesel engine | |
| US8857154B2 (en) | Exhaust aftertreatment for NOx-containing exhaust from an internal combustion engine | |
| US7251932B2 (en) | Exhaust system and method for controlling exhaust gas flow and temperature through regenerable exhaust gas treatment devices | |
| US8938948B2 (en) | Diesel engine exhaust aftertreatment system and method of operation | |
| US9677439B2 (en) | Systems and methods to mitigate NOx and HC emissions | |
| JP2006274986A (en) | Exhaust gas aftertreatment device | |
| JP3788501B2 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
| WO2014057820A1 (en) | Exhaust gas purification system and exhaust gas purification method | |
| US20140230408A1 (en) | System and method for exhaust gas aftertreatment | |
| US9777654B2 (en) | Method and apparatus for improved lightoff performance of aftertreatment catalysts | |
| EP3354873B1 (en) | System for reducing harmful emissions of an internal combustion engine | |
| US10495012B2 (en) | Vehicle thermal control system including active exhaust treatment management | |
| CN108060957B (en) | Exhaust aftertreatment device conversion efficiency optimization | |
| JP2015068266A (en) | Exhaust emission control system and exhaust emission control method | |
| CN103206288A (en) | Exhaust Aftertreatment System | |
| US9840956B2 (en) | Selective catalytic reduction warmup system | |
| JP2021055636A (en) | Exhaust gas aftertreatment device | |
| JP4735341B2 (en) | Engine exhaust purification system | |
| JP6593015B2 (en) | Exhaust gas purification system for internal combustion engine and internal combustion engine | |
| JP6252375B2 (en) | Exhaust gas purification system for internal combustion engine and exhaust gas purification method for internal combustion engine | |
| JP5929458B2 (en) | Multi-cylinder internal combustion engine and control method thereof | |
| JP2020045824A (en) | Exhaust gas aftertreatment device | |
| WO2018057170A1 (en) | After-treatment system | |
| JP2018178956A (en) | Exhaust purification system | |
| JP2016133007A (en) | Exhaust processing system and exhaust processing method |