エンジンの排気浄化システム
【課題】燃費の悪化やオイルダイリュージョン等の問題を回避でき、且つエンジンの燃焼が不安定になる恐れもなく、後処理装置の早期昇温を図ることができる排気浄化システムを提供すること。
【解決手段】エンジン（１０）と、エンジンに供給される吸気ガスが通過する吸気通路（１２）と、エンジンから排出される排気ガスが通過する排気通路（１４）と、排気通路に設けられて通過する排気ガスを浄化する後処理装置（２２、２４、３４、３６）と、エンジンを冷却する冷却水が通過する冷却水通路（５０）とを備えた排気浄化システムにおいて、吸気ガス、排気ガス、又は冷却水の内、少なくともいずれか一つの流体の流路を制御することで、後処理装置に流入する排気ガスの温度を上昇させる昇温手段（１７、２１、２３、２６、５２、５４、６０）を備えた。
【解決手段】エンジン（１０）と、エンジンに供給される吸気ガスが通過する吸気通路（１２）と、エンジンから排出される排気ガスが通過する排気通路（１４）と、排気通路に設けられて通過する排気ガスを浄化する後処理装置（２２、２４、３４、３６）と、エンジンを冷却する冷却水が通過する冷却水通路（５０）とを備えた排気浄化システムにおいて、吸気ガス、排気ガス、又は冷却水の内、少なくともいずれか一つの流体の流路を制御することで、後処理装置に流入する排気ガスの温度を上昇させる昇温手段（１７、２１、２３、２６、５２、５４、６０）を備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンと、エンジンに供給される吸気ガスが通過する吸気通路と、エンジンから排出される排気ガスが通過する排気通路と、排気通路に設けられて通過する排気ガスを浄化する後処理装置と、エンジンを冷却する冷却水が通過する冷却水通路とを備えた排気浄化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンにおける排気ガスの浄化装置として、ＤＰＦ装置やＳＣＲシステムなどの後処理装置が知られている。
図９は、ＤＰＦ装置やＳＣＲシステムなどの後処理装置を備えた従来のディーゼルエンジンシステムの全体構成を示した図である。
【０００３】
図９に示したように、従来のディーゼルエンジンシステム１００は、エンジン１１０と、エンジン１１０に吸気ガス（空気）を送給する吸気通路１１２と、エンジン１１０から排出される排気ガスが通過する排気通路１１４と、吸気通路１１２に設けられて通過する吸気ガスを冷却するインタークーラ１１６と、吸気通路を流れる吸気ガスの流量を制御する吸気スロットル１１８と、吸気通路１１２と排気通路１１４との間に配置されて吸気ガスを圧縮する過給機１２０と、排気通路１１４に設けられて通過する排気ガスを浄化する各種の後処理装置と、エンジン１１０から排出された排気ガスを吸気通路１１２に還流する高圧ＥＧＲ通路１４０を備えている。また、図示しないが、エンジンを冷却する冷却水が通過する冷却水通路を備えている。
【０００４】
上述した後処理装置として、ディーゼルエンジンシステム１００は、前段酸化触媒１２２と、ＤＰＦ装置１２４とを備えている。また、尿素水噴射装置１３２、ＳＣＲ触媒１３４、および後段酸化触媒１３６からなるＳＣＲシステム１３８を備えている。
【０００５】
前段酸化触媒１２２は、排気ガス中の炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）を酸化除去するとともに、排気ガス中の一酸化窒素（ＮＯ）を酸化して二酸化窒素（ＮＯ２）を生成する機能を有する。また、ＤＰＦ装置１２４は、排気ガス中に含まれるススなどのパーティキュレートマター（ＰＭ）をフィルタで捕集し、排気ガスから除去する装置である。
【０００６】
ＳＣＲシステム１３８は、アンモニア（ＮＨ３）をＳＣＲ触媒１３４の触媒作用の元で排気ガス中のＮＯＸと反応させることで、ＮＯＸを窒素と水とに還元して無害化するシステムである。ＳＣＲ触媒１３４に供給されるＮＨ３は、尿素水噴射装置１３２によって排気通路１１４に尿素水を噴射し、噴射した尿素水を排気ガスの排気温度で分解することで生成される。なお、噴射される尿素水は、尿素水タンク１３２ａに収容されている。また、ＳＣＲ触媒１３４の下流側には後段酸化触媒１３６が配置されており、ＳＣＲ触媒１３４からスリップしたＮＨ３を酸化して無害化するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−１５１０５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述した前段酸化触媒１２２およびＳＣＲ触媒１３４は、担持されている触媒が所定温度以上に加熱されないと、その排気浄化機能が十分に発揮されない。したがって、エンジン始動時や、寒冷条件下では、排気ガスの温度が低いため、前段酸化触媒１２２およびＳＣＲ触媒１３４において排気浄化機能が十分に発揮されないという問題がある。
【０００９】
また、ＤＰＦ装置１２４は、堆積したＰＭを強制的に燃焼させてフィルタを再生する処置（ＤＰＦ強制再生運転）を定期的に実行する必要があり、かかるＤＰＦ強制再生運転時には、ＤＰＦ装置１２４を所定温度以上に加熱する必要がある。ＤＰＦ装置１２４を加熱する手段としては、排気行程直前の燃焼室に燃料を噴射して未燃燃料を排気通路１１４に排出させ、該未燃燃料を前段酸化触媒１２２で燃焼させることで高温の排気ガスを生成し、ＤＰＦ装置１２４を加熱することが従来から行われている（レイトポスト噴射）。
【００１０】
しかしながら、上述したレイトポスト噴射は、エンジンの燃焼目的以外で燃料を噴射するため、燃費の悪化を招くものであった。また、燃焼室内に噴射された未燃燃料がシリンダーライナに付着して潤滑油に混入し、潤滑油の早期劣化を招来するとの問題（オイルダイリュージョン）があった。
【００１１】
特許文献１には、排気ガスの早期昇温を図る手段として、スロットルバルブの開度を絞る技術が本出願人により開示されている。しかしながら、スロットルバルブの開度を絞ると、エンジンの燃焼が不安定となる恐れがあるため、排気ガスの早期昇温を図る手段として、さらなる手段の開発が望まれている。
【００１２】
本発明はこのような従来技術の課題に鑑みなされた発明であって、燃費の悪化やオイルダイリュージョン等の問題を回避でき、且つエンジンの燃焼が不安定になる恐れもなく、後処理装置の早期昇温を図ることができる排気浄化システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、上述したような従来技術における課題及び目的を達成するために発明されたものであって、
本発明の排気浄化システムは、
エンジンと、該エンジンに供給される吸気ガスが通過する吸気通路と、該エンジンから排出される排気ガスが通過する排気通路と、該排気通路に設けられて通過する排気ガスを浄化する後処理装置と、前記エンジンを冷却する冷却水が通過する冷却水通路とを備えた排気浄化システムにおいて、
前記吸気ガス、排気ガス、又は冷却水の内、少なくともいずれか一つの流体の流路を制御することで、前記後処理装置に流入する排気ガスの温度を上昇させる昇温手段を備えたことを特徴とする。
【００１４】
本発明の排気浄化システムは、吸気ガス、排気ガス、又は冷却水の内、少なくともいずれか一つの流体の流路を制御することで、後処理装置に流入する排気ガスの温度を上昇させる昇温手段を備えている。このように、燃料の噴射タイミングの制御ではなく、流体の流路を制御することで排気ガスの昇温を図っているため、レイトポスト噴射のように、燃費の悪化やオイルダイリュージョン等の問題が生ずることがない。また、エンジンに供給される吸気ガス（空気）の流量を絞るものでもないので、エンジンの燃焼が不安定になる恐れもない。
【００１５】
なお、本発明において「流路を制御する」とは、流体が流れ得る２以上の流路が存在する場合において、流体の流路を択一的に切り替えることだけではなく、どの流路にどれだけの流量を流すかを制御すること（流量制御）も含むものである。
【００１６】
上記発明において、
前記昇温手段が、前記排気通路の後処理装置の上流側に設けられた過給機の排気タービンを迂回するように形成された過給機バイパス通路と、該過給機バイパス通路を通過する排気ガスの流量と前記排気タービンを通過する排気ガスの流量とを制御する第１バイパス弁と、前記後処理装置に流入する排気ガスの温度が所定の設定温度となるように、前記第１バイパス弁を制御する制御装置とを含むように構成することができる。
【００１７】
排気ガスは、過給機の排気タービンを通過すると、膨張して温度が低下する。このため、制御装置によって第１バイパス弁を制御し、過給機バイパス通路を通過（排気タービンを迂回）する排気ガスの流量を増やし、排気タービンを通過する排気ガスの流量を減らすことで、後処理装置に流入する排気ガスを所定の設定温度に昇温させることができる。
【００１８】
またこの際、上記発明において、
前記昇温手段が、前記吸気通路に設けられたインタークーラを迂回するように形成されたインタークーラバイパス通路と、該インタークーラバイパス通路を通過する吸気ガスの流量と前記インタークーラを通過する吸気ガスの流量とを制御する第２バイパス弁と、前記後処理装置に流入する排気ガスの温度が所定の設定温度となるように、前記第２バイパス弁を制御する制御装置とを含むように構成することもできる。
【００１９】
吸気ガスは、インタークーラを通過すると、冷却されて温度が低下する。このため、制御装置によって第２バイパス弁を制御し、インタークーラバイパス通路を通過（インタークーラを迂回）する吸気ガスの流量を増やし、インタークーラを通過する吸気ガスの流量を減らすことで、エンジンに供給される吸気ガスの温度が上昇する。これにより、エンジンから排出される排気ガスの温度も上昇し、後処理装置に流入する排気ガスを所定の設定温度に昇温させることができる。
【００２０】
またこの際、上記発明において、
前記エンジンが所定以上の負荷状態にある高負荷運転時の場合は、前記第２バイパス弁によって前記インタークーラバイパス通路を通過する吸気ガスの流量と、前記インタークーラを通過する吸気ガスの流量とを制御することで、前記後処理装置に流入する排気ガスの温度が所定の設定温度となるように制御し、
前記エンジンが所定未満の負荷状態にある低負荷運転時の場合は、前記第２バイパス弁による昇温制御に加えて、前記第１バイパス弁によって、前記過給機バイパス通路を通過する排気ガスの流量と、前記排気タービンを通過する排気ガスの流量とを制御することで、前記後処理装置に流入する排気ガスの温度が所定の設定温度となるように制御するよう構成することもできる。
【００２１】
このような本発明によれば、高負荷運転時の場合は、過給機の駆動を優先させるために、第１バイパス弁による昇温制御は行わずに、第２バイパス弁による昇温制御のみを行って、後処理装置に流入する排気ガスの昇温を図っている。一方、低負荷運転時の場合は、過給機の駆動よりも排気ガスの昇温を優先させ、第２バイパス弁による排気ガスの昇温制御に加えて、第１バイパス弁によっても排気ガスの昇温制御を行っている。すなわち本発明によれば、エンジンの負荷状態に応じた適切な昇温制御を行うことができるようになっている。
【００２２】
また、上記発明において、
前記冷却水通路は、通過する冷却水を冷却するラジエータと、該ラジエータと前記エンジンとの間を冷却水が循環するように形成された環状通路とを備えており、
前記昇温手段が、前記環状通路から前記ラジエータを迂回するように分岐するラジエータバイパス通路と、前記ラジエータバイパス通路を通過する冷却水の流量と前記ラジエータを迂回する冷却水の流量とを制御する冷却水バイパス弁と、前記エンジンを通過する冷却水の温度及び／又は前記後処理装置に流入する排気ガスの温度が所定の設定温度となるように、前記冷却水バイパス弁を制御する制御装置とを含むように構成することもできる。
【００２３】
冷却水は、ラジエータを通過すると冷却されて温度が低下する。エンジンから排出される排気ガスの温度は、エンジンを冷却する冷却水の温度に影響することから、エンジンを通過する冷却水の温度を高めることで、エンジンから排出される排気ガスの昇温を図ることができる。よって、冷却水バイパス弁を制御し、ラジエータバイパス通路を通過（ラジエータを迂回）する冷却水の流量を増やし、ラジエータを通過する冷却水の流量を減らすことで、エンジンを通過する冷却水を所定の設定温度に昇温させ、これにより後処理装置に流入する排気ガスを昇温させることができる。またこの際、後処理装置に流入する排気ガスの温度が所定の設定温度となるように制御することもできる。
【００２４】
また一般的に、エンジンを通過した冷却水は、通常運転時において、所定の設定温度（例えば８０℃）となるようにサーモスタットによって制御されている。サーモスタットによる温度制御は、冷却水の温度等に応じてサーモスタット内部のバルブが自動的に開閉することで制御されているため、上述した冷却水の設定温度は簡単には変更できないようになっている。これに対して本発明では、制御装置によって冷却水バイパス弁を制御可能に構成したことから、冷却水の設定温度自体も制御装置によって簡単に変更ができる。したがって、ＤＰＦ強制再生運転時において排気ガスの早期昇温を図りたい場合には、冷却水の設定温度を通常運転時よりも高くなるように変更し（例えば８５℃）し、この変更後の設定温度に応じて冷却水の流路を制御することで、ＤＰＦ強制再生運転時においてＤＰＦ装置に流入する排気ガスの昇温を図ることができるようになっている。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、燃料の噴射タイミングの制御ではなく、流体の流路を制御することで排気ガスの昇温を図っているため、燃費の悪化やオイルダイリュージョン等の問題を回避でき、且つエンジンの燃焼が不安定になる恐れもなく、後処理装置の早期昇温を図ることができる排気浄化システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】第１の実施形態の排気浄化システムを備えたディーゼルエンジンシステムの全体構成図である。
【図２】第１の実施形態の排気浄化システムの制御フローを示したフロー図である。
【図３】フィードバック制御を行う場合の制御フローを示したフロー図である。
【図４】第２の実施形態の排気浄化システムを備えたディーゼルエンジンシステムの全体構成図である。
【図５】第２の実施形態の変形例にかかる排気浄化システムを備えたディーゼルエンジンシステムの全体構成図である。
【図６】第２の実施形態の排気浄化システムの制御フローを示したフロー図である。
【図７】第３の実施形態の冷却水通路の全体構成を示した構成図である。
【図８】第３の実施形態の排気浄化システムの制御フローを示したフロー図である。
【図９】後処理装置を備えた従来のディーゼルエンジンシステムの全体構成を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいてより詳細に説明する。
ただし、本発明の範囲は以下の実施形態に限定されるものではない。以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に記載がない限り、本発明の範囲をそれにのみ限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【００２８】
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態の排気浄化システムを備えたディーゼルエンジンシステムの全体構成図である。まず、図１を参照して、本発明の排気浄化システムを備えたディーゼルエンジンシステムの全体構成について説明する。
【００２９】
図１に示したように、本発明のディーゼルエンジンシステム１は、エンジン１０と、エンジン１０に吸気ガス（空気）を送給する吸気通路１２と、エンジン１０から排出される排気ガスが通過する排気通路１４とを備えおり、排気通路１４には、通過する排気ガスを浄化する各種の後処理装置が配置されている。
【００３０】
エンジン１０においては、コモンレール１０ａにて蓄圧された高圧燃料が、不図示のコモンレール制御装置によって噴射時期および噴射量が制御され、シリンダ毎に設けられた燃料噴射弁１１から各シリンダ内の燃焼室に向けて噴射される。噴射された高圧燃料は、吸気通路１２から供給された吸気ガス（空気）との混合によって燃焼される。また、エンジン１０には回転数検出器１３が設けられており、該検出器１３によって検出されたエンジン回転数は、後述する制御装置６０に入力されるようになっている。また、エンジン１０は、後述する冷却水通路（図１において不図示）を流れる冷却水によって冷却されるようになっている。
【００３１】
制御装置６０は、中央処理装置（ＣＰＵ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、およびＩ／Ｏインターフェイスなどからなるマイクロコンピュータで構成されている。上述した回転数検出器１３やその他のセンサ類にて測定されたデータに関する信号は、Ｉ／Ｏインターフェイスを介してＣＰＵに入力される。またＣＰＵは、ＲＯＭに記憶されている制御プログラムと入力された信号に従って、各種の制御を実行するように構成されている。
【００３２】
また、吸気通路１２と排気通路１４との間には、過給機２０が設けられている。過給機２０は、排気通路１４に配置されている排気タービン２０ｂと吸気通路１２に配置されているコンプレッサ２０ａとを有しており、該コンプレッサ２０ａは排気タービン２０ｂによって同軸駆動される。また、吸気通路１２にはインタークーラ１６およびスロットルバルブ１８が設けられており、コンプレッサ２０ａから吐出された圧縮空気が、インタークーラ１６で冷却された後、スロットルバルブ１８で流量が制御され、エンジン１０の各シリンダ内の燃焼室に流入するようになっている。
【００３３】
また、排気通路１４の排気タービン２０ｂの下流には、上述した後処理装置として、前段酸化触媒２２と、ＤＰＦ装置２４が配置されている。また、ＤＰＦ装置２４の下流側には、尿素水噴射装置３２、ＳＣＲ触媒３４、および後段酸化触媒３６からなるＳＣＲシステム１３８が配置されている。
【００３４】
前段酸化触媒１２２は、排気ガス中の炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）を酸化除去するとともに、排気ガス中の一酸化窒素（ＮＯ）を酸化して二酸化窒素（ＮＯ２）を生成する機能を有する。また、ＤＰＦ装置２４は、排気ガス中に含まれるススなどのパーティキュレートマター（ＰＭ）をフィルタで捕集し、排気ガスから除去する装置である。また、ＤＰＦ装置２４に対しては、フィルタに堆積したＰＭを強制的に燃焼させてフィルタを再生する処置（強制再生運転）が定期的に実行される。
【００３５】
ＳＣＲシステム３８は、アンモニア（ＮＨ３）をＳＣＲ触媒３４の触媒作用の元で排気ガス中のＮＯＸと反応させることで、ＮＯＸを二酸化窒素と水とに還元して無害化するシステムである。ＳＣＲ触媒３４に供給されるアンモニア（ＮＨ３）は、尿素水噴射装置３２によって排気通路１４に尿素水を噴射し、噴射した尿素水を排気ガスの排気温度で分解することで生成される。なお、噴射される尿素水は尿素水タンク３２ａに収容されている。また、ＳＣＲ触媒３４の下流側には後段酸化触媒３６が配置されており、ＳＣＲ触媒３４からスリップしたＮＨ３を酸化して無害化するようになっている。
【００３６】
また、排気通路１４には、排気タービン２０ｂの上流側から分岐して、吸気通路１２の吸気スロットル１８の下流側に接続される高圧ＥＧＲ通路４０が形成されており、エンジン１０から排出された排気ガスの一部が吸気通路１２に還流するようになっている。また、高圧ＥＧＲ通路４０には、通過する排気ガスを冷却するＥＧＲクーラ４２と還流する排気ガスの流量を制御するＥＧＲバルブ４４が配置されている。なお、本発明の排気浄化システムにおいて、これら高圧ＥＧＲ通路４０、ＥＧＲクーラ４２およびＥＧＲバルブ４４は、必ずしも設置されている必要はない。
【００３７】
また、本実施形態では、図１に示したように、排気タービン２０ｂの上流側にて排気通路１４から分岐し、排気タービン２０ｂを迂回して、前段酸化触媒２２の上流側にて排気通路１４と合流する過給機バイパス通路２１が形成されている。また、排気通路１４と過給機バイパス通路２１との合流地点と前段酸化触媒２２との間には、排気温センサ２５が配置されており、後処理装置に流入する排気ガスの温度を測定している。排気温センサ２５で測定された排気ガスの温度は、上述した制御装置６０に入力されるようになっている。
【００３８】
また、過給機バイパス通路２１の分岐地点には、第１バイパス弁２３が配置されている。そして、第１バイパス弁２３の弁開度を調節することで、過給機バイパス通路２１を通過する排気ガスの流量と排気通路１４を通って排気タービン２０ｂを通過する流量とが制御される。また、この第１バイパス弁２３は、制御装置６０から送信される制御信号によって、その弁開度が制御されるようになっている。
【００３９】
排気ガスは、過給機２０の排気タービン２０ｂを通過すると、膨張して温度が低下する。このため、制御装置６０によって第１バイパス弁２３の弁開度を制御し、過給機バイパス通路２１を通過（排気タービンを迂回）する排気ガスの流量を増やし、排気タービン２０ｂを通過する排気ガスの流量を減らすことで、後処理装置に流入する排気ガスを昇温をさせることができる。すなわち、上述した過給機バイパス通路２１と第１バイパス弁２３、および該第１バイパス弁２３を制御する制御装置６０によって、本実施形態の昇温手段が構成されている。
【００４０】
次に、本発明の排気浄化システムの制御フローについて、図２を基に説明する。
スタート後（Ｓ１０）、先ず、エンジン運転状態を取得する（Ｓ１１）。エンジン運転状態は、エンジン回転数および燃料噴射量に基づいて把握される。そして次に、後処理装置に流入する排気ガスの温度Ｔ１を取得する（Ｓ１２）。この排気ガスの温度Ｔ１は、上述した排気温センサ２５によって測定された排気ガスの温度として把握される。
【００４１】
次に、目標温度Ｔ２を取得する。目標温度Ｔ２は、エンジン回転数および燃料噴射量を入力データとする目標温度マップによって算出される。この際、ＤＰＦ装置２４が強制再生運転中か否かを判断し（Ｓ１３）、強制再生中の場合は、強制再生運転用の目標温度マップによって目標温度Ｔ２を算出し（Ｓ１４ｂ）、強制再生中でない場合は、通常運転用の目標温度マップによって目標温度Ｔ２を算出する（Ｓ１４ａ）。なお、これら強制再生運転用および通常運転用の目標温度マップは、制御装置６０のＲＯＭに予め記憶されている。
【００４２】
そして次に、目標温度Ｔ２と後処理装置に流入する排気ガスの温度Ｔ１とを比較する（Ｓ１５）。Ｔ２＞Ｔ１の場合（Ｓ１５においてＹｅｓ）は、上述した第１バイパス弁２３の弁開度を制御し、排気ガスの少なくとも一部が、排気タービン２０ｂをバイパスして過給機バイパス通路２１を通過するような制御（過給機バイパス制御）を実行する（Ｓ１７）。また、Ｔ１＞Ｔ２の場合（Ｓ１５においてＮｏ）は、過給機バイパス制御は実行せずに（Ｓ１６）、終了する（Ｓ１８）。
【００４３】
また、上述した過給機バイパス制御を実行（Ｓ１７）する場合、図３に示したようなフィードバック制御を行って第１バイパス弁２３の弁開度を制御することで、後処理装置に流入する排気ガスの温度Ｔ１を精度よく目標温度Ｔ２に一致させることができる。
【００４４】
このように本発明の排気浄化システムは、過給機バイパス通路２１と第１バイパス弁２３と制御装置６０とからなる昇温手段を備えており、制御装置６０によって第１バイパス弁２３の弁開度を制御し、過給機バイパス通路２１を通過（排気タービン２０ｂを迂回）する排気ガスの流量を増やし、排気タービンを通過する排気ガスの流量を減らすことで、後処理装置に流入する排気ガスの昇温を図ることができる。このような本発明の排気浄化システムでは、レイトポスト噴射のように、燃費の悪化やオイルダイリュージョン等の問題が生ずることがない。また、エンジンに供給される吸気ガスの流量を絞るものでもないので、エンジンの燃焼が不安定になる恐れもない。
【００４５】
＜第２の実施形態＞
図４は、本発明の第２の実施形態の排気浄化システムを備えたディーゼルエンジンシステムの全体構成図である。なお、本実施形態のディーゼルエンジンシステム１の全体構成は、上述した実施形態と基本的には同一の構成であり、同一の構成には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００４６】
本実施形態では、上述した実施形態とは異なり、図４に示したように、吸気通路１２から分岐し、インタークーラ１６を迂回して、スロットルバルブ１８の上流側にて吸気通路１２と合流するインタークーラバイパス通路１７が形成されている。また、インタークーラバイパス通路１７の分岐地点には第２バイパス弁２６が配置されており、第２バイパス弁２６の弁開度を調節することで、インタークーラバイパス通路１７を通過する排気ガスの流量と吸気通路１２を通ってインタークーラ１６を通過する流量とが制御される。この第２バイパス弁２６は、制御装置６０から送信される制御信号によって、その弁開度が制御されるようになっている。
【００４７】
吸気ガスは、インタークーラ１６を通過すると、冷却されて温度が低下する。このため、制御装置６０によって第２バイパス弁２６を制御し、インタークーラバイパス通路１７を通過（インタークーラ１６を迂回）する吸気ガスの流量を増やし、インタークーラ１６を通過する吸気ガスの流量を減らすことで、エンジン１０に供給される吸気ガスの温度が上昇する。これにより、エンジン１０から排出される排気ガスの温度も上昇し、後処理装置に流入する排気ガスを昇温させることができる。すなわち、上述したインタークーラバイパス通路１７と第２バイパス弁２６、および該第２バイパス弁２６を制御する制御装置６０によって、本実施形態の昇温手段が構成されている。
【００４８】
また、上述したインタークーラバイパス通路１７および第２バイパス弁２６に加えて、又はこれらに替えて、図５に示すように、コンプレッサ２０ａの上流側の吸気通路１２から分岐し、コンプレッサ２０ａおよびインタークーラ１６を迂回して、スロットルバルブ１８の上流側にて吸気通路１２と合流するインタークーラバイパス通路１７´を形成するとともに、インタークーラバイパス通路１７´の分岐地点に第２バイパス弁２６´を配置してもよい。コンプレッサ２０ａによって吸気ガスが圧縮（過給）されると、エンジン１０に供給される吸気ガスの熱容量が大きくなるので、過給されていない場合と比べてエンジン１０から排出される排気ガスの温度は低くなる。よって、制御装置６０によって第２バイパス弁２６´の弁開度を調節し、インタークーラバイパス通路１７´を通過する排気ガスの流量を増やし、吸気通路１２を通ってコンプレッサ２０ａおよびインタークーラ１６を通過する流量を減らすことで、後処理装置に流入する排気ガスの昇温を図ることができる。
【００４９】
次に、本実施形態の排気浄化システムの制御フローについて、図６を基に説明する。
なお、本実施形態の制御フローは、上述した実施形態と基本的には同様の制御フローになっており、同一のステップには同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００５０】
本実施形態では、エンジン１０が高負荷運転中の場合は、第２バイパス弁２６によって、インタークーラバイパス通路１７を通過する吸気ガスの流量と、インタークーラ１６を通過する吸気ガスの流量とを制御することで、後処理装置に流入する排気ガスの温度が所定の設定温度となるように制御し（インタークーラバイパス制御）、エンジン１０が高負荷運転中でない場合（低負荷運転中の場合）は、上述したインタークーラバイパス制御に加えて、第１バイパス弁２３によって、過給機バイパス通路２１を通過する排気ガスの流量と、排気タービン２０ｂを通過する排気ガスの流量を制御することで、後処理装置に流入する排気ガスの温度が所定の設定温度となるような制御（過給機バイパス制御）を実行する点が、上述した実施形態とは異なっている。
【００５１】
具体的には、図６に示したように、Ｓ１５において、目標温度Ｔ２と後処理装置に流入する排気ガスの温度Ｔ１とを比較した後、Ｔ２＞Ｔ１の場合（Ｓ１５においてＹｅｓ）において、エンジン１０が所定以上の負荷状態にある高負荷運転中か否かを判定する（Ｓ１９）。高負荷運転か否かの判定は、Ｓ１１において取得したエンジン運転状態を基に、制御装置６０のＲＯＭに予め記憶されているエンジン運転状態判定マップによって判定される。
【００５２】
そして、高負荷運転中の場合（Ｓ１９においてＹｅｓ）は、制御装置６０によって第２バイパス弁２６の弁開度を調節して、インタークーラバイパス制御のみを実行する（Ｓ１９ｂ）。一方、エンジン１０が所定未満の負荷状態にある低負荷運転中の場合（Ｓ１９においてＮｏ）は、インタークーラバイパス制御に加えて、制御装置６０によって第１バイパス弁２３の弁開度を調節して、過給機バイパス制御を実行する（Ｓ１９ａ）。
【００５３】
このような本実施形態の排気浄化システムは、高負荷運転時の場合は、過給機２０の駆動を優先させるために、第１バイパス弁２３による昇温制御（過給機バイパス制御）は行わずに、第２バイパス弁２６による昇温制御（インタークーラバイパス制御）のみを行って、後処理装置に流入する排気ガスの昇温を図っている。一方、低負荷運転時の場合は、過給機２０の駆動よりも排気ガスの昇温を優先させ、第２バイパス弁２６による排気ガスの昇温制御（インタークーラバイパス制御）に加えて、第１バイパス弁２３によっても排気ガスの昇温制御（過給機バイパス制御）を行っている。すなわち本実施形態の制御フローによれば、エンジンの負荷状態に応じた適切な昇温制御を行うことができるようになっている。
【００５４】
＜第３の実施形態＞
次に、本発明の第３の実施形態について、図７に基づいて説明する。
なお、本実施形態のディーゼルエンジンシステム１の全体構成は、上述した実施形態と基本的には同一の構成となっている。
【００５５】
本実施形態では、エンジン１０を冷却する冷却水が通過する冷却水通路が、図７に示すような構成となっている。
すなわち、本実施形態の冷却水通路５０は、通過する冷却水を冷却するラジエータ５６を備えており、ラジエータ５６とエンジン１０との間には、環状通路５１が形成されている。環状通路５１には、冷却水を一方向に吐出する冷却水ポンプ５８が設けられており、この冷却水ポンプ５８によって、冷却水が環状通路５１を循環するようになっている。
【００５６】
また、環状通路５１のラジエータ５６の上流側には、環状通路５１から分岐し、ラジエータ５６を迂回して、冷却水ポンプ５８の下流側にて環状通路５１と合流するラジエータバイパス通路５２が形成されている。また、環状通路５１とラジエータバイパス通路５２の分岐地点には冷却水バイパス弁５４が配置されており、その弁開度を調節することで、ラジエータバイパス通路５２を通過（ラジエータ５６を迂回）する冷却水の流量とラジエータ５６を通過する冷却水の流量とが制御される。また、この冷却水バイパス弁５４は、制御装置６０から送信される制御信号によって、その弁開度が制御されるようになっている。
【００５７】
また、冷却水通路５０には、ＥＧＲクーラ４２を冷却するＥＧＲクーラ通路５３が形成されている。ＥＧＲクーラ通路５３は、冷却水ポンプ５８の下流側から分岐し、エンジン１０を迂回して、エンジン１０の下流側にて環状通路５１と合流している。また、エンジン１０の下流側には冷却水温センサ５５が配置されており、通過する冷却水の温度を測定している。冷却水温センサ５５にて測定された冷却水の温度は、制御装置６０に入力される。
【００５８】
冷却水は、ラジエータ５６を通過すると冷却されて温度が低下する。エンジン１０から排出される排気ガスの温度は、エンジン１０を冷却する冷却水の温度に比例することから、エンジン１０を通過する冷却水の温度を高めることで、エンジン１０から排出される排気ガスを昇温させることができる。よって、制御装置６０によって冷却水バイパス弁５４を制御し、ラジエータバイパス通路５２を通過（ラジエータ５６を迂回）する冷却水の流量を増やし、ラジエータ５６を通過する冷却水の流量を減らすことで、エンジン１０を通過する冷却水を所定の設定温度に昇温させ、これにより後処理装置に流入する排気ガスを昇温させることができる。すなわち、上述したラジエータバイパス通路５２と冷却水バイパス弁５４、および該冷却水バイパス弁５４を制御する制御装置６０によって、本実施形態の昇温手段が構成されている。
【００５９】
また一般的に、エンジン１０を通過した冷却水は、所定の設定温度（例えば８０℃）となるようにサーモスタットによって制御されている。サーモスタットによる温度制御は、冷却水の温度等に応じてサーモスタット内部のバルブが自動的に開閉することで制御されている。このため、上述した冷却水の設定温度は簡単には変更できないようになっている。これに対して本発明では、制御装置６０によって冷却水バイパス弁５４を制御可能に構成したことから、冷却水の設定温度自体も制御装置６０によって簡単に変更ができる。したがって、ＤＰＦ強制再生運転時において排気ガスの早期昇温を図りたい場合には、冷却水の設定温度を通常運転時よりも高く設定（例えば８５℃）し、この設定温度に応じて冷却水の流路を制御することで、ＤＰＦ装置２４に流入する排気ガスの昇温を図ることができる。
【００６０】
次に、本実施形態の排気浄化システムの制御フローについて、図８を基に説明する。
なお、以下の制御フローでは、上述した冷却水バイパス弁５４による昇温制御が、ＤＰＦ強制再生運転時に実行されるものとして説明する。
【００６１】
スタート後（Ｓ２０）、先ず、エンジン運転状態を取得する（Ｓ２１）。エンジン運転状態は、エンジン回転数および燃料噴射量に基づいて把握される。そして次に、エンジン１０出口の冷却水の温度Ｔｗ１を取得する（Ｓ２２）。この冷却水の温度Ｔｗ１は、上述した冷却水温センサ５５によって測定された冷却水の温度として把握される。なお、冷却水の温度Ｔｗ１は、エンジン１０を通過する冷却水の温度を精度よく把握するため、エンジン１０の近くで測定されるのが好ましく、例えば、エンジン１０の入口やエンジン１０周囲の冷却水通路５０（ウォータージャケット）で測定することもできる。
【００６２】
次に、冷却水の目標温度Ｔｗ２を取得する（Ｓ２３）。目標温度Ｔｗ２は、エンジン回転数および燃料噴射量を入力データとする冷却水目標温度マップによって算出される。なお、冷却水目標温度マップは、制御装置６０のＲＯＭに予め記憶されている。
【００６３】
そして次に、目標温度Ｔｗ２とエンジン１０出口の冷却水の温度Ｔｗ１とを比較する（Ｓ２４）。Ｔｗ２＞Ｔｗ１の場合（Ｓ２４においてＹｅｓ）は、上述した冷却水バイパス弁５４の弁開度を制御し、冷却水の少なくとも一部が、ラジエータ５６をバイパスしてラジエータバイパス通路５２を通過するように制御するラジエータバイパス制御を実行する（Ｓ２６）。また、Ｔｗ１＞Ｔｗ２の場合（Ｓ２４においてＮｏ）は、ラジエータバイパス制御は実行せずに（Ｓ２５）、終了する（Ｓ２７）。
【００６４】
この際、上述した図３に示したようなフィードバック制御によって、冷却水バイパス弁５４の弁開度を制御することで、エンジン１０を通過する冷却水の温度Ｔｗ１を精度よく目標温度Ｔｗ２に一致させることができる。また、本実施形態においても、上述した実施形態と同様に、後処理装置に流入する排気ガスの温度が所定の設定温度となるように制御することもできる。
【００６５】
以上、本発明の好ましい形態について説明したが、本発明は上記の形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない範囲での種々の変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明によれば、エンジンと、エンジンに供給される吸気ガスが通過する吸気通路と、エンジンから排出される排気ガスが通過する排気通路と、排気通路に設けられて通過する排気ガスを浄化する後処理装置と、エンジンを冷却する冷却水が通過する冷却水通路とを備えた排気浄化システムとして、ディーゼルエンジンなどに好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００６７】
１ ディーゼルエンジンシステム、
１０ エンジン
１０ａ コモンレール
１１ 燃料噴射弁
１２ 吸気通路
１３ 回転数検出器
１４ 排気通路
１６ インタークーラ
１７ インタークーラバイパス通路（昇温手段）
１８ スロットルバルブ
２０ 過給機
２０ａ コンプレッサ
２０ｂ 排気タービン
２１ 過給機バイパス通路（昇温手段）
２２ 前段酸化触媒（後処理装置）
２３ 第１バイパス弁（昇温手段）
２４ ＤＰＦ装置（後処理装置）
２５ 排気温センサ
２６ 第２バイパス弁（昇温手段）
３２ 尿素水噴射装置
３４ ＳＣＲ触媒（後処理装置）
３６ 後段酸化触媒（後処理装置）
３８ ＳＣＲシステム
４０ 高圧ＥＧＲ通路
４２ ＥＧＲクーラ
４４ ＥＧＲバルブ
５０ 冷却水通路
５１ 環状通路
５２ ラジエータバイパス通路（昇温手段）
５３ ＥＧＲクーラ通路
５４ 冷却水バイパス弁（昇温手段）
５５ 冷却水温センサ
５６ ラジエータ
５８ 冷却水ポンプ
６０ 制御装置（昇温手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンと、エンジンに供給される吸気ガスが通過する吸気通路と、エンジンから排出される排気ガスが通過する排気通路と、排気通路に設けられて通過する排気ガスを浄化する後処理装置と、エンジンを冷却する冷却水が通過する冷却水通路とを備えた排気浄化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンにおける排気ガスの浄化装置として、ＤＰＦ装置やＳＣＲシステムなどの後処理装置が知られている。
図９は、ＤＰＦ装置やＳＣＲシステムなどの後処理装置を備えた従来のディーゼルエンジンシステムの全体構成を示した図である。
【０００３】
図９に示したように、従来のディーゼルエンジンシステム１００は、エンジン１１０と、エンジン１１０に吸気ガス（空気）を送給する吸気通路１１２と、エンジン１１０から排出される排気ガスが通過する排気通路１１４と、吸気通路１１２に設けられて通過する吸気ガスを冷却するインタークーラ１１６と、吸気通路を流れる吸気ガスの流量を制御する吸気スロットル１１８と、吸気通路１１２と排気通路１１４との間に配置されて吸気ガスを圧縮する過給機１２０と、排気通路１１４に設けられて通過する排気ガスを浄化する各種の後処理装置と、エンジン１１０から排出された排気ガスを吸気通路１１２に還流する高圧ＥＧＲ通路１４０を備えている。また、図示しないが、エンジンを冷却する冷却水が通過する冷却水通路を備えている。
【０００４】
上述した後処理装置として、ディーゼルエンジンシステム１００は、前段酸化触媒１２２と、ＤＰＦ装置１２４とを備えている。また、尿素水噴射装置１３２、ＳＣＲ触媒１３４、および後段酸化触媒１３６からなるＳＣＲシステム１３８を備えている。
【０００５】
前段酸化触媒１２２は、排気ガス中の炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）を酸化除去するとともに、排気ガス中の一酸化窒素（ＮＯ）を酸化して二酸化窒素（ＮＯ２）を生成する機能を有する。また、ＤＰＦ装置１２４は、排気ガス中に含まれるススなどのパーティキュレートマター（ＰＭ）をフィルタで捕集し、排気ガスから除去する装置である。
【０００６】
ＳＣＲシステム１３８は、アンモニア（ＮＨ３）をＳＣＲ触媒１３４の触媒作用の元で排気ガス中のＮＯＸと反応させることで、ＮＯＸを窒素と水とに還元して無害化するシステムである。ＳＣＲ触媒１３４に供給されるＮＨ３は、尿素水噴射装置１３２によって排気通路１１４に尿素水を噴射し、噴射した尿素水を排気ガスの排気温度で分解することで生成される。なお、噴射される尿素水は、尿素水タンク１３２ａに収容されている。また、ＳＣＲ触媒１３４の下流側には後段酸化触媒１３６が配置されており、ＳＣＲ触媒１３４からスリップしたＮＨ３を酸化して無害化するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−１５１０５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述した前段酸化触媒１２２およびＳＣＲ触媒１３４は、担持されている触媒が所定温度以上に加熱されないと、その排気浄化機能が十分に発揮されない。したがって、エンジン始動時や、寒冷条件下では、排気ガスの温度が低いため、前段酸化触媒１２２およびＳＣＲ触媒１３４において排気浄化機能が十分に発揮されないという問題がある。
【０００９】
また、ＤＰＦ装置１２４は、堆積したＰＭを強制的に燃焼させてフィルタを再生する処置（ＤＰＦ強制再生運転）を定期的に実行する必要があり、かかるＤＰＦ強制再生運転時には、ＤＰＦ装置１２４を所定温度以上に加熱する必要がある。ＤＰＦ装置１２４を加熱する手段としては、排気行程直前の燃焼室に燃料を噴射して未燃燃料を排気通路１１４に排出させ、該未燃燃料を前段酸化触媒１２２で燃焼させることで高温の排気ガスを生成し、ＤＰＦ装置１２４を加熱することが従来から行われている（レイトポスト噴射）。
【００１０】
しかしながら、上述したレイトポスト噴射は、エンジンの燃焼目的以外で燃料を噴射するため、燃費の悪化を招くものであった。また、燃焼室内に噴射された未燃燃料がシリンダーライナに付着して潤滑油に混入し、潤滑油の早期劣化を招来するとの問題（オイルダイリュージョン）があった。
【００１１】
特許文献１には、排気ガスの早期昇温を図る手段として、スロットルバルブの開度を絞る技術が本出願人により開示されている。しかしながら、スロットルバルブの開度を絞ると、エンジンの燃焼が不安定となる恐れがあるため、排気ガスの早期昇温を図る手段として、さらなる手段の開発が望まれている。
【００１２】
本発明はこのような従来技術の課題に鑑みなされた発明であって、燃費の悪化やオイルダイリュージョン等の問題を回避でき、且つエンジンの燃焼が不安定になる恐れもなく、後処理装置の早期昇温を図ることができる排気浄化システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、上述したような従来技術における課題及び目的を達成するために発明されたものであって、
本発明の排気浄化システムは、
エンジンと、該エンジンに供給される吸気ガスが通過する吸気通路と、該エンジンから排出される排気ガスが通過する排気通路と、該排気通路に設けられて通過する排気ガスを浄化する後処理装置と、前記エンジンを冷却する冷却水が通過する冷却水通路とを備えた排気浄化システムにおいて、
前記吸気ガス、排気ガス、又は冷却水の内、少なくともいずれか一つの流体の流路を制御することで、前記後処理装置に流入する排気ガスの温度を上昇させる昇温手段を備えたことを特徴とする。
【００１４】
本発明の排気浄化システムは、吸気ガス、排気ガス、又は冷却水の内、少なくともいずれか一つの流体の流路を制御することで、後処理装置に流入する排気ガスの温度を上昇させる昇温手段を備えている。このように、燃料の噴射タイミングの制御ではなく、流体の流路を制御することで排気ガスの昇温を図っているため、レイトポスト噴射のように、燃費の悪化やオイルダイリュージョン等の問題が生ずることがない。また、エンジンに供給される吸気ガス（空気）の流量を絞るものでもないので、エンジンの燃焼が不安定になる恐れもない。
【００１５】
なお、本発明において「流路を制御する」とは、流体が流れ得る２以上の流路が存在する場合において、流体の流路を択一的に切り替えることだけではなく、どの流路にどれだけの流量を流すかを制御すること（流量制御）も含むものである。
【００１６】
上記発明において、
前記昇温手段が、前記排気通路の後処理装置の上流側に設けられた過給機の排気タービンを迂回するように形成された過給機バイパス通路と、該過給機バイパス通路を通過する排気ガスの流量と前記排気タービンを通過する排気ガスの流量とを制御する第１バイパス弁と、前記後処理装置に流入する排気ガスの温度が所定の設定温度となるように、前記第１バイパス弁を制御する制御装置とを含むように構成することができる。
【００１７】
排気ガスは、過給機の排気タービンを通過すると、膨張して温度が低下する。このため、制御装置によって第１バイパス弁を制御し、過給機バイパス通路を通過（排気タービンを迂回）する排気ガスの流量を増やし、排気タービンを通過する排気ガスの流量を減らすことで、後処理装置に流入する排気ガスを所定の設定温度に昇温させることができる。
【００１８】
またこの際、上記発明において、
前記昇温手段が、前記吸気通路に設けられたインタークーラを迂回するように形成されたインタークーラバイパス通路と、該インタークーラバイパス通路を通過する吸気ガスの流量と前記インタークーラを通過する吸気ガスの流量とを制御する第２バイパス弁と、前記後処理装置に流入する排気ガスの温度が所定の設定温度となるように、前記第２バイパス弁を制御する制御装置とを含むように構成することもできる。
【００１９】
吸気ガスは、インタークーラを通過すると、冷却されて温度が低下する。このため、制御装置によって第２バイパス弁を制御し、インタークーラバイパス通路を通過（インタークーラを迂回）する吸気ガスの流量を増やし、インタークーラを通過する吸気ガスの流量を減らすことで、エンジンに供給される吸気ガスの温度が上昇する。これにより、エンジンから排出される排気ガスの温度も上昇し、後処理装置に流入する排気ガスを所定の設定温度に昇温させることができる。
【００２０】
またこの際、上記発明において、
前記エンジンが所定以上の負荷状態にある高負荷運転時の場合は、前記第２バイパス弁によって前記インタークーラバイパス通路を通過する吸気ガスの流量と、前記インタークーラを通過する吸気ガスの流量とを制御することで、前記後処理装置に流入する排気ガスの温度が所定の設定温度となるように制御し、
前記エンジンが所定未満の負荷状態にある低負荷運転時の場合は、前記第２バイパス弁による昇温制御に加えて、前記第１バイパス弁によって、前記過給機バイパス通路を通過する排気ガスの流量と、前記排気タービンを通過する排気ガスの流量とを制御することで、前記後処理装置に流入する排気ガスの温度が所定の設定温度となるように制御するよう構成することもできる。
【００２１】
このような本発明によれば、高負荷運転時の場合は、過給機の駆動を優先させるために、第１バイパス弁による昇温制御は行わずに、第２バイパス弁による昇温制御のみを行って、後処理装置に流入する排気ガスの昇温を図っている。一方、低負荷運転時の場合は、過給機の駆動よりも排気ガスの昇温を優先させ、第２バイパス弁による排気ガスの昇温制御に加えて、第１バイパス弁によっても排気ガスの昇温制御を行っている。すなわち本発明によれば、エンジンの負荷状態に応じた適切な昇温制御を行うことができるようになっている。
【００２２】
また、上記発明において、
前記冷却水通路は、通過する冷却水を冷却するラジエータと、該ラジエータと前記エンジンとの間を冷却水が循環するように形成された環状通路とを備えており、
前記昇温手段が、前記環状通路から前記ラジエータを迂回するように分岐するラジエータバイパス通路と、前記ラジエータバイパス通路を通過する冷却水の流量と前記ラジエータを迂回する冷却水の流量とを制御する冷却水バイパス弁と、前記エンジンを通過する冷却水の温度及び／又は前記後処理装置に流入する排気ガスの温度が所定の設定温度となるように、前記冷却水バイパス弁を制御する制御装置とを含むように構成することもできる。
【００２３】
冷却水は、ラジエータを通過すると冷却されて温度が低下する。エンジンから排出される排気ガスの温度は、エンジンを冷却する冷却水の温度に影響することから、エンジンを通過する冷却水の温度を高めることで、エンジンから排出される排気ガスの昇温を図ることができる。よって、冷却水バイパス弁を制御し、ラジエータバイパス通路を通過（ラジエータを迂回）する冷却水の流量を増やし、ラジエータを通過する冷却水の流量を減らすことで、エンジンを通過する冷却水を所定の設定温度に昇温させ、これにより後処理装置に流入する排気ガスを昇温させることができる。またこの際、後処理装置に流入する排気ガスの温度が所定の設定温度となるように制御することもできる。
【００２４】
また一般的に、エンジンを通過した冷却水は、通常運転時において、所定の設定温度（例えば８０℃）となるようにサーモスタットによって制御されている。サーモスタットによる温度制御は、冷却水の温度等に応じてサーモスタット内部のバルブが自動的に開閉することで制御されているため、上述した冷却水の設定温度は簡単には変更できないようになっている。これに対して本発明では、制御装置によって冷却水バイパス弁を制御可能に構成したことから、冷却水の設定温度自体も制御装置によって簡単に変更ができる。したがって、ＤＰＦ強制再生運転時において排気ガスの早期昇温を図りたい場合には、冷却水の設定温度を通常運転時よりも高くなるように変更し（例えば８５℃）し、この変更後の設定温度に応じて冷却水の流路を制御することで、ＤＰＦ強制再生運転時においてＤＰＦ装置に流入する排気ガスの昇温を図ることができるようになっている。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、燃料の噴射タイミングの制御ではなく、流体の流路を制御することで排気ガスの昇温を図っているため、燃費の悪化やオイルダイリュージョン等の問題を回避でき、且つエンジンの燃焼が不安定になる恐れもなく、後処理装置の早期昇温を図ることができる排気浄化システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】第１の実施形態の排気浄化システムを備えたディーゼルエンジンシステムの全体構成図である。
【図２】第１の実施形態の排気浄化システムの制御フローを示したフロー図である。
【図３】フィードバック制御を行う場合の制御フローを示したフロー図である。
【図４】第２の実施形態の排気浄化システムを備えたディーゼルエンジンシステムの全体構成図である。
【図５】第２の実施形態の変形例にかかる排気浄化システムを備えたディーゼルエンジンシステムの全体構成図である。
【図６】第２の実施形態の排気浄化システムの制御フローを示したフロー図である。
【図７】第３の実施形態の冷却水通路の全体構成を示した構成図である。
【図８】第３の実施形態の排気浄化システムの制御フローを示したフロー図である。
【図９】後処理装置を備えた従来のディーゼルエンジンシステムの全体構成を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいてより詳細に説明する。
ただし、本発明の範囲は以下の実施形態に限定されるものではない。以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に記載がない限り、本発明の範囲をそれにのみ限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【００２８】
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態の排気浄化システムを備えたディーゼルエンジンシステムの全体構成図である。まず、図１を参照して、本発明の排気浄化システムを備えたディーゼルエンジンシステムの全体構成について説明する。
【００２９】
図１に示したように、本発明のディーゼルエンジンシステム１は、エンジン１０と、エンジン１０に吸気ガス（空気）を送給する吸気通路１２と、エンジン１０から排出される排気ガスが通過する排気通路１４とを備えおり、排気通路１４には、通過する排気ガスを浄化する各種の後処理装置が配置されている。
【００３０】
エンジン１０においては、コモンレール１０ａにて蓄圧された高圧燃料が、不図示のコモンレール制御装置によって噴射時期および噴射量が制御され、シリンダ毎に設けられた燃料噴射弁１１から各シリンダ内の燃焼室に向けて噴射される。噴射された高圧燃料は、吸気通路１２から供給された吸気ガス（空気）との混合によって燃焼される。また、エンジン１０には回転数検出器１３が設けられており、該検出器１３によって検出されたエンジン回転数は、後述する制御装置６０に入力されるようになっている。また、エンジン１０は、後述する冷却水通路（図１において不図示）を流れる冷却水によって冷却されるようになっている。
【００３１】
制御装置６０は、中央処理装置（ＣＰＵ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、およびＩ／Ｏインターフェイスなどからなるマイクロコンピュータで構成されている。上述した回転数検出器１３やその他のセンサ類にて測定されたデータに関する信号は、Ｉ／Ｏインターフェイスを介してＣＰＵに入力される。またＣＰＵは、ＲＯＭに記憶されている制御プログラムと入力された信号に従って、各種の制御を実行するように構成されている。
【００３２】
また、吸気通路１２と排気通路１４との間には、過給機２０が設けられている。過給機２０は、排気通路１４に配置されている排気タービン２０ｂと吸気通路１２に配置されているコンプレッサ２０ａとを有しており、該コンプレッサ２０ａは排気タービン２０ｂによって同軸駆動される。また、吸気通路１２にはインタークーラ１６およびスロットルバルブ１８が設けられており、コンプレッサ２０ａから吐出された圧縮空気が、インタークーラ１６で冷却された後、スロットルバルブ１８で流量が制御され、エンジン１０の各シリンダ内の燃焼室に流入するようになっている。
【００３３】
また、排気通路１４の排気タービン２０ｂの下流には、上述した後処理装置として、前段酸化触媒２２と、ＤＰＦ装置２４が配置されている。また、ＤＰＦ装置２４の下流側には、尿素水噴射装置３２、ＳＣＲ触媒３４、および後段酸化触媒３６からなるＳＣＲシステム１３８が配置されている。
【００３４】
前段酸化触媒１２２は、排気ガス中の炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）を酸化除去するとともに、排気ガス中の一酸化窒素（ＮＯ）を酸化して二酸化窒素（ＮＯ２）を生成する機能を有する。また、ＤＰＦ装置２４は、排気ガス中に含まれるススなどのパーティキュレートマター（ＰＭ）をフィルタで捕集し、排気ガスから除去する装置である。また、ＤＰＦ装置２４に対しては、フィルタに堆積したＰＭを強制的に燃焼させてフィルタを再生する処置（強制再生運転）が定期的に実行される。
【００３５】
ＳＣＲシステム３８は、アンモニア（ＮＨ３）をＳＣＲ触媒３４の触媒作用の元で排気ガス中のＮＯＸと反応させることで、ＮＯＸを二酸化窒素と水とに還元して無害化するシステムである。ＳＣＲ触媒３４に供給されるアンモニア（ＮＨ３）は、尿素水噴射装置３２によって排気通路１４に尿素水を噴射し、噴射した尿素水を排気ガスの排気温度で分解することで生成される。なお、噴射される尿素水は尿素水タンク３２ａに収容されている。また、ＳＣＲ触媒３４の下流側には後段酸化触媒３６が配置されており、ＳＣＲ触媒３４からスリップしたＮＨ３を酸化して無害化するようになっている。
【００３６】
また、排気通路１４には、排気タービン２０ｂの上流側から分岐して、吸気通路１２の吸気スロットル１８の下流側に接続される高圧ＥＧＲ通路４０が形成されており、エンジン１０から排出された排気ガスの一部が吸気通路１２に還流するようになっている。また、高圧ＥＧＲ通路４０には、通過する排気ガスを冷却するＥＧＲクーラ４２と還流する排気ガスの流量を制御するＥＧＲバルブ４４が配置されている。なお、本発明の排気浄化システムにおいて、これら高圧ＥＧＲ通路４０、ＥＧＲクーラ４２およびＥＧＲバルブ４４は、必ずしも設置されている必要はない。
【００３７】
また、本実施形態では、図１に示したように、排気タービン２０ｂの上流側にて排気通路１４から分岐し、排気タービン２０ｂを迂回して、前段酸化触媒２２の上流側にて排気通路１４と合流する過給機バイパス通路２１が形成されている。また、排気通路１４と過給機バイパス通路２１との合流地点と前段酸化触媒２２との間には、排気温センサ２５が配置されており、後処理装置に流入する排気ガスの温度を測定している。排気温センサ２５で測定された排気ガスの温度は、上述した制御装置６０に入力されるようになっている。
【００３８】
また、過給機バイパス通路２１の分岐地点には、第１バイパス弁２３が配置されている。そして、第１バイパス弁２３の弁開度を調節することで、過給機バイパス通路２１を通過する排気ガスの流量と排気通路１４を通って排気タービン２０ｂを通過する流量とが制御される。また、この第１バイパス弁２３は、制御装置６０から送信される制御信号によって、その弁開度が制御されるようになっている。
【００３９】
排気ガスは、過給機２０の排気タービン２０ｂを通過すると、膨張して温度が低下する。このため、制御装置６０によって第１バイパス弁２３の弁開度を制御し、過給機バイパス通路２１を通過（排気タービンを迂回）する排気ガスの流量を増やし、排気タービン２０ｂを通過する排気ガスの流量を減らすことで、後処理装置に流入する排気ガスを昇温をさせることができる。すなわち、上述した過給機バイパス通路２１と第１バイパス弁２３、および該第１バイパス弁２３を制御する制御装置６０によって、本実施形態の昇温手段が構成されている。
【００４０】
次に、本発明の排気浄化システムの制御フローについて、図２を基に説明する。
スタート後（Ｓ１０）、先ず、エンジン運転状態を取得する（Ｓ１１）。エンジン運転状態は、エンジン回転数および燃料噴射量に基づいて把握される。そして次に、後処理装置に流入する排気ガスの温度Ｔ１を取得する（Ｓ１２）。この排気ガスの温度Ｔ１は、上述した排気温センサ２５によって測定された排気ガスの温度として把握される。
【００４１】
次に、目標温度Ｔ２を取得する。目標温度Ｔ２は、エンジン回転数および燃料噴射量を入力データとする目標温度マップによって算出される。この際、ＤＰＦ装置２４が強制再生運転中か否かを判断し（Ｓ１３）、強制再生中の場合は、強制再生運転用の目標温度マップによって目標温度Ｔ２を算出し（Ｓ１４ｂ）、強制再生中でない場合は、通常運転用の目標温度マップによって目標温度Ｔ２を算出する（Ｓ１４ａ）。なお、これら強制再生運転用および通常運転用の目標温度マップは、制御装置６０のＲＯＭに予め記憶されている。
【００４２】
そして次に、目標温度Ｔ２と後処理装置に流入する排気ガスの温度Ｔ１とを比較する（Ｓ１５）。Ｔ２＞Ｔ１の場合（Ｓ１５においてＹｅｓ）は、上述した第１バイパス弁２３の弁開度を制御し、排気ガスの少なくとも一部が、排気タービン２０ｂをバイパスして過給機バイパス通路２１を通過するような制御（過給機バイパス制御）を実行する（Ｓ１７）。また、Ｔ１＞Ｔ２の場合（Ｓ１５においてＮｏ）は、過給機バイパス制御は実行せずに（Ｓ１６）、終了する（Ｓ１８）。
【００４３】
また、上述した過給機バイパス制御を実行（Ｓ１７）する場合、図３に示したようなフィードバック制御を行って第１バイパス弁２３の弁開度を制御することで、後処理装置に流入する排気ガスの温度Ｔ１を精度よく目標温度Ｔ２に一致させることができる。
【００４４】
このように本発明の排気浄化システムは、過給機バイパス通路２１と第１バイパス弁２３と制御装置６０とからなる昇温手段を備えており、制御装置６０によって第１バイパス弁２３の弁開度を制御し、過給機バイパス通路２１を通過（排気タービン２０ｂを迂回）する排気ガスの流量を増やし、排気タービンを通過する排気ガスの流量を減らすことで、後処理装置に流入する排気ガスの昇温を図ることができる。このような本発明の排気浄化システムでは、レイトポスト噴射のように、燃費の悪化やオイルダイリュージョン等の問題が生ずることがない。また、エンジンに供給される吸気ガスの流量を絞るものでもないので、エンジンの燃焼が不安定になる恐れもない。
【００４５】
＜第２の実施形態＞
図４は、本発明の第２の実施形態の排気浄化システムを備えたディーゼルエンジンシステムの全体構成図である。なお、本実施形態のディーゼルエンジンシステム１の全体構成は、上述した実施形態と基本的には同一の構成であり、同一の構成には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００４６】
本実施形態では、上述した実施形態とは異なり、図４に示したように、吸気通路１２から分岐し、インタークーラ１６を迂回して、スロットルバルブ１８の上流側にて吸気通路１２と合流するインタークーラバイパス通路１７が形成されている。また、インタークーラバイパス通路１７の分岐地点には第２バイパス弁２６が配置されており、第２バイパス弁２６の弁開度を調節することで、インタークーラバイパス通路１７を通過する排気ガスの流量と吸気通路１２を通ってインタークーラ１６を通過する流量とが制御される。この第２バイパス弁２６は、制御装置６０から送信される制御信号によって、その弁開度が制御されるようになっている。
【００４７】
吸気ガスは、インタークーラ１６を通過すると、冷却されて温度が低下する。このため、制御装置６０によって第２バイパス弁２６を制御し、インタークーラバイパス通路１７を通過（インタークーラ１６を迂回）する吸気ガスの流量を増やし、インタークーラ１６を通過する吸気ガスの流量を減らすことで、エンジン１０に供給される吸気ガスの温度が上昇する。これにより、エンジン１０から排出される排気ガスの温度も上昇し、後処理装置に流入する排気ガスを昇温させることができる。すなわち、上述したインタークーラバイパス通路１７と第２バイパス弁２６、および該第２バイパス弁２６を制御する制御装置６０によって、本実施形態の昇温手段が構成されている。
【００４８】
また、上述したインタークーラバイパス通路１７および第２バイパス弁２６に加えて、又はこれらに替えて、図５に示すように、コンプレッサ２０ａの上流側の吸気通路１２から分岐し、コンプレッサ２０ａおよびインタークーラ１６を迂回して、スロットルバルブ１８の上流側にて吸気通路１２と合流するインタークーラバイパス通路１７´を形成するとともに、インタークーラバイパス通路１７´の分岐地点に第２バイパス弁２６´を配置してもよい。コンプレッサ２０ａによって吸気ガスが圧縮（過給）されると、エンジン１０に供給される吸気ガスの熱容量が大きくなるので、過給されていない場合と比べてエンジン１０から排出される排気ガスの温度は低くなる。よって、制御装置６０によって第２バイパス弁２６´の弁開度を調節し、インタークーラバイパス通路１７´を通過する排気ガスの流量を増やし、吸気通路１２を通ってコンプレッサ２０ａおよびインタークーラ１６を通過する流量を減らすことで、後処理装置に流入する排気ガスの昇温を図ることができる。
【００４９】
次に、本実施形態の排気浄化システムの制御フローについて、図６を基に説明する。
なお、本実施形態の制御フローは、上述した実施形態と基本的には同様の制御フローになっており、同一のステップには同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００５０】
本実施形態では、エンジン１０が高負荷運転中の場合は、第２バイパス弁２６によって、インタークーラバイパス通路１７を通過する吸気ガスの流量と、インタークーラ１６を通過する吸気ガスの流量とを制御することで、後処理装置に流入する排気ガスの温度が所定の設定温度となるように制御し（インタークーラバイパス制御）、エンジン１０が高負荷運転中でない場合（低負荷運転中の場合）は、上述したインタークーラバイパス制御に加えて、第１バイパス弁２３によって、過給機バイパス通路２１を通過する排気ガスの流量と、排気タービン２０ｂを通過する排気ガスの流量を制御することで、後処理装置に流入する排気ガスの温度が所定の設定温度となるような制御（過給機バイパス制御）を実行する点が、上述した実施形態とは異なっている。
【００５１】
具体的には、図６に示したように、Ｓ１５において、目標温度Ｔ２と後処理装置に流入する排気ガスの温度Ｔ１とを比較した後、Ｔ２＞Ｔ１の場合（Ｓ１５においてＹｅｓ）において、エンジン１０が所定以上の負荷状態にある高負荷運転中か否かを判定する（Ｓ１９）。高負荷運転か否かの判定は、Ｓ１１において取得したエンジン運転状態を基に、制御装置６０のＲＯＭに予め記憶されているエンジン運転状態判定マップによって判定される。
【００５２】
そして、高負荷運転中の場合（Ｓ１９においてＹｅｓ）は、制御装置６０によって第２バイパス弁２６の弁開度を調節して、インタークーラバイパス制御のみを実行する（Ｓ１９ｂ）。一方、エンジン１０が所定未満の負荷状態にある低負荷運転中の場合（Ｓ１９においてＮｏ）は、インタークーラバイパス制御に加えて、制御装置６０によって第１バイパス弁２３の弁開度を調節して、過給機バイパス制御を実行する（Ｓ１９ａ）。
【００５３】
このような本実施形態の排気浄化システムは、高負荷運転時の場合は、過給機２０の駆動を優先させるために、第１バイパス弁２３による昇温制御（過給機バイパス制御）は行わずに、第２バイパス弁２６による昇温制御（インタークーラバイパス制御）のみを行って、後処理装置に流入する排気ガスの昇温を図っている。一方、低負荷運転時の場合は、過給機２０の駆動よりも排気ガスの昇温を優先させ、第２バイパス弁２６による排気ガスの昇温制御（インタークーラバイパス制御）に加えて、第１バイパス弁２３によっても排気ガスの昇温制御（過給機バイパス制御）を行っている。すなわち本実施形態の制御フローによれば、エンジンの負荷状態に応じた適切な昇温制御を行うことができるようになっている。
【００５４】
＜第３の実施形態＞
次に、本発明の第３の実施形態について、図７に基づいて説明する。
なお、本実施形態のディーゼルエンジンシステム１の全体構成は、上述した実施形態と基本的には同一の構成となっている。
【００５５】
本実施形態では、エンジン１０を冷却する冷却水が通過する冷却水通路が、図７に示すような構成となっている。
すなわち、本実施形態の冷却水通路５０は、通過する冷却水を冷却するラジエータ５６を備えており、ラジエータ５６とエンジン１０との間には、環状通路５１が形成されている。環状通路５１には、冷却水を一方向に吐出する冷却水ポンプ５８が設けられており、この冷却水ポンプ５８によって、冷却水が環状通路５１を循環するようになっている。
【００５６】
また、環状通路５１のラジエータ５６の上流側には、環状通路５１から分岐し、ラジエータ５６を迂回して、冷却水ポンプ５８の下流側にて環状通路５１と合流するラジエータバイパス通路５２が形成されている。また、環状通路５１とラジエータバイパス通路５２の分岐地点には冷却水バイパス弁５４が配置されており、その弁開度を調節することで、ラジエータバイパス通路５２を通過（ラジエータ５６を迂回）する冷却水の流量とラジエータ５６を通過する冷却水の流量とが制御される。また、この冷却水バイパス弁５４は、制御装置６０から送信される制御信号によって、その弁開度が制御されるようになっている。
【００５７】
また、冷却水通路５０には、ＥＧＲクーラ４２を冷却するＥＧＲクーラ通路５３が形成されている。ＥＧＲクーラ通路５３は、冷却水ポンプ５８の下流側から分岐し、エンジン１０を迂回して、エンジン１０の下流側にて環状通路５１と合流している。また、エンジン１０の下流側には冷却水温センサ５５が配置されており、通過する冷却水の温度を測定している。冷却水温センサ５５にて測定された冷却水の温度は、制御装置６０に入力される。
【００５８】
冷却水は、ラジエータ５６を通過すると冷却されて温度が低下する。エンジン１０から排出される排気ガスの温度は、エンジン１０を冷却する冷却水の温度に比例することから、エンジン１０を通過する冷却水の温度を高めることで、エンジン１０から排出される排気ガスを昇温させることができる。よって、制御装置６０によって冷却水バイパス弁５４を制御し、ラジエータバイパス通路５２を通過（ラジエータ５６を迂回）する冷却水の流量を増やし、ラジエータ５６を通過する冷却水の流量を減らすことで、エンジン１０を通過する冷却水を所定の設定温度に昇温させ、これにより後処理装置に流入する排気ガスを昇温させることができる。すなわち、上述したラジエータバイパス通路５２と冷却水バイパス弁５４、および該冷却水バイパス弁５４を制御する制御装置６０によって、本実施形態の昇温手段が構成されている。
【００５９】
また一般的に、エンジン１０を通過した冷却水は、所定の設定温度（例えば８０℃）となるようにサーモスタットによって制御されている。サーモスタットによる温度制御は、冷却水の温度等に応じてサーモスタット内部のバルブが自動的に開閉することで制御されている。このため、上述した冷却水の設定温度は簡単には変更できないようになっている。これに対して本発明では、制御装置６０によって冷却水バイパス弁５４を制御可能に構成したことから、冷却水の設定温度自体も制御装置６０によって簡単に変更ができる。したがって、ＤＰＦ強制再生運転時において排気ガスの早期昇温を図りたい場合には、冷却水の設定温度を通常運転時よりも高く設定（例えば８５℃）し、この設定温度に応じて冷却水の流路を制御することで、ＤＰＦ装置２４に流入する排気ガスの昇温を図ることができる。
【００６０】
次に、本実施形態の排気浄化システムの制御フローについて、図８を基に説明する。
なお、以下の制御フローでは、上述した冷却水バイパス弁５４による昇温制御が、ＤＰＦ強制再生運転時に実行されるものとして説明する。
【００６１】
スタート後（Ｓ２０）、先ず、エンジン運転状態を取得する（Ｓ２１）。エンジン運転状態は、エンジン回転数および燃料噴射量に基づいて把握される。そして次に、エンジン１０出口の冷却水の温度Ｔｗ１を取得する（Ｓ２２）。この冷却水の温度Ｔｗ１は、上述した冷却水温センサ５５によって測定された冷却水の温度として把握される。なお、冷却水の温度Ｔｗ１は、エンジン１０を通過する冷却水の温度を精度よく把握するため、エンジン１０の近くで測定されるのが好ましく、例えば、エンジン１０の入口やエンジン１０周囲の冷却水通路５０（ウォータージャケット）で測定することもできる。
【００６２】
次に、冷却水の目標温度Ｔｗ２を取得する（Ｓ２３）。目標温度Ｔｗ２は、エンジン回転数および燃料噴射量を入力データとする冷却水目標温度マップによって算出される。なお、冷却水目標温度マップは、制御装置６０のＲＯＭに予め記憶されている。
【００６３】
そして次に、目標温度Ｔｗ２とエンジン１０出口の冷却水の温度Ｔｗ１とを比較する（Ｓ２４）。Ｔｗ２＞Ｔｗ１の場合（Ｓ２４においてＹｅｓ）は、上述した冷却水バイパス弁５４の弁開度を制御し、冷却水の少なくとも一部が、ラジエータ５６をバイパスしてラジエータバイパス通路５２を通過するように制御するラジエータバイパス制御を実行する（Ｓ２６）。また、Ｔｗ１＞Ｔｗ２の場合（Ｓ２４においてＮｏ）は、ラジエータバイパス制御は実行せずに（Ｓ２５）、終了する（Ｓ２７）。
【００６４】
この際、上述した図３に示したようなフィードバック制御によって、冷却水バイパス弁５４の弁開度を制御することで、エンジン１０を通過する冷却水の温度Ｔｗ１を精度よく目標温度Ｔｗ２に一致させることができる。また、本実施形態においても、上述した実施形態と同様に、後処理装置に流入する排気ガスの温度が所定の設定温度となるように制御することもできる。
【００６５】
以上、本発明の好ましい形態について説明したが、本発明は上記の形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない範囲での種々の変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明によれば、エンジンと、エンジンに供給される吸気ガスが通過する吸気通路と、エンジンから排出される排気ガスが通過する排気通路と、排気通路に設けられて通過する排気ガスを浄化する後処理装置と、エンジンを冷却する冷却水が通過する冷却水通路とを備えた排気浄化システムとして、ディーゼルエンジンなどに好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００６７】
１ ディーゼルエンジンシステム、
１０ エンジン
１０ａ コモンレール
１１ 燃料噴射弁
１２ 吸気通路
１３ 回転数検出器
１４ 排気通路
１６ インタークーラ
１７ インタークーラバイパス通路（昇温手段）
１８ スロットルバルブ
２０ 過給機
２０ａ コンプレッサ
２０ｂ 排気タービン
２１ 過給機バイパス通路（昇温手段）
２２ 前段酸化触媒（後処理装置）
２３ 第１バイパス弁（昇温手段）
２４ ＤＰＦ装置（後処理装置）
２５ 排気温センサ
２６ 第２バイパス弁（昇温手段）
３２ 尿素水噴射装置
３４ ＳＣＲ触媒（後処理装置）
３６ 後段酸化触媒（後処理装置）
３８ ＳＣＲシステム
４０ 高圧ＥＧＲ通路
４２ ＥＧＲクーラ
４４ ＥＧＲバルブ
５０ 冷却水通路
５１ 環状通路
５２ ラジエータバイパス通路（昇温手段）
５３ ＥＧＲクーラ通路
５４ 冷却水バイパス弁（昇温手段）
５５ 冷却水温センサ
５６ ラジエータ
５８ 冷却水ポンプ
６０ 制御装置（昇温手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、該エンジンに供給される吸気ガスが通過する吸気通路と、該エンジンから排出される排気ガスが通過する排気通路と、該排気通路に設けられて通過する排気ガスを浄化する後処理装置と、前記エンジンを冷却する冷却水が通過する冷却水通路とを備えた排気浄化システムにおいて、
前記吸気ガス、排気ガス、又は冷却水の内、少なくともいずれか一つの流体の流路を制御することで、前記後処理装置に流入する排気ガスの温度を上昇させる昇温手段を備えたことを特徴とする排気浄化システム。
【請求項２】
前記昇温手段が、前記排気通路の後処理装置の上流側に設けられた過給機の排気タービンを迂回するように形成された過給機バイパス通路と、該過給機バイパス通路を通過する排気ガスの流量と前記排気タービンを通過する排気ガスの流量とを制御する第１バイパス弁と、前記後処理装置に流入する排気ガスの温度が所定の設定温度となるように、前記第１バイパス弁を制御する制御装置とを含むことを特徴とする請求項１に記載の排気浄化システム。
【請求項３】
前記昇温手段が、前記吸気通路に設けられたインタークーラを迂回するように形成されたインタークーラバイパス通路と、該インタークーラバイパス通路を通過する吸気ガスの流量と前記インタークーラを通過する吸気ガスの流量とを制御する第２バイパス弁と、前記後処理装置に流入する排気ガスの温度が所定の設定温度となるように、前記第２バイパス弁を制御する制御装置とを含むことを特徴とする請求項２に記載の排気浄化システム。
【請求項４】
前記エンジンが所定以上の負荷状態にある高負荷運転時の場合は、前記第２バイパス弁によって前記インタークーラバイパス通路を通過する吸気ガスの流量と、前記インタークーラを通過する吸気ガスの流量とを制御することで、前記後処理装置に流入する排気ガスの温度が所定の設定温度となるように制御し、
前記エンジンが所定未満の負荷状態にある低負荷運転時の場合は、前記第２バイパス弁による昇温制御に加えて、前記第１バイパス弁によって、前記過給機バイパス通路を通過する排気ガスの流量と、前記排気タービンを通過する排気ガスの流量とを制御することで、前記後処理装置に流入する排気ガスの温度が所定の設定温度となるように制御することを特徴とする請求項３に記載の排気浄化システム。
【請求項５】
前記冷却水通路は、通過する冷却水を冷却するラジエータと、該ラジエータと前記エンジンとの間を冷却水が循環するように形成された環状通路とを備えており、
前記昇温手段が、前記環状通路から前記ラジエータを迂回するように分岐するラジエータバイパス通路と、前記ラジエータバイパス通路を通過する冷却水の流量と前記ラジエータを迂回する冷却水の流量とを制御する冷却水バイパス弁と、前記エンジンを通過する冷却水の温度及び／又は前記後処理装置に流入する排気ガスの温度が所定の設定温度となるように、前記冷却水バイパス弁を制御する制御装置とを含むことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の排気浄化システム。
【請求項６】
前記後処理装置は少なくともＤＰＦ装置を含み、
前記冷却水バイパス弁による昇温制御が、前記ＤＰＦ装置に堆積したＰＭを強制的に燃焼させるＤＰＦ強制再生運転時に実行されることを特徴とする請求項５に記載の排気浄化システム。
【請求項１】
エンジンと、該エンジンに供給される吸気ガスが通過する吸気通路と、該エンジンから排出される排気ガスが通過する排気通路と、該排気通路に設けられて通過する排気ガスを浄化する後処理装置と、前記エンジンを冷却する冷却水が通過する冷却水通路とを備えた排気浄化システムにおいて、
前記吸気ガス、排気ガス、又は冷却水の内、少なくともいずれか一つの流体の流路を制御することで、前記後処理装置に流入する排気ガスの温度を上昇させる昇温手段を備えたことを特徴とする排気浄化システム。
【請求項２】
前記昇温手段が、前記排気通路の後処理装置の上流側に設けられた過給機の排気タービンを迂回するように形成された過給機バイパス通路と、該過給機バイパス通路を通過する排気ガスの流量と前記排気タービンを通過する排気ガスの流量とを制御する第１バイパス弁と、前記後処理装置に流入する排気ガスの温度が所定の設定温度となるように、前記第１バイパス弁を制御する制御装置とを含むことを特徴とする請求項１に記載の排気浄化システム。
【請求項３】
前記昇温手段が、前記吸気通路に設けられたインタークーラを迂回するように形成されたインタークーラバイパス通路と、該インタークーラバイパス通路を通過する吸気ガスの流量と前記インタークーラを通過する吸気ガスの流量とを制御する第２バイパス弁と、前記後処理装置に流入する排気ガスの温度が所定の設定温度となるように、前記第２バイパス弁を制御する制御装置とを含むことを特徴とする請求項２に記載の排気浄化システム。
【請求項４】
前記エンジンが所定以上の負荷状態にある高負荷運転時の場合は、前記第２バイパス弁によって前記インタークーラバイパス通路を通過する吸気ガスの流量と、前記インタークーラを通過する吸気ガスの流量とを制御することで、前記後処理装置に流入する排気ガスの温度が所定の設定温度となるように制御し、
前記エンジンが所定未満の負荷状態にある低負荷運転時の場合は、前記第２バイパス弁による昇温制御に加えて、前記第１バイパス弁によって、前記過給機バイパス通路を通過する排気ガスの流量と、前記排気タービンを通過する排気ガスの流量とを制御することで、前記後処理装置に流入する排気ガスの温度が所定の設定温度となるように制御することを特徴とする請求項３に記載の排気浄化システム。
【請求項５】
前記冷却水通路は、通過する冷却水を冷却するラジエータと、該ラジエータと前記エンジンとの間を冷却水が循環するように形成された環状通路とを備えており、
前記昇温手段が、前記環状通路から前記ラジエータを迂回するように分岐するラジエータバイパス通路と、前記ラジエータバイパス通路を通過する冷却水の流量と前記ラジエータを迂回する冷却水の流量とを制御する冷却水バイパス弁と、前記エンジンを通過する冷却水の温度及び／又は前記後処理装置に流入する排気ガスの温度が所定の設定温度となるように、前記冷却水バイパス弁を制御する制御装置とを含むことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の排気浄化システム。
【請求項６】
前記後処理装置は少なくともＤＰＦ装置を含み、
前記冷却水バイパス弁による昇温制御が、前記ＤＰＦ装置に堆積したＰＭを強制的に燃焼させるＤＰＦ強制再生運転時に実行されることを特徴とする請求項５に記載の排気浄化システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−１１３２０４（Ｐ２０１３−１１３２０４Ａ）
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５９７７１（Ｐ２０１１−２５９７７１）
【出願日】平成２３年１１月２９日（２０１１．１１．２９）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２９日（２０１１．１１．２９）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
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