JP2001073748A - Methods and devices for cleaning and regeneration of particulates filter for exhaust gas of diesel engine - Google Patents

Methods and devices for cleaning and regeneration of particulates filter for exhaust gas of diesel engine

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JP2001073748A
JP2001073748A JP25173399A JP25173399A JP2001073748A JP 2001073748 A JP2001073748 A JP 2001073748A JP 25173399 A JP25173399 A JP 25173399A JP 25173399 A JP25173399 A JP 25173399A JP 2001073748 A JP2001073748 A JP 2001073748A
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Hironobu Mogi
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正敏 下田
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日野自動車株式会社
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    • F01N2610/03Adding substances to exhaust gases the substance being hydrocarbons, e.g. engine fuel

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent a filter from harmful clogging caused by accumulation of particulates by oxidative removal of particulates which is done by the affection of breakthrough NO2 to the diesel particulate filter as oxidizing agent, here, breakthrough NO2 is generated by forcing the NOx occludent reduction catalyst to occlude NOx excessively. SOLUTION: During usual operation in lean condition, NO is oxidized mainly to NO2 by NOx occludent reduction catalyst 8 and occluded therein, and breakthrough NO2 is generated by continuous operation. Utilizing this NO2 as oxidizing agent, oxidative removal of particulates which are trapped on the DPF (particulate filter) is practiced. In the next place, catalyst 8 is regenerated by reductive removal of NO2 occluded therein, by switching the engine operation to rich condition. After regeneration, it returns to the continuous operation of DPF cleaning by breakthrough NO2 in lean condition, and then, the cycle of regeneration of NOx occludent reduction catalyst is repeatedly carried out.

Description

【発明の詳細な説明】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 [0001]

【発明の属する技術分野】本発明はディーゼルエンジンからの排気ガスの処理に関し、殊にディーゼルエンジン排気ガス用パティキュレートフィルタの目詰り防止ないし該フィルタの再生(部分的なクリーニング処理を含む。)の方式及びそのための装置に関する。 The present invention relates to relates to the treatment of exhaust gases from diesel engines, especially regeneration of the clogging prevention or the filter of the particulate filter for diesel engine exhaust gases (. Including partial cleaning process) method and an apparatus therefor.

【0002】 [0002]

【従来の技術】ディーゼルエンジンからの排気ガス中のパティキュレートを濾過除去するためにフィルタ(DP BACKGROUND ART filter particulates in the exhaust gas from a diesel engine to filter removal (DP
F:DieselParticulateFilte F: DieselParticulateFilte
r)が排気管系中に設置、使用されてきている。 r) is installed in the exhaust pipe system, it has been used. このパティキュレートは、主として燃料に由来するものであり、すす(soot)、有機溶媒可溶性有機物質(SO The particulates are derived from primarily fuel, soot (soot), organic solvent-soluble organic material (SO
F:solubleorganicfraction) F: solubleorganicfraction)
等からなる微粒子状の炭素質物質である。 Is a particulate carbonaceous material comprising such. このようなパティキュレートを排気ガスから捕捉除去するためのフィルタとしては、耐熱性または耐火性材料のワイヤーメッシュ充填層;耐火物製、例えばコージェライト製の通気性微細孔性隔壁を有するモノリス多管構造;金属骨格(スケルトン)あるいは発泡体構造(例:ラニーニッケルの如き連続気泡構造);のものなどがある。 The filter for capturing and removing such particulates from the exhaust gas, heat resistance or wire mesh filling layer of refractory material; refractory steel, monolithic multi-tube having, for example, breathable microporous partition wall cordierite structure; metal framework (skeleton) or a foam structure (e.g. such as open-cell structure of the Raney nickel); and the like ones. 上記モノリス多管構造のものは、上流側端部を開口し、下流側端部を閉じた管部(A)と、上流側端部を閉じ、下流側端部を開口した管部(B)との両者を多数、一般的には交互に配置してモノリシックに束ねた一体構造の形態であり、管部(A)〜(B)間の隔壁は、例えば厚さ1mm Those of the monolithic multi-tube structure, open the upstream end, the tube section to close the downstream end and the (A), closing the upstream end, the tube portion having an open downstream end (B) both the large number, generally in the form of a unitary structure bundled monolithically arranged alternately, the pipe section (a) ~ (B) between the partition wall, a thickness of 1mm and
程度で、微細孔性であり、気体がその隔壁を通り抜けられるようになっている。 Degree, a microporous, gas is adapted to fit through the septum. 排気ガスは管部(A)の上流側開口の方から入り、微細孔性隔壁を通り抜けて管部(B)内に移行し、その下流側開口端部から流出する。 Exhaust gas enters from the direction of the upstream opening of the pipe section (A), passes through the microporous barrier rib moves into the tube portion (B), flows out from the downstream side opening end portion.
その際にパティキュレートは微細孔性隔壁によって実質的に捕捉され、排気ガスから除かれることとなる。 Particulates At that time is substantially captured by the microporous partition wall, and be removed from the exhaust gas. しかしながら、このようなパティキュレート捕捉が長期間にわたって継続すると、パティキュレートの堆積によって微細孔性隔壁(フィルタ)に目詰りが生じ、排気ガスの正常な排出が妨げられるるようになるという問題が起こる。 However, when such particulate capture continues over a long period of time, clogging occurs in the microporous barrier ribs (filter) by deposition of particulates, it occurs a problem that the normal discharge of the exhaust gas becomes so Ruru hampered . かかる目詰まり現象は、ワイヤーメッシュ充填層フィルタを採用した場合にはメッシュ間の隙間のところで、また骨格構造体フィルタの場合には細孔のところで、同様に生じる。 Such clogging phenomenon at the gap between the case of adopting the wire mesh packing layer filter mesh, also at the pores in the case of the skeletal structure filter, similarly occurs. 従って、その様な目詰まりを予防し、あるいは目詰まりしつつあるか、または目詰まりしたフィルタを適時に、迅速にかつ効率的に再生しあるいは少なくとも部分的にクリーニングして、常時良好かつ必要なフィルタ濾過性能を維持して、排気ガスの円滑な流動通過、排出を確保しなければならない。 Therefore, to prevent such clogging, or eye or clogging while being there, or the clogged filter in time, quickly and efficiently regenerated or at least partially cleaned, a constantly good and necessary while maintaining the filter filtration performance, smooth flow passage of exhaust gas, it is necessary to secure the discharge. DPFのクリーニング手段として、従来提案されているものには、 As a cleaning means for DPF, in what is conventionally proposed,
フィルタ本体に電気抵抗発熱線を設けて置き、炭素質堆積物で汚染された時に通電してフィルタを加熱し、それにより炭素質堆積物を燃焼除去する方法や、定期的あるいは必要時にフィルタを気体(例:空気)流により逆洗して炭素質堆積物を脱離除去してクリーニングを行い、 Place provided an electrical resistance heating wire in the filter body, to heat the filter is energized when contaminated with carbonaceous deposits, whereby a method of burning off the carbonaceous deposits, gas filter at periodic or necessary and backwashing by: (example air) flow to clean and desorption remove carbonaceous deposits,
またその時に除去された炭素質物質粒を含む気体流を別の所で燃焼条件に至らしめて、炭素質物質を燃焼除去してしまう方法などがあるが、ディーゼルエンジンにおいて採用するには、いずれも実用的ではない。 Further tighten bring the gas stream containing carbonaceous material grains have been removed at the time the combustion conditions elsewhere, but there is a method resulting in burn off carbonaceous material, to be adopted in a diesel engine, both not practical. 米国特許第4、902、487号明細書には、フィルタ上に捕捉されたパティキュレートに、酸化剤としてのNO 2ガスを400゜C以下の温度において接触させて、捕捉パティキュレートを燃焼(酸化)させ、炭素酸化物(CO 2 U.S. Patent No. 4,902,487 Pat, the particulates trapped on the filter, and a NO 2 gas is contacted at a temperature below 400 ° C as an oxidizer, burning the captured particulates (oxidation ) is allowed, carbon oxides (CO 2,
CO)として除去することが記載され、またその酸化剤として働くNO 2は、排気ガス中のNOを、フィルタよりも上流側に配置した白金族金属触媒の作用でNO 2に転化することにより得られることも示されている。 It is described to remove as CO), also obtained by the act as an oxidizing agent NO 2 is the NO in the exhaust gas is converted to NO 2 by the action of the platinum group metal catalyst positioned on the upstream side of the filter It has also been shown to be. 特開昭63−51947号明細書には、耐火性三次元構造体あるいはその上に更に無機酸化物被膜を付けてなる担体よりなるフィルタ上に、良熱伝導性金属メッキ(CuまたはAg)を施し、更にその上にPt,Pd,Rhの少なくとも一種の貴金属の触媒メッキ層を形成してなるパティキュレート燃焼用触媒フィルタが開示されている。 The JP 63-51947 specification, on the filter consisting of a carrier made further with an inorganic oxide coating on the refractory three-dimensional structure or thereon, good heat conductive metal plating (Cu or Ag) subjected, and further Pt thereon, Pd, catalyst filter for at least one catalyst plated layer formed particulate combustion comprising a noble metal of Rh disclosure.
特開平3−213146号明細書には、耐熱多孔性フォーム型の排ガス浄化用フィルタであって、入り口側の比較的低密度でパティキュレートが入り込み易い部分と出口側の高密度薄層のパティキュレート捕捉部分とからなり、その全体に亘って、Cs;Cu;またはCe/L The JP-A 3-213146 Pat, is the exhaust gas purifying filter of heat-resistant porous foam type, particulates of inlet side of a relatively low density enters the particulates easily portion and the outlet side of the high-density thin layer It consists of a capture moiety, over its entire, Cs; Cu; or Ce / L
a;の少なくとも一つの触媒成分を担持してパティキュレートの燃焼及びNOxの還元を行うフィルタが開示されており、アルカリ金属と遷移金属と希土類元素がパティキュレートと共存することによる相乗効果が強調されている。 a; a is at least one catalyst component carries performing combustion and the reduction of NOx of the particulate in the filter is disclosed, a synergistic effect is emphasized by the alkali metal and transition metal and a rare earth element coexists with particulates ing.

【0003】 [0003]

【発明が解決しようとする課題】本発明者等は、DPF The present inventors have [0006] is, DPF
の実用性あるクリーニング手段について鋭意研究、検討を重ねることにより、本発明を完成するに至った。 Intensive studies for cleaning means in the utility, by overlapping study, have completed the present invention. すなわち、本発明はディーゼルエンジン排気ガス中に含まれるパティキュレートを濾過除去するのに用いられるフィルタを、ディーゼルエンジンの全運転条件域にわたり効率的に浄化することができ、パテキュレートの堆積によるフィルタの有害な目詰まりを容易に予防し、パティキュレートの有効な除去を確保すると共にエンジン運転に支障を与えない良好な濾過特性を常時維持できるようにする、実用性ある手段及び装置を提供することをその主要な目的としている。 That is, the present invention is a filter used to filter removes particulates contained in diesel engine exhaust gas, it is possible to efficiently purify over the entire operating conditions range of the diesel engine, the filter according to the deposition of Patekyureto easily prevent harmful clogging, to provide a constantly to be maintained, it means there practicality and apparatus excellent filtration properties which does not give trouble to the engine operating while ensuring an effective removal of particulates It has as its primary purpose.

【0004】 [0004]

【課題を解決するための手段】本発明の第一の態様によれば、排気ガスの一部を吸気管へ戻す排気ガス再循環(EGR)方式のディーゼルエンジンにおいて、吸気管系に吸気調節バルブを備え;排気管系には排気ガス再循環通路、排気調節バルブ、還元剤供給系の内の一つまたは複数、NOx吸蔵還元触媒、排気ガス中のパティキュレートを濾過除去するためのDPF(ディーゼルパテキュレートフィルタ)を直列に備え;(1)通常のリーン状態での運転中にNOx吸蔵還元触媒によってNOを主としてNO 2の形に酸化してその触媒に吸蔵せしめ、さらにこのリーン状態での運転を継続してNOx吸蔵還元触媒の吸蔵能力を越えて吸蔵させてNO 2の破過を生じるようにして、その破過NO 2を酸化剤として作用させて下流にあるDPF上 According to a first aspect of the present invention, in order to solve the problems], in diesel engine exhaust gas recirculation (EGR) system to return a part of the exhaust gas to the intake pipe, the intake control valve in the intake pipe system comprising a; exhaust gas recirculation passage in the exhaust pipe system, exhaust control valves, one or more of the reducing agent supply system, NOx storage reduction catalyst, DPF for filtered off particulates in exhaust gas (diesel comprising a putty filter) in series; (1) is oxidized during operation in a normal lean state in the form of mainly NO 2 to NO by the NOx storage reduction catalyst caused to occlusion on the catalyst, further operation in this lean state continuing beyond the storage capacity of the NOx storage reduction catalyst is occluded by it so as to produce a breakthrough NO 2 a, DPF on with its breakthrough NO 2 downstream to act as an oxidizing agent 捕捉されているパティキュレートを酸化除去し、所望のDPFクリーニングを達成した時点で、このリーン状態での運転を終了し、(2)次いで、吸気調節バルブ、EGR,排気調節バルブ、還元剤導入の内の一つまたはそれ以上の手段によってリッチ状態運転へと切り替え、そうすることにより既にNOx吸蔵触媒に吸蔵されているNO 2を還元除去してNOx吸蔵還元触媒を再生させ、その再生が完結した時に、再び上記の(1)リーン状態下での運転継続及びNO 2破過によるDPFクリーニングへ戻り、次いで(2)のリッチ状態下でのNOx還元吸蔵触媒再生を行うサイクルを繰り返すことを特徴とするNOx吸蔵還元触媒併置式D The particulates are trapped and removed by oxidation, at the time of achieving the desired DPF cleaning, and the operation ends at this lean state, (2) then, the intake control valve, EGR, exhaust control valves, the reducing agent introduced switched to the rich-state operation by one or more of the means of the inner, already NO 2 stored in the NOx storage catalyst and reduced and removed to regenerate the NOx storage-reduction catalyst by doing so, the playback is completed sometimes, a feature that is repeated again returns to the above (1) DPF cleaning by continuous operation and NO 2 breakthrough under lean conditions, then the NOx reduction storage catalyst cycle reproduced under rich conditions of (2) NOx storage reduction catalyst juxtaposition type D to
PFクリーニング装置を提供する。 To provide a PF cleaning device. 上記(1)の内のN N of the above (1)
2破過によるクリーニング所要時間は、数十秒のオーダー、例えば約30〜60秒程度で十分であり、また(2)のリッチ状態下での触媒再生の所要時間は、例えば5秒以下の短い時間で足りる。 O 2 breakthrough cleaning time required by the several tens of seconds of the order, for example, be sufficient about 30-60 seconds, and the time required for catalyst regeneration under rich conditions, for example, the following 5 seconds (2) sufficient in a short time. 従来、ディ−ゼルエンジン排気ガスの浄化のためにNOx吸蔵還元触媒を使用することは、公知である。 Conventionally, di - The use of NOx storage reduction catalyst for purifying diesel engine exhaust gases is known. そのような触媒は、例えば、 Such catalysts are, for example,
アルミナからなる担体に白金(酸化触媒成分)及びバリウム(吸蔵剤成分)を担持して構成されている。 Platinum on a carrier made of alumina is configured by supporting (oxidation catalyst component) and barium (storage component). リーン状態での運転時には、排気ガス中のNOxが上記触媒に接触するとNO 2の形に酸化されて、そこに吸蔵される。 During operation in the lean state, NOx in the exhaust gas is oxidized in the form of NO 2 in contact with the catalyst, and are inserted therein. ここで生じる化学過程は、典型的には、NO+O 2 Chemical processes occurring here is typically, NO + O 2
⇒NO 2で表される。 Represented by ⇒NO 2. 従来、その触媒の吸蔵能力の限界が近くなった時点(NOxセンサにより検知できる。) Conventionally, when the limit is close to storage capacity of the catalyst (it can be detected by the NOx sensor.)
で、NO 2による吸蔵触媒の破過(breakthro In, breakthrough storage catalyst by NO 2 (breakthro
ugh)を防ぐ目的で、リーン状態からリッチ状態へ切り替えることが行われてきている。 For the purpose of preventing ugh), it has been carried out is possible to switch from the lean state to a rich state. この切り替えにより、排気ガス中に還元性物質(例えば、炭化水素類、還元剤、一酸化炭素等)が存在するようになり、吸蔵NO This switching, reducing materials in the exhaust gas (e.g., hydrocarbons, the reducing agent, carbon monoxide, etc.) now are present, the stored NO
2が還元性物質の作用でN 2にまで還元されて吸蔵触媒から放出され、かくして吸蔵触媒の吸蔵能力が回復される(すなはち、吸蔵触媒が再生される)。 2 is released from being reduced storage catalyst to the N 2 by the action of a reducing agent, thus storage capacity of the storage catalyst is restored (Sunawachi, storage catalyst is regenerated). この場合の反応の例としては、例えばNO 2 +HC+CO⇒N 2 +CO 2 Examples of the reaction in this case, for example NO 2 + HC + CO⇒N 2 + CO 2
+H 2 Oを挙げることができ、ここにHC(炭化水素) + H 2 O may be mentioned here HC (hydrocarbons)
及びCO(一酸化炭素)は還元性物質である。 And CO (carbon monoxide) is a reducing substance. 本発明では、NO 2によるNOx吸蔵触媒の破過(あるいは、漏出;breakthrough)が起きる前に吸蔵触媒の再生を行ってきた上記の従来技術と異なり、吸蔵触媒の再生のタイミングを意図的に遅らせることにより、N In the present invention, the breakthrough of the NOx storage catalyst according to the NO 2 (or leakage; breakthrough) is different from the prior art which has performed the regeneration of the storage catalyst prior to occur, delaying the timing of regeneration of the storage catalyst intentionally by, N
2による吸蔵触媒の破過をある時間にわたって許容する。 By O 2 to allow over time a certain breakthrough adsorption catalyst. 吸蔵触媒を破過したNO 2は、DPFに捕捉されたパティキュレート(炭素質物質;C)に対して酸化剤として作用し、例えば、NO 2 +C(パティキュレート) NO 2 that breakthrough of the storage catalyst, particulates trapped in the DPF (carbonaceous material; C) acts as an oxidizing agent to, for example, NO 2 + C (particulates)
⇒N 2 +CO 2の如き反応によって、堆積パティキュレートを酸化・除去し、かくしてこの様なNO 2破過の状態を暫く続ければDPFのクリーニングが都合よく達成される。 By such reaction ⇒N 2 + CO 2, particulate deposition and oxidation-elimination, thus cleaning the DPF Continuing while the status of such NO 2 breakthrough is achieved conveniently. DPFの所望の程度のクリーニングが達成されたならば、通常のリーン状態での運転に切り替えられる。 If the desired degree of cleaning of the DPF is achieved, it is switched to operation in the normal lean state.
DPFのクリーニングの完結度は、例えばDPFの下流側に設置したNOxセンサでモニタリングして、主として検知することができる。 Completion of the DPF cleaning, for example by monitoring the NOx sensor disposed on the downstream side of the DPF, can be detected mainly. この場合に対照用NOxセンサを適所に増設して、クリニーニング完結度のより正確なモニタリングが可能である。 Control for NOx sensor in this case was added in place, it is possible to more accurate monitoring of Kurininingu completeness. 本発明の上記態様の最も重要な特徴は、従来は回避されるべきとされてきたNO The most important feature of the above aspect of the present invention has been the conventional to be avoided NO
2の吸蔵触媒破過を後続の汚染DPFのクリーニング再生のために有効に利用する点にある。 There are two of the storage catalyst breakthrough in that effective use for cleaning regeneration of subsequent contamination DPF. 本発明の上記第一の態様の実施装置の具体例を図1により説明する。 Specific examples of the execution apparatus of the first aspect of the present invention will be described with reference to FIG. 図1 Figure 1
に示した装置では、ディーゼルエンジン1からマニホルドを経て排気管2が延び、その途中からEGR管3が分岐し、エンジンの吸気管16ヘ戻りEGR通路を形成している。 In the apparatus shown is an exhaust pipe 2 through the manifold from the diesel engine 1 extends, an EGR pipe 3 branches off from the middle to form an intake pipe 16 f return EGR passage of an engine. EGR管は、途中にEGR調節バルブ4を備えている。 EGR pipe has an EGR control valve 4 in the middle. エアークリーナ17からエンジンへ向かう吸気管16はEGR返還位置の上流側に吸気調節バルブ弁5 Intake control valve valve upstream of the intake pipe 16 extending from the air cleaner 17 to the engine EGR returning position 5
を備えている。 It is equipped with a. EGR管を分岐させた後、排気管は更に延びて、その途中に排気調節バルブ6及び還元剤供給管13を、次いで温度センサ10を備え、それらの下流に、NOx吸蔵還元触媒8及びDPF9を内臓している。 After branching the EGR tube, further extends the exhaust pipe, the exhaust control valve 6 and a reducing agent supply pipe 13 to the midway, then a temperature sensor 10, on their downstream, the NOx storage-reduction catalyst 8 and DPF9 They are internal organs. DPFの下流側にはNOxセンサ11が備えられている。 The downstream side of the DPF NOx sensor 11 is provided. 排気管は、最後に消音マフラを備えている。 The exhaust pipe is provided at the end mute muffler. 還元剤供給管13は、ポンプ7を介して還元剤タンクから還元剤(例えば、軽油)を供給される。 Reducing agent supply pipe 13, the reducing agent from the reducing agent tank via a pump 7 (for example, light oil) is supplied. エンジンには回転センサ14及び負荷センサ15が設置され,検知データをコンピュータ12ヘ送っている。 The engine rotation sensor 14 and load sensor 15 is installed, and the detection data sent computer 12 f. 温度センサ10及びNOxセンサ11も検知データをコンピュータ12へ送っている。 Temperature sensor 10 and the NOx sensor 11 also sends a detection data to the computer 12. コンピュータはこれらの入力データに基づき、吸気調節バルブ5、EGR調節バルブ4、排気調節バルブ6、還元剤供給ポンプ7のいずれかを単独または適切な組合わせで作動させて必要なリーン状態またはリッチ状態を形成し、また触媒再生に適切な温度条件を生じさせる。 Computer Based on these input data, the intake control valve 5, EGR control valve 4, the exhaust control valve 6, the reducing agent or the need to actuate alone or in a suitable combination of lean or rich state of the feed pump 7 forming a also causes the appropriate temperature conditions in the catalyst regeneration. 上記の装置において、ディーゼルエンジン1 In the above apparatus, the diesel engine 1
より排出されたNOx、パティキュレートは、排気管2 More discharged NOx, particulates, exhaust pipe 2
を通り、NOxはNOx吸蔵還元触媒8に吸蔵され、パティキュレートはDPF9に捕捉される。 Through, NOx is stored in the NOx storage-reduction catalyst 8, the particulates are trapped in the DPF 9. NOx吸蔵還元触媒8では、NOx、例えばNOは,主としてNO 2 In the NOx storage reduction catalyst 8, NOx, such as NO mainly NO 2
に酸化されて吸蔵されるが、その吸蔵限界付近またはそれを越えると、NO 2の形で触媒出口に排出され(NO 2 Is oxidized to but are inserted, beyond the vicinity of the occlusion limit, or it is discharged into the catalyst outlet in the form of NO 2 (NO 2
破過)、DPF上に捕捉のパティキュレートを酸化、浄化する。 Breakthrough), oxidizing the particulates trapped on the DPF, purify. 一方、NOx吸蔵触媒8上の吸蔵NOxの存在をNOxセンサによって推定し、触媒入口の温度が適切であることをチエックしたうえで、リッチ状態を形成させてNOx吸蔵触媒8の再生を実施する。 On the other hand, the presence of occluded NOx on the NOx storage catalyst 8 estimated by the NOx sensor, in terms of the check that the temperature of the catalyst inlet is appropriate, to form a rich state to implement regeneration of the NOx storage catalyst 8. この時に煙(パティキュレート)がエンジンから排出されるが、D Although smoke (particulate) is discharged from the engine when this, D
PF9で捕捉され、これは前記のように適時に酸化、浄化されるので不都合はない。 Caught in PF9, which timely oxidation as described above, there is no inconvenience since it is purified.

【0005】図2に本発明の第一の態様による装置の実施で観察されるリーン状態、リッチ状態での空燃比(λ)(上段)及びNOx吸蔵還元触媒の出口側でのN [0005] lean conditions observed in the practice of the apparatus according to the first aspect of the present invention in FIG. 2, N of the air-fuel ratio (lambda) (top) and an outlet side of the NOx storage reduction catalyst in a rich state
Ox(NO 2 )濃度(下段)の対時間の変化をパターン線図で示す。 Ox (NO 2) shows changes in vs. time concentration (bottom) in a pattern diagram. 約2を超える程度のλ値のリーン状態で通常は運転されており、NOx吸蔵還元触媒からのNO 2 About the normal lean state of the λ value of the degree of greater than 2 are operated, NO 2 from the NOx storage reduction catalyst
破過が増加して、それの酸化剤としての作用によりDP Breakthrough is increased, DP by the action as that of the oxidizing agent
Fのクリーニングが迅速に、かつ余り高温度を必要とせずに行われ、次いで空燃比値をリッチ状態に切替えて(λ<1)、添加されるHC分等の還元性成分により、 F cleaning is quickly and carried out without the need for much higher temperatures, then switches the air-fuel ratio value to a rich state (lambda <1), the reducing component of the HC fraction or the like to be added,
NO 2で飽和状態にあるNOx吸蔵還元触媒を還元再生する。 The NOx storage reduction catalyst is saturated reduction playback NO 2. このリッチ状態の継続は、前述のように、数秒間のオーダーの短時間で足りる。 Continuation of the rich state, as described above, sufficient in a short time on the order of a few seconds.

【0006】図1に示した第一の態様では、排気ガスの一部を再循環させるための再循環通路が触媒及びDPF [0006] In a first embodiment shown in FIG. 1, the recirculation path for recirculating a part of exhaust gas catalyst and a DPF
の上流側に設けられた排気ガス導入口を有しているが、 Has the exhaust gas inlet port provided on the upstream side of,
そのような排気ガス導入口をDPFの下流側に設けてもよく、同様なDPFクリーニング効果を達成できる。 May be provided such an exhaust gas inlet port on the downstream side of the DPF, can achieve similar DPF cleaning effect.

【0007】本発明の第二の態様によれば、ディーゼルエンジンからの排気ガス中のパテキュレートを濾過除去するために排気管系内に設けたフィルタ(DPF)自体に捕捉パティキュレートを酸化燃焼させる触媒を担持させてなるDPFクリーニング装置において、該触媒が銀;銅及びその酸化物;ならびに銀、銅及びその酸化物とセリアの組合せ;のいずれかを含むことを特徴とするDPFクリーニング装置が提供される。 According to a second aspect of the invention, the capture particulate filter (DPF) itself provided in the exhaust pipe system is oxidative combustion to filter removing Patekyureto in exhaust gas from a diesel engine in DPF cleaning apparatus comprising by supporting a catalyst, said catalyst silver; copper and its oxides; and silver, copper and combinations of oxides and ceria; DPF cleaning apparatus characterized by comprising any of providing It is. 該触媒は、白金からなるものでもよく、また白金、銀、銅及びセリアの組合わせからなるものでもよい。 The catalyst may consist of platinum and platinum, silver, it may consist of a combination of copper and ceria.

【0008】この本発明第二態様のクリーニング装置は、例えば、前述のようなコージェライト製の通気性微細孔性隔壁を有するモノリス多管構造体の形のDPF [0008] The cleaning apparatus of the present invention the second aspect, for example, in the form of a monolithic multi-tube structure having cordierite breathable microporous barrier ribs as described above DPF
を、触媒金属化合物及びバインダーを含む水性スラリーに浸漬し、引き揚げて乾燥、焼成するという一般的に公知のディップコート法により調製できる。 And it was immersed in an aqueous slurry containing a catalytic metal compound and a binder, pulled dry, can be prepared by generally known dip coating method that firing. 原料の触媒金属化合物は、水溶性であるのが好ましい。 Catalytic metal compound raw material, preferably water-soluble. 例えば、硝酸銀(AgNO 3 ),硝酸銅[Cu(NO 32 ]等である。 For example, silver nitrate (AgNO 3), a copper nitrate [Cu (NO 3) 2] and the like. セリア(酸化セリウム)は、微粉末の形で使用される。 Ceria (cerium oxide) is used in the form of a fine powder. バインダーは、好ましくはアルミナゾル、シリカゾル等であり、当業者であれば容易に選択採用できよう。 The binder is preferably alumina sol, a silica sol or the like, it will be readily selected employed by those skilled in the art.

【0009】この態様のDPFに触媒を担持しないで、 [0009] not support the catalyst on the DPF of this embodiment,
捕捉パティキュレートを酸化燃焼させるためには、一般的に、約600℃以上の温度が必要とされるが、このような高温度は通常のディゼルエンジン運転条件で発生することは余りなく、全負荷域のみである。 In order to oxidize the combustion capture particulates, In general, temperatures above about 600 ° C. are required, such high temperature is not so much to occur with normal diesel engine operating conditions, full load pass only. 従って、例えば電熱手段によりDPFをそのような高温度にまで加熱するか、あるいは排気ガスの温度がそのような高温度になる希な場合を除いて、捕捉パィテキュレートは、DP Thus, for example, either heated to such a high temperature the DPF by heating means, or unless the temperature is rare becomes such high temperatures of the exhaust gas, trapped Paitekyureto is, DP
Fから除去され得ない。 Not be removed from the F. しかるに、本発明のこの態様の触媒担持DPFでは、パティキュレートの燃焼開始温度が大幅に引き下げられ、ディーゼルエンジンの通常の運転条件における排気ガス温度としてしばしば発生する範囲と略一致する400〜450℃程度になってくることが見出された。 However, the catalyst carrying DPF of this embodiment of the present invention, are substantially reduced combustion start temperature of the particulates, the range substantially matching 400 to 450 ° C. about which often occurs as the exhaust gas temperature in the normal operating condition of the diesel engine it has been found that it is coming to. 例えば、実験例において、銀担持DPF For example, in the experimental examples, supported silver DPF
ではパティキュレートの燃焼開始温度が約450℃であり、銅担持DPFでは燃焼開始温度が約430℃、銀/ In combustion start temperature of the particulate is approximately 450 ° C., the combustion initiation temperature in copper supported DPF is about 430 ° C., silver /
銅/セリア担持DPFでは燃焼開始温度が約400℃であることが観察され、概略中負荷域から全負荷域にまで及ぶ相当広い温度範囲でDPFの自己クリーニングをなし得ることが知見された。 Copper / ceria supported DPF in the combustion initiation temperature is about 400 ° C. is observed, it has been found that a considerable wide temperature range extends to the full load range from in schematic load range can make the self-cleaning of the DPF. この結果は、図8にグラフで示されている。 The results are shown graphically in Figure 8. 図8には、比較のために無担持DPFを用いた場合の結果も併せて示してあり、図中の「ベースライン」とは、無担持DPFでの燃焼開始温度を意味するものであり、この値は、一般的にはほぼ550℃ないし600℃の範囲内である。 Figure 8 is shown together also results in the case of using a non-supported DPF for comparison, a "baseline" in the figure, is intended to mean a combustion initiation temperature in unsupported DPF, this value is to generally not substantially 550 ° C. in the range of 600 ° C..

【0010】しかして、本発明の第二態様による特殊触媒担持DPFクリーニング装置は、DPFの自己クリーニングに関して、通常のディゼルエンジンの運転条件下での排気ガス温度範囲の可なりの部分をカバーすることができる。 [0010] Thus, the special catalyst carrying DPF cleaning apparatus according to the second aspect of the present invention, with respect to the self-cleaning of the DPF, to cover variable Nari portion of the exhaust gas temperature range under operating conditions of a normal diesel engine can. しかしながら、この態様のクリーニング装置は、必要に応じて、前記の公知の電熱手段によるクリーニングや気体流による逆洗クリーニングを補助的に併用し、DPFクリーニング可能温度範囲を(特に低温側へ)拡張し、その実用性を高めることができる。 However, the cleaning apparatus of this embodiment, optionally, the backwash cleaning with the cleaning and the gas flow by the known heating means supplementarily used together, the DPF cleanable temperature range (to especially low-temperature side) to extend it can enhance its practicability. たとえ補助的に電熱手段によるクリーニング装置を併設したとしても、電熱クリーニングの操作の機会及び時間は少なくて済み、そのための消費電力も少ない。 Even auxiliary manner even features a cleaning device according to heating means, fewer opportunities and time of the operation of the electric cleaning, the power consumption for its small. またパティキュレート捕捉により汚染または目詰りしたDPFを気体流により逆洗する方式を併用する場合においても、逆洗操作の頻度を顕著に減少することができる。 In case of using a method of backwashing by contamination or clogged DPF gas flow by the particulate trapping it can also reduce the frequency of backwashing operation significantly.

【0011】本発明の第三の態様は、DPFの上流側に貴金属系酸化触媒を設けておき、排気ガスの組成中の一部の成分、例えばNOx、SOF(有機溶媒可溶性有機物質)について予め変性してから排気ガスをDPFに流入させる方式のDPFクリーニング装置である。 [0011] A third aspect of the present invention, may be provided a noble metal oxidation catalyst on the upstream side of the DPF, some components in the composition of the exhaust gas, for example NOx, the SOF (organic solvent-soluble organic material) previously degenerating exhaust gas from a DPF cleaning apparatus of a system for admitting to the DPF. この第三の態様の装置は、排気ガスの一部を吸気管へ戻す排気ガス再循環(EGR)方式ディーゼルエンジンにおいて、吸気管系に吸気調節バルブを備え;排気管系には排気ガス再循環通路、排気調節バルブ、貴金属系酸化触媒、排気ガス中のパティキュレートを濾過除去するためのDPF(ディーゼルパティキュレートフィルタ)を直列に備え;エンジンの運転中に、吸気調節バルブによる吸気量、排気調節バルブによる排気ガス量及びEGRによる再循環排気ガス量の少なくとも一つの調節を行って、該貴金属系酸化触媒及びDPFに流入する排気ガスの温度を制御してDPFへのパティキュレート堆積防止、あるいはパティキュレートによるDPF目詰り防止のために適切な酸化雰囲気の条件を形成することを特徴とするDPFクリー The device of the third embodiment, in a portion of the exhaust gas an exhaust gas recirculation (EGR) system diesel engine back to the intake pipe, the intake regulating a valve in the intake pipe system; exhaust gas recirculation in an exhaust pipe system passage, the exhaust control valve, noble metal oxide catalysts, DPF for filtered off particulates in exhaust gas (diesel particulate filter) provided in series; during operation of the engine, the intake air amount by the intake control valve, exhaust control performing at least one of adjustment of the exhaust gas recirculation amount of the exhaust gas amount and the EGR by the valve, particulate matter deposit prevention to DPF by controlling the temperature of the exhaust gas flowing into the noble metal-based oxidation catalyst and DPF, or Patti DPF Cree, characterized in that to form the conditions of the appropriate oxidizing atmosphere for DPF clogging prevention by curated ング装置である。 It is a packaging apparatus.

【0012】本発明の第三の態様を説明する前に、DP [0012] Before describing the third aspect of the present invention, DP
Fの上流側に酸化触媒を組合わせて配置して排気ガスを処理する場合のディーゼルエンジンの通常の条件下における排気ガスの種々の範囲の温度でのパティキュレートに対する酸化触媒の作用の概要を述べる。 It outlines the effects of oxidation catalyst to the particulate matter at a temperature in the various ranges of the exhaust gas at ordinary conditions of diesel engines when placed in combination on the upstream side oxidation catalyst F treating exhaust gases . (1)約10 (1) about 10
0〜250℃の温度範囲では、パティキュレートの中のすす(soot)成分は酸化触媒に接触しても燃焼せずDPFへ向かい、そこで捕捉される。 In the temperature range of 0 to 250 ° C., soot (soot) components in the particulates towards the DPF does not burn even in contact with the oxidation catalyst, where it is trapped. またパティキュレート中の有機溶媒可溶性有機物質(SOF)は酸化触媒によって部分的に燃焼され、低減される。 The organic solvent-soluble organic material in particulate (SOF) is partially combusted by the oxidation catalyst is reduced. 従って、この温度範囲では下流側にあるDPFへパティキュレートの殆どが行き、そこで捕捉される。 Therefore, most of the particulates to go where they are caught to the DPF in this temperature range on the downstream side. (2)約250〜45 (2) about 250 to 45
0℃の温度範囲では、排気ガス中のNOx(例えば、N 0 In the temperature range of ° C., NOx in the exhaust gas (eg, N
O)が酸化触媒によってNO 2に酸化される(例えば、 O) is oxidized into NO 2 by the oxidation catalyst (e.g.,
NO+O 2 ⇒NO 2 )。 NO + O 2 ⇒NO 2). このNO 2が酸化剤として働き、 The NO 2 acts as an oxidizing agent,
DPF上に堆積しているパティキュレート(主に、すす成分)を燃焼させ、これによりDPFがクリーニングされ、再生される(例えば、NO 2 +C⇒N 2 +CO 2 )。 (Mainly, soot component) particulates are deposited on the DPF is burned, DPF is cleaned thereby, is reproduced (e.g., NO 2 + C⇒N 2 + CO 2).
この温度範囲ではSOFは良好に酸化され、低減される。 In this temperature range SOF it is well oxidized and reduced. (3)約450〜550℃の温度範囲では、上記のNOx酸化反応が平衡から逆方向に転じて、DPFのクリーニングのための酸化剤として有用なNO 2の生成が減少し,あるいはNO 2がNOx(例えば、NO)へ戻ってしまう。 (3) In the temperature range of about 450 to 550 ° C., above NOx oxidation reaction is turned in the opposite direction from the equilibrium, the generation of useful NO 2 as an oxidizing agent for cleaning the DPF decreases, or NO 2 is NOx (e.g., NO) may returns to. 従って、このように、酸化剤の減少ないしは不存の下ではすすの燃焼が次第に減少し始め,DPF Accordingly, this way, the reduction or under the non presence of oxidizing agent begins to decrease combustion of soot gradually, DPF
上のパティキュレートの除去ができなくなる。 It can not be the removal of particulates above. (4)約550℃を超える温度範囲では、パティキュレートは自己燃焼するので、DPFは自己再生できる。 (4) In the temperature range above about 550 ° C., particulates Since self-combustion, DPF can self-renew. 本発明者等は、DPF上へのパティキュレートの堆積が生じる段階、すなはち上記の約100〜250℃の温度範囲(1);及びDPF上に堆積したパティキュレートの燃焼除去が停止ないし低減される段階、すなはち上記の約450〜550℃の温度範囲(3)の存在に注目し、これら二つの温度範囲で現れる現象を生じさせないために、排気ガスの温度を制御し、上記(1)の温度範囲の場合には(2)の温度範囲にシフトさせ、そして上記(3)の温度範囲の場合には(4)の温度範囲にシフトさせることを着想した。 The present inventors have, the step of deposition of particulates on the DPF occurs, the temperature range of about 100 to 250 ° C. for Sunawachi above (1); and combustion removal of particulates deposited on the DPF is stopped or reduced step is, focusing on the existence of a temperature range of about 450 to 550 ° C. for Sunawachi above (3), in order not to cause a phenomenon appearing in these two temperature ranges, and controlling the temperature of the exhaust gas, the ( If the temperature range of 1) is shifted to a temperature range of (2), and in the case of the above temperature range (3) has been conceived to shift the temperature range of (4).

【0013】従って、本発明の第三の態様は、上記(1)の約100〜250℃及び(3)の約450〜5 [0013] Accordingly, a third aspect of the present invention is about above (1) about 100 to 250 ° C. and (3) of 450-5
50℃の両温度範囲では、パティキュレートがDPF上に堆積し、あるいはDPF上に堆積したパティキュレートが燃焼除去されないという事実に鑑み、排気ガスの温度がこのような両範囲内にある時には、吸気調節バルブ、排気調節バルブ及びEGRの内の少なくとも一つの手段を用いて、それぞれの一段上の温度範囲まで[すなはち、(1)から(2)NO 2酸化剤生成段階へ; In both the temperature range of 50 ° C., deposited on particulates DPF, or in view of the fact that the particulates deposited on the DPF is not burnt and removed when the temperature of the exhaust gas is within such two ranges, the intake control valve, with at least one means of the exhaust control valve and EGR, to a temperature range on each one stage [Sunawachi, (1) from (2) NO 2 oxidant to generate phase;
(3)から(4)の自己燃焼段階へ]排気ガス温度を上昇させることにより、パティキュレートがDPF上に堆積せず、そしてDPF上に堆積しているパテキュレートが燃焼除去されるようにしたものである。 The (3) (4) to the self-combustion stage] raising the exhaust gas temperature, without depositing on the particulates DPF, and Patekyureto are deposited on the DPF was set to be burned and removed it is intended. この態様における排気ガスの温度制御手段の個々の作用に付いては、 Is attached to the individual action of the temperature control means of the exhaust gas in this manner,
説明するまでのないが、EGRによる排気ガス中の炭化水素分(HC)濃度の増加;吸気調節バルブ及び/または排気調節バルブによる排気ガス量の減少;そして触媒による酸化反応の発熱;の内の少なくとも一つを、本発明では適宜に使用する。 But no to be described, hydrocarbon fraction in the exhaust gas by the EGR (HC) increasing concentrations; reduction of the intake regulating valve and / or exhaust gas amount of the exhaust control valve; and the oxidation reaction by the catalyst heating; of the at least one, in the present invention it is appropriately used. これらの温度制御手段の操作は、コンピュータで行うことができる。 Operation of these temperature control means may be performed by a computer. この態様において、場合によっては、酸化触媒を省いても、EGR及び吸気調節バルブ/排気調節バルブの適切な適用により目的とする必要な温度制御を行うことが可能であり、この酸化触媒省略態様は、本発明の第三の態様の一改変態様である。 In this embodiment, in some cases, be omitted oxidation catalyst, it is possible to perform the necessary temperature control for the purpose by appropriate application of EGR and intake control valve / exhaust control valve, the oxidation catalyst is omitted aspect is one modified embodiment of the third aspect of the present invention.

【0014】図3は、本発明の第三の態様による具体的装置の一例の概略図である。 [0014] Figure 3 is a schematic diagram of an example of a specific device according to the third aspect of the present invention. 図3に示した装置では、、 ,, the apparatus shown in FIG. 3
ディーゼルエンジン1からマニホルドを経て排気管2が延び、その途中からEGR管3が分岐し、エンジンの吸気管16へ戻りEGR通路を形成しいている。 An exhaust pipe 2 extending from the diesel engine 1 via a manifold, an EGR pipe 3 branches off from the middle, which have to form the EGR passage back into the intake pipe 16 of the engine. EGR管は、途中にEGR調節バルブ4を備えている。 EGR pipe has an EGR control valve 4 in the middle. エアクリーナ17からエンジンへ向かう吸気管16は、EGR返還位置の上流側に吸気調節バルブ5を備えている。 An intake pipe 16 extending from the air cleaner 17 to the engine has an intake control valve 5 on the upstream side of the EGR returning position. EG EG
R管を分岐させた後、排気管は更に延びて、その途中に排気調節バルブ6、温度センサ10を備え、それらの下流のところで、断面積を増大させて、貴金属系酸化触媒8及びDPF9を内蔵し、最後に消音マフラ(図示せず)を備えている。 After branching to R pipes, further extends the exhaust pipe, the exhaust control valve 6 in the middle, a temperature sensor 10, at their downstream, by increasing the cross-sectional area, the noble metal oxidation catalyst 8 and DPF9 built, finally has a mute muffler (not shown). 排気ガスの温度を検出している温度センサ10の検知データは、コンピュータ12へ送られる。 Detecting data of the temperature sensor 10 that detects the temperature of exhaust gas is fed to the computer 12. コンピュータは、その温度値に応じて、EGR調節バルブ4、吸気調節バルブ5、排気調節バルブ6の内の少なくとも一つ、あるいは適切な組合わせを作動させる出力信号を送り出して、前述のような温度範囲1(約1 Computer, in accordance with the temperature value, EGR control valve 4, the intake control valve 5, turned out at least one or the output signal for actuating an appropriate combination, of the exhaust control valve 6, the temperature as described above range 1 (about 1
00〜250℃)から温度範囲2(約250〜450 00 to 250 ° C.) temperature ranging from 2 (about 250 to 450
℃:酸化によるDPF浄化段階)へのシフト、ならびに温度範囲3(約450〜550℃)から温度範囲4(自己燃焼段階)へのシフトを行う。 ° C.: performing a shift from the shift to DPF purification step) by oxidation and the temperature range 3, (about 450 to 550 ° C.) to the temperature range 4 (self-combustion step). 参考のために、排気ガス温度データによるコンピュータ制御のフローチャートの一例を図9に例示する。 For reference, illustrates an example of a flowchart of a computer-controlled by the exhaust gas temperature data in Figure 9. 図中の温度値は例示であり、 Temperature values ​​in the figure are illustrative,
限定的な値ではない。 Not a limiting value.

【0015】この第三の態様の好ましい別の具体例においては、酸化触媒及びDPFより上流のところに、DP [0015] In this third preferred alternative embodiment aspect, at the upstream of the oxidation catalyst and DPF, DP
Fの目詰りの度合、あるいはその汚染度を検知するために圧力センサを備えておきその検出データをコンピュター12へ送り、大気圧に比較して排気管内の排気ガス圧が、予め定めた許容範囲内の所定の値、例えば200m F clogging degree, or the detection data previously provided with a pressure sensor for detecting the degree of contamination sent to Konpyuta 12, tolerance exhaust gas pressure in the exhaust pipe as compared to the atmospheric pressure, a predetermined predetermined value of the inner, eg 200m
mHg,を超えたことが検知された時に、EGR調節バルブ、吸気調節バルブ、排気調節バルブの少なくとも一つ、あるいは適当な組合わせを作動させて上記の排気ガスの温度シフトを行うこともできる。 mHg, was that when is detected that exceeds, EGR control valve, the intake regulating valve, at least one exhaust control valve, or by actuating an appropriate combination can also be carried out the temperature shift of the exhaust gas. 参考のために上記の圧力データによるコンピュータ制御の場合のフローチャートの一例を図10に例示する。 An example of a flowchart of a computer control by the pressure data for reference illustrated in Figure 10. 図中の圧力値は、例示であり、限定的ではない。 Pressure value in the drawing is illustrative, not limiting.

【0016】このような具体例では、さらにはDPFクリーニング操作実施の判断基準として、排気ガスの温度パラメーターに加えて圧力パラメーターを採用することもでき、所定の排気ガス圧力が検出されるまでクリーニング操作実施開始を延期する制御を行えば、一般にDP [0016] In such an embodiment, more as a criterion of the DPF cleaning operations carried out, can also be employed pressure parameter in addition to temperature parameters of the exhaust gas, the cleaning operation until a predetermined exhaust gas pressure is detected By performing the control to postpone the implementation start, general DP
Fクリーニングの頻度が低減するという実用上の利点がある。 Frequency of F cleaning is practical advantage of reducing. これらの場合に、圧力センサからの圧力値データによりDPFクリーニング操作完結点が判断され、コンピュターからの操作停止信号が出される。 In these cases, it is determined that DPF cleaning operations completed point the pressure value data from the pressure sensor, issued an operation stop signal from Konpyuta.

【0017】本発明の第三態様において使用する酸化触媒は、貴金属、例えば白金(Pt)、パラジウム(P The oxidation catalyst used in the third aspect of the present invention, a noble metal such as platinum (Pt), palladium (P
d)を担体、例えばアルミナに担持させてなり、実際には水溶性貴金属化合物、アルミナZ粉末及びバインダー(例えばアルミナゾル、シリカゾル)を水と均質に混合して水性スラリーとなし、これに耐火性セラミック(例えば、コージェライト製)ハニカム担体を浸漬し、引き揚げ、乾燥し、焼成する、公知のディップコート法によって製造することができる。 d) a carrier, will be supported, for example, alumina, actually water soluble precious metal compounds, alumina Z powder and a binder (e.g. alumina sol, silica sol) of water and homogeneously mixed to an aqueous slurry and without, refractory ceramic thereto (e.g., call made cordierite) was dipped honeycomb carrier, withdrawal, dried and baked, can be prepared by known dip coating method.

【0018】本発明の上記第一ないし第三態様の説明は、排気ガスの一部を再循環通路へ導くのに触媒(NO [0018] Description of the first to third aspect of the present invention, the catalyst to guide a portion of the exhaust gas recirculation passage (NO
x吸蔵触媒または酸化触媒)やDPFの上流側から導入する場合に付いてなされたが、これらいずれの態様においても、該排気ガス再循環導入口をDPFの下流側に設けても(図4参照)、本発明の目的、効果が同等に達成されることが確認された。 Was made with the case of introducing from the upstream side of the x storage catalyst or oxidation catalyst) or DPF, In any of these embodiments, it is provided with a exhaust gas recirculation inlet downstream of the DPF (see Fig. 4 ), object of the present invention, that the effect is equally achieved was confirmed. 従って、排気ガス再循環通路の排気ガス導入口をDPFの下流側に設けることも、本発明の範囲内である。 Therefore, it is also within the scope of the present invention to provide an exhaust gas inlet of the exhaust gas recirculation passage on the downstream side of the DPF. 図4は、排気管系のDPF設置部分の拡大図であり、DPF9の下流側にEGR管3への排気ガス導入口を設けた場合を示している。 Figure 4 is an enlarged view of a DPF mounting portion of the exhaust pipe system, shows a case in which the exhaust gas inlet to the EGR pipe 3 on the downstream side of the DPF 9.

【0019】本発明の上記のいずれの態様においても、 [0019] In any of the above aspects of the present invention,
ディーゼルエンジンに回転センサや負荷センサを取り付けて、それらからの情報をコンピュータに入力してDP Install the rotation sensor and load sensor to a diesel engine, by entering the information from them to the computer DP
Fクリーニング装置の操作のための制御出力の確度を向上することが可能である。 It is possible to improve the accuracy of control outputs for operating the F cleaning device.

【0020】更に本発明は、別のNO 2再生型のDPF [0020] The present invention further alternative NO 2 regeneration type DPF
クリーニング装置も提供する。 The cleaning device is also provided. すなわち、ディーゼルエンジンからの排気管系内にNOx酸化触媒及びNO 2再生型DPF(ディーゼルパティキュレートフィルタ)を直列に配置して備え、通常はNOx酸化触媒の作用でN That includes place the NOx oxidation catalyst and NO 2 regeneration type into the exhaust pipe system of a diesel engine DPF (diesel particulate filter) in series, usually N by the action of NOx oxidation catalyst
Oxから生成されるNO 2の酸化力によりDPF上の捕集堆積パティキュレートを酸化燃焼により除去するディーゼルエンジンDPFクリーニング装置であって、 A diesel engine DPF cleaning apparatus for removing by oxidation burns the captured particulates accumulated on the DPF by oxidizing power of NO 2 generated from ox,
(イ)該DPFにおけるパティキュレートのある所定量以上の過多堆積を該DPFの前後に配置した圧力センサで測定される背圧上昇値により検出する手段;(ロ)排気ガスの温度、NOx濃度等の状態を検出するセンサ手段;(ハ)上記(イ)及び(ロ)手段の検出信号を入力されて、DPF上の過多堆積パティキュレートを除去するために必要なNO 2となるNOxを一時的に増量発生させるため、かつ該過多堆積パティキュレートの酸化燃焼除去に適当な温度等の条件を排気ガス中に一時的に発生させるためにディーゼルエンジンに対する燃料噴射タイミングを進角方向またはタイミングを遅らせる方向に変位設定する指令信号を燃料噴射ポンプに向けて出力し、このタイミング変位燃料噴射の結果として過多堆積パティキュレートの (B) means at least a predetermined amount of excessive deposition of particulates in the DPF detected by the back pressure rise value measured by the pressure sensor disposed before and after the DPF; (b) the temperature of the exhaust gas, NOx concentration, etc. sensor means for detecting the state; (c) is input to the detection signal of the (i) and (ii) means, temporarily NOx to be NO 2 required to remove the excess particulates accumulated on the DPF directions for and delay the advance direction or timing of fuel injection timing for the diesel engine to temporarily generate the conditions such as a suitable temperature in the exhaust gas in the oxidative combustion removal of 該過 multi particulate deposition is increased occurs a command signal for displacement set output to the fuel injection pump, the excess particulates accumulated as a result of the timing displacement fuel injection 去が完了ないし所望の程度まで終了した時点を上記圧力センサ手段(イ)からの検出信号から判定して燃料噴射タイミングを元の通常位に戻す指令信号を燃料噴射ポンプに向けて出力するエレクトロニクス・プロセッサ手段;を備えたことを特徴とする上記DPFクリーニング装置である。 Electronics that removed by outputs a time of completion to completion or desired degree toward the fuel injection pump the command signal is determined from the detection signal returning fuel injection timing based on the normal position and from said pressure sensor means (i) is the DPF cleaning apparatus characterized by having a; processor means. この態様のDPF自体に酸化触媒を含ませることにより、堆積パティキュレートの酸化燃焼を助長し、その除去効果を改善することが可能である。 By including the DPF itself to the oxidation catalyst of this embodiment, to facilitate the oxidative combustion of particulates accumulated, it is possible to improve the removal effect.

【0021】上記のNO 2再生型DPFクリーニング装置の一例を図5に概略図で示す。 [0021] it is shown schematically in Figure 5 An example of the above-mentioned NO 2 regeneration type DPF cleaning device. ディーゼルエンジン5 Diesel engine 5
1から排出された排気ガスは、排気マニホールド52、 1 exhaust gas discharged from an exhaust manifold 52,
排気管53を通り、後続のDPFクリーニング装置本体54に導入される。 Through an exhaust pipe 53, it is introduced into the subsequent DPF cleaning device main body 54. DPFクリーニング装置本体54の内部は、上流側にNOx酸化触媒61を、下流側にパティキュレート捕集装置であるDPF62を配置した構造である。 Internal DPF cleaning apparatus main body 54, the NOx oxidation catalyst 61 on the upstream side, a structure in which the DPF62 is particulate trap downstream. 排気ガスがDPFクリーニング装置に導入されると、まずNOx酸化触媒61を通過し、DPF62でパティキュレートが捕集され、他の成分は排気管を通じて外へ放出される。 When the exhaust gas is introduced into DPF cleaning apparatus, first passes through the NOx oxidation catalyst 61, particulates are trapped by the DPF 62, the other components are released to the outside through the exhaust pipe. この際に、排気ガス温度がほぼ20 At this time, the exhaust gas temperature is approximately 20
0〜450℃の領域ではNOx触媒が有効に作用して排気ガス中のNOx(主としてNO)が酸化されて強酸化力を有するNO 2となる。 0 to 450 the NO 2 with NOx (mainly NO) is oxidized strong oxidizing power of the exhaust gas NOx catalyst acts effectively in ℃ area. DPFに捕集され、堆積したパティキュレートは、この強い酸化力のNO 2を利用して燃焼除去することができる。 Trapped in the DPF, the deposited particulates can be burned and removed by using the NO 2 in the strong oxidizing power.

【0022】本発明では、NO 2によるパティキュレートの酸化燃焼除去を完全にかつ安定的に行うために、各種センサを用いてDPF62におけるパティキュレートの捕集堆積及びDPFの再生の状態を検知し、必要に応じて(例えばDPFに過度のパティキュレートが堆積したとき、あるいはそのような状態が生じつつあるとき)、エンジンの運転状態を(主に燃料の噴射タイミング)を制御して、DPFの再生のため、あるいはDPF [0022] In the present invention, in order to perform complete and stable oxidative combustion removal of particulates by NO 2, and detects the state of reproduction of collecting deposition and DPF of the particulate in the DPF62 using various sensors, If necessary (e.g., when excessive particulates deposited on the DPF, or when is occurring such conditions), and controls the operating conditions of the engine (the injection timing of the main fuel), regeneration of the DPF because of, or DPF
へのパティキュレートの更なる堆積を防止するために、 To prevent further deposition of particulates on the,
排気ガスの温度範囲、NO 2発生促進及びパティキュレート発生阻止を最適化するものである。 Temperature range of the exhaust gas, is to optimize the NO 2 generation promoting and particulates generated blocking. DPFクリーニング装置本体54でのパティキュレート捕集量とパティキュレート酸化燃焼除去量とのバランスが崩れてDPF DPF cleaning apparatus particulate collection amount and particulate oxidative combustion removal amount and balance collapses DPF of the main unit 54
62へのパティキュレートの堆積が増加し始めると、D When the particulate matter deposited in the 62 starts to increase, D
PFの前後に配置されている圧力センサ59が背圧上昇を検出し、その背圧(上昇)値信号がECU/EDU5 The pressure sensor 59 disposed before and after the PF detects the increase back pressure, the back pressure (increased) value signal ECU / EDU5
5へ送られ、またその他の運転状況を把握し、モニタリングするためのデータ信号も回転センサ56、アクセル(負荷)センサ57、NOxセンサ58、温度センサ6 Sent to 5, also to grasp the other operating conditions, the data signal is also a rotation sensor 56 for monitoring the accelerator (load) sensor 57, NOx sensor 58, the temperature sensor 6
0からECU/EDU55へ入力されている(図5参照)。 Is input to the ECU / EDU55 from 0 (see FIG. 5). これらのデータに基づき、ECU/EDU55から、排気ガス温度の最適化(好適には約300〜400 Based on these data, the ECU / EDU55, about optimization of the exhaust gas temperature (preferably 300 to 400
℃の範囲)やNO 2の発生の促進を行うために燃料噴射ポンプ63に対して噴射タイミングの変更(主に進角) Changing the injection timing to the fuel injection pump 63 in order to perform the promotion of ℃ range) of and NO 2 generation (mainly advance)
を指示する信号を送る。 It sends a signal indicating.

【0023】上記の制御によりDPFに堆積しているパティキュレートが燃焼し始めると、圧力センサ59及び温度センサ60が、パティキュレートの燃焼に伴う排気ガスの温度上昇及び背圧の低下を検知し、ECU/ED [0023] particulates deposited on the DPF under the control of the start to burn, the pressure sensor 59 and temperature sensor 60 detects a reduction in the temperature rise and exhaust gas backpressure caused by the burning of particulates, ECU / ED
U55がDPF62の再生状況を判断して、必要により再度エンジンの制御を行いDPFでのパティキュレート除去が終了したと判断されるまでこのサイクルを繰り返す。 U55 is to determine the playback status of the DPF 62, to particulate removal in DPF and controls the re-engine necessary is determined to have ended the cycle repeats. 図6に上記ECU/EDU制御の入出力のブロック図を示す。 Figure 6 shows a block diagram of the input and output of the ECU / EDU control. この図では、種々のセンサ6〜9からの検出データ信号入力と、それらのデータの分析処理後の燃料噴射ポンプへの指示信号出力とが表されている。 In this figure, the detection data signal input from the various sensors 6 to 9, an indication signal output to those of the fuel injection pump after the analysis processing of the data is represented.

【0024】従来のNO 2再生型DPFクリーニング装置では、前述のように可なり限られた温度域において排気ガス中のNOxを触媒を用いて酸化力の強いNO 2に酸化し、発生したNO 2により、DPFに捕集され、堆積したすす(パティキュレート)を燃焼除去しDPFを再生するものであり、連続再生トラップとも称されるが、必要とされるNO 2の発生が排気ガス温度に依存するので、例えば約200℃までの低温域ではNOx⇒N [0024] In conventional NO 2 regeneration type DPF cleaning apparatus, NO 2 that the NOx in the exhaust gas in the variable becomes limited temperature range as described above is oxidized to the strong oxidizing power NO 2 using a catalyst, generated Accordingly, trapped in the DPF, and the deposited soot (particulates) intended to play removed by burning DPF, dependency also referred continuously regenerating trap, the generation of NO 2 that is required for the exhaust gas temperature NOx⇒N so, in for example a low temperature range up to about 200 ° C. to
2の変換が抑制され、パティキュレート除去が行われずかつDPFでのパティキュレートの捕集が継続するので、ある程度の期間でDPF上のパティキュレートの堆積量が次第次第に増大してDPFの目詰まりが生じ、そこで背圧の過大な上昇が発生し、エンジン運転性能の低下を引き起こしかねない。 Conversion O 2 is suppressed, so trapping the particulates in and DPF not performed particulate removal continues, clogging of the DPF increases gradually the amount of particulates accumulated on the DPF as soon at some time It occurs, where excessive increase in back pressure occurs, can cause a reduction in engine operating performance.

【0025】上記のような従来技術の欠点と対照的に、 [0025] In contrast to the prior art of the above-mentioned drawbacks,
図5及び6に示された本発明のDPFクリーニング装置では、排気ガス温度が低温域にあり、DPFでのパティキュレートの堆積が見込まれる場合には、エンジンの運転状態を(主に燃料の噴射タイミングを進角方向またはタイミングを遅らせる方向に変位することにより)、パティキュレートの除去に好適な排気ガス条件を生じさせるように制御するので、DPF上でのパティキュレート堆積量の経時的増加を有効に防止でき、従って長期間にわたるメインテナンスフリーで安定的なDPF性能維持が可能である。 In DPF cleaning apparatus of the present invention is shown in FIGS. 5 and 6, there exhaust gas temperature is in the low temperature range, if the deposition of particulate matter in the DPF is expected, the operating conditions of the engine (mainly the fuel injection by displacing the timing in a direction to retard the advance direction or timing), and controls so as to produce a suitable exhaust gas conditions for the removal of particulates, effective over time increase of the particulate matter deposit amount on DPF It can be prevented in, thus allowing stable DPF performance maintained over at maintenance-free long term.

【0026】本発明は、更に別の態様のNO 2再生型D The invention, yet another aspect of the NO 2 regeneration type D
PFクリーニング装置も提供する。 PF cleaning device is also provided. すなわち、ディーゼルエンジンからの排気管系内に必要応じて加熱用燃料を供給する手段;供給された燃料を燃焼させて高温度を得てNOxを酸化力の高いNO That is, means for supplying fuel for heating as required into the exhaust pipe system of a diesel engine; high the NOx oxidative by burning the supplied fuel to obtain a high temperature NO 2に転化させる酸化触媒; Oxidation catalyst to convert the 2;
及びパティキュレートを濾過除去するためのNO 2再生型DPF(ディーゼルパティキュレートフィルタ);を直列に配置してなるDPFクリーニング装置において、 And NO 2 regeneration type DPF (diesel particulate filter) for filtering removes particulates; in DPF cleaning apparatus formed by arranging in series,
該酸化触媒にヒータ加熱手段を備えて、流入排気ガスの温度が該酸化触媒でのNOxのNO 2への転化のために低すぎてDPFクリーニングのために必要な量のNO 2 A heater heating means oxidation catalyst, the temperature of the inflowing exhaust gas is too low for conversion to NO 2 in NOx in the oxidation catalyst in an amount required for DPF cleaning NO 2
が生じない場合には、該ヒータ加熱手段を作動させて酸化触媒の温度を上昇させ所要量のNO 2を発生させDP If the does not occur, DP was actuates the heater heating means raises the temperature of the oxidation catalyst to generate the required amount of NO 2
F上に堆積しているパティキュレートの除去を所要の程度まで行い、かつこれらの操作に際して、エンジンの回転数センサ、負荷センサ及び排気ガス温度センサからもたらされるデータ信号を入力され、それらに基づき加熱用燃料供給のON/OFF及びその供給量調節、ならびにヒータ加熱のON/OFF及びその加熱強度調節の制御信号を出力するコンピュータを備えていることを特徴とする上記DPFクリーニング装置である。 Perform removal of particulates are deposited on the F extent required, and during these operations, the input rotation speed sensor of the engine, a data signal coming from the load sensor and the exhaust gas temperature sensor, the heating based on them ON / OFF and its supply amount regulating use fuel supply, as well as the DPF cleaning apparatus characterized in that it comprises a computer for outputting a control signal of the ON / OFF and a heating intensity regulation of heater. 本装置では、パティキュレートがDPFに到達する以前にヒータ加熱で燃焼除去されるようにヒータ加熱を制御することもできる。 In the present apparatus may also control the heater heating as particulates are burned off in previously heater reaching the DPF. 上記のDPF自体にパティキュレートの酸化燃焼を促進する酸化触媒を含ませることもでき、このような触媒の付加採用によってDPFクリーニング効果を一層改善することができる。 Can also be included oxidation catalyst that promotes oxidation burning of particulates in the above DPF itself, it is possible to further improve the DPF cleaning effect by the addition adoption of such catalysts.

【0027】図7に上記の加熱用燃料供給/ヒータ加熱式のDPFクリーニング装置の一実施例の概略を示す。 [0027] Figure 7 shows a schematic of an embodiment of the heating fuel supply / heater heating type DPF cleaning apparatus.
ディーゼルエンジン101からの排気管102に加熱用燃料(一般的には軽油等の炭化水素類)を供給する手段として燃料供給ポンプ105と燃料供給ノズル113が取付けられ、その下流側にヒータ加熱手段付き触媒10 (Typically hydrocarbons such as light oil) for heating the fuel to the exhaust pipe 102 from the diesel engine 101 fuel supply pump 105 and the fuel supply nozzle 113 is attached as means for supplying, with the heater heating means downstream thereof catalyst 10
7とDPF108が取付けられ更にマフラ109が取付けられている。 7 and DPF108 is mounted further muffler 109 is attached. コンピュータ111には、エンジンに取付けられた回転センサ103、負荷センサ104と、排気管に取付けられた温度センサ114で検出されたデータ信号が入力されている。 The computer 111, rotation sensor 103 attached to the engine, a load sensor 104, the detected data signal by the temperature sensor 114 attached to the exhaust pipe is entered. これらの入力データに基づきコンピュータ111は加熱用燃料供給が必要と判断されたときには燃料供給ポンプ105に作動指示信号を発し、またヒータ付き触媒107とその作動のための電流供給の電源(電池)とに接続されたコントローラ112 The computer 111 based on these input data issues an operation instruction signal to the fuel supply pump 105 when it is determined that the required heating fuel supply, also the current supply for the operation with the heater with the catalyst 107 supply the (battery) connected to a controller 112
に対しても指示信号を発する。 Issuing an instruction signal also against. この制御は、加熱用燃料供給のON/OFF及びその供給量、ならびにヒータ加熱のON/OFF及び加熱強度についてなされる。 This control, ON / OFF and the supply amount of the heating fuel supply, and is made as to ON / OFF and a heating intensity of the heater. ヒータ付き触媒107は、例えばステンレスシートをコイル巻きした本体からなり、表面に酸化触媒をコーティングし、電熱線を備えたものである。 Heater with catalyst 107 is composed of, for example, a stainless steel sheet from the coiled body is coated with an oxidation catalyst on the surface, those having a heating wire. DPF108は、前記のものと同様に例えばコージェライト製あるいはSiC DPF108, like those of the example cordierite or SiC
製のフィルタである。 It is a manufacturing of filter. 本発明のこの態様のDPFクリーニング装置では、排気ガスの温度が低い領域であってもDPF捕集パティキュレートを燃焼除去することができ、DPFの目詰まりを効果的に防止することができ、 In DPF cleaning apparatus of this aspect of the present invention is a region the temperature is low in the exhaust gas can also be burned off the DPF collecting particulates, it is possible to prevent clogging of the DPF efficiently,
その結果として長期間にわたるDPFの良好な性能維持が可能となる。 As a result long-term becomes possible good performance maintenance of the DPF as.

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

【図1】本発明の第一態様のDPFクリーニング装置の概略図。 Schematic diagram of a DPF cleaning apparatus of the first aspect of the present invention; FIG.

【図2】図1の装置のリーン及びリッチ状態とNOx吸蔵還元触媒出口側のNOx濃度の対時間パターン線図。 [Figure 2] versus time pattern diagram of the NOx concentration of the lean and the rich state and the NOx storage reduction catalyst outlet side of the apparatus of FIG.

【図3】本発明の第三態様のDPFクリーニング装置の概略図。 Schematic diagram of a DPF cleaning apparatus of the third aspect of the present invention; FIG.

【図4】DPFの下流側に設けられたEGR管への排気ガス導入口を示す部分拡大図。 Figure 4 is a partial enlarged view showing the exhaust gas inlet to the EGR pipe provided on the downstream side of the DPF.

【図5】本発明によるNO 2再生型のDPFクリーニング装置の一態様例の概略図。 Schematic diagram of an exemplary aspect of the NO 2 regeneration type DPF cleaning apparatus according to the present invention; FIG.

【図6】図5の装置制御のためのECU/EDU入出力フローチャート。 [6] ECU / EDU O flowchart for device control in FIG.

【図7】本発明によるNO 2再生型のDPFクリーニング装置の別の態様例の概略図。 Schematic diagram of another embodiment example of the NO 2 regeneration type DPF cleaning apparatus according to the present invention; FIG.

【図8】種々の触媒担持DPFのパティキュレート燃焼開始温度を無担持DPFの値と比較して示すグラフ。 8 is a graph showing the particulate combustion initiation temperature of various catalyst carrying DPF as compared to the value of the unsupported DPF.

【図9】排気ガス温度データによるDPFクリーニングのコンピュータ制御のフローチャートの一例。 [9] An example of a flowchart of a computer-controlled DPF cleaning by the exhaust gas temperature data.

【図10】排気ガス圧力データによるDPFクリーニングのコンピュータ制御のフローチャートの一例。 [10] An example of a flowchart of a computer-controlled DPF cleaning by the exhaust gas pressure data.

【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS

1 ディーゼルエンジン 2 排気管 3 EGR管 4 EGR調節バルブ 5 吸気調節バルブ 6 排気調節バルブ 7 還元剤供給ポンプ 8 NOx吸蔵還元触媒(または貴金属系酸化触媒) 9 DPF 10 温度センサ 11 NOxセンサ 12 コンピュータ 16 吸気管 17 エアクリーナ 51 ディーゼルエンジン 52 排気マニホールド 53 排気管 54 DPFクリーニング装置本体 55 ECU/EDU 56 回転センサ 57 アクセル(負荷)センサ 58 NOxセンサ 59 圧力センサ 60 温度センサ 61 NOx酸化触媒 62 DPF 63 燃料噴射ポンプ 101 ディーゼルエンジン 102 排気管 103 回転センサ 104 負荷センサ 105 加熱用燃料供給ポンプ 106 燃料(軽油)タンク 107 加熱ヒータ(場合により触媒付き) 1 1 the diesel engine 2 exhaust pipe 3 EGR pipe 4 EGR control valve 5 an intake control valve 6 exhaust control valve 7 reductant supply pump 8 NOx storage reduction catalyst (or precious metal oxidation catalyst) 9 DPF 10 temperature sensor 11 NOx sensor 12 computer 16 intake tube 17 air cleaner 51 diesel engine 52 exhaust manifold 53 exhaust pipe 54 DPF cleaning device body 55 ECU / EDU 56 rotation sensor 57 accelerator (load) sensor 58 NOx sensor 59 pressure sensor 60 temperature sensor 61 NOx oxidation catalyst 62 DPF 63 fuel injection pump 101 diesel engine 102 exhaust pipe 103 the rotation sensor 104 load sensor 105 for heating the fuel supply pump 106 fuel (light oil) tank 107 heater (with catalyst optionally) 1 8 DPF 109 マフラ 110 ヒータ電源(電池) 111 コンピュータ 112 コントローラ 113 加熱用燃料供給ノズル 114 温度センサ 8 DPF 109 muffler 110 heater power supply (battery) 111 Computer 112 controller 113 for heating the fuel supply nozzle 114 temperature sensor

フロントページの続き (51)Int.Cl. 7識別記号 FI テーマコート゛(参考) F01N 3/02 321 F01N 3/08 B 4D048 3/08 3/10 A 3/10 3/20 B 3/20 3/28 301C 3/28 301 3/36 B 3/36 F02D 41/04 360A F02D 41/04 360 385Z 385 41/14 310N 41/14 310 41/40 D 41/40 43/00 301H 43/00 301 301K 301N 301T B01D 53/36 102H 104A (72)発明者 茂木 浩伸 東京都日野市日野台3丁目1番地1 日野 自動車工業株式会社日野工場内 Fターム(参考) 3G084 AA01 AA03 BA05 BA09 BA13 BA19 BA20 BA24 BA26 DA10 DA27 EA11 EB01 FA10 FA18 FA27 FA28 FA33 3G090 AA03 BA04 CA01 CA02 CB04 CB11 DA04 DA12 DA18 DA20 EA02 EA06 EA07 3G091 AA02 AA11 AA18 AA28 AB02 AB06 AB09 AB13 BA01 BA04 BA14 BA33 CA03 CA13 CA18 CB02 CB07 CB08 DA01 DA02 DA03 DB10 EA01 EA02 EA07 EA17 EA30 EA32 EA33 FB10 FB12 FB15 FB16 FC02 FC04 FC06 G Front page continued (51) Int.Cl. 7 identifications FI Theme coat Bu (Reference) F01N 3/02 321 F01N 3/08 B 4D048 3/08 3/10 A 3/10 3/20 B 3/20 3 / 28 301C 3/28 301 3/36 B 3/36 F02D 41/04 360A F02D 41/04 360 385Z 385 41/14 310N 41/14 310 41/40 D 41/40 43/00 301H 43/00 301 301K 301N 301T B01D 53/36 102H 104A (72) inventor Hironobu Mogi Hino City, Tokyo Hinodai 3-chome address 1 1 Hino automobile industry Co., Ltd. Hino factory in the F-term (reference) 3G084 AA01 AA03 BA05 BA09 BA13 BA19 BA20 BA24 BA26 DA10 DA27 EA11 EB01 FA10 FA18 FA27 FA28 FA33 3G090 AA03 BA04 CA01 CA02 CB04 CB11 DA04 DA12 DA18 DA20 EA02 EA06 EA07 3G091 AA02 AA11 AA18 AA28 AB02 AB06 AB09 AB13 BA01 BA04 BA14 BA33 CA03 CA13 CA18 CB02 CB07 CB08 DA01 DA02 DA03 DB10 EA01 EA02 EA07 EA17 EA30 EA32 EA33 FB10 FB12 FB15 FB16 FC02 FC04 FC06 G A06 GB01W GB05W GB10W HA08 HA09 HA14 HA15 HA18 HA36 HA37 HA38 HA42 HA47 HB03 HB05 3G301 HA02 HA04 HA06 HA13 HA15 JA15 JA24 JA25 JA26 JA33 JB09 LA03 LB11 MA01 MA11 MA18 NA06 NA07 NA08 NE01 NE06 NE13 NE14 NE15 PA17B PA17Z PD01B PD01Z PD11B PD11Z PE01B PE01Z PE03B PE03Z PF03B PF03Z 4D019 AA01 BA01 BA02 BA06 BA07 BB06 BC07 CA01 CB04 CB09 4D048 AA14 AB01 AC02 BA10X BA19X BA30X BA34X BA35X BA41X BB02 BD04 CA01 CC27 CC32 CC38 CC53 CD05 CD08 DA01 DA02 DA06 DA07 DA10 EA04 A06 GB01W GB05W GB10W HA08 HA09 HA14 HA15 HA18 HA36 HA37 HA38 HA42 HA47 HB03 HB05 3G301 HA02 HA04 HA06 HA13 HA15 JA15 JA24 JA25 JA26 JA33 JB09 LA03 LB11 MA01 MA11 MA18 NA06 NA07 NA08 NE01 NE06 NE13 NE14 NE15 PA17B PA17Z PD01B PD01Z PD11B PD11Z PE01B PE01Z PE03B PE03Z PF03B PF03Z 4D019 AA01 BA01 BA02 BA06 BA07 BB06 BC07 CA01 CB04 CB09 4D048 AA14 AB01 AC02 BA10X BA19X BA30X BA34X BA35X BA41X BB02 BD04 CA01 CC27 CC32 CC38 CC53 CD05 CD08 DA01 DA02 DA06 DA07 DA10 EA04

Claims (10)

    【特許請求の範囲】 [The claims]
  1. 【請求項1】排気ガスの一部を吸気管へ戻す排気ガス再循環(EGR)方式のディーゼルエンジンにおいて、吸気管系に吸気調節バルブを備え;排気管系には排気ガス循環通路、排気調節バルブ、還元剤供給系の内の一つまたは複数と、NOx吸蔵還元触媒、排気ガス中のパティキュレートを濾過除去するためのDPF(ディーゼルパティキュレートフィルタ)を直列に備え;(1)通常のリーン状態での運転中にNOx吸蔵還元触媒によってN 1. A diesel engine a part of the exhaust gas an exhaust gas recirculation (EGR) system to return to the intake pipe, an intake control valve in the intake pipe system; the exhaust pipe system exhaust gas recirculation passage, an exhaust regulation valve, and one or more of the reducing agent supply system, NOx storage reduction catalyst, comprising DPF for filtering removing particulates in exhaust gas (diesel particulate filter) in series; (1) normal lean N by the NOx storage reduction catalyst during operation of a state
    Oを主としてNO 2の形に酸化してその触媒に吸蔵せしめ、さらにこのリーン状態での運転を継続してNOx吸蔵還元触媒の吸蔵能力をこえて吸蔵させてNO 2の破過を生じるようにして、その破過NO 2を酸化剤として作用させて下流にあるDPF上に捕捉されているパティキュレートを酸化除去し、所望のDPFクリーニングを達成した時点で、このリーン状態での運転を終了し、 O primarily oxidized in the form of NO 2 to be allowed to occlusion on the catalyst, further by occluded to produce a breakthrough NO 2 beyond the storage capacity of the continuously NOx storage reduction catalyst operation at this lean state Te, the breakthrough NO 2 by the action of particulate removed oxide trapped in the DPF downstream as an oxidizing agent, at the time of achieving the desired DPF cleaning, and the operation ends at this lean state ,
    (2)次いで、吸気調節バルブ、EGR、排気調節バルブ、還元剤導入の内の一つまたはそれ以上の手段によってリッチ運転状態へと切り替え、そうすることにより既にNOx吸蔵触媒に吸蔵されているNO (2) Then, the intake control valve, EGR, exhaust control valves, switched to rich operation state by one or more means of reducing agent introduced is occluded already NOx storage catalyst by so doing NO 2を還元除去してNOx吸蔵触媒を再生させ、その再生が完結した時に、再び上記の(1)リーン状態下での運転継続及びN 2 was reduced and removed to the NOx storage catalyst is regenerated, when the reproduction is completed, again the above (1) continuous operation and N under lean conditions
    2破過によるDPFクリーニングへ戻り、次いで(2)のリッチ状態下でのNOx吸蔵還元触媒再生を行うサイクルを繰り返す、ことを特徴とするNOx吸蔵還元触媒併置式DPFクリーニング装置。 O 2 breakthrough due to the return to the DPF cleaning, followed by (2) repeating the NOx storage reduction catalytic cycle for reproducing under rich conditions of that NOx storage reduction catalyst juxtaposed type DPF cleaning apparatus according to claim.
  2. 【請求項2】ディーゼルエンジンからの排気ガス中のパティキュレートを濾過除去するために排気管系内に設けたフィルタ(DPF)自体に捕捉パティキュレートを酸化燃焼させる触媒を担持させてなるDPFクリーニング装置において、該触媒が銀;銅とそれらの酸化物;ならびに銀、銅及びそれらの酸化物とセリアの組合せ;のいずれかを含むことを特徴とするDPFクリーニング装置。 2. A comprising the capture particulate filter (DPF) itself provided in the exhaust pipe system is supported with a catalyst for oxidative combustion to filter removes particulates in the exhaust gas from a diesel engine DPF cleaning device in, the catalyst is silver; DPF cleaning apparatus characterized by comprising any of; copper and oxides thereof; and silver, copper and combinations thereof oxide and ceria.
  3. 【請求項3】排気ガスの一部を吸気管へ戻す排気ガス再循環(EGR)方式のディーゼルエンジンにおいて、吸気管系に吸気調節バルブを備え;排気管系には排気ガス再循環通路、排気調節バルブ、貴金属系酸化触媒、排気ガス中のパティキュレートを濾過除去するためのDPF 3. A diesel engine a part of the exhaust gas an exhaust gas recirculation (EGR) system to return to the intake pipe, an intake control valve in the intake pipe system; the exhaust pipe system exhaust gas recirculation passage, an exhaust control valve, the noble metal-based oxidation catalyst, particulate matter a DPF for filtering the removal of exhaust gas
    (ディーゼルパティキュレートフィルタ)を直列に備え;エンジンの運転中に、吸気調節バルブによる吸気量、排気調節バルブによる排気ガス量及びEGRによる再循環ガス量の少なくとも一つの調節を行って、該貴金属系酸化触媒及びDPFに流入する排気ガスの温度を制御してDPFへのパティキュレート堆積防止、あるいはパティキュレートによるDPF目詰り防止のために適切な酸化条件を形成することを特徴とするDPFクリーニング装置。 (Diesel particulate filter) and provided in series; during operation of the engine, the intake air amount by the intake control valve, by performing at least one of adjustment of the recirculation gas amount according to the exhaust gas quantity and the EGR by an exhaust control valve, the noble metal-based DPF cleaning apparatus characterized by forming the appropriate oxidation conditions for the DPF clogging prevention by the particulate accumulation preventing, or particulates on the DPF by controlling the temperature of the exhaust gas flowing into the oxidation catalyst and DPF.
  4. 【請求項4】排気ガスの一部を吸気管へ戻す排気ガス再循環(EGR)方式ディーゼルエンジンにおいて、吸気管系に吸気調節バルブを備え;排気管系には排気ガス再循環通路、排気調節バルブ、排気ガス中のパティキュレートを濾過除去するためのDPF(ディーゼルパティキュレートフィルタ)を直列に備え;エンジンの運転中に、吸気調節バルブによる吸気量、排気調節バルブによる排気ガス量及びEGRによる再循環ガス量の少なくとも一つの調節を行って、DPFに流入する排気ガスの温度を制御してDPFへのパティキュレート堆積防止、あるいはパティキュレートによるDPFの目詰り防止のために適切な酸化雰囲気の条件を形成することを特徴とするDPFクリーニング装置。 4. The exhaust gas recirculation (EGR) system diesel engine back to the intake pipe portion of the exhaust gas, an intake control valve in the intake pipe system; the exhaust pipe system exhaust gas recirculation passage, an exhaust regulation valves, particulates in the exhaust gas with the DPF (diesel particulate filter) in series for filtering removed; during operation of the engine, the intake air amount by the intake control valve, again by the exhaust gas amount and the EGR of the exhaust control valve performing at least one of adjustment of the circulating gas volume, appropriate conditions of oxidizing atmosphere for particulate accumulation preventing, or particulates by eye DPF clogging prevention to DPF by controlling the temperature of the exhaust gas flowing into DPF DPF cleaning apparatus characterized by forming a.
  5. 【請求項5】DPFクリーニング実施の判断基準として、DPFに流入する排気ガスの温度値に加えてその圧力値を採用する請求項4のDPFクリーニング装置。 5. as a criterion of the DPF cleaning embodiment, DPF cleaning apparatus according to claim 4 employing the pressure value in addition to the temperature value of the exhaust gas flowing into DPF.
  6. 【請求項6】排気ガス再循環通路の排気ガス導入口をD 6. The exhaust gas inlet of the exhaust gas recirculation passage D
    PFの下流側に設けた請求項1、3または4のいずれかのDPFクリーニング装置。 Either DPF cleaning apparatus according to claim 1, 3 or 4 provided downstream of the PF.
  7. 【請求項7】該触媒が白金、銀、銅、ならびに白金、 7. The catalyst of platinum, silver, copper, and platinum,
    銀、銅及びセリアの組合わせ、のいずれかを含むことを特徴とする請求項2のDPFクリーニング装置。 Silver, copper and combinations of ceria, DPF cleaning apparatus according to claim 2, characterized in that it comprises either a.
  8. 【請求項8】ディーゼルエンジンからの排気管系内にN 8. N into the exhaust pipe system of a diesel engine
    Ox酸化触媒及びNO 2再生型DPF(ディーゼルパティキュレートフィルタ)を直列に配置して備え、通常はNOx酸化触媒の作用でNOxから生成されるNO 2の酸化力によりDPF上の捕集堆積パティキュレートを酸化燃焼により除去するディーゼルエンジンDPFクリーニング装置であって;(イ)該DPFにおけるパティキュレートのある所定量以上の過多堆積を該DPFの前後に配置した圧力センサで測定される背圧上昇値により検出する手段;(ロ)排気ガスの温度、NOx濃度等の状態を検出するセンサ手段;(ハ)上記(イ)及び(ロ) Comprising arranged Ox oxidation catalyst and NO 2 regeneration type DPF (the diesel particulate filter) in series, usually DPF on the collecting particulates accumulated by the oxidation force of the NO 2 generated from the NOx by the action of NOx oxidation catalyst the a diesel engine DPF cleaning apparatus for removing by oxidation combustion; (b) by the back pressure rise value measured a predetermined amount or more of excessive deposition of particulate with a pressure sensor disposed before and after the DPF at the DPF means for detecting; (b) the temperature of the exhaust gas, sensor means for detecting the state of such NOx concentration; (c) above (i) and (ii)
    手段の検出データ信号を入力されて、DPF上の過多堆積パティキュレートを除去するのに必要なNO 2となるNOxを一時的に増量発生させるため、かつ該過多堆積パティキュレートの酸化燃焼除去に適当な温度等の条件を排気ガス中に一時的に発生させるためにディーゼルエンジンに対する燃料噴射タイミングを進角方向または遅らせる方向に変位設定する指令信号を燃料噴射ポンプに向けて出力し、このタイミング変位燃料噴射の結果として過多堆積パティキュレートの除去が完了ないし所望の程度まで終了した時点を上記圧力センサ手段(イ)からの検出信号から判定して燃料噴射タイミングを元の通常位に戻す指令信号を燃料噴射ポンプに向けて出力するエレクトロニクス・プロセッサ手段;を備えたことを特徴とする上記DPF It is inputted detection data signal means, for thereby temporarily increased generation of NOx as the NO 2 required to remove the excess particulates accumulated on the DPF, and suitable for oxidative combustion removal of該過multi particulates accumulated such conditions of temperature or the like in order to temporarily generate in the exhaust gas a command signal to displace setting fuel injection timing in the advance direction or slow direction with respect to the diesel engine and output to the fuel injection pump, timing displacement fuel fuel command signal to return the time of removal of the excess particulates accumulated as a result of the injection is completed to complete to the desired degree in the normal position of the fuel injection timing original determines from the detection signal from the pressure sensor means (i) the DPF, characterized in that it comprises a; electronics processor means for outputting toward the injection pump リーニング装置。 Cleaning equipment.
  9. 【請求項9】ディーゼルエンジンからの排気管系内に必要応じて加熱用燃料を供給する手段;供給された燃料を燃焼させて高温度を得てNOxを酸化力の高いNO 2に転化させる酸化触媒;及びパティキュレートを濾過除去するためのNO 2再生型DPF(ディーゼルパティキュレートフィルタ);を直列に配置してなるDPFクリーニング装置において、該酸化触媒にヒータ加熱手段を備えて、流入排気ガスの温度が該酸化触媒でのNOxのN 9. means for supplying a fuel for heating as required into the exhaust pipe system of a diesel engine; oxidation to convert the NOx to give a high temperature by burning the supplied fuel to a high oxidative NO 2 catalyst; and NO 2 regeneration type DPF (diesel particulate filter) for filtering removes particulates; in DPF cleaning apparatus formed by arranging in series, a heater heating means oxidation catalyst, the exhaust gas flowing into N temperature of the NOx in the oxidation catalyst
    2への転化のために低すぎてDPFクリーニングのために必要な量のNO 2が生じない場合には、該ヒータ加熱手段を作動させて酸化触媒の温度を上昇させ所要量のNO 2を発生させDPF上に堆積しているパティキュレートの除去を所要の程度まで行い、かつこれらの操作に際して、エンジンの回転数センサ、負荷センサ及び排気ガス温度センサからもたらされるデータ信号を入力され、それらに基づき加熱用燃料供給のON/OFF及びその供給量調節、ならびにヒータ加熱のON/OFF及びその加熱強度調節の制御信号を出力するコンピュータを備えていることを特徴とする上記DPFクリーニング装置。 If too low for conversion to O 2 is NO 2 amount required for DPF cleaning does not occur, the NO 2 in the required amount to raise the temperature of the oxidation catalyst is operated the heater heating means perform removal of particulates are generated are deposited on DPF extent required, and during these operations, the rotation speed sensor of the engine, is input to the data signal coming from the load sensor and the exhaust gas temperature sensor, their fuel for heating ON / OFF and the supply amount of the supply regulation based, as well as the DPF cleaning apparatus characterized in that it comprises a computer for outputting a control signal of the ON / OFF and a heating intensity regulation of heater.
  10. 【請求項10】NO 2再生型DPFがパティキュレートの酸化燃焼を促進する触媒を担持していることを特徴とする請求項8または9のいずれかのDPFクリーニング装置。 10. NO 2 regeneration type DPF is one of DPF cleaning apparatus according to claim 8 or 9, characterized in that carrying the catalyst which promotes the oxidation burning of particulates.
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