JP2001295631A - エンジンの排気浄化装置および排気浄化方法 - Google Patents
エンジンの排気浄化装置および排気浄化方法Info
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-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Treating Waste Gases (AREA)
- Filtering Of Dispersed Particles In Gases (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 エンジンから排出される排気ガス中のＮＯｘ
の量を調節することで、フィルターの再生を効率的に行
うことができる、合理的な排気浄化技術を提供する。 【解決手段】 ディーゼルエンジン１の排気ガス排出部
に設けられた排気浄化装置１０は、排気ガス中のＮＯを
酸化する酸化触媒２１、排気ガス中のパティキュレート
を補集するフィルター２２、酸化触媒２１における温度
を検出する温度センサ２３を備えている。また、温度セ
ンサ２３が検出した酸化触媒２１の温度データに基づい
て、ディーゼルエンジン１の燃料の噴射時期を制御する
ＥＣＵ３０が設けられている。酸化触媒２１における温
度が最適温度範囲（３００℃〜５００℃）にある場合
は、ディーゼルエンジン１を進角制御することで燃料の
噴射時期を早くし、排気ガス中のＮＯｘ量を増加させ、
最適温度範囲にない場合は、ディーゼルエンジン１を遅
角制御することで燃料の噴射時期を遅くし、排気ガス中
のＮＯｘ量を減少させるように構成されている。
の量を調節することで、フィルターの再生を効率的に行
うことができる、合理的な排気浄化技術を提供する。 【解決手段】 ディーゼルエンジン１の排気ガス排出部
に設けられた排気浄化装置１０は、排気ガス中のＮＯを
酸化する酸化触媒２１、排気ガス中のパティキュレート
を補集するフィルター２２、酸化触媒２１における温度
を検出する温度センサ２３を備えている。また、温度セ
ンサ２３が検出した酸化触媒２１の温度データに基づい
て、ディーゼルエンジン１の燃料の噴射時期を制御する
ＥＣＵ３０が設けられている。酸化触媒２１における温
度が最適温度範囲（３００℃〜５００℃）にある場合
は、ディーゼルエンジン１を進角制御することで燃料の
噴射時期を早くし、排気ガス中のＮＯｘ量を増加させ、
最適温度範囲にない場合は、ディーゼルエンジン１を遅
角制御することで燃料の噴射時期を遅くし、排気ガス中
のＮＯｘ量を減少させるように構成されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンから排出
される排気ガスを浄化するエンジンの排気浄化技術に関
する。
される排気ガスを浄化するエンジンの排気浄化技術に関
する。
【０００２】
【従来の技術】例えば自動車のエンジンのうち、特にデ
ィーゼルエンジンから排出される排気ガス中には、カー
ボンを主成分とするパティキュレート（粒子状物質）が
比較的多く含まれている。排気ガス中に含まれるパティ
キュレートは、視界の悪化の原因になるほか、大気汚染
物質の一つとして規制もされており、その低減が望まれ
ていた。また、ディーゼルエンジンから排出される排気
ガス中にはＮＯを主体とするＮＯｘが含まれており、こ
のＮＯｘの量はエンジンの運転状態（回転数、トルク
等）によって変化する。
ィーゼルエンジンから排出される排気ガス中には、カー
ボンを主成分とするパティキュレート（粒子状物質）が
比較的多く含まれている。排気ガス中に含まれるパティ
キュレートは、視界の悪化の原因になるほか、大気汚染
物質の一つとして規制もされており、その低減が望まれ
ていた。また、ディーゼルエンジンから排出される排気
ガス中にはＮＯを主体とするＮＯｘが含まれており、こ
のＮＯｘの量はエンジンの運転状態（回転数、トルク
等）によって変化する。
【０００３】そこで、従来はディーゼルエンジンの下流
側に、パティキュレートの補集、除去を行う排気浄化装
置が設置されている。この種の排気浄化装置としては、
例えば、排気ガスの排気通路に、排気ガス中のＮＯを酸
化する酸化触媒と、排気ガス中のパティキュレートを補
集するフィルターを直列に接続したものが知られてい
る。この排気浄化装置によれば、ディーゼルエンジンか
ら排出され、酸化触媒へ流入した排気ガス中のＮＯは、
最適温度範囲（３００℃〜５００℃）において触媒成分
によって酸化され、その一部がＮＯ2に転換される。そ
して、酸化触媒からフィルターへ流入した排気ガス中の
ＮＯ2は、フィルターに補集されたパティキュレート中
のカーボンと反応してＮＯ，ＣＯ，ＣＯ2を生成する。
このようにして、大気へのパティキュレートの排出量を
極力抑えることができる。
側に、パティキュレートの補集、除去を行う排気浄化装
置が設置されている。この種の排気浄化装置としては、
例えば、排気ガスの排気通路に、排気ガス中のＮＯを酸
化する酸化触媒と、排気ガス中のパティキュレートを補
集するフィルターを直列に接続したものが知られてい
る。この排気浄化装置によれば、ディーゼルエンジンか
ら排出され、酸化触媒へ流入した排気ガス中のＮＯは、
最適温度範囲（３００℃〜５００℃）において触媒成分
によって酸化され、その一部がＮＯ2に転換される。そ
して、酸化触媒からフィルターへ流入した排気ガス中の
ＮＯ2は、フィルターに補集されたパティキュレート中
のカーボンと反応してＮＯ，ＣＯ，ＣＯ2を生成する。
このようにして、大気へのパティキュレートの排出量を
極力抑えることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような構成の排気浄化装置は、酸化触媒における温度
が、排気ガス中のＮＯを酸化する最適温度範囲（３００
℃〜５００℃）にある場合は、フィルターに補集された
パティキュレートと反応する充分な量のＮＯ2を生成さ
せることができるにもかかわらず、排気ガス中のＮＯｘ
の量はディーゼルエンジンの運転状態（回転数、トルク
等）によって変化するため、必要な量のＮＯ 2が生成し
ない場合があった。この場合には、フィルターの再生が
効率的に行われない。また、酸化触媒における温度が、
排気ガス中のＮＯを酸化する最適温度範囲（３００℃〜
５００℃）にない場合は、酸化触媒によってＮＯ2は殆
ど生成しないにもかかわらず、排気ガス中のＮＯｘの量
が増え、パティキュレートとの反応に使用されるＮＯｘ
の割合が低い場合があった。このように、エンジンから
排出される排気ガス中のＮＯｘの量は、エンジンの運転
状態（回転数、トルク等）によって異なるため、例え
ば、フィルターの再生を効率的に行うことができる最適
条件（最適温度範囲）にあるにもかかわらず、酸化触媒
によってＮＯ2に成り得る排気ガス中のＮＯｘの量を増
やすことができず、したがってフィルターの再生を効果
的に行うことができないという問題があった。
ような構成の排気浄化装置は、酸化触媒における温度
が、排気ガス中のＮＯを酸化する最適温度範囲（３００
℃〜５００℃）にある場合は、フィルターに補集された
パティキュレートと反応する充分な量のＮＯ2を生成さ
せることができるにもかかわらず、排気ガス中のＮＯｘ
の量はディーゼルエンジンの運転状態（回転数、トルク
等）によって変化するため、必要な量のＮＯ 2が生成し
ない場合があった。この場合には、フィルターの再生が
効率的に行われない。また、酸化触媒における温度が、
排気ガス中のＮＯを酸化する最適温度範囲（３００℃〜
５００℃）にない場合は、酸化触媒によってＮＯ2は殆
ど生成しないにもかかわらず、排気ガス中のＮＯｘの量
が増え、パティキュレートとの反応に使用されるＮＯｘ
の割合が低い場合があった。このように、エンジンから
排出される排気ガス中のＮＯｘの量は、エンジンの運転
状態（回転数、トルク等）によって異なるため、例え
ば、フィルターの再生を効率的に行うことができる最適
条件（最適温度範囲）にあるにもかかわらず、酸化触媒
によってＮＯ2に成り得る排気ガス中のＮＯｘの量を増
やすことができず、したがってフィルターの再生を効果
的に行うことができないという問題があった。
【０００５】そこで、本発明は、以上のような点に鑑み
てなされたものであり、その目的とするところは、エン
ジンから排出される排気ガス中のＮＯｘの量を調節する
ことで、フィルターの再生を効率的に行うことができ
る、合理的な排気浄化技術を提供することである。
てなされたものであり、その目的とするところは、エン
ジンから排出される排気ガス中のＮＯｘの量を調節する
ことで、フィルターの再生を効率的に行うことができ
る、合理的な排気浄化技術を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明のエンジンの排気浄化装置は、請求項１〜３
に記載の通りに構成されている。また、本発明のエンジ
ンの排気浄化方法は、請求項４および５に記載の通りに
構成されている。ここで、請求項１、また他の請求項及
び発明の詳細な説明に記載した用語については特に限定
的要件を加えない限り以下のように解釈する。 （１）「エンジン」には、ディーゼルエンジン以外に、
ガソリン用エンジン等各種のエンジン類がこれに含まれ
る。 （２）「燃料の着火時期」とは、例えば、ディーゼルエ
ンジンの場合は燃料の噴射時期に対応するものであり、
ガソリンエンジンの場合はスパークプラグによる点火時
期に対応するものである。 （３）「煤塵」には、パティキュレート（粒子状物質）
以外に、各種の粉塵や塵埃等を含む。
に、本発明のエンジンの排気浄化装置は、請求項１〜３
に記載の通りに構成されている。また、本発明のエンジ
ンの排気浄化方法は、請求項４および５に記載の通りに
構成されている。ここで、請求項１、また他の請求項及
び発明の詳細な説明に記載した用語については特に限定
的要件を加えない限り以下のように解釈する。 （１）「エンジン」には、ディーゼルエンジン以外に、
ガソリン用エンジン等各種のエンジン類がこれに含まれ
る。 （２）「燃料の着火時期」とは、例えば、ディーゼルエ
ンジンの場合は燃料の噴射時期に対応するものであり、
ガソリンエンジンの場合はスパークプラグによる点火時
期に対応するものである。 （３）「煤塵」には、パティキュレート（粒子状物質）
以外に、各種の粉塵や塵埃等を含む。
【０００７】請求項１に記載のエンジンの排気浄化装置
によれば、温度検出手段によって検出される温度データ
に基づいてＮＯｘ量調節手段が制御され、酸化手段に流
入するＮＯの量が調節される。これにより、例えば、酸
化手段がＮＯを酸化しＮＯ2を生成し易い温度にある場
合には、ＮＯｘ量調節手段によってＮＯｘの量を増加さ
せ、酸化手段によってＮＯ2を積極的に生成させ、この
ＮＯ2を煤塵補集手段に補集された煤塵と反応させるこ
とができる。従って、煤塵補集手段を効率的に再生する
ことができる。一方、酸化手段がＮＯを酸化しＮＯ2を
生成し難い温度にある場合には、ＮＯｘ量調節手段によ
ってＮＯｘの量を減少させることで、酸化手段へ流入す
る余分なＮＯの量を極力抑えることができる。
によれば、温度検出手段によって検出される温度データ
に基づいてＮＯｘ量調節手段が制御され、酸化手段に流
入するＮＯの量が調節される。これにより、例えば、酸
化手段がＮＯを酸化しＮＯ2を生成し易い温度にある場
合には、ＮＯｘ量調節手段によってＮＯｘの量を増加さ
せ、酸化手段によってＮＯ2を積極的に生成させ、この
ＮＯ2を煤塵補集手段に補集された煤塵と反応させるこ
とができる。従って、煤塵補集手段を効率的に再生する
ことができる。一方、酸化手段がＮＯを酸化しＮＯ2を
生成し難い温度にある場合には、ＮＯｘ量調節手段によ
ってＮＯｘの量を減少させることで、酸化手段へ流入す
る余分なＮＯの量を極力抑えることができる。
【０００８】また、請求項２に記載のエンジンの排気浄
化装置によれば、エンジンにおける燃料の着火時期を調
節することで、排気ガス中のＮＯｘの量を調節すること
ができる。ここで、燃料の着火時期を調節する手段は、
ディーゼルエンジンの場合、インジェクタの噴射時期を
早くすることで、燃料の着火時期を早くし、また、ガソ
リンエンジンの場合、点火プラグの点火時期を早くする
ことで、燃料の着火時期を早くする。なお、遅角制御に
ついては、同様に、インジェクタの噴射時期、あるい
は、点火プラグの点火時期を遅くすることで調節され
る。このような構成によれば、比較的簡単な構成によっ
て、エンジンから排出される排気ガス中のＮＯｘの量を
調節することができる。
化装置によれば、エンジンにおける燃料の着火時期を調
節することで、排気ガス中のＮＯｘの量を調節すること
ができる。ここで、燃料の着火時期を調節する手段は、
ディーゼルエンジンの場合、インジェクタの噴射時期を
早くすることで、燃料の着火時期を早くし、また、ガソ
リンエンジンの場合、点火プラグの点火時期を早くする
ことで、燃料の着火時期を早くする。なお、遅角制御に
ついては、同様に、インジェクタの噴射時期、あるい
は、点火プラグの点火時期を遅くすることで調節され
る。このような構成によれば、比較的簡単な構成によっ
て、エンジンから排出される排気ガス中のＮＯｘの量を
調節することができる。
【０００９】また、請求項３に記載のエンジンの排気浄
化装置によれば、エンジンにおけるＥＧＲ（排気再循
環）の制御手段によって、排気ガス中のＮＯｘの量を調
節することができる。
化装置によれば、エンジンにおけるＥＧＲ（排気再循
環）の制御手段によって、排気ガス中のＮＯｘの量を調
節することができる。
【００１０】また、請求項４に記載のエンジンの排気浄
化方法によれば、温度検出手段によって検出される温度
データに基づいてＮＯｘ量調節手段が制御され、酸化手
段に流入するＮＯの量が調節される。これにより、例え
ば、酸化手段がＮＯを酸化しＮＯ2を生成し易い温度に
ある場合には、ＮＯｘ量調節手段によってＮＯｘの量を
増加させ、酸化手段によってＮＯ2を積極的に生成さ
せ、このＮＯ2を煤塵補集手段に補集された煤塵と反応
させることができる。従って、煤塵補集手段を効率的に
再生することができる。一方、酸化手段がＮＯを酸化し
ＮＯ2を生成し難い温度にある場合には、ＮＯｘ量調節
手段によってＮＯｘの量を減少させることで、酸化手段
へ流入する余分なＮＯの量を極力抑えることができる。
化方法によれば、温度検出手段によって検出される温度
データに基づいてＮＯｘ量調節手段が制御され、酸化手
段に流入するＮＯの量が調節される。これにより、例え
ば、酸化手段がＮＯを酸化しＮＯ2を生成し易い温度に
ある場合には、ＮＯｘ量調節手段によってＮＯｘの量を
増加させ、酸化手段によってＮＯ2を積極的に生成さ
せ、このＮＯ2を煤塵補集手段に補集された煤塵と反応
させることができる。従って、煤塵補集手段を効率的に
再生することができる。一方、酸化手段がＮＯを酸化し
ＮＯ2を生成し難い温度にある場合には、ＮＯｘ量調節
手段によってＮＯｘの量を減少させることで、酸化手段
へ流入する余分なＮＯの量を極力抑えることができる。
【００１１】また、請求項５に記載のエンジンの排気浄
化方法によれば、エンジンにおける燃料の着火時期を調
節することで、排気ガス中のＮＯｘの量を調節すること
ができる。ここで、燃料の着火時期を調節する手段は、
エンジンのクランク角度を通常設定よりも進角制御する
ことで燃料の着火時期を早くし、あるいは遅角制御する
ことで燃料の着火時期を遅くすることが好ましい。この
ような方法によれば、比較的簡単な構成によって、エン
ジンから排出される排気ガス中のＮＯｘの量を調節する
ことができる。
化方法によれば、エンジンにおける燃料の着火時期を調
節することで、排気ガス中のＮＯｘの量を調節すること
ができる。ここで、燃料の着火時期を調節する手段は、
エンジンのクランク角度を通常設定よりも進角制御する
ことで燃料の着火時期を早くし、あるいは遅角制御する
ことで燃料の着火時期を遅くすることが好ましい。この
ような方法によれば、比較的簡単な構成によって、エン
ジンから排出される排気ガス中のＮＯｘの量を調節する
ことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下に、本発明における一実施の
形態の排気浄化装置について図面を参照しながら説明す
る。なお、本実施の形態では、ディーゼルエンジンから
排出される排気ガスの排気浄化装置について説明するも
のである。
形態の排気浄化装置について図面を参照しながら説明す
る。なお、本実施の形態では、ディーゼルエンジンから
排出される排気ガスの排気浄化装置について説明するも
のである。
【００１３】まず、本発明における一実施の形態の排気
浄化装置の構成等について図１を参照しながら説明す
る。ここで、図１は、本発明における一実施の形態の排
気浄化装置を示す概略図である。また、図２は燃料噴射
系制御によるＮＯｘ量の変化を説明する図である。
浄化装置の構成等について図１を参照しながら説明す
る。ここで、図１は、本発明における一実施の形態の排
気浄化装置を示す概略図である。また、図２は燃料噴射
系制御によるＮＯｘ量の変化を説明する図である。
【００１４】図１に示すように、本発明におけるエンジ
ンとしてのディーゼルエンジン１の排気ガス排出部に
は、排気浄化装置１０が設けられている。また、排気通
路１２は、マフラ（図示省略）を介して大気に開放され
ている。排気浄化装置１０は、排気通路１１の下流側に
酸化触媒２１、この酸化触媒２１の下流側にフィルター
２２を備えている。また、酸化触媒２１には、温度を検
出する温度センサ２３が設けられている。酸化触媒２１
は、排気ガス中に含まれるＮＯを酸化しＮＯ2に転換さ
せるものである。通常、ＮＯが酸化される酸化速度は、
３００℃〜５００℃の範囲が比較的速いことが知られて
いる。酸化触媒２１は、例えば、コージェライト製のモ
リノス触媒担体にアルミナ等の触媒担持層をコーティン
グにより形成し、この担持層に白金、パラジウム等の触
媒成分を担持させたものが用いられる。また、フィルタ
ー２２は、排気ガス中に含まれるパティキュレート（本
発明における煤塵に対応している）を補集するものであ
る。このパティキュレートは、カーボンを主成分とする
粒子状物質であり、ディーゼルエンジン１から排出され
る排気ガス中に比較的多く含まれている。なお、酸化触
媒２１が本発明における酸化手段に対応し、フィルター
２２が本発明における煤塵補集手段に対応し、温度セン
サ２３が本発明における温度検出手段に対応している。
ンとしてのディーゼルエンジン１の排気ガス排出部に
は、排気浄化装置１０が設けられている。また、排気通
路１２は、マフラ（図示省略）を介して大気に開放され
ている。排気浄化装置１０は、排気通路１１の下流側に
酸化触媒２１、この酸化触媒２１の下流側にフィルター
２２を備えている。また、酸化触媒２１には、温度を検
出する温度センサ２３が設けられている。酸化触媒２１
は、排気ガス中に含まれるＮＯを酸化しＮＯ2に転換さ
せるものである。通常、ＮＯが酸化される酸化速度は、
３００℃〜５００℃の範囲が比較的速いことが知られて
いる。酸化触媒２１は、例えば、コージェライト製のモ
リノス触媒担体にアルミナ等の触媒担持層をコーティン
グにより形成し、この担持層に白金、パラジウム等の触
媒成分を担持させたものが用いられる。また、フィルタ
ー２２は、排気ガス中に含まれるパティキュレート（本
発明における煤塵に対応している）を補集するものであ
る。このパティキュレートは、カーボンを主成分とする
粒子状物質であり、ディーゼルエンジン１から排出され
る排気ガス中に比較的多く含まれている。なお、酸化触
媒２１が本発明における酸化手段に対応し、フィルター
２２が本発明における煤塵補集手段に対応し、温度セン
サ２３が本発明における温度検出手段に対応している。
【００１５】また、排気浄化装置１０には、ＥＣＵ（電
子制御ユニット）３０が設けられている。このＥＣＵ３
０は、温度センサ２３が検出した酸化触媒２１の温度デ
ータを取り込み、この温度データに基づいて、ディーゼ
ルエンジン１の燃料の噴射時期を制御するように構成さ
れている。例えば、図２に示すように、ディーゼルエン
ジン１を進角制御することで燃料の噴射時期を通常設定
よりも早くし、あるいは、ディーゼルエンジン１を遅角
制御することで燃料の噴射時期を通常設定よりも遅く
し、ディーゼルエンジン１から排出されるＮＯｘ量を調
節する。一般にエンジンの燃焼室内の燃焼条件が高温で
あるほど、ＮＯｘが多量に発生する。そして、燃料の噴
射時期を早くすると、エンジンの燃焼室内の最高温度が
高くなる傾向にある。すなわち、通常設定よりも燃料の
噴射時期を早くした場合にＮＯｘ量が増加し、通常設定
よりも燃料の噴射時期を遅くした場合にＮＯｘ量が減少
する。なお、ディーゼルエンジン１のクランク角度を制
御するＥＣＵ３０等により、本発明のＮＯｘ調節手段が
構成されている。
子制御ユニット）３０が設けられている。このＥＣＵ３
０は、温度センサ２３が検出した酸化触媒２１の温度デ
ータを取り込み、この温度データに基づいて、ディーゼ
ルエンジン１の燃料の噴射時期を制御するように構成さ
れている。例えば、図２に示すように、ディーゼルエン
ジン１を進角制御することで燃料の噴射時期を通常設定
よりも早くし、あるいは、ディーゼルエンジン１を遅角
制御することで燃料の噴射時期を通常設定よりも遅く
し、ディーゼルエンジン１から排出されるＮＯｘ量を調
節する。一般にエンジンの燃焼室内の燃焼条件が高温で
あるほど、ＮＯｘが多量に発生する。そして、燃料の噴
射時期を早くすると、エンジンの燃焼室内の最高温度が
高くなる傾向にある。すなわち、通常設定よりも燃料の
噴射時期を早くした場合にＮＯｘ量が増加し、通常設定
よりも燃料の噴射時期を遅くした場合にＮＯｘ量が減少
する。なお、ディーゼルエンジン１のクランク角度を制
御するＥＣＵ３０等により、本発明のＮＯｘ調節手段が
構成されている。
【００１６】次に、上記構成の排気浄化装置１０を用い
た排気浄化方法について、図１〜図３を参照しながら説
明する。ここで、図３は、排気浄化装置１０によるＮＯ
ｘ量調節処理を示すフローチャートである。図３に示す
排気浄化処理にしたがって、まず、排気ガスの温度Ｔを
検出する〔ステップＳ１０〕。この温度Ｔは、本実施の
形態では、酸化触媒２１の位置に設置された温度センサ
２３によって検出される温度である。そして、温度セン
サ２３で検出された温度Ｔが、酸化排気ガス中のＮＯを
触媒成分によって酸化し易い最適温度範囲（３００℃〜
５００℃）にあるか否かのチェックを行う〔ステップＳ
１２〕。温度センサ２３で検出された温度が最適温度範
囲（３００℃〜５００℃）にある場合（ステップＳ１２
のＹＥＳ）には、ディーゼルエンジン１の燃料噴射時期
の進角制御を行う〔ステップＳ１４〕。これにより、燃
料の噴射時期が早くなり、ディーゼルエンジン１から排
出されるＮＯｘ量は、燃料の噴射時期変更前よりも増加
する。一方、温度センサ２３で検出された温度が最適温
度範囲（３００℃〜５００℃）にない場合（ステップＳ
１２のＮＯ）には、ディーゼルエンジン１の燃料噴射時
期の遅角制御を行う〔ステップＳ１６〕。これにより、
燃料の噴射時期が遅くなり、ディーゼルエンジン１から
排出されるＮＯｘ量は、燃料の噴射時期変更前よりも減
少する。
た排気浄化方法について、図１〜図３を参照しながら説
明する。ここで、図３は、排気浄化装置１０によるＮＯ
ｘ量調節処理を示すフローチャートである。図３に示す
排気浄化処理にしたがって、まず、排気ガスの温度Ｔを
検出する〔ステップＳ１０〕。この温度Ｔは、本実施の
形態では、酸化触媒２１の位置に設置された温度センサ
２３によって検出される温度である。そして、温度セン
サ２３で検出された温度Ｔが、酸化排気ガス中のＮＯを
触媒成分によって酸化し易い最適温度範囲（３００℃〜
５００℃）にあるか否かのチェックを行う〔ステップＳ
１２〕。温度センサ２３で検出された温度が最適温度範
囲（３００℃〜５００℃）にある場合（ステップＳ１２
のＹＥＳ）には、ディーゼルエンジン１の燃料噴射時期
の進角制御を行う〔ステップＳ１４〕。これにより、燃
料の噴射時期が早くなり、ディーゼルエンジン１から排
出されるＮＯｘ量は、燃料の噴射時期変更前よりも増加
する。一方、温度センサ２３で検出された温度が最適温
度範囲（３００℃〜５００℃）にない場合（ステップＳ
１２のＮＯ）には、ディーゼルエンジン１の燃料噴射時
期の遅角制御を行う〔ステップＳ１６〕。これにより、
燃料の噴射時期が遅くなり、ディーゼルエンジン１から
排出されるＮＯｘ量は、燃料の噴射時期変更前よりも減
少する。
【００１７】ここで、排気通路１１を通過する排気ガス
中には、燃焼に使用されなかった酸素が残っているとと
もに、ＮＯｘが含まれている。また、この排気ガスは、
少量のＮＯ2を含むものの、その大部分がＮＯから成っ
ている。よって、この排気ガスが酸化触媒２１を通過す
る際には、温度が最適温度範囲（３００℃〜５００℃）
にあるため、排気ガス中のＮＯは触媒成分により酸化さ
れ、その一部が例えば、ＮＯ＋１／２Ｏ2→ＮＯ2の反応
によってＮＯ2に転換される。そして、酸化触媒２１を
通過した後の排気ガスは、フィルター２２へ流入する。
フィルター２２では、排気ガス中のパティキュレートが
補集されるとともに、補集されたパティキュレート中の
カーボン（Ｃ）は、例えば、ＮＯ2＋Ｃ→ＮＯ＋ＣＯ、
２ＮＯ2＋Ｃ→２ＮＯ＋ＣＯ2等によって排気ガス中のＮ
Ｏ2との反応し、ＮＯ、ＣＯ、ＣＯ 2が生成する。これに
より、パティキュレートを補集したフィルター２２を効
率的に再生することができる。
中には、燃焼に使用されなかった酸素が残っているとと
もに、ＮＯｘが含まれている。また、この排気ガスは、
少量のＮＯ2を含むものの、その大部分がＮＯから成っ
ている。よって、この排気ガスが酸化触媒２１を通過す
る際には、温度が最適温度範囲（３００℃〜５００℃）
にあるため、排気ガス中のＮＯは触媒成分により酸化さ
れ、その一部が例えば、ＮＯ＋１／２Ｏ2→ＮＯ2の反応
によってＮＯ2に転換される。そして、酸化触媒２１を
通過した後の排気ガスは、フィルター２２へ流入する。
フィルター２２では、排気ガス中のパティキュレートが
補集されるとともに、補集されたパティキュレート中の
カーボン（Ｃ）は、例えば、ＮＯ2＋Ｃ→ＮＯ＋ＣＯ、
２ＮＯ2＋Ｃ→２ＮＯ＋ＣＯ2等によって排気ガス中のＮ
Ｏ2との反応し、ＮＯ、ＣＯ、ＣＯ 2が生成する。これに
より、パティキュレートを補集したフィルター２２を効
率的に再生することができる。
【００１８】図３のステップＳ１４によってディーゼル
エンジン１から排出されるＮＯｘ量が増加する場合に
は、酸化触媒２１に流入する排気ガス中のＮＯ量も増加
する。この場合には、酸化触媒２１における温度がＮＯ
を酸化し易い最適温度範囲（３００℃〜５００℃）にあ
るため、酸化触媒２１に流入するＮＯ（ＮＯｘ）量を増
加させ、酸化触媒２１に流入するＮＯを効率的にＮＯ2
に転換させることで、酸化触媒２１でより多くのＮＯ2
を生成させることができる。そして、このＮＯ2によっ
てパティキュレートを補集したフィルター２２を効率的
に再生することができる。一方、図３のステップＳ１６
によってディーゼルエンジン１から排出されるＮＯｘ量
が減少する場合には、酸化触媒２１に流入する排気ガス
中のＮＯ量も減少する。この場合には、酸化触媒２１に
おける温度がＮＯを酸化し易い最適温度範囲（３００℃
〜５００℃）にないため、酸化触媒２１に流入するＮＯ
（ＮＯｘ）量を減少させることで、ＮＯ2の生成に用い
ることができない余分なＮＯ（ＮＯｘ）の生成を極力抑
えることができる。
エンジン１から排出されるＮＯｘ量が増加する場合に
は、酸化触媒２１に流入する排気ガス中のＮＯ量も増加
する。この場合には、酸化触媒２１における温度がＮＯ
を酸化し易い最適温度範囲（３００℃〜５００℃）にあ
るため、酸化触媒２１に流入するＮＯ（ＮＯｘ）量を増
加させ、酸化触媒２１に流入するＮＯを効率的にＮＯ2
に転換させることで、酸化触媒２１でより多くのＮＯ2
を生成させることができる。そして、このＮＯ2によっ
てパティキュレートを補集したフィルター２２を効率的
に再生することができる。一方、図３のステップＳ１６
によってディーゼルエンジン１から排出されるＮＯｘ量
が減少する場合には、酸化触媒２１に流入する排気ガス
中のＮＯ量も減少する。この場合には、酸化触媒２１に
おける温度がＮＯを酸化し易い最適温度範囲（３００℃
〜５００℃）にないため、酸化触媒２１に流入するＮＯ
（ＮＯｘ）量を減少させることで、ＮＯ2の生成に用い
ることができない余分なＮＯ（ＮＯｘ）の生成を極力抑
えることができる。
【００１９】以上のように構成した本実施の形態の排気
浄化装置１０および排気浄化装置１０を用いた排気浄化
方法によれば、酸化触媒２１の温度センサ２３で検出さ
れる温度データに基づいて燃料の噴射時期が制御され、
これによりディーゼルエンジン１から排出される排気ガ
ス中のＮＯｘを調節することができる。そして、酸化触
媒２１がＮＯを酸化しＮＯ2を生成し易い最適温度範囲
（３００℃〜５００℃）にある場合には、排気ガス中の
ＮＯｘの量を増加させ、酸化触媒２１によってＮＯ2を
積極的に生成させ、このＮＯ2をフィルター２２に補集
されたパティキュレートと反応させることができる。従
って、フィルター２２を効率的に再生することができ
る。また、酸化触媒２１がＮＯを酸化しＮＯ2を生成し
易い最適温度範囲（３００℃〜５００℃）にない場合に
は、排気ガス中のＮＯｘの量を減少させることで、酸化
触媒２１へ流入する余分なＮＯの量を極力抑えることが
できる。また、ディーゼルエンジン１を進角制御するこ
とで燃料の着火時期を早くし、排気ガス中のＮＯｘの量
を増加させ、また、ディーゼルエンジン１を遅角制御す
ることで燃料の着火時期を遅くし、排気ガス中のＮＯｘ
の量を減少させるように構成したため、比較的簡単な制
御によって、ディーゼルエンジン１から排出される排気
ガス中のＮＯｘの量を調節することができる。
浄化装置１０および排気浄化装置１０を用いた排気浄化
方法によれば、酸化触媒２１の温度センサ２３で検出さ
れる温度データに基づいて燃料の噴射時期が制御され、
これによりディーゼルエンジン１から排出される排気ガ
ス中のＮＯｘを調節することができる。そして、酸化触
媒２１がＮＯを酸化しＮＯ2を生成し易い最適温度範囲
（３００℃〜５００℃）にある場合には、排気ガス中の
ＮＯｘの量を増加させ、酸化触媒２１によってＮＯ2を
積極的に生成させ、このＮＯ2をフィルター２２に補集
されたパティキュレートと反応させることができる。従
って、フィルター２２を効率的に再生することができ
る。また、酸化触媒２１がＮＯを酸化しＮＯ2を生成し
易い最適温度範囲（３００℃〜５００℃）にない場合に
は、排気ガス中のＮＯｘの量を減少させることで、酸化
触媒２１へ流入する余分なＮＯの量を極力抑えることが
できる。また、ディーゼルエンジン１を進角制御するこ
とで燃料の着火時期を早くし、排気ガス中のＮＯｘの量
を増加させ、また、ディーゼルエンジン１を遅角制御す
ることで燃料の着火時期を遅くし、排気ガス中のＮＯｘ
の量を減少させるように構成したため、比較的簡単な制
御によって、ディーゼルエンジン１から排出される排気
ガス中のＮＯｘの量を調節することができる。
【００２０】なお、本発明は上記実施の形態のみに限定
されるものではなく、種々の応用や変形が考えられる。
例えば、上記実施の形態を応用した次の各形態を実施す
ることもできる。
されるものではなく、種々の応用や変形が考えられる。
例えば、上記実施の形態を応用した次の各形態を実施す
ることもできる。
【００２１】（Ａ）上記実施の形態では、ディーゼルエ
ンジン１の燃料の噴射時期（着火時期）を調節すること
で、ディーゼルエンジン１から排出される排気ガス中の
ＮＯｘの量を調節する場合について記載したが、排気ガ
ス中のＮＯｘの量を調節する手段はこれに限定されず、
必要に応じて種々変更可能である。例えば、以下に示す
第１〜第４の手段を用いることができる。第１の手段と
して、インタークーラーや吸気絞りを用いて吸気温度を
制御することで、排気ガス中のＮＯｘ量を調節すること
ができる。この場合は、吸気温度を下げることによりＮ
Ｏｘ量が増加し、吸気温度を上げることによりＮＯｘ量
が減少する。また、第２の手段として、燃料噴射圧力を
制御することで、排気ガス中のＮＯｘ量を調節すること
ができる。この場合は、燃料噴射圧力を上げることによ
りＮＯｘ量が増加し、燃料噴射圧力を下げることにより
ＮＯｘ量が減少する。また、第３の手段として、パイロ
ット噴射制御を行うか否かで、排気ガス中のＮＯｘ量を
調節することができる。パイロット噴射制御を行わない
場合にＮＯｘ量が増加し、パイロット噴射制御を行う場
合にＮＯｘ量が減少する。また、第４の手段として、Ｅ
ＧＲ（排気再循環）制御を行うか否かで、排気ガス中の
ＮＯｘ量を調節することができる。ＥＧＲ（排気再循
環）制御を行った場合、不活性ガスである排気ガスが吸
気に混入されるため、エンジンの燃焼室内の温度が下が
り、ＮＯｘ量が減少する。したがって、ＥＧＲ制御を行
った場合にＮＯｘ量が減少し、ＥＧＲ制御を行わない場
合にＮＯｘ量が増加する。なお、ＥＧＲ制御について
は、ＥＧＲ量を細かく制御することも可能であり、この
場合は、ＥＧＲ量を多くするほど、ＮＯｘ量は減少す
る。
ンジン１の燃料の噴射時期（着火時期）を調節すること
で、ディーゼルエンジン１から排出される排気ガス中の
ＮＯｘの量を調節する場合について記載したが、排気ガ
ス中のＮＯｘの量を調節する手段はこれに限定されず、
必要に応じて種々変更可能である。例えば、以下に示す
第１〜第４の手段を用いることができる。第１の手段と
して、インタークーラーや吸気絞りを用いて吸気温度を
制御することで、排気ガス中のＮＯｘ量を調節すること
ができる。この場合は、吸気温度を下げることによりＮ
Ｏｘ量が増加し、吸気温度を上げることによりＮＯｘ量
が減少する。また、第２の手段として、燃料噴射圧力を
制御することで、排気ガス中のＮＯｘ量を調節すること
ができる。この場合は、燃料噴射圧力を上げることによ
りＮＯｘ量が増加し、燃料噴射圧力を下げることにより
ＮＯｘ量が減少する。また、第３の手段として、パイロ
ット噴射制御を行うか否かで、排気ガス中のＮＯｘ量を
調節することができる。パイロット噴射制御を行わない
場合にＮＯｘ量が増加し、パイロット噴射制御を行う場
合にＮＯｘ量が減少する。また、第４の手段として、Ｅ
ＧＲ（排気再循環）制御を行うか否かで、排気ガス中の
ＮＯｘ量を調節することができる。ＥＧＲ（排気再循
環）制御を行った場合、不活性ガスである排気ガスが吸
気に混入されるため、エンジンの燃焼室内の温度が下が
り、ＮＯｘ量が減少する。したがって、ＥＧＲ制御を行
った場合にＮＯｘ量が減少し、ＥＧＲ制御を行わない場
合にＮＯｘ量が増加する。なお、ＥＧＲ制御について
は、ＥＧＲ量を細かく制御することも可能であり、この
場合は、ＥＧＲ量を多くするほど、ＮＯｘ量は減少す
る。
【００２２】（Ｂ）また、上記実施の形態では、排気通
路１１と排気通路１２との間に、酸化触媒２１とフィル
ター２２が直列に配置される場合について記載したが、
酸化触媒やフィルターの設置数、配列、酸化触媒および
フィルターを備えた径路の数等については限定されず、
必要に応じて種々変更可能である。
路１１と排気通路１２との間に、酸化触媒２１とフィル
ター２２が直列に配置される場合について記載したが、
酸化触媒やフィルターの設置数、配列、酸化触媒および
フィルターを備えた径路の数等については限定されず、
必要に応じて種々変更可能である。
【００２３】（Ｃ）また、上記実施の形態では、温度セ
ンサ２３によって酸化触媒２１における温度を検出する
場合について記載したが、温度センサを設ける位置は、
ＮＯｘ量を調節する制御形態等、必要に応じて種々変更
可能であり、例えば、排気ガスの温度を直接検出する構
成としてもよい。なお、エンジンの運転状態が急激に変
化した時など、排気ガスと酸化触媒の温度は常に一致す
るわけではないが、通常の運転状態では、ほぼ等しい状
態が多い為、実質的にはどちらを使用しても問題はな
い。
ンサ２３によって酸化触媒２１における温度を検出する
場合について記載したが、温度センサを設ける位置は、
ＮＯｘ量を調節する制御形態等、必要に応じて種々変更
可能であり、例えば、排気ガスの温度を直接検出する構
成としてもよい。なお、エンジンの運転状態が急激に変
化した時など、排気ガスと酸化触媒の温度は常に一致す
るわけではないが、通常の運転状態では、ほぼ等しい状
態が多い為、実質的にはどちらを使用しても問題はな
い。
【００２４】（Ｄ）また、上記実施の形態では、ディー
ゼルエンジン１に設置された排気浄化装置１０について
記載したが、ディーゼルエンジン以外の各種のエンジン
に本発明を適用することもできる。例えば、ガソリンエ
ンジンの中でも比較的パティキュレートを排出し易いリ
ーンバーンエンジンに本発明を適用することができる。
なお、ガソリンエンジンの場合は、スパークプラグによ
る点火時期を早くすることで、燃料の着火時期が早くな
り、排気ガス中のＮＯｘ量を増加させることができ、ま
た、スパークプラグによる点火時期を遅くすることで、
燃料の着火時期が遅くなり、排気ガス中のＮＯｘ量を減
少させることができる。
ゼルエンジン１に設置された排気浄化装置１０について
記載したが、ディーゼルエンジン以外の各種のエンジン
に本発明を適用することもできる。例えば、ガソリンエ
ンジンの中でも比較的パティキュレートを排出し易いリ
ーンバーンエンジンに本発明を適用することができる。
なお、ガソリンエンジンの場合は、スパークプラグによ
る点火時期を早くすることで、燃料の着火時期が早くな
り、排気ガス中のＮＯｘ量を増加させることができ、ま
た、スパークプラグによる点火時期を遅くすることで、
燃料の着火時期が遅くなり、排気ガス中のＮＯｘ量を減
少させることができる。
【００２５】（Ｅ）また、上記実施の形態では、温度セ
ンサ２３により最適温度範囲（３００℃〜５００℃）に
あると判断された時は、常に、ＮＯｘ量調節手段を作動
させるようにしているが、フィルター２２に補集された
パティキュレートが多い場合のみ、ＮＯｘ量調節手段を
作動させ、再生を促進することもできる。この一例のフ
ローチャート（別の実施の形態のＮＯｘ量調節処理を示
すフローチャート）を、図４に示す。この別の実施の形
態では、フィルター２２の上流及び下流に圧力センサを
配置し、上流側の圧力Ｐ１及び下流側の圧力Ｐ２を検出
する〔ステップＳ２０〕。そして、前記圧力センサの検
出値Ｐ１、Ｐ２の差より、フィルター２２による圧力損
失の値を想定する。具体的には、前記検出値の差と一定
値との比較を行い〔ステップＳ２２〕、検出値の差が一
定値より大きい場合（ステップＳ２２のＹＥＳ）のみ、
本実施の形態と同様の排気ガスの温度の検出及び以降の
ステップを実施する〔ステップＳ１０〜Ｓ１６〕。
ンサ２３により最適温度範囲（３００℃〜５００℃）に
あると判断された時は、常に、ＮＯｘ量調節手段を作動
させるようにしているが、フィルター２２に補集された
パティキュレートが多い場合のみ、ＮＯｘ量調節手段を
作動させ、再生を促進することもできる。この一例のフ
ローチャート（別の実施の形態のＮＯｘ量調節処理を示
すフローチャート）を、図４に示す。この別の実施の形
態では、フィルター２２の上流及び下流に圧力センサを
配置し、上流側の圧力Ｐ１及び下流側の圧力Ｐ２を検出
する〔ステップＳ２０〕。そして、前記圧力センサの検
出値Ｐ１、Ｐ２の差より、フィルター２２による圧力損
失の値を想定する。具体的には、前記検出値の差と一定
値との比較を行い〔ステップＳ２２〕、検出値の差が一
定値より大きい場合（ステップＳ２２のＹＥＳ）のみ、
本実施の形態と同様の排気ガスの温度の検出及び以降の
ステップを実施する〔ステップＳ１０〜Ｓ１６〕。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
エンジンから排出される排気ガス中のＮＯｘの量を調節
することで、フィルターの再生を効率的に行うことがで
きる、合理的な排気浄化技術を実現することができる。
エンジンから排出される排気ガス中のＮＯｘの量を調節
することで、フィルターの再生を効率的に行うことがで
きる、合理的な排気浄化技術を実現することができる。
【図１】本発明における一実施の形態の排気浄化装置を
示す概略図である。
示す概略図である。
【図２】燃料噴射系制御によるＮＯｘ量の変化を説明す
る図である。
る図である。
【図３】ＮＯｘ量調節処理を示すフローチャートであ
る。
る。
【図４】別の実施の形態のＮＯｘ量調節処理を示すフロ
ーチャートである。
ーチャートである。
１…エンジン（ディーゼルエンジン） １０…排気浄化装置 １１，１２…排気通路 ２１…酸化触媒 ２２…フィルター ２３…温度センサ
───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｂ０１Ｄ 53/81 Ｆ０２Ｍ 25/07 ５７０Ｊ ４Ｄ０４８ 53/94 Ｂ０１Ｄ 53/34 ＺＡＢ ４Ｄ０５８ Ｆ０２Ｄ 21/08 ３０１ １２９Ａ 41/04 ３８５ 53/36 １０３Ｂ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５７０ Ｆターム(参考） 3G062 AA01 BA05 GA06 GA09 GA15 GA22 3G090 AA03 AA06 BA01 CA01 DA04 DA11 EA02 EA04 EA06 EA07 3G092 AA01 AA02 AA17 BA08 BA09 BB06 BB13 DC01 DC09 DC15 EA03 EA04 FA18 HB02X HC09X HD02Z HD07X 3G301 HA01 HA02 HA13 JA24 LA01 LB11 MA18 PB05Z PD12Z PD15Z 4D002 AA12 AB01 AC10 BA04 BA05 BA14 DA25 DA46 EA07 GA02 GA03 GB01 GB03 4D048 AA06 AA14 AB01 BA03Y BA10Y BA30Y BA31Y BA41Y BB02 CA01 CC38 CD05 DA01 DA02 DA06 DA08 DA13 DA20 4D058 MA41 SA08 TA06
Claims (5)
- 【請求項１】 エンジンから排出される排気ガスを浄化
するエンジンの排気浄化装置であって、 排気ガス中のＮＯｘの量を調節するＮＯｘ量調節手段
と、前記排気ガス中のＮＯを酸化する酸化手段と、該酸
化手段の下流に設けられ前記排気ガス中の煤塵を補集す
る煤塵補集手段と、前記排気ガスまたは前記酸化手段の
温度を検出する温度検出手段とを備え、 前記温度検出手段によって検出される温度データに基づ
いて前記ＮＯｘ量調節手段が制御され、前記酸化手段へ
流入するＮＯｘの量が調節されるように構成されている
ことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載したエンジンの排気浄化
装置であって、 前記ＮＯｘ量調節手段は、前記エンジンにおける燃料の
着火時期を調節するように構成されていることを特徴と
するエンジンの排気浄化装置。 - 【請求項３】 請求項１に記載したエンジンの排気浄化
装置であって、 前記ＮＯｘ量調節手段は、前記エンジンにおけるＥＧＲ
の制御手段であることを特徴とするエンジンの排気浄化
装置。 - 【請求項４】 エンジンから排出される排気ガス中のＮ
Ｏｘの量を調節するＮＯｘ量調節手段と、前記排気ガス
中のＮＯを酸化する酸化手段と、該酸化手段の下流に設
けられ前記排気ガス中の煤塵を補集する煤塵補集手段
と、前記排気ガスまたは前記酸化手段の温度を検出する
温度検出手段とを設け、 前記温度検出手段によって前記排気ガスまたは前記酸化
手段の温度を検出し、該温度データに基づいて前記ＮＯ
ｘ量調節手段を制御し、前記酸化手段へ流入する排気ガ
ス中のＮＯｘの量を調節し、前記酸化手段によってＮＯ
ｘ中のＮＯを酸化し、ＮＯ2を生成させ、前記煤塵補集
手段によって前記排気ガス中の煤塵を補集し、該煤塵補
集手段で補集された煤塵を前記ＮＯ2と反応させ、前記
煤塵補集手段を再生することを特徴とするエンジンの排
気浄化方法。 - 【請求項５】 請求項４に記載したエンジンの排気浄化
方法であって、 前記ＮＯｘ量調節手段によって前記エンジンにおける燃
料の着火時期を調節し、前記排気ガス中のＮＯｘの量を
調節することを特徴とするエンジンの排気浄化方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000111205A JP2001295631A (ja) | 2000-04-12 | 2000-04-12 | エンジンの排気浄化装置および排気浄化方法 |
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|---|---|---|---|
| JP2000111205A JP2001295631A (ja) | 2000-04-12 | 2000-04-12 | エンジンの排気浄化装置および排気浄化方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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|---|---|---|---|
| JP2000111205A Pending JP2001295631A (ja) | 2000-04-12 | 2000-04-12 | エンジンの排気浄化装置および排気浄化方法 |
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|---|---|
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030082754A (ko) * | 2002-04-18 | 2003-10-23 | 현대자동차주식회사 | 이중관 배기구조를 이용한 디젤 입자상물질 제거장치 |
| JP2013072328A (ja) * | 2011-09-27 | 2013-04-22 | Isuzu Motors Ltd | 内燃機関の排気浄化システム、内燃機関、及び内燃機関の排気浄化方法 |
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2000
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