JP2002276422A - 排気ガス浄化装置及びその再生制御方法 - Google Patents
排気ガス浄化装置及びその再生制御方法Info
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- JP2002276422A JP2002276422A JP2001074305A JP2001074305A JP2002276422A JP 2002276422 A JP2002276422 A JP 2002276422A JP 2001074305 A JP2001074305 A JP 2001074305A JP 2001074305 A JP2001074305 A JP 2001074305A JP 2002276422 A JP2002276422 A JP 2002276422A
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- exhaust gas
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Abstract
(57)【要約】
【課題】連続再生型ＤＰＦ装置を備えた排気ガス浄化装
置において、フィルタ下流側に設けたＮＯｘ吸蔵還元型
触媒のＮＯｘ吸蔵性能を効率よく回復して、フィルタ再
生時に発生するＮＯｘを効率よく浄化でき、フィルタ再
生時に発生するＮＯｘの放出を防止できる排気ガス浄化
装置及びその再生制御方法を提供する。 【解決手段】ディーゼルエンジンＥの排気通路２に設け
られ、酸化触媒３ａとフィルタ３ｂ、又は、触媒付フィ
ルタ３Ａｂを有する連続再生型ＤＰＦ装置３，３Ａを備
えた排気ガス浄化装置１０，１０Ａにおいて、前記フィ
ルタ３ｂ，３Ａｂの下流側に、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒４
を配設し、前記フィルタ３ｂ，３Ａｂの再生操作の場合
のみ、一時的にリッチ燃焼モードに切替えて前記ＮＯｘ
吸蔵還元型触媒４のＮＯｘ吸蔵機能を回復させる再生制
御手段５１を備えて構成する。
置において、フィルタ下流側に設けたＮＯｘ吸蔵還元型
触媒のＮＯｘ吸蔵性能を効率よく回復して、フィルタ再
生時に発生するＮＯｘを効率よく浄化でき、フィルタ再
生時に発生するＮＯｘの放出を防止できる排気ガス浄化
装置及びその再生制御方法を提供する。 【解決手段】ディーゼルエンジンＥの排気通路２に設け
られ、酸化触媒３ａとフィルタ３ｂ、又は、触媒付フィ
ルタ３Ａｂを有する連続再生型ＤＰＦ装置３，３Ａを備
えた排気ガス浄化装置１０，１０Ａにおいて、前記フィ
ルタ３ｂ，３Ａｂの下流側に、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒４
を配設し、前記フィルタ３ｂ，３Ａｂの再生操作の場合
のみ、一時的にリッチ燃焼モードに切替えて前記ＮＯｘ
吸蔵還元型触媒４のＮＯｘ吸蔵機能を回復させる再生制
御手段５１を備えて構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ディーゼルエンジ
ンの粒子状物質を捕集して排気ガスを浄化する排気ガス
浄化装置及びその再生制御方法に関するものである。
ンの粒子状物質を捕集して排気ガスを浄化する排気ガス
浄化装置及びその再生制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ディーゼルエンジンから排出される粒子
状物質（ＰＭ：パティキュレート：以下ＰＭ）の排出量
は、窒素酸化物（以下ＮＯｘ），一酸化炭素（以下Ｃ
Ｏ）そして炭化水素（以下ＨＣ）等と共に年々規制が強
化されてきており、このＰＭをディーゼルパティキュレ
ートフィルタ（ＤＰＦ：Diesel Particulate Filter ：
以下ＤＰＦ）と呼ばれるフィルタで捕集して、外部へ排
出されるＰＭの量を低減する技術が開発されている。
状物質（ＰＭ：パティキュレート：以下ＰＭ）の排出量
は、窒素酸化物（以下ＮＯｘ），一酸化炭素（以下Ｃ
Ｏ）そして炭化水素（以下ＨＣ）等と共に年々規制が強
化されてきており、このＰＭをディーゼルパティキュレ
ートフィルタ（ＤＰＦ：Diesel Particulate Filter ：
以下ＤＰＦ）と呼ばれるフィルタで捕集して、外部へ排
出されるＰＭの量を低減する技術が開発されている。
【０００３】このＰＭを捕集するＤＰＦにはセラミック
製のモノリスハニカム型ウオールフロータイプのフィル
タや、セラミックや金属を繊維状にした繊維型タイプの
フィルタ等があり、これらのＤＰＦを用いた排気ガス浄
化装置は、他の排気ガス浄化装置と同様に、エンジンの
排気管に設置され、エンジンで発生する排気ガスを浄化
して排出している。
製のモノリスハニカム型ウオールフロータイプのフィル
タや、セラミックや金属を繊維状にした繊維型タイプの
フィルタ等があり、これらのＤＰＦを用いた排気ガス浄
化装置は、他の排気ガス浄化装置と同様に、エンジンの
排気管に設置され、エンジンで発生する排気ガスを浄化
して排出している。
【０００４】しかし、このＰＭ捕集用のＤＰＦは、ＰＭ
の捕集に伴って目詰まりが進行し、捕集したＰＭの量に
略比例して排気ガス圧力（排圧）が上昇するので、この
ＤＰＦからＰＭを除去する必要があり、幾つかの方法及
び装置が開発されている。
の捕集に伴って目詰まりが進行し、捕集したＰＭの量に
略比例して排気ガス圧力（排圧）が上昇するので、この
ＤＰＦからＰＭを除去する必要があり、幾つかの方法及
び装置が開発されている。
【０００５】その一つに、ＣＲＴ(Continuously Regere
rating Trap) と呼ばれる連続再生型ＤＰＦ装置があ
る。この連続再生型ＤＰＦ装置２０Ａは、図３に示すよ
うに、酸化触媒２１Ａとフィルタ２２Ａとで構成されて
いる。
rating Trap) と呼ばれる連続再生型ＤＰＦ装置があ
る。この連続再生型ＤＰＦ装置２０Ａは、図３に示すよ
うに、酸化触媒２１Ａとフィルタ２２Ａとで構成されて
いる。
【０００６】この上流側の酸化触媒２１Ａは白金（Ｐ
ｔ）等を担持した酸化触媒で形成され、この酸化触媒２
１Ａは、ＨＣとＣＯをＣＯ2 （二酸化炭素）とＨ2 Ｏ
（水）に変化させると共に、排気ガス中のＮＯｘのうち
ＮＯ（一酸化窒素）を（２ＮＯ＋Ｏ2 →ＮＯ2 ）の反応
によりＮＯ2 （二酸化窒素）に効率よく変化させ、ＮＯ
2の比率を高める役割を担っている。
ｔ）等を担持した酸化触媒で形成され、この酸化触媒２
１Ａは、ＨＣとＣＯをＣＯ2 （二酸化炭素）とＨ2 Ｏ
（水）に変化させると共に、排気ガス中のＮＯｘのうち
ＮＯ（一酸化窒素）を（２ＮＯ＋Ｏ2 →ＮＯ2 ）の反応
によりＮＯ2 （二酸化窒素）に効率よく変化させ、ＮＯ
2の比率を高める役割を担っている。
【０００７】そして、下流側のフィルタ２２Ａは、コー
ディエライトと呼ばれる素焼きの蜂の巣状のモノリスを
使用したウオールフロー・タイプのフィルタ等で形成さ
れ、このフィルタでＰＭを捕集する。
ディエライトと呼ばれる素焼きの蜂の巣状のモノリスを
使用したウオールフロー・タイプのフィルタ等で形成さ
れ、このフィルタでＰＭを捕集する。
【０００８】この捕集により堆積したＰＭのＣ（炭素）
成分は、図４に示すエンジン運転状態の領域Ａでは、上
流側の酸化触媒２１Ａで濃度を高められたＮＯ2 によ
り、フィルタ２２Ａ上で（２ＮＯ2 ＋Ｃ→ＣＯ2 ＋２Ｎ
Ｏ）の反応をして、酸化されＣＯ2 となり除去される。
また、図４に示す領域Ｂでは、フィルタ２２Ａ上で（Ｃ
＋Ｏ2 →ＣＯ2 ）の反応により、Ｏ2 （酸素）で酸化さ
れＣＯ2 となり除去される。
成分は、図４に示すエンジン運転状態の領域Ａでは、上
流側の酸化触媒２１Ａで濃度を高められたＮＯ2 によ
り、フィルタ２２Ａ上で（２ＮＯ2 ＋Ｃ→ＣＯ2 ＋２Ｎ
Ｏ）の反応をして、酸化されＣＯ2 となり除去される。
また、図４に示す領域Ｂでは、フィルタ２２Ａ上で（Ｃ
＋Ｏ2 →ＣＯ2 ）の反応により、Ｏ2 （酸素）で酸化さ
れＣＯ2 となり除去される。
【０００９】この装置では、Ｏ2 でＰＭを燃焼させる場
合と比べて、ＮＯ2 を用いることにより、３５０℃程度
の低温でＰＭを燃焼させることが可能となる。そのた
め、従来のＯ2 による高温におけるＰＭ燃焼の際に発生
するＰＭの急速燃焼によるフィルタの溶損を回避でき
る。
合と比べて、ＮＯ2 を用いることにより、３５０℃程度
の低温でＰＭを燃焼させることが可能となる。そのた
め、従来のＯ2 による高温におけるＰＭ燃焼の際に発生
するＰＭの急速燃焼によるフィルタの溶損を回避でき
る。
【００１０】しかしながら、この連続再生型ＤＰＦ装置
２０Ａでは、通常のエンジンの運転状態では、ＰＭを捕
集しながら、上述のメカニズムにより、フィルタで捕集
したＰＭを燃焼除去しているが、アイドリング運転を下
り坂運転等の排気ガス温度が２５０℃よりも低く、酸化
触媒の活性が低下するエンジンの運転状態（図４の領域
Ｃ）や、排気ガス温度がＮＯ2 とＰＭの反応温度（４５
０℃）よりも高く、Ｏ2 とＰＭの反応温度（６００℃以
上）よりも低いエンジンの運転状態（図４の領域Ｄ）に
おいては、ＰＭの燃焼除去が行われず、ＰＭがフィルタ
２２Ａに継続的に堆積するので、フィルタ２２Ａが目詰
まりすることになる。
２０Ａでは、通常のエンジンの運転状態では、ＰＭを捕
集しながら、上述のメカニズムにより、フィルタで捕集
したＰＭを燃焼除去しているが、アイドリング運転を下
り坂運転等の排気ガス温度が２５０℃よりも低く、酸化
触媒の活性が低下するエンジンの運転状態（図４の領域
Ｃ）や、排気ガス温度がＮＯ2 とＰＭの反応温度（４５
０℃）よりも高く、Ｏ2 とＰＭの反応温度（６００℃以
上）よりも低いエンジンの運転状態（図４の領域Ｄ）に
おいては、ＰＭの燃焼除去が行われず、ＰＭがフィルタ
２２Ａに継続的に堆積するので、フィルタ２２Ａが目詰
まりすることになる。
【００１１】そのため、この連続再生型ＤＰＦ装置２０
Ａにおいても、フィルタ２２Ａの目詰まり状態をフィル
タ２２Ａ前後の排気圧力センサ５２Ａ，５３Ａ等で監視
し、フィルタ２２Ａの再生が必要であると判断した時
は、エンジンの燃料噴射において主噴射のタイミングの
遅延（リタード）操作や後噴射（ポストインジェクショ
ン）等の燃料噴射制御を行ったり、吸気絞りを行ったり
することにより、排気ガス温度を上昇させて再生処理を
行っている。
Ａにおいても、フィルタ２２Ａの目詰まり状態をフィル
タ２２Ａ前後の排気圧力センサ５２Ａ，５３Ａ等で監視
し、フィルタ２２Ａの再生が必要であると判断した時
は、エンジンの燃料噴射において主噴射のタイミングの
遅延（リタード）操作や後噴射（ポストインジェクショ
ン）等の燃料噴射制御を行ったり、吸気絞りを行ったり
することにより、排気ガス温度を上昇させて再生処理を
行っている。
【００１２】また、図５に示すような別のＣＳＦ(Catal
yzed Soot Filter) と呼ばれる連続再生型ＤＰＦ装置２
０Ｂがある。この連続再生型ＤＰＦ装置２０Ｂは、触媒
付きフィルタ２２Ｂとで構成され、図６に示すような低
温の領域Ａでは、主に（２ＮＯ＋Ｏ2 →２ＮＯ2 ）、
（２ＮＯ2 ＋Ｃ→ＣＯ2 ＋２ＮＯ）の反応により、ま
た、領域Ｂでは、（４ＣｅＯ2 ＋Ｃ→２Ｃｅ2 Ｏ3 ＋Ｃ
Ｏ2 ，２ＣｅＯ3 ＋Ｏ2 →４ＣｅＯ2 ）の反応により、
そして、領域Ｃでは、（Ｃ＋Ｏ2 →ＣＯ2 ）の反応によ
りＰＭを酸化してＣＯ2 にして排出している。
yzed Soot Filter) と呼ばれる連続再生型ＤＰＦ装置２
０Ｂがある。この連続再生型ＤＰＦ装置２０Ｂは、触媒
付きフィルタ２２Ｂとで構成され、図６に示すような低
温の領域Ａでは、主に（２ＮＯ＋Ｏ2 →２ＮＯ2 ）、
（２ＮＯ2 ＋Ｃ→ＣＯ2 ＋２ＮＯ）の反応により、ま
た、領域Ｂでは、（４ＣｅＯ2 ＋Ｃ→２Ｃｅ2 Ｏ3 ＋Ｃ
Ｏ2 ，２ＣｅＯ3 ＋Ｏ2 →４ＣｅＯ2 ）の反応により、
そして、領域Ｃでは、（Ｃ＋Ｏ2 →ＣＯ2 ）の反応によ
りＰＭを酸化してＣＯ2 にして排出している。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の連続再生型ＤＰＦ装置２０Ａ，２０Ｂにおいては、Ｎ
Ｏ2 でＰＭを酸化する過程があるため、ＰＭを酸化して
フィルタ２２Ａ，２２Ｂを再生する際に、ＮＯが発生す
るという問題がある。
の連続再生型ＤＰＦ装置２０Ａ，２０Ｂにおいては、Ｎ
Ｏ2 でＰＭを酸化する過程があるため、ＰＭを酸化して
フィルタ２２Ａ，２２Ｂを再生する際に、ＮＯが発生す
るという問題がある。
【００１４】そのため、フィルタ２２Ａ，２２Ｂの下流
側にＳＣＲ（Selective CatalyticReduction ：選択触
媒還元方式）のＮＯｘ除去触媒を配置し、このＮＯやＮ
Ｏ2の方を優先的（選択的）に還元剤と反応させる選択
還元触媒により、ＮＯｘをＮ2 （窒素）とＨ2 Ｏに還元
し、ＮＯの排出を回避する排気ガス浄化装置が考えられ
ている。
側にＳＣＲ（Selective CatalyticReduction ：選択触
媒還元方式）のＮＯｘ除去触媒を配置し、このＮＯやＮ
Ｏ2の方を優先的（選択的）に還元剤と反応させる選択
還元触媒により、ＮＯｘをＮ2 （窒素）とＨ2 Ｏに還元
し、ＮＯの排出を回避する排気ガス浄化装置が考えられ
ている。
【００１５】しかしながら、このＳＣＲのＮＯｘ除去触
媒においては、ＮＯｘを酸化雰囲気中で還元するため、
ＮＨ3 （アンモニア）やＣＨ4 Ｎ2 Ｏ（尿素）等の還元
剤の投入が必要となり、車両等の場合にはこの還元剤用
のタンクや還元剤の噴射装置等の諸設備の追設が必要と
なるという問題がある。
媒においては、ＮＯｘを酸化雰囲気中で還元するため、
ＮＨ3 （アンモニア）やＣＨ4 Ｎ2 Ｏ（尿素）等の還元
剤の投入が必要となり、車両等の場合にはこの還元剤用
のタンクや還元剤の噴射装置等の諸設備の追設が必要と
なるという問題がある。
【００１６】一方、排気ガス中のＮＯｘを除去するため
の触媒として、特許公報第２６００４９２号や特願２０
００−０９８１８３号等に記載されているＮＯｘ吸蔵還
元型触媒がある。
の触媒として、特許公報第２６００４９２号や特願２０
００−０９８１８３号等に記載されているＮＯｘ吸蔵還
元型触媒がある。
【００１７】このＮＯｘ吸蔵還元型触媒は、空燃比がリ
ーンの時にはＮＯｘを吸蔵し、空燃比がリッチの時には
ＮＯｘを放出及び還元浄化するものであり、このＮＯｘ
吸蔵還元触媒の担持層表面における活性金属の配置と、
ＮＯｘの還元浄化のメカニズムを図７〜図９に示す。
ーンの時にはＮＯｘを吸蔵し、空燃比がリッチの時には
ＮＯｘを放出及び還元浄化するものであり、このＮＯｘ
吸蔵還元触媒の担持層表面における活性金属の配置と、
ＮＯｘの還元浄化のメカニズムを図７〜図９に示す。
【００１８】このＮＯｘ吸蔵還元型触媒の触媒構造体３
０は、排気ガスの通路となるセル３６を有する担持体３
５上に、多孔質のゼオライトやアルミナ等の多孔質コー
ト材で形成された担持層３１が形成され、この担持層３
１に、ＮＯｘ吸蔵機能を持つカリウム（Ｋ）、バリウム
（Ｂａ）、ランタン（Ｌａ）等のＮＯｘ吸蔵物質（Ｒ）
３２ａと酸化触媒機能を有する白金（Ｐｔ）等の触媒活
性金属３２ｂとが担持され、排気ガス中のＯ2 濃度及び
ＣＯ濃度によってＮＯｘ吸蔵とＮＯｘ放出及び還元浄化
の機能を果たしている。
０は、排気ガスの通路となるセル３６を有する担持体３
５上に、多孔質のゼオライトやアルミナ等の多孔質コー
ト材で形成された担持層３１が形成され、この担持層３
１に、ＮＯｘ吸蔵機能を持つカリウム（Ｋ）、バリウム
（Ｂａ）、ランタン（Ｌａ）等のＮＯｘ吸蔵物質（Ｒ）
３２ａと酸化触媒機能を有する白金（Ｐｔ）等の触媒活
性金属３２ｂとが担持され、排気ガス中のＯ2 濃度及び
ＣＯ濃度によってＮＯｘ吸蔵とＮＯｘ放出及び還元浄化
の機能を果たしている。
【００１９】このＮＯｘ吸蔵還元型触媒３０において
は、通常のディーゼルエンジンや希薄燃焼ガソリンエン
ジン等のように、排気ガス中にＯ2 が含まれる希薄（リ
ーン）空燃比の運転条件下では、図９（ａ）に示すよう
に、排気ガス中のＮＯは、この排気ガス中のＯ2 によ
り、白金等の触媒金属３２ｂの酸化機能によっで酸化さ
れてＮＯ2 になる。そして、ＮＯ2 は、バリウム（Ｂ
ａ）等のＮＯｘ吸蔵物質３２ａが硝酸塩（例えばＢａ
（ＮＯ3 ）2 ）等の形で吸蔵するので排気ガス中のＮＯ
ｘが浄化される。
は、通常のディーゼルエンジンや希薄燃焼ガソリンエン
ジン等のように、排気ガス中にＯ2 が含まれる希薄（リ
ーン）空燃比の運転条件下では、図９（ａ）に示すよう
に、排気ガス中のＮＯは、この排気ガス中のＯ2 によ
り、白金等の触媒金属３２ｂの酸化機能によっで酸化さ
れてＮＯ2 になる。そして、ＮＯ2 は、バリウム（Ｂ
ａ）等のＮＯｘ吸蔵物質３２ａが硝酸塩（例えばＢａ
（ＮＯ3 ）2 ）等の形で吸蔵するので排気ガス中のＮＯ
ｘが浄化される。
【００２０】しかし、この状態が継続すると、ＮＯｘ吸
蔵機能を持つＮＯｘ吸蔵物質３２ａは、全て硝酸塩等に
変化してＮＯｘ吸蔵機能を失ってしまうので、エンジン
の運転状態を変更して、理論空燃比及び理論空燃比に近
い空燃比であるリッチ燃焼を行って、リッチスパイクガ
スと呼ばれる、排気ガス中のＯ2 を略ゼロとした高温の
排気ガスを発生させて、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３０に送
る。
蔵機能を持つＮＯｘ吸蔵物質３２ａは、全て硝酸塩等に
変化してＮＯｘ吸蔵機能を失ってしまうので、エンジン
の運転状態を変更して、理論空燃比及び理論空燃比に近
い空燃比であるリッチ燃焼を行って、リッチスパイクガ
スと呼ばれる、排気ガス中のＯ2 を略ゼロとした高温の
排気ガスを発生させて、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３０に送
る。
【００２１】図９（ｂ）に示すように、このリッチスパ
イクガスにより、ＮＯｘを吸蔵したＮＯｘ吸蔵物質３２
ａの硝酸塩（硝酸バリウム）等は元の状態（バリウム）
に戻り、ＮＯ2 を放出する。この放出されたＮＯ2 は、
排気ガス中に酸素が存在しないので、酸化触媒３２ｂ上
で排気ガス中のＣＯ，ＨＣ，Ｈ2 等を還元剤として、Ｈ
2 Ｏ，ＣＯ2 ，Ｎ2 に還元され浄化される。
イクガスにより、ＮＯｘを吸蔵したＮＯｘ吸蔵物質３２
ａの硝酸塩（硝酸バリウム）等は元の状態（バリウム）
に戻り、ＮＯ2 を放出する。この放出されたＮＯ2 は、
排気ガス中に酸素が存在しないので、酸化触媒３２ｂ上
で排気ガス中のＣＯ，ＨＣ，Ｈ2 等を還元剤として、Ｈ
2 Ｏ，ＣＯ2 ，Ｎ2 に還元され浄化される。
【００２２】つまり、ディーゼルエンジンにおいては、
通常の運転は希薄燃焼で行い、ＮＯｘをＮＯｘ吸蔵触媒
３２ａに吸蔵し、この希薄燃焼と交互に行うＮＯｘ吸蔵
機能回復のためのリッチ燃焼運転条件下では、吸蔵した
ＮＯｘを放出すると共に、酸化触媒３２ｂにより、ＮＯ
ｘを還元して、排気ガスを継続的に浄化している。
通常の運転は希薄燃焼で行い、ＮＯｘをＮＯｘ吸蔵触媒
３２ａに吸蔵し、この希薄燃焼と交互に行うＮＯｘ吸蔵
機能回復のためのリッチ燃焼運転条件下では、吸蔵した
ＮＯｘを放出すると共に、酸化触媒３２ｂにより、ＮＯ
ｘを還元して、排気ガスを継続的に浄化している。
【００２３】そして、特願２０００−０９８１８３号で
は、このＮＯｘ吸蔵触媒の担持層表面にＣｅ，Ｚｒ等の
酸素（Ｏ2 ）吸蔵物質を担持させ、このＯ2 吸蔵物質の
Ｏ2吸蔵及び放出機能を利用することにより、エンジン
の空燃比をリッチからリーンへの運転条件を切替えた時
の初期状態におけるＮＯｘ吸蔵性能を改善すると共に、
リーンからリッチへ切り替えた時の初期状態におけるＮ
Ｏｘ浄化率を改善し、全体として排気ガス中のＮＯｘに
対する浄化性能を著しく向上させている。
は、このＮＯｘ吸蔵触媒の担持層表面にＣｅ，Ｚｒ等の
酸素（Ｏ2 ）吸蔵物質を担持させ、このＯ2 吸蔵物質の
Ｏ2吸蔵及び放出機能を利用することにより、エンジン
の空燃比をリッチからリーンへの運転条件を切替えた時
の初期状態におけるＮＯｘ吸蔵性能を改善すると共に、
リーンからリッチへ切り替えた時の初期状態におけるＮ
Ｏｘ浄化率を改善し、全体として排気ガス中のＮＯｘに
対する浄化性能を著しく向上させている。
【００２４】本発明は、上述の問題を解決するためにな
されたものであり、その目的は、ＣＲＴやＣＳＦ等の連
続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタ装置を備
えた排気ガス浄化装置において、フィルタ下流側に設け
たＮＯｘ吸蔵触媒のＮＯｘ吸蔵性能を効率よく回復しな
がら、フィルタの再生時に発生するＮＯｘを効率よく浄
化できて、フィルタ再生時に発生するＮＯｘの放出を防
止できる排気ガス浄化装置及びその再生制御方法を提供
することにある。
されたものであり、その目的は、ＣＲＴやＣＳＦ等の連
続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタ装置を備
えた排気ガス浄化装置において、フィルタ下流側に設け
たＮＯｘ吸蔵触媒のＮＯｘ吸蔵性能を効率よく回復しな
がら、フィルタの再生時に発生するＮＯｘを効率よく浄
化できて、フィルタ再生時に発生するＮＯｘの放出を防
止できる排気ガス浄化装置及びその再生制御方法を提供
することにある。
【００２５】
【課題を解決するための手段】以上のような目的を達成
するための排気ガス浄化装置は、次のように構成され
る。
するための排気ガス浄化装置は、次のように構成され
る。
【００２６】１）ディーゼルエンジンの排気通路に設け
られ、酸化触媒とフィルタを有する連続再生型ディーゼ
ルパティキュレートフィルタ装置、又は、触媒を担持し
たフィルタを有する連続再生型ディーゼルパティキュレ
ートフィルタ装置を備えて排気ガス中の粒子状物質を捕
集する排気ガス浄化装置において、前記フィルタの下流
側に、窒素酸化物吸蔵物質と酸化触媒を含む窒素酸化物
吸蔵還元型触媒を配設すると共に、前記フィルタと前記
窒素酸化物吸蔵還元型触媒に関する再生制御手段を備
え、該再生制御手段が、前記フィルタの再生操作を行う
場合においてのみ、エンジンを一時的にリッチ燃焼モー
ド運転に切替えて前記窒素酸化物吸蔵還元型触媒の窒素
酸化物吸蔵機能を回復させるように構成する。
られ、酸化触媒とフィルタを有する連続再生型ディーゼ
ルパティキュレートフィルタ装置、又は、触媒を担持し
たフィルタを有する連続再生型ディーゼルパティキュレ
ートフィルタ装置を備えて排気ガス中の粒子状物質を捕
集する排気ガス浄化装置において、前記フィルタの下流
側に、窒素酸化物吸蔵物質と酸化触媒を含む窒素酸化物
吸蔵還元型触媒を配設すると共に、前記フィルタと前記
窒素酸化物吸蔵還元型触媒に関する再生制御手段を備
え、該再生制御手段が、前記フィルタの再生操作を行う
場合においてのみ、エンジンを一時的にリッチ燃焼モー
ド運転に切替えて前記窒素酸化物吸蔵還元型触媒の窒素
酸化物吸蔵機能を回復させるように構成する。
【００２７】この窒素酸化物（ＮＯｘ）吸蔵還元型触媒
は、多孔質のゼオライトやアルミナ等の多孔質コート材
で形成された担持層に、酸化触媒機能を有する白金（Ｐ
ｔ）等の触媒活性金属と、ＮＯｘ吸蔵機能を持つカリウ
ム（Ｋ）、バリウム（Ｂａ）、ランタン（Ｌａ）等のＮ
Ｏｘ吸蔵物質とを担持して形成される。
は、多孔質のゼオライトやアルミナ等の多孔質コート材
で形成された担持層に、酸化触媒機能を有する白金（Ｐ
ｔ）等の触媒活性金属と、ＮＯｘ吸蔵機能を持つカリウ
ム（Ｋ）、バリウム（Ｂａ）、ランタン（Ｌａ）等のＮ
Ｏｘ吸蔵物質とを担持して形成される。
【００２８】そして、このＮＯｘ吸蔵触媒の機能を向上
させるために、この担持層にＣｅ（セリウム）、Ｚｒ
（ジルコニウム）等の酸素吸蔵物質を担持させたり、Ｈ
Ｃ等の還元剤を吸着及び放出する還元剤吸着物質を担持
させることもできる。
させるために、この担持層にＣｅ（セリウム）、Ｚｒ
（ジルコニウム）等の酸素吸蔵物質を担持させたり、Ｈ
Ｃ等の還元剤を吸着及び放出する還元剤吸着物質を担持
させることもできる。
【００２９】このＮＯｘ吸蔵還元型触媒は、排気ガス中
の酸素濃度及び一酸化炭素濃度によってＮＯｘ吸蔵とＮ
Ｏｘ放出・還元浄化の機能を果たすものである。
の酸素濃度及び一酸化炭素濃度によってＮＯｘ吸蔵とＮ
Ｏｘ放出・還元浄化の機能を果たすものである。
【００３０】また、一時的なリッチ燃焼モード運転は、
約０．１秒〜５秒程度の一時的な間、空燃比を理論空燃
比又は理論空燃比に近い空燃比にした排気ガス中の酸素
濃度が低い状態のエンジンの運転であり、このリッチ燃
焼モード運転を、フィルタの再生操作（再生モード運
転）の開始直前及びフィルタの再生操作中の時だけ行う
ように構成される。
約０．１秒〜５秒程度の一時的な間、空燃比を理論空燃
比又は理論空燃比に近い空燃比にした排気ガス中の酸素
濃度が低い状態のエンジンの運転であり、このリッチ燃
焼モード運転を、フィルタの再生操作（再生モード運
転）の開始直前及びフィルタの再生操作中の時だけ行う
ように構成される。
【００３１】このフィルタの再生操作の約１分〜２０分
程度に対して、一酸化窒素（ＮＯ）等のＮＯｘを吸蔵す
る能力は、ＮＯｘ吸蔵触媒を備えた窒素酸化物吸蔵型触
媒の装置をできるだけ小型に構成しているので、約１分
間程度の比較的短時間の容量となる。
程度に対して、一酸化窒素（ＮＯ）等のＮＯｘを吸蔵す
る能力は、ＮＯｘ吸蔵触媒を備えた窒素酸化物吸蔵型触
媒の装置をできるだけ小型に構成しているので、約１分
間程度の比較的短時間の容量となる。
【００３２】従って、フィルタの再生操作中に、ＮＯｘ
吸蔵能力が飽和する前の所定の時間間隔に基づいて、又
はＮＯｘ吸蔵能力の飽和を監視するＮＯｘセンサの検出
値に基づいて、繰り返し約０．１秒〜５秒程度のリッチ
燃焼モード運転を行い、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒のＮＯｘ
吸蔵能力を回復させる。
吸蔵能力が飽和する前の所定の時間間隔に基づいて、又
はＮＯｘ吸蔵能力の飽和を監視するＮＯｘセンサの検出
値に基づいて、繰り返し約０．１秒〜５秒程度のリッチ
燃焼モード運転を行い、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒のＮＯｘ
吸蔵能力を回復させる。
【００３３】このＮＯｘ吸蔵能力が飽和する前の所定の
時間間隔は、予め実験などで求めておき、再生制御手段
に入力しておくものであり、等間隔（例えば５０秒間
隔）とする場合もあり、フィルタの再生状態の変化によ
るＮＯ量の変化を考慮した不等間隔とする場合もある。
時間間隔は、予め実験などで求めておき、再生制御手段
に入力しておくものであり、等間隔（例えば５０秒間
隔）とする場合もあり、フィルタの再生状態の変化によ
るＮＯ量の変化を考慮した不等間隔とする場合もある。
【００３４】２）上記の排気ガス浄化装置において、前
記一時的なリッチ燃焼モード運転を行ってから、前記フ
ィルタの再生操作に入るように構成される。
記一時的なリッチ燃焼モード運転を行ってから、前記フ
ィルタの再生操作に入るように構成される。
【００３５】そして、フィルタの再生操作中に生成され
る一酸化窒素（ＮＯ）の吸着・吸蔵をより確実にするた
めに、フィルタの再生操作の再生開始前に、リッチ燃焼
モード運転してＮＯｘ吸蔵還元型触媒のＮＯｘ吸蔵能力
を回復させてから、フィルタの再生操作を行う。
る一酸化窒素（ＮＯ）の吸着・吸蔵をより確実にするた
めに、フィルタの再生操作の再生開始前に、リッチ燃焼
モード運転してＮＯｘ吸蔵還元型触媒のＮＯｘ吸蔵能力
を回復させてから、フィルタの再生操作を行う。
【００３６】また、この排気ガス浄化装置の再生制御方
法は、次のように構成される。
法は、次のように構成される。
【００３７】１）ディーゼルエンジンの排気通路に設け
られ、酸化触媒とフィルタを有する連続再生型ディーゼ
ルパティキュレートフィルタ装置、又は、触媒を担持し
たフィルタを有する連続再生型ディーゼルパティキュレ
ートフィルタ装置を備えると共に、前記フィルタの下流
側に、窒素酸化物吸蔵物質と酸化触媒を含む窒素酸化物
吸蔵還元型触媒を配設して排気ガス中の粒子状物質を捕
集する排気ガス浄化装置において、前記フィルタと前記
窒素酸化物吸蔵還元型触媒に関する再生制御手段が、前
記フィルタの再生操作に際してのみ、エンジンの燃焼状
態を一時的にリッチ燃焼モード運転に切替えるように構
成される。
られ、酸化触媒とフィルタを有する連続再生型ディーゼ
ルパティキュレートフィルタ装置、又は、触媒を担持し
たフィルタを有する連続再生型ディーゼルパティキュレ
ートフィルタ装置を備えると共に、前記フィルタの下流
側に、窒素酸化物吸蔵物質と酸化触媒を含む窒素酸化物
吸蔵還元型触媒を配設して排気ガス中の粒子状物質を捕
集する排気ガス浄化装置において、前記フィルタと前記
窒素酸化物吸蔵還元型触媒に関する再生制御手段が、前
記フィルタの再生操作に際してのみ、エンジンの燃焼状
態を一時的にリッチ燃焼モード運転に切替えるように構
成される。
【００３８】２）そして、上記の排気ガス浄化装置の再
生制御方法において、前記一時的なリッチ燃焼モード運
転を行ってから、前記フィルタの再生装置に入るように
構成される。
生制御方法において、前記一時的なリッチ燃焼モード運
転を行ってから、前記フィルタの再生装置に入るように
構成される。
【００３９】以上の構成の排気ガス浄化装置及びその再
生制御方法によれば、酸化触媒とフィルタを有するか、
又は、触媒を担持したフィルタを有する連続再生型ディ
ーゼルパティキュレートフィルタ装置を備えた排気ガス
浄化装置において、ＮＯ2 を用いてＰＭを燃焼させてフ
ィルタを再生する時に発生するＮＯは、窒素酸化物（Ｎ
Ｏｘ）吸蔵還元型触媒により浄化される。
生制御方法によれば、酸化触媒とフィルタを有するか、
又は、触媒を担持したフィルタを有する連続再生型ディ
ーゼルパティキュレートフィルタ装置を備えた排気ガス
浄化装置において、ＮＯ2 を用いてＰＭを燃焼させてフ
ィルタを再生する時に発生するＮＯは、窒素酸化物（Ｎ
Ｏｘ）吸蔵還元型触媒により浄化される。
【００４０】また、このＮＯｘ吸蔵還元型触媒を採用し
ているので、ＳＣＲ（選択触媒還元）触媒を使用する場
合のような還元剤の供給が不要となり、還元剤タンクや
還元剤供給装置不要となる。
ているので、ＳＣＲ（選択触媒還元）触媒を使用する場
合のような還元剤の供給が不要となり、還元剤タンクや
還元剤供給装置不要となる。
【００４１】そして、このＮＯｘ吸蔵触媒のＮＯｘ吸蔵
能力の回復操作であるリッチ燃焼モード運転をフィルタ
の再生操作を行う時だけに限定しているので、リッチ燃
焼モード運転の回数が著しく少なくなり、燃費の悪化が
抑制される。
能力の回復操作であるリッチ燃焼モード運転をフィルタ
の再生操作を行う時だけに限定しているので、リッチ燃
焼モード運転の回数が著しく少なくなり、燃費の悪化が
抑制される。
【００４２】なお、このリッチ燃焼モード運転以外の通
常のエンジンの運転状態では、ＥＧＲ（排気ガス再循
環）等を行ってＮＯｘの発生量を少なくしているので、
このフィルタの下流側に配置したＮＯｘ吸蔵還元型触媒
で浄化されるＮＯｘは少なく、通常のエンジンの運転状
態においては、ＮＯｘ吸蔵能力を回復させる必要は殆ど
無い。
常のエンジンの運転状態では、ＥＧＲ（排気ガス再循
環）等を行ってＮＯｘの発生量を少なくしているので、
このフィルタの下流側に配置したＮＯｘ吸蔵還元型触媒
で浄化されるＮＯｘは少なく、通常のエンジンの運転状
態においては、ＮＯｘ吸蔵能力を回復させる必要は殆ど
無い。
【００４３】また、このリッチ燃焼モード運転を行って
から、フィルタの再生操作を行うことにより、フィルタ
の再生操作開始時のＮＯｘ吸蔵還元型触媒の状態が毎回
一定の状態となるため、その後のリッチ燃焼モード運転
の繰り返しの制御を、所定の時間間隔で行うだけで、Ｎ
Ｏｘ吸蔵還元型触媒のＮＯｘ吸蔵能力の回復作業が適切
に行われるようになる。
から、フィルタの再生操作を行うことにより、フィルタ
の再生操作開始時のＮＯｘ吸蔵還元型触媒の状態が毎回
一定の状態となるため、その後のリッチ燃焼モード運転
の繰り返しの制御を、所定の時間間隔で行うだけで、Ｎ
Ｏｘ吸蔵還元型触媒のＮＯｘ吸蔵能力の回復作業が適切
に行われるようになる。
【００４４】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る実施の形態の
排気ガス浄化装置とその再生制御方法について、図面を
参照しながら説明する。
排気ガス浄化装置とその再生制御方法について、図面を
参照しながら説明する。
【００４５】図１に、この実施の形態の排気ガス浄化装
置１０，１０Ａの構成を示す。この排気ガス浄化装置１
０，１０Ａは、エンジンＥの排気通路２に設けられ、上
流側の連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタ
装置（以下連続再生型ＤＰＦ装置という）３，３Ａと、
下流側の窒素酸化物（ＮＯｘ）吸蔵還元型触媒４と、再
生制御手段５１とから構成される。
置１０，１０Ａの構成を示す。この排気ガス浄化装置１
０，１０Ａは、エンジンＥの排気通路２に設けられ、上
流側の連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタ
装置（以下連続再生型ＤＰＦ装置という）３，３Ａと、
下流側の窒素酸化物（ＮＯｘ）吸蔵還元型触媒４と、再
生制御手段５１とから構成される。
【００４６】図１（ａ）に示す連続再生型ＤＰＦ装置３
は、上流側の一酸化窒素（ＮＯ）を酸化して二酸化窒素
（ＮＯ2 ）にする酸化触媒３ａと、下流側の排気ガス中
の粒子状物質（ＰＭ）を捕集するフィルタ３ｂを有して
形成される。
は、上流側の一酸化窒素（ＮＯ）を酸化して二酸化窒素
（ＮＯ2 ）にする酸化触媒３ａと、下流側の排気ガス中
の粒子状物質（ＰＭ）を捕集するフィルタ３ｂを有して
形成される。
【００４７】この酸化触媒３ａは、多孔質のセラミック
のハニカム構造等の担持体に、白金（Ｐｔ）等の酸化触
媒を担持させて形成される。
のハニカム構造等の担持体に、白金（Ｐｔ）等の酸化触
媒を担持させて形成される。
【００４８】また、図１（ｂ）に示す連続再生型ＤＰＦ
装置３Ａは、触媒を担持した排気ガス中の粒子状物質
（ＰＭ）を捕集するフィルタ３Ａｂを有して形成され
る。
装置３Ａは、触媒を担持した排気ガス中の粒子状物質
（ＰＭ）を捕集するフィルタ３Ａｂを有して形成され
る。
【００４９】これらのフィルタ３ｂ，３Ａｂは、多孔質
のセラミックのハニカムのチャンネルの入口と出口を交
互に目封じしたモノリスハニカム型ウオールフロータイ
プのフィルタや、アルミナ等の無機繊維をランダムに積
層したフェルト状のフィルタ等で形成され、排気ガスＧ
中のＰＭは多孔質のセラミックの壁や無機繊維で捕集さ
れることになる。
のセラミックのハニカムのチャンネルの入口と出口を交
互に目封じしたモノリスハニカム型ウオールフロータイ
プのフィルタや、アルミナ等の無機繊維をランダムに積
層したフェルト状のフィルタ等で形成され、排気ガスＧ
中のＰＭは多孔質のセラミックの壁や無機繊維で捕集さ
れることになる。
【００５０】そして、図１（ａ）に示す連続再生型ＤＰ
Ｆ装置（ＣＲＴ）３の場合には、触媒は担持されない
が、図１（ｂ）に示す連続再生型ＤＰＦ装置（ＣＳＦ）
３Ａの場合には、白金及び酸化セリウム（ＣｅＯ2 ）等
の触媒が担持された触媒付きフィルタ３Ａｂとなる。
Ｆ装置（ＣＲＴ）３の場合には、触媒は担持されない
が、図１（ｂ）に示す連続再生型ＤＰＦ装置（ＣＳＦ）
３Ａの場合には、白金及び酸化セリウム（ＣｅＯ2 ）等
の触媒が担持された触媒付きフィルタ３Ａｂとなる。
【００５１】また、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒４は、窒素酸
化物（ＮＯｘ）吸蔵物質４ａと酸化触媒４ｂを含んで構
成され、コーディエライトやステンレス等の担持体上に
形成された、多孔質のゼオライトやアルミナ等の多孔質
コート材で形成された担持層に、ＮＯｘ吸蔵機能を持つ
カリウム（Ｋ）、バリウム（Ｂａ）、ランタン（Ｌａ）
等のＮＯｘ吸蔵物質（Ｒ）４ａと白金（Ｐｔ）等の触媒
活性金属からなる酸化触媒４ｂとが担持されて形成され
る。そして、このＮＯｘ吸蔵還元型触媒４は、排気ガス
中のＯ2 濃度及びＣＯ濃度によってＮＯｘ吸蔵とＮＯｘ
放出・還元浄化の機能を果たす。
化物（ＮＯｘ）吸蔵物質４ａと酸化触媒４ｂを含んで構
成され、コーディエライトやステンレス等の担持体上に
形成された、多孔質のゼオライトやアルミナ等の多孔質
コート材で形成された担持層に、ＮＯｘ吸蔵機能を持つ
カリウム（Ｋ）、バリウム（Ｂａ）、ランタン（Ｌａ）
等のＮＯｘ吸蔵物質（Ｒ）４ａと白金（Ｐｔ）等の触媒
活性金属からなる酸化触媒４ｂとが担持されて形成され
る。そして、このＮＯｘ吸蔵還元型触媒４は、排気ガス
中のＯ2 濃度及びＣＯ濃度によってＮＯｘ吸蔵とＮＯｘ
放出・還元浄化の機能を果たす。
【００５２】更に、このＮＯｘ吸蔵還元型触媒４の担持
層表面にＣｅ（セリウム），Ｚｒ（ジルコニウム）等の
Ｏ2 吸蔵物質を担持させ、このＯ2 吸蔵物質のＯ2 吸蔵
及び放出機能を利用して、エンジンをリッチ機能からリ
ーン燃焼へ運転条件を切替えた時の初期状態におけるＮ
Ｏｘ吸蔵性能の改善と、リーン燃焼からリッチ燃焼へ切
替えた時の初期状態におけるＮＯｘ浄化率の改善の両方
を図り、全体として排気ガス中のＮＯｘに対する浄化性
能を著しく向上させることもできる。
層表面にＣｅ（セリウム），Ｚｒ（ジルコニウム）等の
Ｏ2 吸蔵物質を担持させ、このＯ2 吸蔵物質のＯ2 吸蔵
及び放出機能を利用して、エンジンをリッチ機能からリ
ーン燃焼へ運転条件を切替えた時の初期状態におけるＮ
Ｏｘ吸蔵性能の改善と、リーン燃焼からリッチ燃焼へ切
替えた時の初期状態におけるＮＯｘ浄化率の改善の両方
を図り、全体として排気ガス中のＮＯｘに対する浄化性
能を著しく向上させることもできる。
【００５３】また、再生制御手段５１は、通常、エンジ
ン運転の全般的な制御を行うと共に、フィルタ３ｂ，３
Ａｂの再生制御も行うエンジンコントロールユニット
（ＥＣＵ）と呼ばれる制御装置５の一部に組み込まれ、
排気ガス処理装置の前後等に設けられた排気圧力センサ
５２、５３や排気温度センサ５４等の検出値を入力し、
フィルタ３ｂ，３Ａｂの再生操作やＮＯｘ吸蔵還元型触
媒４のＮＯｘ吸蔵能力の回復操作等を指令制御するもの
である。
ン運転の全般的な制御を行うと共に、フィルタ３ｂ，３
Ａｂの再生制御も行うエンジンコントロールユニット
（ＥＣＵ）と呼ばれる制御装置５の一部に組み込まれ、
排気ガス処理装置の前後等に設けられた排気圧力センサ
５２、５３や排気温度センサ５４等の検出値を入力し、
フィルタ３ｂ，３Ａｂの再生操作やＮＯｘ吸蔵還元型触
媒４のＮＯｘ吸蔵能力の回復操作等を指令制御するもの
である。
【００５４】この再生制御手段５１は、連続再生型ＤＰ
Ｆ装置３，３Ａのフィルタ３ｂ，３Ａｂの再生操作とし
てエンジンＥの燃料噴射をリタードさせたり、後噴射し
たりして、排気ガス温度を上昇させ、また、ＮＯｘ吸蔵
還元型触媒４のＮＯｘ吸蔵能力を回復させるための操作
として、空燃比を通常のリーン燃焼からリッチ燃焼に切
替える。
Ｆ装置３，３Ａのフィルタ３ｂ，３Ａｂの再生操作とし
てエンジンＥの燃料噴射をリタードさせたり、後噴射し
たりして、排気ガス温度を上昇させ、また、ＮＯｘ吸蔵
還元型触媒４のＮＯｘ吸蔵能力を回復させるための操作
として、空燃比を通常のリーン燃焼からリッチ燃焼に切
替える。
【００５５】次に以上の構成の排気ガス浄化装置１０，
１０Ａにおける再生制御方法について説明する。
１０Ａにおける再生制御方法について説明する。
【００５６】本発明においては、この再生制御手段５１
が、フィルタ３ｂ，３Ａｂの再生操作を行う場合におい
てのみ、エンジンＥの燃焼状態を一時的にリッチ燃焼モ
ード運転に切替えて、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒４のＮＯｘ
吸蔵機能を回復させるように構成する。
が、フィルタ３ｂ，３Ａｂの再生操作を行う場合におい
てのみ、エンジンＥの燃焼状態を一時的にリッチ燃焼モ
ード運転に切替えて、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒４のＮＯｘ
吸蔵機能を回復させるように構成する。
【００５７】また、一時的なリッチ燃焼モード運転を行
ってから、フィルタ３ｂ，３Ａｂの再生操作に入るよう
に構成される。
ってから、フィルタ３ｂ，３Ａｂの再生操作に入るよう
に構成される。
【００５８】この再生制御方法は図２に例示するような
フローに従って行われる。
フローに従って行われる。
【００５９】例示したこのフローは説明し易いように、
エンジンＥの制御フローと並行して、繰り返し呼ばれて
実施される再生制御フローとして示している。つまり、
エンジンＥの運転制御中は並行してこのフローが一定時
間毎に繰り返し呼ばれて実行され、エンジンＥの制御が
終了するとこのフローも呼ばれなくなり実質的にフィル
タ３ｂ，３Ａｂの再生操作及びＮＯｘ吸蔵還元型触媒４
のＮＯｘ吸蔵能力の回復操作のための再生制御も終了す
るものとして構成している。
エンジンＥの制御フローと並行して、繰り返し呼ばれて
実施される再生制御フローとして示している。つまり、
エンジンＥの運転制御中は並行してこのフローが一定時
間毎に繰り返し呼ばれて実行され、エンジンＥの制御が
終了するとこのフローも呼ばれなくなり実質的にフィル
タ３ｂ，３Ａｂの再生操作及びＮＯｘ吸蔵還元型触媒４
のＮＯｘ吸蔵能力の回復操作のための再生制御も終了す
るものとして構成している。
【００６０】図２の再生制御フローでは、ステップＳ１
１でフィルタ３ｂ，３Ａｂの再生操作である再生モード
運転を行うか否かを判定し、再生モード運転を行わない
と判断した場合には、そのままリターンし、再生モード
運転を行うと判断した場合には、ステップＳ１２でＮＯ
ｘ吸蔵還元型触媒４のＮＯｘ吸蔵能力の回復操作のため
の一時的なリッチ燃焼モード運転を行う。
１でフィルタ３ｂ，３Ａｂの再生操作である再生モード
運転を行うか否かを判定し、再生モード運転を行わない
と判断した場合には、そのままリターンし、再生モード
運転を行うと判断した場合には、ステップＳ１２でＮＯ
ｘ吸蔵還元型触媒４のＮＯｘ吸蔵能力の回復操作のため
の一時的なリッチ燃焼モード運転を行う。
【００６１】そして、ステップＳ１２の一時的なリッチ
燃焼モード運転の後で、ステップＳ１３の再生モード運
転を行い、再生モード運転を終了したら、リターンす
る。
燃焼モード運転の後で、ステップＳ１３の再生モード運
転を行い、再生モード運転を終了したら、リターンす
る。
【００６２】このステップＳ１１の再生モード運転を行
うか否かは、フィルタ３ｂ，３Ａｂの上流側の第１排気
圧センサ５２で検出する排圧Ｐｅが所定の第１排圧判定
値Ｐｅmax 以上になった時に行うと判断する。
うか否かは、フィルタ３ｂ，３Ａｂの上流側の第１排気
圧センサ５２で検出する排圧Ｐｅが所定の第１排圧判定
値Ｐｅmax 以上になった時に行うと判断する。
【００６３】なお、このステップＳ１１の再生モード運
転の開始の判定には、この他に、フィルタ３ｂ，３Ａｂ
の上流側の第１排気圧センサ５２で検出する排圧Ｐ１
と、フィルタ３ｂの下流側の第２排気圧センサ５３で検
出する排圧Ｐ２との差圧ΔＰｅ＝Ｐ１−Ｐ２が所定の差
圧判定値ΔＰｅmax 以上になった時に行うという判定方
法を追加する場合もあり、それ以外の判定を行うことも
できる。
転の開始の判定には、この他に、フィルタ３ｂ，３Ａｂ
の上流側の第１排気圧センサ５２で検出する排圧Ｐ１
と、フィルタ３ｂの下流側の第２排気圧センサ５３で検
出する排圧Ｐ２との差圧ΔＰｅ＝Ｐ１−Ｐ２が所定の差
圧判定値ΔＰｅmax 以上になった時に行うという判定方
法を追加する場合もあり、それ以外の判定を行うことも
できる。
【００６４】ステップＳ１２の一時的なリッチ燃焼モー
ド運転は、理論空燃比及び理論空燃比に近い空燃比であ
るリッチ燃焼を行って、排気ガスＧ中の酸素を略ゼロと
した高温のリッチスパイクガスと呼ばれる排気ガスを発
生させて、このリッチスパイクガスにより、ＮＯｘを吸
蔵し硝酸塩等に変化したＮＯｘ吸蔵物質４ａはＮＯ2を
放出して元の物質に戻る。このＮＯ2 の放出は通常１秒
以下の短時間で行われるので、一時的なリッチ燃焼モー
ド運転は、約０．１秒〜５秒程度でよい。
ド運転は、理論空燃比及び理論空燃比に近い空燃比であ
るリッチ燃焼を行って、排気ガスＧ中の酸素を略ゼロと
した高温のリッチスパイクガスと呼ばれる排気ガスを発
生させて、このリッチスパイクガスにより、ＮＯｘを吸
蔵し硝酸塩等に変化したＮＯｘ吸蔵物質４ａはＮＯ2を
放出して元の物質に戻る。このＮＯ2 の放出は通常１秒
以下の短時間で行われるので、一時的なリッチ燃焼モー
ド運転は、約０．１秒〜５秒程度でよい。
【００６５】この放出されるＮＯ2 は、排気ガスＧ中に
Ｏ2 が存在しないので、排気ガスＧ中のＣＯ，ＨＣ，Ｈ
2 等を還元剤として、酸化触媒４ｂの触媒作用により、
Ｈ2Ｏ，ＣＯ2 ，Ｎ2 に還元され、浄化された排ガスＧ
ｃとして排出される。
Ｏ2 が存在しないので、排気ガスＧ中のＣＯ，ＨＣ，Ｈ
2 等を還元剤として、酸化触媒４ｂの触媒作用により、
Ｈ2Ｏ，ＣＯ2 ，Ｎ2 に還元され、浄化された排ガスＧ
ｃとして排出される。
【００６６】そして、ステップＳ１３の再生モード運転
では、エンジンＥの燃料噴射の主噴射のタイミングの遅
延操作（リタード）や後噴射（ポストインジェクショ
ン）によって、あるいは、吸気絞り等によって、排気温
度を上昇させ、また、排気ガス中のＮＯの量を増加させ
ることにより、ＰＭを燃焼除去する。
では、エンジンＥの燃料噴射の主噴射のタイミングの遅
延操作（リタード）や後噴射（ポストインジェクショ
ン）によって、あるいは、吸気絞り等によって、排気温
度を上昇させ、また、排気ガス中のＮＯの量を増加させ
ることにより、ＰＭを燃焼除去する。
【００６７】このＰＭの燃焼除去は、（２ＮＯ＋Ｏ2 →
ＮＯ2 ，２ＮＯ2 ＋Ｃ→ＣＯ2 ＋２ＮＯ）の反応で、２
５０℃〜４５０℃程度の比較的低温で行われる。
ＮＯ2 ，２ＮＯ2 ＋Ｃ→ＣＯ2 ＋２ＮＯ）の反応で、２
５０℃〜４５０℃程度の比較的低温で行われる。
【００６８】このＰＭの燃焼除去した後に残るＮＯは、
ＮＯｘ吸蔵還元型触媒４の酸化触媒４ｂの触媒作用によ
り酸化されてＮＯ2 になり、ＮＯｘ吸蔵物質４ａに硝酸
塩（例えばＢａ（ＮＯ3 ）2 ）等の形で吸蔵され、排気
ガス中には排出されない。
ＮＯｘ吸蔵還元型触媒４の酸化触媒４ｂの触媒作用によ
り酸化されてＮＯ2 になり、ＮＯｘ吸蔵物質４ａに硝酸
塩（例えばＢａ（ＮＯ3 ）2 ）等の形で吸蔵され、排気
ガス中には排出されない。
【００６９】そして、このＮＯｘ吸蔵還元型触媒４のＮ
Ｏｘ吸蔵能力は、フィルタ３ｂ，３Ａｂの再生モード運
転の時間（約１分〜２０分間程度）よりも、短時間（約
１分程度）で飽和してしまうので、再生モード運転中に
おいても、この飽和前に、所定の時間間隔（約４０秒〜
５０秒間）で、ステップＳ１２と同様な一時的なリッチ
燃焼モード運転（約０．１秒〜５秒間程度）を繰り返し
行って、ＮＯｘ吸蔵物質４ａからＮＯ2 を放出させ、Ｎ
Ｏｘ吸蔵前の物質に戻すと共に、酸化触媒４ｂの触媒作
用により、Ｎ2 に還元浄化させる。これによりＮＯｘ吸
蔵物質４ａのＮＯｘ吸蔵能力を回復させる。
Ｏｘ吸蔵能力は、フィルタ３ｂ，３Ａｂの再生モード運
転の時間（約１分〜２０分間程度）よりも、短時間（約
１分程度）で飽和してしまうので、再生モード運転中に
おいても、この飽和前に、所定の時間間隔（約４０秒〜
５０秒間）で、ステップＳ１２と同様な一時的なリッチ
燃焼モード運転（約０．１秒〜５秒間程度）を繰り返し
行って、ＮＯｘ吸蔵物質４ａからＮＯ2 を放出させ、Ｎ
Ｏｘ吸蔵前の物質に戻すと共に、酸化触媒４ｂの触媒作
用により、Ｎ2 に還元浄化させる。これによりＮＯｘ吸
蔵物質４ａのＮＯｘ吸蔵能力を回復させる。
【００７０】以上の構成の排気ガス浄化装置１０，１０
Ａとその制御方法によれば、ＰＭをＮＯ2 を用いて燃焼
させてフィルタ３ｂ，３Ａｂを再生する時に発生するＮ
Ｏを、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒４により浄化することがで
き、常に排気ガスの状態をクリーンにできる。
Ａとその制御方法によれば、ＰＭをＮＯ2 を用いて燃焼
させてフィルタ３ｂ，３Ａｂを再生する時に発生するＮ
Ｏを、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒４により浄化することがで
き、常に排気ガスの状態をクリーンにできる。
【００７１】また、ＮＯ浄化用にＮＯｘ吸蔵還元型触媒
を採用しているので、ＳＣＲ（選択触媒還元）触媒を使
用する場合のような還元剤の供給が不要となり、還元剤
タクンや還元剤供給装置が不要となる。
を採用しているので、ＳＣＲ（選択触媒還元）触媒を使
用する場合のような還元剤の供給が不要となり、還元剤
タクンや還元剤供給装置が不要となる。
【００７２】そして、ＮＯｘ吸蔵能力を回復させるリッ
チ燃焼モード運転をフィルタ３ｂ，３Ａｂの再生操作時
にだけ行う構成にしているので、リッチ燃焼モード運転
の回数が減少し、燃費の悪化を抑制することができる。
チ燃焼モード運転をフィルタ３ｂ，３Ａｂの再生操作時
にだけ行う構成にしているので、リッチ燃焼モード運転
の回数が減少し、燃費の悪化を抑制することができる。
【００７３】更に、リッチ燃焼モード運転を行ってから
フィルタ３ｂ，３Ａｂの再生操作を行う構成により、フ
ィルタ３ｂ，３Ａｂの再生操作開始時のＮＯｘ吸蔵還元
型触媒４のＮＯｘ吸蔵能力を初期状態に戻すことができ
るので、その後のリッチ燃焼モード運転の繰り返しの制
御を容易にすることができる。
フィルタ３ｂ，３Ａｂの再生操作を行う構成により、フ
ィルタ３ｂ，３Ａｂの再生操作開始時のＮＯｘ吸蔵還元
型触媒４のＮＯｘ吸蔵能力を初期状態に戻すことができ
るので、その後のリッチ燃焼モード運転の繰り返しの制
御を容易にすることができる。
【００７４】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明の排気ガ
ス浄化装置及びその再生制御方法によれば、次のような
効果を奏することができる。
ス浄化装置及びその再生制御方法によれば、次のような
効果を奏することができる。
【００７５】酸化触媒とフィルタを有するか、又は、触
媒を担持したフィルタを有する連続再生型ディーゼルパ
ティキュレートフィルタ装置を備えた排気ガス浄化装置
において、ＰＭをＮＯ2 を用いて燃焼させてフィルタを
再生する時に発生するＮＯを、窒素酸化物（ＮＯｘ）吸
蔵還元型触媒により浄化することができる。
媒を担持したフィルタを有する連続再生型ディーゼルパ
ティキュレートフィルタ装置を備えた排気ガス浄化装置
において、ＰＭをＮＯ2 を用いて燃焼させてフィルタを
再生する時に発生するＮＯを、窒素酸化物（ＮＯｘ）吸
蔵還元型触媒により浄化することができる。
【００７６】また、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒を採用してい
るので、ＳＣＲ（選択触媒還元）触媒を使用する場合の
ような還元剤の供給が不要となり、還元剤タンクや還元
剤供給装置を不要とすることができる。
るので、ＳＣＲ（選択触媒還元）触媒を使用する場合の
ような還元剤の供給が不要となり、還元剤タンクや還元
剤供給装置を不要とすることができる。
【００７７】そして、このＮＯｘ吸蔵還元型触媒のＮＯ
ｘ吸蔵能力を回復させるための操作であるリッチ燃焼モ
ード運転をフィルタの再生操作を行う時のみに限定して
いるので、リッチ燃焼モード運転の回数が必要最小限と
なり、燃費の増加を抑制することができる。
ｘ吸蔵能力を回復させるための操作であるリッチ燃焼モ
ード運転をフィルタの再生操作を行う時のみに限定して
いるので、リッチ燃焼モード運転の回数が必要最小限と
なり、燃費の増加を抑制することができる。
【００７８】更に、リッチ燃焼モード運転を行ってから
フィルタの再生操作を行うことにより、フィルタの再生
操作開始時のＮＯｘ吸蔵還元型触媒のＮＯｘ吸蔵能力の
状態を一定の状態とすることができるので、その後のリ
ッチ燃焼モード運転の繰り返しの制御を、所定の時間間
隔で行うだけで、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒のＮＯｘ吸蔵能
力の回復作業を適切に行うことができる。
フィルタの再生操作を行うことにより、フィルタの再生
操作開始時のＮＯｘ吸蔵還元型触媒のＮＯｘ吸蔵能力の
状態を一定の状態とすることができるので、その後のリ
ッチ燃焼モード運転の繰り返しの制御を、所定の時間間
隔で行うだけで、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒のＮＯｘ吸蔵能
力の回復作業を適切に行うことができる。
【図１】本発明に係る実施の形態の排気ガス浄化装置の
構成を示す図であり、（ａ）は酸化触媒とフィルタを有
する連続再生ＤＰＦ装置（ＣＲＴ）を備えた排気ガス浄
化装置の構成図で、（ｂ）は触媒付フィルタを有する連
続再生ＤＰＦ装置（ＣＳＦ）を備えた排気ガス浄化装置
の構成図である。
構成を示す図であり、（ａ）は酸化触媒とフィルタを有
する連続再生ＤＰＦ装置（ＣＲＴ）を備えた排気ガス浄
化装置の構成図で、（ｂ）は触媒付フィルタを有する連
続再生ＤＰＦ装置（ＣＳＦ）を備えた排気ガス浄化装置
の構成図である。
【図２】本発明に係る実施の形態の排気ガス浄化装置の
再生制御方法を示すフロー図である。
再生制御方法を示すフロー図である。
【図３】連続再生ＤＰＦ装置（ＣＲＴ）の構成図であ
る。
る。
【図４】連続再生ＤＰＦ装置（ＣＲＴ）のＰＭ燃焼のメ
カニズムを説明するための図である。
カニズムを説明するための図である。
【図５】連続再生ＤＰＦ装置（ＣＳＦ）の構成図であ
る。
る。
【図６】連続再生ＤＰＦ装置（ＣＳＦ）のＰＭ燃焼のメ
カニズムを説明するための図である。
カニズムを説明するための図である。
【図７】窒素酸化物吸蔵還元型触媒の触媒構造体を示す
図である。
図である。
【図８】図７のＡ部分の拡大模式図である。
【図９】窒素酸化物吸蔵還元型触媒の排気ガス中のＮＯ
ｘを浄化するメカニズムを示す模式図であり、（ａ）は
希薄（リーン）燃焼状態でＮＯｘを吸蔵する場合を、
（ｂ）はリッチ燃焼状態でＮＯｘを放出及び還元浄化す
る場合を示す。
ｘを浄化するメカニズムを示す模式図であり、（ａ）は
希薄（リーン）燃焼状態でＮＯｘを吸蔵する場合を、
（ｂ）はリッチ燃焼状態でＮＯｘを放出及び還元浄化す
る場合を示す。
Ｅ エンジン ２ 排気通路 ３，３Ａ 連続再生型ディーゼルパティキュレートフ
ィルタ装置 ３ａ 酸化触媒 ３ｂ，３Ａｂ フィルタ（触媒付フィルタ） ４ 窒素酸化物吸蔵還元型触媒 ４ａ 窒素酸化物吸蔵物質 ４ｂ 酸化触媒 １０，１０Ａ 排気ガス浄化装置 ５１ 再生制御手段
ィルタ装置 ３ａ 酸化触媒 ３ｂ，３Ａｂ フィルタ（触媒付フィルタ） ４ 窒素酸化物吸蔵還元型触媒 ４ａ 窒素酸化物吸蔵物質 ４ｂ 酸化触媒 １０，１０Ａ 排気ガス浄化装置 ５１ 再生制御手段
───────────────────────────────────────────────────── 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 53/86 Ｆ０１Ｎ 3/02 ３２１Ａ ４Ｄ０４８ 53/94 ３２１Ｂ ４Ｄ０５８ Ｆ０１Ｎ 3/02 ３２１ ３２１Ｄ ３２１Ｚ 3/08 Ａ 3/10 Ａ 3/08 3/18 Ｂ 3/10 3/20 Ｂ 3/18 3/24 Ｒ 3/20 ＺＡＢＥ 3/24 3/28 ３０１Ｅ ＺＡＢ Ｆ０２Ｄ 45/00 ３０１Ａ 3/28 ３０１ ３１４Ｚ Ｆ０２Ｄ 45/00 ３０１ Ｂ０１Ｄ 46/00 ３０２ ３１４ 53/36 Ｋ // Ｂ０１Ｄ 46/00 ３０２ １０３Ｂ １０３Ｃ (72)発明者 鈴木 常夫 神奈川県藤沢市土棚８番地 いすゞ自動車 株式会社藤沢工場内 (72)発明者 越智 直文 神奈川県藤沢市土棚８番地 いすゞ自動車 株式会社藤沢工場内 (72)発明者 我部 正志 神奈川県藤沢市土棚８番地 いすゞ自動車 株式会社藤沢工場内 Ｆターム(参考） 3G084 AA01 AA03 BA05 BA09 BA13 BA15 BA24 DA02 DA10 FA00 FA27 3G090 AA03 BA01 CA01 CA02 CA04 DA03 DA04 DA12 EA02 EA07 3G091 AA02 AA18 AA28 AB02 AB06 AB13 BA00 BA14 BA31 CB02 CB03 CB07 DA01 DA02 DA04 DB07 DB10 EA17 EA32 FB10 FB12 GA04 GA06 GB01X GB01Y GB02Y GB03Y GB04W GB04Y GB06W GB07X GB09X GB10W GB10X GB16X HA10 HA14 HA15 HA16 HA36 HA37 HA42 HA47 3G301 HA02 HA04 HA06 JA02 JA25 JA26 JA33 LA03 LB11 MA01 MA11 MA18 MA26 NA08 NB12 NB17 NE01 NE06 NE12 NE13 NE15 PA00B PA00Z PD11B PD11Z 4D019 AA01 BA02 BA05 BC07 CA01 CB04 4D048 BA03X BA08X BA10X BA11X BA14X BA15X BA18X BA19X BA30X BA39X BA41X BA42X BB02 BB14 BD02 CC32 CC38 CC47 CD05 CD08 DA01 DA02 DA03 DA08 DA20 EA04 4D058 JA32 JB03 JB06 SA08 TA06
Claims (4)
- 【請求項１】 ディーゼルエンジンの排気通路に設けら
れ、酸化触媒とフィルタを有する連続再生型ディーゼル
パティキュレートフィルタ装置、又は、触媒を担持した
フィルタを有する連続再生型ディーゼルパティキュレー
トフィルタ装置を備えて排気ガス中の粒子状物質を捕集
する排気ガス浄化装置において、 前記フィルタの下流側に、窒素酸化物吸蔵物質と酸化触
媒を含む窒素酸化物吸蔵還元型触媒を配設すると共に、
前記フィルタと前記窒素酸化物吸蔵還元型触媒に関する
再生制御手段を備え、 該再生制御手段が、前記フィルタの再生操作を行う場合
においてのみ、エンジンを一時的にリッチ燃焼モード運
転に切替えて前記窒素酸化物吸蔵還元型触媒の窒素酸化
物吸蔵機能を回復させることを特徴とする請求項１記載
の排気ガス浄化装置。 - 【請求項２】 前記一時的なリッチ燃焼モード運転を行
ってから、前記フィルタの再生操作に入ることを特徴と
する請求項１記載の排気ガス浄化装置。 - 【請求項３】 ディーゼルエンジンの排気通路に設けら
れ、酸化触媒とフィルタを有する連続再生型ディーゼル
パティキュレートフィルタ装置、又は、触媒を担持した
フィルタを有する連続再生型ディーゼルパティキュレー
トフィルタ装置を備えると共に、前記フィルタの下流側
に、窒素酸化物吸蔵物質と酸化触媒を含む窒素酸化物吸
蔵還元型触媒を配設して排気ガス中の粒子状物質を捕集
する排気ガス浄化装置において、 前記フィルタと前記窒素酸化物吸蔵還元型触媒に関する
再生制御手段が、前記フィルタの再生操作に際しての
み、エンジンの燃焼状態を一時的にリッチ燃焼モード運
転に切替えることを特徴とする排気ガス浄化装置の再生
制御方法。 - 【請求項４】 前記一時的なリッチ燃焼モード運転を行
ってから、前記フィルタの再生装置に入ることを特徴と
する請求項３記載の排気ガス浄化装置の再生制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2001074305A JP3797125B2 (ja) | 2001-03-15 | 2001-03-15 | 排気ガス浄化装置及びその再生制御方法 |
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| JP2001074305A JP3797125B2 (ja) | 2001-03-15 | 2001-03-15 | 排気ガス浄化装置及びその再生制御方法 |
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|---|---|
| JP2002276422A true JP2002276422A (ja) | 2002-09-25 |
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- 2001-03-15 JP JP2001074305A patent/JP3797125B2/ja not_active Expired - Fee Related
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