JP2003155915A - 排気浄化装置 - Google Patents
排気浄化装置Info
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/40—Engine management systems
Abstract
(57)【要約】
【課題】 触媒再生型のパティキュレートフィルタが過
捕集状態に陥ることを確実に回避し得る排気浄化装置を
提供する。 【解決手段】 排気ガス9が流通する排気管11の途中
に触媒再生型のパティキュレートフィルタ12を装備し
た排気浄化装置に関し、パティキュレートフィルタ12
より上流側で排気ガス9中に燃料を添加する燃料添加手
段(制御装置17及び燃料噴射装置18)と、該燃料添
加手段により添加された燃料の酸化反応を可能ならしめ
る温度まで触媒床温度を上げる昇温手段(吸気絞り弁2
1及びEGRバルブ15:吸気絞り手段)とを備える。
捕集状態に陥ることを確実に回避し得る排気浄化装置を
提供する。 【解決手段】 排気ガス9が流通する排気管11の途中
に触媒再生型のパティキュレートフィルタ12を装備し
た排気浄化装置に関し、パティキュレートフィルタ12
より上流側で排気ガス9中に燃料を添加する燃料添加手
段(制御装置17及び燃料噴射装置18)と、該燃料添
加手段により添加された燃料の酸化反応を可能ならしめ
る温度まで触媒床温度を上げる昇温手段(吸気絞り弁2
1及びEGRバルブ15:吸気絞り手段)とを備える。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、排気浄化装置に関
するものである。
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パテ
ィキュレート(Particulate Matter:粒子状物質)は、
炭素質から成る煤と、高沸点炭化水素成分から成るSO
F分(Soluble Organic Fraction:可溶性有機成分)と
を主成分とし、更に微量のサルフェート(ミスト状硫酸
成分)を含んだ組成を成すものであるが、この種のパテ
ィキュレートの低減対策としては、排気ガスが流通する
排気管の途中に、パティキュレートフィルタを装備する
ことが従来より行われている。
ィキュレート(Particulate Matter:粒子状物質)は、
炭素質から成る煤と、高沸点炭化水素成分から成るSO
F分(Soluble Organic Fraction:可溶性有機成分)と
を主成分とし、更に微量のサルフェート(ミスト状硫酸
成分)を含んだ組成を成すものであるが、この種のパテ
ィキュレートの低減対策としては、排気ガスが流通する
排気管の途中に、パティキュレートフィルタを装備する
ことが従来より行われている。
【0003】この種のパティキュレートフィルタは、コ
ージェライト等のセラミックから成る多孔質のハニカム
構造となっており、格子状に区画された各流路の入口が
交互に目封じされ、入口が目封じされていない流路につ
いては、その出口が目封じされるようになっており、各
流路を区画する多孔質薄壁を透過した排気ガスのみが下
流側へ排出されるようにしてある。
ージェライト等のセラミックから成る多孔質のハニカム
構造となっており、格子状に区画された各流路の入口が
交互に目封じされ、入口が目封じされていない流路につ
いては、その出口が目封じされるようになっており、各
流路を区画する多孔質薄壁を透過した排気ガスのみが下
流側へ排出されるようにしてある。
【0004】そして、排気ガス中のパティキュレート
は、前記多孔質薄壁の内側表面に捕集されて堆積するの
で、目詰まりにより排気抵抗が増加しないうちにパティ
キュレートを適宜に燃焼除去してパティキュレートフィ
ルタの再生を図る必要があるが、通常のディーゼルエン
ジンの運転状態においては、パティキュレートが自己燃
焼するほどの高い排気温度が得られる機会が少ないた
め、例えばアルミナに白金を担持させたものに適宜な量
のセリウム等の希土類元素を添加して成る酸化触媒を一
体的に担持させた触媒再生型のパティキュレートフィル
タの実用化が進められている。
は、前記多孔質薄壁の内側表面に捕集されて堆積するの
で、目詰まりにより排気抵抗が増加しないうちにパティ
キュレートを適宜に燃焼除去してパティキュレートフィ
ルタの再生を図る必要があるが、通常のディーゼルエン
ジンの運転状態においては、パティキュレートが自己燃
焼するほどの高い排気温度が得られる機会が少ないた
め、例えばアルミナに白金を担持させたものに適宜な量
のセリウム等の希土類元素を添加して成る酸化触媒を一
体的に担持させた触媒再生型のパティキュレートフィル
タの実用化が進められている。
【0005】即ち、このような触媒再生型のパティキュ
レートフィルタを採用すれば、捕集されたパティキュレ
ートの酸化反応が促進されて着火温度が低下し、従来よ
り低い排気温度でもパティキュレートを燃焼除去するこ
とが可能となるのである。
レートフィルタを採用すれば、捕集されたパティキュレ
ートの酸化反応が促進されて着火温度が低下し、従来よ
り低い排気温度でもパティキュレートを燃焼除去するこ
とが可能となるのである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、斯かる
触媒再生型のパティキュレートフィルタを採用した場合
であっても、該パティキュレートフィルタに担持される
酸化触媒には活性温度領域があり、この活性下限温度を
下まわるような排気温度での運転状態(一般的に軽負荷
の運転領域に排気温度が低い領域が拡がっている)が続
くと、酸化触媒が活性化しないためにパティキュレート
が良好に燃焼除去されないという不具合が起こり、パテ
ィキュレートフィルタが過捕集状態に陥って排圧上昇に
よりエンジン性能に悪影響を及ぼしたり、大量に堆積し
たパティキュレートが急激に燃焼してパティキュレート
フィルタが溶損したりする虞れがあった。
触媒再生型のパティキュレートフィルタを採用した場合
であっても、該パティキュレートフィルタに担持される
酸化触媒には活性温度領域があり、この活性下限温度を
下まわるような排気温度での運転状態(一般的に軽負荷
の運転領域に排気温度が低い領域が拡がっている)が続
くと、酸化触媒が活性化しないためにパティキュレート
が良好に燃焼除去されないという不具合が起こり、パテ
ィキュレートフィルタが過捕集状態に陥って排圧上昇に
よりエンジン性能に悪影響を及ぼしたり、大量に堆積し
たパティキュレートが急激に燃焼してパティキュレート
フィルタが溶損したりする虞れがあった。
【0007】本発明は上述の実情に鑑みてなしたもの
で、触媒再生型のパティキュレートフィルタが過捕集状
態に陥ることを確実に回避し得る排気浄化装置を提供す
ることを目的としている。
で、触媒再生型のパティキュレートフィルタが過捕集状
態に陥ることを確実に回避し得る排気浄化装置を提供す
ることを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、排気ガスが流
通する排気管の途中に触媒再生型のパティキュレートフ
ィルタを装備した排気浄化装置であって、パティキュレ
ートフィルタより上流側で排気ガス中に燃料を添加する
燃料添加手段と、該燃料添加手段により添加された燃料
の酸化反応を可能ならしめる温度まで触媒床温度を上げ
る昇温手段とを備えたことを特徴とするものである。
通する排気管の途中に触媒再生型のパティキュレートフ
ィルタを装備した排気浄化装置であって、パティキュレ
ートフィルタより上流側で排気ガス中に燃料を添加する
燃料添加手段と、該燃料添加手段により添加された燃料
の酸化反応を可能ならしめる温度まで触媒床温度を上げ
る昇温手段とを備えたことを特徴とするものである。
【0009】而して、このようにすれば、パティキュレ
ートの自然燃焼が困難な排気温度の低い運転領域であっ
ても、燃料添加手段により排気ガス中に燃料を添加すれ
ば、該燃料がパティキュレートフィルタの酸化触媒上で
酸化反応して反応熱を生じ、この反応熱により触媒床温
度が大幅に上昇してパティキュレートが良好に自然燃焼
され、パティキュレートフィルタの再生が図られること
になる。
ートの自然燃焼が困難な排気温度の低い運転領域であっ
ても、燃料添加手段により排気ガス中に燃料を添加すれ
ば、該燃料がパティキュレートフィルタの酸化触媒上で
酸化反応して反応熱を生じ、この反応熱により触媒床温
度が大幅に上昇してパティキュレートが良好に自然燃焼
され、パティキュレートフィルタの再生が図られること
になる。
【0010】また、燃料添加手段により添加した燃料が
パティキュレートフィルタの酸化触媒上で酸化反応する
ことができない程の排気温度が極めて低い運転領域で運
転が行われている場合には、昇温手段により適宜に触媒
床温度を上げた後に前記燃料添加手段による燃料の添加
を行うようにすれば良い。
パティキュレートフィルタの酸化触媒上で酸化反応する
ことができない程の排気温度が極めて低い運転領域で運
転が行われている場合には、昇温手段により適宜に触媒
床温度を上げた後に前記燃料添加手段による燃料の添加
を行うようにすれば良い。
【0011】更に、本発明においては、触媒床温度を上
げる昇温手段が、吸気流量を適宜に絞り込む吸気絞り手
段であっても良いし、燃料噴射装置に対しメイン噴射直
後の燃焼可能なタイミングでアフタ噴射を行わしめる燃
焼噴射制御手段であっても良い。
げる昇温手段が、吸気流量を適宜に絞り込む吸気絞り手
段であっても良いし、燃料噴射装置に対しメイン噴射直
後の燃焼可能なタイミングでアフタ噴射を行わしめる燃
焼噴射制御手段であっても良い。
【0012】即ち、触媒床温度を上げる昇温手段が、吸
気流量を適宜に絞り込む吸気絞り手段である場合に、排
気温度が低い運転状態で前記吸気絞り手段による吸気流
量の絞り込みを行うと、内燃機関での燃焼により生じる
排気ガスの発生量が少なくなり、パティキュレートフィ
ルタを流通する排気ガスの流量が減少して熱容量が上が
ることにより排気温度が上昇する。
気流量を適宜に絞り込む吸気絞り手段である場合に、排
気温度が低い運転状態で前記吸気絞り手段による吸気流
量の絞り込みを行うと、内燃機関での燃焼により生じる
排気ガスの発生量が少なくなり、パティキュレートフィ
ルタを流通する排気ガスの流量が減少して熱容量が上が
ることにより排気温度が上昇する。
【0013】他方、触媒床温度を上げる昇温手段が、燃
料噴射装置に対しメイン噴射直後の燃焼可能なタイミン
グでアフタ噴射を行わしめる燃焼噴射制御手段である場
合には、アフタ噴射の燃料が出力に転換され難いタイミ
ングで燃焼することにより内燃機関の熱効率が下がり、
燃料の発熱量のうちの動力に利用されない熱量が増えて
排気温度が上昇することになる。
料噴射装置に対しメイン噴射直後の燃焼可能なタイミン
グでアフタ噴射を行わしめる燃焼噴射制御手段である場
合には、アフタ噴射の燃料が出力に転換され難いタイミ
ングで燃焼することにより内燃機関の熱効率が下がり、
燃料の発熱量のうちの動力に利用されない熱量が増えて
排気温度が上昇することになる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面を
参照しつつ説明する。
参照しつつ説明する。
【0015】図1及び図2は本発明を実施する形態の一
例を示すもので、図1中における1はターボチャージャ
2を装備したディーゼルエンジンを示しており、エアク
リーナ3から導かれた吸気4が吸気管5を通し前記ター
ボチャージャ2のコンプレッサ2aへと送られ、該コン
プレッサ2aで加圧された吸気4がインタークーラ6へ
と送られて冷却され、該インタークーラ6から更に吸気
マニホールド7へと吸気4が導かれてディーゼルエンジ
ン1の各気筒8(図1では直列6気筒の場合を例示して
いる)に分配されるようになっている。
例を示すもので、図1中における1はターボチャージャ
2を装備したディーゼルエンジンを示しており、エアク
リーナ3から導かれた吸気4が吸気管5を通し前記ター
ボチャージャ2のコンプレッサ2aへと送られ、該コン
プレッサ2aで加圧された吸気4がインタークーラ6へ
と送られて冷却され、該インタークーラ6から更に吸気
マニホールド7へと吸気4が導かれてディーゼルエンジ
ン1の各気筒8(図1では直列6気筒の場合を例示して
いる)に分配されるようになっている。
【0016】更に、このディーゼルエンジン1の各気筒
8から排出された排気ガス9は、排気マニホールド10
を介しターボチャージャ2のタービン2bへと送られ、
該タービン2bを駆動した排気ガス9が排気管11(排
気流路)を介し車外へ排出されるようにしてある。
8から排出された排気ガス9は、排気マニホールド10
を介しターボチャージャ2のタービン2bへと送られ、
該タービン2bを駆動した排気ガス9が排気管11(排
気流路)を介し車外へ排出されるようにしてある。
【0017】また、この排気管11の途中には、酸化触
媒を一体的に担持して成る触媒再生型のパティキュレー
トフィルタ12が設けられており、図2に拡大して示す
如く、このパティキュレートフィルタ12は、セラミッ
クから成る多孔質のハニカム構造となっており、格子状
に区画された各流路12aの入口が交互に目封じされ、
入口が目封じされていない流路12aについては、その
出口が目封じされるようになっており、各流路12aを
区画する多孔質薄壁12bを透過した排気ガス9のみが
下流側へ排出されるようにしてある。
媒を一体的に担持して成る触媒再生型のパティキュレー
トフィルタ12が設けられており、図2に拡大して示す
如く、このパティキュレートフィルタ12は、セラミッ
クから成る多孔質のハニカム構造となっており、格子状
に区画された各流路12aの入口が交互に目封じされ、
入口が目封じされていない流路12aについては、その
出口が目封じされるようになっており、各流路12aを
区画する多孔質薄壁12bを透過した排気ガス9のみが
下流側へ排出されるようにしてある。
【0018】更に、図1に示している例では、排気マニ
ホールド10における各気筒8の並び方向の一端部と、
吸気マニホールド7に接続されている吸気管5の一端部
との間をEGRパイプ13で接続し、排気マニホールド
10から抜き出した排気ガス9の一部を水冷式のEGR
クーラ14及びEGRバルブ15を介して吸気管5に再
循環するようになっており、排気側から吸気側へ再循環
された排気ガス9で各気筒8内での燃料の燃焼を抑制し
て燃焼温度を下げることによりNOxの発生を低減し得
るようにしてある。
ホールド10における各気筒8の並び方向の一端部と、
吸気マニホールド7に接続されている吸気管5の一端部
との間をEGRパイプ13で接続し、排気マニホールド
10から抜き出した排気ガス9の一部を水冷式のEGR
クーラ14及びEGRバルブ15を介して吸気管5に再
循環するようになっており、排気側から吸気側へ再循環
された排気ガス9で各気筒8内での燃料の燃焼を抑制し
て燃焼温度を下げることによりNOxの発生を低減し得
るようにしてある。
【0019】そして、パティキュレートフィルタ12の
出口側には、排気ガス9の温度を計測するための温度セ
ンサ16が装備され、該温度センサ16の検出信号16
aがエンジン制御コンピュータ(ECU:Electronic C
ontrol Unit)を成す制御装置17に対し入力されるよ
うになっており、他方、この制御装置17においては、
ディーゼルエンジン1の各気筒8に燃料を噴射する燃料
噴射装置18に向け燃料の噴射タイミング及び噴射量を
指令する燃料噴射信号18aが出力されるようになって
いる。
出口側には、排気ガス9の温度を計測するための温度セ
ンサ16が装備され、該温度センサ16の検出信号16
aがエンジン制御コンピュータ(ECU:Electronic C
ontrol Unit)を成す制御装置17に対し入力されるよ
うになっており、他方、この制御装置17においては、
ディーゼルエンジン1の各気筒8に燃料を噴射する燃料
噴射装置18に向け燃料の噴射タイミング及び噴射量を
指令する燃料噴射信号18aが出力されるようになって
いる。
【0020】ここで、前記燃料噴射装置18は、各気筒
8毎に装備される図示しない複数のインジェクタにより
構成されており、これら各インジェクタの電磁弁が前記
燃料噴射信号18aにより適宜に開弁制御されて燃料の
噴射タイミング(噴射開始時期と噴射終了時期)及び噴
射量(開弁時間)が適切に制御されるようになってい
る。
8毎に装備される図示しない複数のインジェクタにより
構成されており、これら各インジェクタの電磁弁が前記
燃料噴射信号18aにより適宜に開弁制御されて燃料の
噴射タイミング(噴射開始時期と噴射終了時期)及び噴
射量(開弁時間)が適切に制御されるようになってい
る。
【0021】更に、図示しない運転席のアクセルには、
アクセル開度をディーゼルエンジン1の負荷として検出
するアクセルセンサ19(負荷センサ)が備えられてい
ると共に、ディーゼルエンジン1の適宜位置には、その
回転数を検出する回転センサ20が装備されており、こ
れらアクセルセンサ19及び回転センサ20からのアク
セル開度信号19a及び回転数信号20aも前記制御装
置17に入力されるようになっている。
アクセル開度をディーゼルエンジン1の負荷として検出
するアクセルセンサ19(負荷センサ)が備えられてい
ると共に、ディーゼルエンジン1の適宜位置には、その
回転数を検出する回転センサ20が装備されており、こ
れらアクセルセンサ19及び回転センサ20からのアク
セル開度信号19a及び回転数信号20aも前記制御装
置17に入力されるようになっている。
【0022】また、前記制御装置17においては、イン
タークーラ6下流の吸気管5に設けられた吸気絞り弁2
1とEGRパイプ13のEGRバルブ15とに対し夫々
の開度を指令する開度指令信号21a,15aが出力さ
れるようになっている。
タークーラ6下流の吸気管5に設けられた吸気絞り弁2
1とEGRパイプ13のEGRバルブ15とに対し夫々
の開度を指令する開度指令信号21a,15aが出力さ
れるようになっている。
【0023】ここで、吸気絞り弁21は、アイドリング
ストップ装置と併用されるインテークシャッタや、補助
ブレーキと併用されるノイズサプレッサ等を機能的に兼
用するもので良く、本形態例においては、このような吸
気絞り弁21やEGRバルブ15に本来の作動から独立
した別の作動を指令することにより、後述する如き触媒
床温度を上げるための吸気絞り手段(昇温手段)として
活用するようにしているのである。
ストップ装置と併用されるインテークシャッタや、補助
ブレーキと併用されるノイズサプレッサ等を機能的に兼
用するもので良く、本形態例においては、このような吸
気絞り弁21やEGRバルブ15に本来の作動から独立
した別の作動を指令することにより、後述する如き触媒
床温度を上げるための吸気絞り手段(昇温手段)として
活用するようにしているのである。
【0024】尚、アイドリングストップ装置とは、低公
害を目的として停車中にエンジンを止めることで排出ガ
ス量を減らす装置のことを指し、このようなアイドリン
グストップ装置では、エンジンを滑らかに止めるために
吸気を遮断し得るようインテークシャッタが設けられて
いるのが通常であり、また、排気ブレーキやエンジンリ
ターダ等の補助ブレーキには、その作動時の騒音を外部
に極力漏らさないようにするために吸気管5内にノイズ
サプレッサが設けられているのが通常である。
害を目的として停車中にエンジンを止めることで排出ガ
ス量を減らす装置のことを指し、このようなアイドリン
グストップ装置では、エンジンを滑らかに止めるために
吸気を遮断し得るようインテークシャッタが設けられて
いるのが通常であり、また、排気ブレーキやエンジンリ
ターダ等の補助ブレーキには、その作動時の騒音を外部
に極力漏らさないようにするために吸気管5内にノイズ
サプレッサが設けられているのが通常である。
【0025】そして、前記制御装置17では、アクセル
開度信号19a及び回転数信号20aに基づき通常モー
ドの燃料噴射信号18aが決定されるようになっている
一方、パティキュレートフィルタ12の強制再生を行う
必要が生じた際に、通常モードから強制再生モードに切
り替わり、圧縮上死点(クランク角0゜)付近で行われ
る燃料のメイン噴射に続いて圧縮上死点より遅い非着火
のタイミングでポスト噴射を行うような燃料噴射信号1
8aが決定されるようになっている。
開度信号19a及び回転数信号20aに基づき通常モー
ドの燃料噴射信号18aが決定されるようになっている
一方、パティキュレートフィルタ12の強制再生を行う
必要が生じた際に、通常モードから強制再生モードに切
り替わり、圧縮上死点(クランク角0゜)付近で行われ
る燃料のメイン噴射に続いて圧縮上死点より遅い非着火
のタイミングでポスト噴射を行うような燃料噴射信号1
8aが決定されるようになっている。
【0026】つまり、このようにメイン噴射に続いて圧
縮上死点より遅い非着火のタイミングでポスト噴射が行
われると、このポスト噴射により排気ガス9中に未燃の
燃料(主としてHC:炭化水素)が添加されることにな
り、この未燃の燃料がパティキュレートフィルタ12表
面の酸化触媒上で酸化反応し、その反応熱により触媒床
温度が上昇してパティキュレートフィルタ12内のパテ
ィキュレートが自然燃焼されることになる。
縮上死点より遅い非着火のタイミングでポスト噴射が行
われると、このポスト噴射により排気ガス9中に未燃の
燃料(主としてHC:炭化水素)が添加されることにな
り、この未燃の燃料がパティキュレートフィルタ12表
面の酸化触媒上で酸化反応し、その反応熱により触媒床
温度が上昇してパティキュレートフィルタ12内のパテ
ィキュレートが自然燃焼されることになる。
【0027】ただし、ポスト噴射により添加した燃料が
パティキュレートフィルタ12の酸化触媒上で酸化反応
することができない程の排気温度が極めて低い運転領域
で運転が行われている場合には、このような運転状態を
温度センサ16の検出信号16aに基づき判断し、強制
再生モードに移行するための前処理としての昇温モード
を間に挟むような制御が制御装置17により実行される
ようになっている。
パティキュレートフィルタ12の酸化触媒上で酸化反応
することができない程の排気温度が極めて低い運転領域
で運転が行われている場合には、このような運転状態を
温度センサ16の検出信号16aに基づき判断し、強制
再生モードに移行するための前処理としての昇温モード
を間に挟むような制御が制御装置17により実行される
ようになっている。
【0028】即ち、制御装置17で昇温モードが実行さ
れる際には、吸気管5の吸気絞り弁21とEGRパイプ
13のEGRバルブ15とが、触媒床温度を上げる昇温
手段として利用されるようになっており、より具体的に
は、これら吸気絞り弁21及びEGRバルブ15が昇温
モードにて開度指令信号21a,15aにより絞り込ま
れるようになっている。
れる際には、吸気管5の吸気絞り弁21とEGRパイプ
13のEGRバルブ15とが、触媒床温度を上げる昇温
手段として利用されるようになっており、より具体的に
は、これら吸気絞り弁21及びEGRバルブ15が昇温
モードにて開度指令信号21a,15aにより絞り込ま
れるようになっている。
【0029】つまり、このように吸気絞り弁21及びE
GRバルブ15を昇温モードで絞り込むと、吸気4や再
循環ガス(排気ガス9)の流量が少なくなることにより
ディーゼルエンジン1での燃焼で生じる排気ガス9の発
生量が少なくなり、パティキュレートフィルタ12を流
通する排気ガス9の流量が減少し、これにより熱容量が
上がって排気温度が上昇することになる。
GRバルブ15を昇温モードで絞り込むと、吸気4や再
循環ガス(排気ガス9)の流量が少なくなることにより
ディーゼルエンジン1での燃焼で生じる排気ガス9の発
生量が少なくなり、パティキュレートフィルタ12を流
通する排気ガス9の流量が減少し、これにより熱容量が
上がって排気温度が上昇することになる。
【0030】ここで、前述した制御装置17における通
常モードから強制再生モードへの切り替えは、適切なイ
ンターバルをとって定期的に所定時間だけ行うようにす
れば良いが、パティキュレートフィルタ12の捕集状態
を前後の差圧から判断したり、過去の運転状態から捕集
量を推定したりしてモード切り替えを行うようになって
いても良く、その切り替え時の運転状態や排気温度に応
じて適宜に前記昇温モードを介在させるようにすれば良
い。
常モードから強制再生モードへの切り替えは、適切なイ
ンターバルをとって定期的に所定時間だけ行うようにす
れば良いが、パティキュレートフィルタ12の捕集状態
を前後の差圧から判断したり、過去の運転状態から捕集
量を推定したりしてモード切り替えを行うようになって
いても良く、その切り替え時の運転状態や排気温度に応
じて適宜に前記昇温モードを介在させるようにすれば良
い。
【0031】而して、パティキュレートの自然燃焼が困
難な排気温度の低い運転領域で運転が行われている場合
に、制御装置17により燃焼の噴射パターンを通常モー
ドから強制再生モードに切り替え、メイン噴射に続き圧
縮上死点より遅い非着火のタイミングでポスト噴射を行
う噴射パターンを採用すると、該ポスト噴射により排気
ガス9中に未燃のまま添加された燃料がパティキュレー
トフィルタ12の酸化触媒上で酸化反応して反応熱を生
じ、この反応熱により触媒床温度が大幅に上昇してパテ
ィキュレートが良好に自然燃焼され、パティキュレート
フィルタ12の再生が図られることになる。
難な排気温度の低い運転領域で運転が行われている場合
に、制御装置17により燃焼の噴射パターンを通常モー
ドから強制再生モードに切り替え、メイン噴射に続き圧
縮上死点より遅い非着火のタイミングでポスト噴射を行
う噴射パターンを採用すると、該ポスト噴射により排気
ガス9中に未燃のまま添加された燃料がパティキュレー
トフィルタ12の酸化触媒上で酸化反応して反応熱を生
じ、この反応熱により触媒床温度が大幅に上昇してパテ
ィキュレートが良好に自然燃焼され、パティキュレート
フィルタ12の再生が図られることになる。
【0032】また、ポスト噴射により添加した燃料がパ
ティキュレートフィルタ12の酸化触媒上で酸化反応す
ることができない程の排気温度が極めて低い運転領域で
運転が行われている場合であっても、温度センサ16の
検出信号16aに基づいて、強制再生モードに移行する
前に昇温モードが制御装置17により実行され、吸気絞
り弁21及びEGRバルブ15が絞り込まれて排気温度
が上昇するので、この排気温度の上昇により触媒床温度
が十分に上昇した頃合(温度センサ16により推定)で
強制再生モードへ移行することでパティキュレートフィ
ルタ12を支障なく再生することが可能となる。
ティキュレートフィルタ12の酸化触媒上で酸化反応す
ることができない程の排気温度が極めて低い運転領域で
運転が行われている場合であっても、温度センサ16の
検出信号16aに基づいて、強制再生モードに移行する
前に昇温モードが制御装置17により実行され、吸気絞
り弁21及びEGRバルブ15が絞り込まれて排気温度
が上昇するので、この排気温度の上昇により触媒床温度
が十分に上昇した頃合(温度センサ16により推定)で
強制再生モードへ移行することでパティキュレートフィ
ルタ12を支障なく再生することが可能となる。
【0033】従って、上記形態例によれば、パティキュ
レートの自然燃焼が困難な排気温度の低い運転領域であ
っても、燃料添加手段により排気ガス中に燃料を添加し
て、該燃料をパティキュレートフィルタの酸化触媒上で
酸化反応させ、その反応熱により触媒床温度を大幅に上
昇させてパティキュレートを良好に自然燃焼させること
ができ、しかも、燃料添加手段で添加した燃料がパティ
キュレートフィルタの酸化触媒上で酸化反応することが
できない程の排気温度の極めて低い運転領域であって
も、昇温手段により適宜に触媒床温度を上げた後に前記
燃料添加手段による燃料の添加を行わせることができる
ので、ディーゼルエンジン1の運転状態にかかわらずパ
ティキュレートフィルタ12に捕集されたパティキュレ
ートを滞りなく良好に燃焼除去することができ、これに
よりパティキュレートフィルタ12が過捕集状態に陥る
虞れを確実に回避することができて、排圧上昇によるエ
ンジン性能への悪影響やパティキュレートフィルタの溶
損発生等を未然に防止することができる。
レートの自然燃焼が困難な排気温度の低い運転領域であ
っても、燃料添加手段により排気ガス中に燃料を添加し
て、該燃料をパティキュレートフィルタの酸化触媒上で
酸化反応させ、その反応熱により触媒床温度を大幅に上
昇させてパティキュレートを良好に自然燃焼させること
ができ、しかも、燃料添加手段で添加した燃料がパティ
キュレートフィルタの酸化触媒上で酸化反応することが
できない程の排気温度の極めて低い運転領域であって
も、昇温手段により適宜に触媒床温度を上げた後に前記
燃料添加手段による燃料の添加を行わせることができる
ので、ディーゼルエンジン1の運転状態にかかわらずパ
ティキュレートフィルタ12に捕集されたパティキュレ
ートを滞りなく良好に燃焼除去することができ、これに
よりパティキュレートフィルタ12が過捕集状態に陥る
虞れを確実に回避することができて、排圧上昇によるエ
ンジン性能への悪影響やパティキュレートフィルタの溶
損発生等を未然に防止することができる。
【0034】また、以上に述べた説明では、触媒床温度
を上げる昇温手段として、吸気流量を適宜に絞り込む吸
気絞り手段である吸気絞り弁21及びEGRバルブ15
を採用した場合を例示しているが、このようにした場合
には、アイドリングストップ装置と併用されるインテー
クシャッタや、補助ブレーキと併用されるノイズサプレ
ッサ等の機能を兼ね備えた吸気絞り弁21を用いたり、
既存のEGRパイプ13のEGRバルブ15を用いたり
することで昇温手段にかかるコストの高騰を抑制するこ
とができるというメリットがある。
を上げる昇温手段として、吸気流量を適宜に絞り込む吸
気絞り手段である吸気絞り弁21及びEGRバルブ15
を採用した場合を例示しているが、このようにした場合
には、アイドリングストップ装置と併用されるインテー
クシャッタや、補助ブレーキと併用されるノイズサプレ
ッサ等の機能を兼ね備えた吸気絞り弁21を用いたり、
既存のEGRパイプ13のEGRバルブ15を用いたり
することで昇温手段にかかるコストの高騰を抑制するこ
とができるというメリットがある。
【0035】他方、このような吸気絞り手段に替えて、
燃料噴射装置18に対しメイン噴射直後の燃焼可能なタ
イミングでアフタ噴射を行わしめる燃焼噴射制御手段を
採用する、即ち、このような噴射制御を行い得るように
前記制御装置17を構成し、これを昇温手段として用い
ることも可能である。
燃料噴射装置18に対しメイン噴射直後の燃焼可能なタ
イミングでアフタ噴射を行わしめる燃焼噴射制御手段を
採用する、即ち、このような噴射制御を行い得るように
前記制御装置17を構成し、これを昇温手段として用い
ることも可能である。
【0036】つまり、メイン噴射直後の燃焼可能なタイ
ミングでアフタ噴射が行われると、該アフタ噴射の燃料
が出力に転換され難いタイミングで燃焼することにより
ディーゼルエンジン1の熱効率が下がり、燃料の発熱量
のうちの動力に利用されない熱量が増えて排気温度が上
昇され、これにより後に続くポスト噴射で添加される燃
料がパティキュレートフィルタ12の酸化触媒上で酸化
反応するのに必要な温度が確保されることになる。
ミングでアフタ噴射が行われると、該アフタ噴射の燃料
が出力に転換され難いタイミングで燃焼することにより
ディーゼルエンジン1の熱効率が下がり、燃料の発熱量
のうちの動力に利用されない熱量が増えて排気温度が上
昇され、これにより後に続くポスト噴射で添加される燃
料がパティキュレートフィルタ12の酸化触媒上で酸化
反応するのに必要な温度が確保されることになる。
【0037】而して、このようにすれば、燃料噴射装置
18に対しメイン噴射直後の燃焼可能なタイミングでア
フタ噴射を行わしめる制御を行うだけで比較的容易に排
気温度を昇温できて新たな付属装備を必要としないの
で、昇温手段にかかるコストの高騰を抑制することがで
きる。
18に対しメイン噴射直後の燃焼可能なタイミングでア
フタ噴射を行わしめる制御を行うだけで比較的容易に排
気温度を昇温できて新たな付属装備を必要としないの
で、昇温手段にかかるコストの高騰を抑制することがで
きる。
【0038】また、本形態例においては、パティキュレ
ートフィルタ12より上流側で排気ガス9中に燃料を添
加する燃料添加手段として、燃料噴射装置18の噴射パ
ターンをモード切り替えする手段を例示しているが、こ
の種の燃料添加手段としては、例えば、排気マニホール
ド10から排気管11にかけての排気流路中における何
れかの場所に燃料添加用のインジェクタを別途配設し、
このインジェクタにより燃料を排気ガス9中に添加する
ようにすることも可能である。
ートフィルタ12より上流側で排気ガス9中に燃料を添
加する燃料添加手段として、燃料噴射装置18の噴射パ
ターンをモード切り替えする手段を例示しているが、こ
の種の燃料添加手段としては、例えば、排気マニホール
ド10から排気管11にかけての排気流路中における何
れかの場所に燃料添加用のインジェクタを別途配設し、
このインジェクタにより燃料を排気ガス9中に添加する
ようにすることも可能である。
【0039】更には、燃料噴射装置18の噴射パターン
をモード切り替えする手段を採用する場合であっても、
前述した如きポスト噴射だけを行う場合や、アフタ噴射
とポスト噴射を併用する場合や、昇温手段として用いる
場合よりも噴射量を大幅に増やしたアフタ噴射で行う場
合等も燃料添加手段として有効である。
をモード切り替えする手段を採用する場合であっても、
前述した如きポスト噴射だけを行う場合や、アフタ噴射
とポスト噴射を併用する場合や、昇温手段として用いる
場合よりも噴射量を大幅に増やしたアフタ噴射で行う場
合等も燃料添加手段として有効である。
【0040】尚、本発明の排気浄化装置は、上述の形態
例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱
しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論で
ある。
例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱
しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論で
ある。
【0041】
【発明の効果】上記した本発明の排気浄化装置によれ
ば、下記の如き種々の優れた効果を奏し得る。
ば、下記の如き種々の優れた効果を奏し得る。
【0042】(I)本発明の請求項1に記載の発明によ
れば、パティキュレートの自然燃焼が困難な排気温度の
低い運転領域であっても、燃料添加手段により排気ガス
中に燃料を添加して、該燃料をパティキュレートフィル
タの酸化触媒上で酸化反応させ、その反応熱により触媒
床温度を大幅に上昇させてパティキュレートを良好に自
然燃焼させることができ、しかも、燃料添加手段で添加
した燃料がパティキュレートフィルタの酸化触媒上で酸
化反応することができない程の排気温度の極めて低い運
転領域であっても、昇温手段により適宜に触媒床温度を
上げた後に前記燃料添加手段による燃料の添加を行わせ
ることができるので、内燃機関の運転状態にかかわらず
パティキュレートフィルタに捕集されたパティキュレー
トを滞りなく良好に燃焼除去することができ、これによ
り触媒再生型のパティキュレートフィルタが過捕集状態
に陥る虞れを確実に回避することができて、排圧上昇に
よるエンジン性能への悪影響やパティキュレートフィル
タの溶損発生等を未然に防止することができる。
れば、パティキュレートの自然燃焼が困難な排気温度の
低い運転領域であっても、燃料添加手段により排気ガス
中に燃料を添加して、該燃料をパティキュレートフィル
タの酸化触媒上で酸化反応させ、その反応熱により触媒
床温度を大幅に上昇させてパティキュレートを良好に自
然燃焼させることができ、しかも、燃料添加手段で添加
した燃料がパティキュレートフィルタの酸化触媒上で酸
化反応することができない程の排気温度の極めて低い運
転領域であっても、昇温手段により適宜に触媒床温度を
上げた後に前記燃料添加手段による燃料の添加を行わせ
ることができるので、内燃機関の運転状態にかかわらず
パティキュレートフィルタに捕集されたパティキュレー
トを滞りなく良好に燃焼除去することができ、これによ
り触媒再生型のパティキュレートフィルタが過捕集状態
に陥る虞れを確実に回避することができて、排圧上昇に
よるエンジン性能への悪影響やパティキュレートフィル
タの溶損発生等を未然に防止することができる。
【0043】(II)本発明の請求項2に記載の発明に
よれば、吸気絞り手段により吸気流量を適宜に絞り込む
ことにより排気ガスの流量を減らして熱容量を上げ、こ
れにより排気温度を上昇させて触媒床温度の昇温化を図
ることができ、しかも、吸気絞り手段として、アイドリ
ングストップ装置と併用されるインテークシャッタや、
補助ブレーキと併用されるノイズサプレッサ等の機能を
兼ね備えた吸気絞り弁を用いたり、既存のEGRパイプ
のEGRバルブを用いたりすることができるので、昇温
手段にかかるコストの高騰を抑制することができる。
よれば、吸気絞り手段により吸気流量を適宜に絞り込む
ことにより排気ガスの流量を減らして熱容量を上げ、こ
れにより排気温度を上昇させて触媒床温度の昇温化を図
ることができ、しかも、吸気絞り手段として、アイドリ
ングストップ装置と併用されるインテークシャッタや、
補助ブレーキと併用されるノイズサプレッサ等の機能を
兼ね備えた吸気絞り弁を用いたり、既存のEGRパイプ
のEGRバルブを用いたりすることができるので、昇温
手段にかかるコストの高騰を抑制することができる。
【0044】(III)本発明の請求項3に記載の発明
によれば、アフタ噴射の燃料を出力に転換され難いタイ
ミングで燃焼させることにより内燃機関の熱効率を下げ
て燃料の発熱量のうちの動力に利用されない熱量を増や
し、これにより排気温度を上昇させて触媒床温度の昇温
化を図ることができ、しかも、燃料噴射装置に対しメイ
ン噴射直後の燃焼可能なタイミングでアフタ噴射を行わ
しめる制御を行うだけで実施できて新たな付属装備を必
要としないので、昇温手段にかかるコストの高騰を抑制
することができる。
によれば、アフタ噴射の燃料を出力に転換され難いタイ
ミングで燃焼させることにより内燃機関の熱効率を下げ
て燃料の発熱量のうちの動力に利用されない熱量を増や
し、これにより排気温度を上昇させて触媒床温度の昇温
化を図ることができ、しかも、燃料噴射装置に対しメイ
ン噴射直後の燃焼可能なタイミングでアフタ噴射を行わ
しめる制御を行うだけで実施できて新たな付属装備を必
要としないので、昇温手段にかかるコストの高騰を抑制
することができる。
【図1】本発明を実施する形態の一例を示す概略図であ
る。
る。
【図2】図1のパティキュレートフィルタの詳細を示す
断面図である。
断面図である。
4 吸気
5 吸気管
9 排気ガス
11 排気管
12 パティキュレートフィルタ
15 EGRバルブ(吸気絞り手段:昇温手段)
17 制御装置(燃料添加手段:燃料噴射制御手段:昇
温手段) 18 燃料噴射装置(燃料添加手段) 21 吸気絞り弁(吸気絞り手段:昇温手段)
温手段) 18 燃料噴射装置(燃料添加手段) 21 吸気絞り弁(吸気絞り手段:昇温手段)
─────────────────────────────────────────────────────
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 53/94 F02D 41/04 370 4G069
B01J 35/04 301 375
F02D 41/04 370 45/00 314Z
375 B01D 46/42 B
45/00 314 53/36 103C
// B01D 46/42 ZAB
(72)発明者 丑久保 聡
東京都日野市日野台3丁目1番地1 日野
自動車株式会社内
Fターム(参考) 3G084 AA01 BA05 BA08 BA09 BA13
BA15 BA20 BA24 DA10 DA27
EA11 EB01 FA07 FA10 FA18
FA27 FA34 FA38
3G090 AA03 BA01 CA01 DA12 DA18
DA20 EA04 EA06 EA07
3G301 HA02 HA04 HA11 HA13 JA24
JB09 LB11 MA01 MA11 MA18
MA26 NA06 NA07 NA08 NE01
NE06 PA01B PA01Z PA11B
PA11Z PA17B PA17Z PD11B
PD11Z PE02B PE02Z PE03B
PE03Z PF03B PF03Z
4D048 AA14 AA18 AB01 AC02 CC41
CC53 CC61 DA01 DA02 DA05
DA13 DA20
4D058 JA32 JB06 MA44 NA05 SA08
4G069 AA01 CA03 CA07 CA18 DA06
EA19 EA27
Claims (3)
- 【請求項1】 排気ガスが流通する排気管の途中に触媒
再生型のパティキュレートフィルタを装備した排気浄化
装置であって、パティキュレートフィルタより上流側で
排気ガス中に燃料を添加する燃料添加手段と、該燃料添
加手段により添加された燃料の酸化反応を可能ならしめ
る温度まで触媒床温度を上げる昇温手段とを備えたこと
を特徴とする排気浄化装置。 - 【請求項2】 触媒床温度を上げる昇温手段が、吸気流
量を適宜に絞り込む吸気絞り手段であることを特徴とす
る請求項1に記載の排気浄化装置。 - 【請求項3】 触媒床温度を上げる昇温手段が、燃料噴
射装置に対しメイン噴射直後の燃焼可能なタイミングで
アフタ噴射を行わしめる燃焼噴射制御手段であることを
特徴とする請求項1に記載の排気浄化装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001355061A JP2003155915A (ja) | 2001-11-20 | 2001-11-20 | 排気浄化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001355061A JP2003155915A (ja) | 2001-11-20 | 2001-11-20 | 排気浄化装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003155915A true JP2003155915A (ja) | 2003-05-30 |
Family
ID=19166819
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001355061A Pending JP2003155915A (ja) | 2001-11-20 | 2001-11-20 | 排気浄化装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2003155915A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007086253A1 (ja) | 2006-01-27 | 2007-08-02 | Isuzu Motors Limited | 排気ガス浄化方法及び排気ガス浄化システム |
JP2008111404A (ja) * | 2006-10-31 | 2008-05-15 | Iseki & Co Ltd | ディーゼルエンジン |
JP2008261302A (ja) * | 2007-04-13 | 2008-10-30 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の排気浄化装置 |
US7549286B2 (en) | 2004-05-24 | 2009-06-23 | Hino Motors, Ltd. | Exhaust emission control device |
US8327626B2 (en) | 2007-04-17 | 2012-12-11 | Hino Motors, Ltd. | Exhaust emission control device |
CN113756970A (zh) * | 2020-06-05 | 2021-12-07 | 丰田自动车株式会社 | 车辆分配装置、车辆分配方法及记录介质 |
-
2001
- 2001-11-20 JP JP2001355061A patent/JP2003155915A/ja active Pending
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2007086253A1 (ja) | 2006-01-27 | 2007-08-02 | Isuzu Motors Limited | 排気ガス浄化方法及び排気ガス浄化システム |
US7788909B2 (en) | 2006-01-27 | 2010-09-07 | Isuzu Motors Limited | Exhaust gas purification method and exhaust gas purification system |
JP2008111404A (ja) * | 2006-10-31 | 2008-05-15 | Iseki & Co Ltd | ディーゼルエンジン |
JP2008261302A (ja) * | 2007-04-13 | 2008-10-30 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の排気浄化装置 |
US8327626B2 (en) | 2007-04-17 | 2012-12-11 | Hino Motors, Ltd. | Exhaust emission control device |
CN113756970A (zh) * | 2020-06-05 | 2021-12-07 | 丰田自动车株式会社 | 车辆分配装置、车辆分配方法及记录介质 |
DE102021114118A1 (de) | 2020-06-05 | 2021-12-09 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fahrzeugzuordnungsvorrichtung, fahrzeugzuordnungsverfahren und computerlesbares aufzeichnungsmedium |
CN113756970B (zh) * | 2020-06-05 | 2023-09-22 | 丰田自动车株式会社 | 车辆分配装置、车辆分配方法及记录介质 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20051108 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060516 |