JP2003278587A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents
内燃機関の排気浄化装置Info
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- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＳＯＦの酸化・燃焼を利用してスートを燃焼
させた上で、触媒上を通過したＳＯＦを確実に浄化し、
もって、ＰＭ総量の低減を十分に達成できる内燃機関の
排気浄化装置を提供する。 【解決手段】 エンジン１の排気系の上流側にスート浄
化用のＩＮＳＯＬ低減触媒６を設け、下流側にＳＯＦ浄
化用のＳＯＦ低減触媒７を設け、メイン噴射後にアフタ
噴射を実行してＰＭ中のＳＯＦの割合を増加させる。Ｉ
ＮＳＯＬ低減触媒６によりスートを浄化し、浄化されず
に残ったスートを酸化し易いＳＯＦを利用して燃焼さ
せ、更にＩＮＳＯＬ低減触媒６を通過したＳＯＦを後段
のＳＯＦ低減触媒７により浄化する。
させた上で、触媒上を通過したＳＯＦを確実に浄化し、
もって、ＰＭ総量の低減を十分に達成できる内燃機関の
排気浄化装置を提供する。 【解決手段】 エンジン１の排気系の上流側にスート浄
化用のＩＮＳＯＬ低減触媒６を設け、下流側にＳＯＦ浄
化用のＳＯＦ低減触媒７を設け、メイン噴射後にアフタ
噴射を実行してＰＭ中のＳＯＦの割合を増加させる。Ｉ
ＮＳＯＬ低減触媒６によりスートを浄化し、浄化されず
に残ったスートを酸化し易いＳＯＦを利用して燃焼さ
せ、更にＩＮＳＯＬ低減触媒６を通過したＳＯＦを後段
のＳＯＦ低減触媒７により浄化する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関（以下、
エンジンという）の排ガス中のパティキュレート（以
下、ＰＭと略す）を低減するための排気浄化装置に関す
るものである。
エンジンという）の排ガス中のパティキュレート（以
下、ＰＭと略す）を低減するための排気浄化装置に関す
るものである。
【０００２】
【関連する背景技術】ディーゼルエンジン等から排出さ
れる排ガスには、ＨＣ（炭化水素）、ＣＯ（一酸化炭
素）、ＮＯx（窒素酸化物）等のほかにＰＭが含まれ、
このＰＭは、カーボン等のスート、未燃ＨＣやオイル等
のＳＯＦ、硫化塩であるサルフェート等から構成される
ことが知られている。ＰＭ低減を目的として種々の提案
がなされており、例えば特開平７−２４２６０号、特開
平７−６８１７６号、特開平９−１８７６５５号、特開
２００１−４１０２２号等には、ＰＭ中の特にスートを
主成分としたＩＮＳＯＬ分を浄化する触媒（以下、ＩＮ
ＳＯＬ低減触媒という）が提案されている。
れる排ガスには、ＨＣ（炭化水素）、ＣＯ（一酸化炭
素）、ＮＯx（窒素酸化物）等のほかにＰＭが含まれ、
このＰＭは、カーボン等のスート、未燃ＨＣやオイル等
のＳＯＦ、硫化塩であるサルフェート等から構成される
ことが知られている。ＰＭ低減を目的として種々の提案
がなされており、例えば特開平７−２４２６０号、特開
平７−６８１７６号、特開平９−１８７６５５号、特開
２００１−４１０２２号等には、ＰＭ中の特にスートを
主成分としたＩＮＳＯＬ分を浄化する触媒（以下、ＩＮ
ＳＯＬ低減触媒という）が提案されている。
【０００３】一方、主にＰＭの低減を目的として、本出
願人は特願２００２−７４６０２号に記載の排ガス浄化
装置を提案している。当該技術では、メイン噴射後にア
フタ噴射を実行し、追加燃料の一部を未燃ＨＣとして排
出してＰＭ中のＳＯＦの割合を増加させ、酸化触媒上で
ＳＯＦが酸化・燃焼したときに同時にスートも燃焼させ
ている。
願人は特願２００２−７４６０２号に記載の排ガス浄化
装置を提案している。当該技術では、メイン噴射後にア
フタ噴射を実行し、追加燃料の一部を未燃ＨＣとして排
出してＰＭ中のＳＯＦの割合を増加させ、酸化触媒上で
ＳＯＦが酸化・燃焼したときに同時にスートも燃焼させ
ている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本出願人が提案した技
術では、スート燃焼作用を得るためにエンジンからのＳ
ＯＦ排出量を増加させているが、一方、全てのＳＯＦを
酸化触媒上で酸化・燃焼させることは現実的に不可能で
ある。従って、ＳＯＦ排出量の増加は、酸化触媒で浄化
できないＳＯＦの量を増加させることに繋がり、結果と
してＰＭ総量を十分に低減できない可能性があり、この
ための対策が望まれている。
術では、スート燃焼作用を得るためにエンジンからのＳ
ＯＦ排出量を増加させているが、一方、全てのＳＯＦを
酸化触媒上で酸化・燃焼させることは現実的に不可能で
ある。従って、ＳＯＦ排出量の増加は、酸化触媒で浄化
できないＳＯＦの量を増加させることに繋がり、結果と
してＰＭ総量を十分に低減できない可能性があり、この
ための対策が望まれている。
【０００５】そこで、当該技術に上記ＩＮＳＯＬ低減触
媒を応用して、酸化触媒をＩＮＳＯＬ低減触媒に置換す
ることでスートの浄化性能を向上させることが考えられ
る。しかしながら、このＩＮＳＯＬ低減触媒において
も，酸化触媒同様、全てのＳＯＦを酸化・燃焼させるこ
とは困難であり、ＰＭ総量を十分に低減できない。本発
明の目的は、ＩＮＳＯＬ低減触媒においてＩＮＳＯＬ分
を浄化すると共に，ＳＯＦの酸化・燃焼を利用してスー
トを燃焼させた上で、ＩＮＳＯＬ低減触媒上で浄化でき
ないＳＯＦを確実に浄化し、もって、ＰＭ総量の低減を
十分に達成することができる内燃機関の排気浄化装置を
提供することにある。
媒を応用して、酸化触媒をＩＮＳＯＬ低減触媒に置換す
ることでスートの浄化性能を向上させることが考えられ
る。しかしながら、このＩＮＳＯＬ低減触媒において
も，酸化触媒同様、全てのＳＯＦを酸化・燃焼させるこ
とは困難であり、ＰＭ総量を十分に低減できない。本発
明の目的は、ＩＮＳＯＬ低減触媒においてＩＮＳＯＬ分
を浄化すると共に，ＳＯＦの酸化・燃焼を利用してスー
トを燃焼させた上で、ＩＮＳＯＬ低減触媒上で浄化でき
ないＳＯＦを確実に浄化し、もって、ＰＭ総量の低減を
十分に達成することができる内燃機関の排気浄化装置を
提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明は、内燃機関の排気系に設けられ
て、排ガスのパティキュレート中の不溶解成分を主に浄
化する第１酸化触媒と、排気系の第１酸化触媒の下流側
に設けられて、排ガスのパティキュレート中の可溶性有
機成分を主に浄化する第２酸化触媒と、内燃機関の燃焼
室内に燃料を噴射する燃料噴射ノズルと、パティキュレ
ートの排出量低減が要求される内燃機関の運転状態にお
いて、燃料噴射ノズルからの主燃料の噴射後に、パティ
キュレート中の可溶性有機成分の割合を増加させるよう
に追加燃料の噴射を制御する制御手段とを備えたもので
ある。
め、請求項１の発明は、内燃機関の排気系に設けられ
て、排ガスのパティキュレート中の不溶解成分を主に浄
化する第１酸化触媒と、排気系の第１酸化触媒の下流側
に設けられて、排ガスのパティキュレート中の可溶性有
機成分を主に浄化する第２酸化触媒と、内燃機関の燃焼
室内に燃料を噴射する燃料噴射ノズルと、パティキュレ
ートの排出量低減が要求される内燃機関の運転状態にお
いて、燃料噴射ノズルからの主燃料の噴射後に、パティ
キュレート中の可溶性有機成分の割合を増加させるよう
に追加燃料の噴射を制御する制御手段とを備えたもので
ある。
【０００７】従って、パティキュレートの排出量低減が
要求される運転状態、例えば低負荷低回転領域では、主
燃料の噴射後に追加燃料が噴射され、これによりパティ
キュレート中のＳＯＦ等の可溶性有機成分の割合が増加
される。第１酸化触媒では排ガスのスート等の不溶解成
分が主に浄化されると共に、浄化されない残りの不溶解
成分は、酸化し易い可溶性有機成分の存在下で燃焼され
る。可溶性有機成分の一部は第１酸化触媒上で酸化・燃
焼されずに通過する場合があるが、通過した可溶性有機
成分は後段の第２酸化触媒により確実に浄化され、結果
として可溶性有機成分と不溶解成分とを共に低減可能と
なる。
要求される運転状態、例えば低負荷低回転領域では、主
燃料の噴射後に追加燃料が噴射され、これによりパティ
キュレート中のＳＯＦ等の可溶性有機成分の割合が増加
される。第１酸化触媒では排ガスのスート等の不溶解成
分が主に浄化されると共に、浄化されない残りの不溶解
成分は、酸化し易い可溶性有機成分の存在下で燃焼され
る。可溶性有機成分の一部は第１酸化触媒上で酸化・燃
焼されずに通過する場合があるが、通過した可溶性有機
成分は後段の第２酸化触媒により確実に浄化され、結果
として可溶性有機成分と不溶解成分とを共に低減可能と
なる。
【０００８】請求項２の発明は、請求項１において、第
１酸化触媒が、第２酸化触媒に比較して排ガスとの接触
時間が長く設定されるか、又は第２酸化触媒に比較して
排ガスと接触する触媒表面積が大きく設定されたもので
ある。排ガスに対する接触時間の延長化は、例えば触媒
担体の長さや径の増加による容量増大、或いは触媒担体
の三次元網目構造化により実現され、接触面積の増大
は、例えば触媒担体のセル数の増加、或いは担体通路内
の凹凸形成により実現される。
１酸化触媒が、第２酸化触媒に比較して排ガスとの接触
時間が長く設定されるか、又は第２酸化触媒に比較して
排ガスと接触する触媒表面積が大きく設定されたもので
ある。排ガスに対する接触時間の延長化は、例えば触媒
担体の長さや径の増加による容量増大、或いは触媒担体
の三次元網目構造化により実現され、接触面積の増大
は、例えば触媒担体のセル数の増加、或いは担体通路内
の凹凸形成により実現される。
【０００９】可溶性有機成分に比較して不溶解成分は燃
焼し難いが、これらの手法により第１酸化触媒の排ガス
に対する接触時間が延長化されたり、接触面積が増大さ
れたりすると、可溶性有機成分を利用した不溶解成分の
燃焼を確実に実行可能となる。一方、第２酸化触媒につ
いては、その容量をある程度減少しても可溶性有機成分
を十分に燃焼でき、触媒担体の長さや径の縮小に伴って
触媒装置全体の小型化を達成可能となる。
焼し難いが、これらの手法により第１酸化触媒の排ガス
に対する接触時間が延長化されたり、接触面積が増大さ
れたりすると、可溶性有機成分を利用した不溶解成分の
燃焼を確実に実行可能となる。一方、第２酸化触媒につ
いては、その容量をある程度減少しても可溶性有機成分
を十分に燃焼でき、触媒担体の長さや径の縮小に伴って
触媒装置全体の小型化を達成可能となる。
【００１０】請求項３の発明は、内燃機関の排気系に設
けられて、排ガスのパティキュレート中の不溶解成分を
主に浄化する第１酸化触媒と、排気系の上記第１酸化触
媒の下流側に設けられて、排ガスのパティキュレート中
の可溶性有機成分を主に浄化する第２酸化触媒と、内燃
機関の燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射ノズルと、パ
ティキュレートの排出量低減が要求される内燃機関の運
転状態において、燃料噴射ノズルからの主燃料の噴射の
後に、追加燃料の噴射を開始するように制御する制御手
段とを備えたものである。
けられて、排ガスのパティキュレート中の不溶解成分を
主に浄化する第１酸化触媒と、排気系の上記第１酸化触
媒の下流側に設けられて、排ガスのパティキュレート中
の可溶性有機成分を主に浄化する第２酸化触媒と、内燃
機関の燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射ノズルと、パ
ティキュレートの排出量低減が要求される内燃機関の運
転状態において、燃料噴射ノズルからの主燃料の噴射の
後に、追加燃料の噴射を開始するように制御する制御手
段とを備えたものである。
【００１１】従って、主燃焼の火炎消滅前後に追加燃料
の噴射が開始されるため、追加燃料は主燃焼の火炎に直
接衝突することなく、火炎消滅後の高温雰囲気下でその
一部を緩やかに燃焼させる。このように追加燃料の燃焼
速度が抑制されると、追加燃料が急速に燃焼したときの
スート等の不溶解成分の生成が抑制されると共に、主燃
焼時に生成された不溶解成分の一部が追加燃料と共に再
燃焼される。よって、追加燃料の噴射による不溶解成分
の増加が抑制され、追加燃料の一部は未燃ＨＣのまま排
出されるため、結果としてパティキュレート中のＳＯＦ
等の可溶性有機成分の割合が増加する。
の噴射が開始されるため、追加燃料は主燃焼の火炎に直
接衝突することなく、火炎消滅後の高温雰囲気下でその
一部を緩やかに燃焼させる。このように追加燃料の燃焼
速度が抑制されると、追加燃料が急速に燃焼したときの
スート等の不溶解成分の生成が抑制されると共に、主燃
焼時に生成された不溶解成分の一部が追加燃料と共に再
燃焼される。よって、追加燃料の噴射による不溶解成分
の増加が抑制され、追加燃料の一部は未燃ＨＣのまま排
出されるため、結果としてパティキュレート中のＳＯＦ
等の可溶性有機成分の割合が増加する。
【００１２】第１酸化触媒では排ガスの不溶解成分が主
に浄化されると共に、浄化されない残りの不溶解成分
は、酸化し易い可溶性有機成分の存在下で燃焼される。
可溶性有機成分の一部は第１酸化触媒上で酸化・燃焼さ
れずに通過する場合があるが、通過した可溶性有機成分
は後段の第２酸化触媒により確実に浄化され、結果とし
て可溶性有機成分と不溶解成分とを共に低減可能とな
る。
に浄化されると共に、浄化されない残りの不溶解成分
は、酸化し易い可溶性有機成分の存在下で燃焼される。
可溶性有機成分の一部は第１酸化触媒上で酸化・燃焼さ
れずに通過する場合があるが、通過した可溶性有機成分
は後段の第２酸化触媒により確実に浄化され、結果とし
て可溶性有機成分と不溶解成分とを共に低減可能とな
る。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明をコモンレール式デ
ィーゼルエンジンの排気浄化装置に具体化した一実施形
態を説明する。図１は本実施形態のディーゼルエンジン
の排気浄化装置を示す全体構成図であり、エンジン１の
各気筒には燃料噴射ノズル２が設けられ、各燃料噴射ノ
ズル２は共通のコモンレール３に接続されている。コモ
ンレール３には燃料噴射ポンプ４から高圧燃料が圧送さ
れ、この高圧燃料は各燃料噴射ノズル２の開弁に応じた
任意の噴射量及び噴射時期で各気筒の筒内に噴射される
ようになっている。
ィーゼルエンジンの排気浄化装置に具体化した一実施形
態を説明する。図１は本実施形態のディーゼルエンジン
の排気浄化装置を示す全体構成図であり、エンジン１の
各気筒には燃料噴射ノズル２が設けられ、各燃料噴射ノ
ズル２は共通のコモンレール３に接続されている。コモ
ンレール３には燃料噴射ポンプ４から高圧燃料が圧送さ
れ、この高圧燃料は各燃料噴射ノズル２の開弁に応じた
任意の噴射量及び噴射時期で各気筒の筒内に噴射される
ようになっている。
【００１４】又、エンジン１の排気通路５には第１酸化
触媒としてのＩＮＳＯＬ低減触媒６が設けられ、このＩ
ＮＳＯＬ低減触媒６の下流側には、第２酸化触媒として
のＳＯＦ低減触媒７が設けられている。各気筒の筒内で
燃焼後の排ガスは、排気通路５からＩＮＳＯＬ低減触媒
６、ＳＯＦ低減触媒７、及び図示しない消音器を経て外
部に排出される。
触媒としてのＩＮＳＯＬ低減触媒６が設けられ、このＩ
ＮＳＯＬ低減触媒６の下流側には、第２酸化触媒として
のＳＯＦ低減触媒７が設けられている。各気筒の筒内で
燃焼後の排ガスは、排気通路５からＩＮＳＯＬ低減触媒
６、ＳＯＦ低減触媒７、及び図示しない消音器を経て外
部に排出される。
【００１５】ＩＮＳＯＬ低減触媒６としては、特開平７
−２４２６０号、特開平７−６８１７６号、特開平９−
１８７６５５号、特開２００１−４１０２２号等に記載
のものを任意に使用でき、例えば超強酸成分を主成分と
した触媒層、或いは銅の酸化物、酸化セリウム、ゼオラ
イトを主成分とした触媒層が担持される。当該ＩＮＳＯ
Ｌ低減触媒６による作用は、上記各公報に記載されてい
るため詳細は説明しないが、スートに対して良好な浄化
作用を奏する一方で、酸化機能も有している。又、ＳＯ
Ｆ低減触媒７としては、例えば白金（Ｐｔ）、パラジウ
ム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）等の貴金属を主成分とす
る触媒層が担持され、十分な酸化機能を有している。
−２４２６０号、特開平７−６８１７６号、特開平９−
１８７６５５号、特開２００１−４１０２２号等に記載
のものを任意に使用でき、例えば超強酸成分を主成分と
した触媒層、或いは銅の酸化物、酸化セリウム、ゼオラ
イトを主成分とした触媒層が担持される。当該ＩＮＳＯ
Ｌ低減触媒６による作用は、上記各公報に記載されてい
るため詳細は説明しないが、スートに対して良好な浄化
作用を奏する一方で、酸化機能も有している。又、ＳＯ
Ｆ低減触媒７としては、例えば白金（Ｐｔ）、パラジウ
ム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）等の貴金属を主成分とす
る触媒層が担持され、十分な酸化機能を有している。
【００１６】ＩＮＳＯＬ低減触媒６及びＳＯＦ低減触媒
７は共にフロースルー式の触媒として構成されている
が、後述のようにスート及びＳＯＦの燃焼し易さを考慮
した上で、容量やセル数の設定を異にしている。即ち、
ＩＮＳＯＬ低減触媒６はＳＯＦ低減触媒７に比較して容
量（この場合は前後長）が大きく、且つ、セル数が多く
設定されており、容量については、例えば、ＳＯＦ低減
触媒７の３Ｌに対してＩＮＳＯＬ低減触媒６は５Ｌに設
定されている。
７は共にフロースルー式の触媒として構成されている
が、後述のようにスート及びＳＯＦの燃焼し易さを考慮
した上で、容量やセル数の設定を異にしている。即ち、
ＩＮＳＯＬ低減触媒６はＳＯＦ低減触媒７に比較して容
量（この場合は前後長）が大きく、且つ、セル数が多く
設定されており、容量については、例えば、ＳＯＦ低減
触媒７の３Ｌに対してＩＮＳＯＬ低減触媒６は５Ｌに設
定されている。
【００１７】一方、車室内には、図示しない入出力装
置、制御プログラムや制御マップ等の記憶に供される記
憶装置（ＲＯＭ，ＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰ
Ｕ）、タイマカウンタ等を備えた制御手段としてのＥＣ
Ｕ（電子制御ユニット）１１が設置されている。ＥＣＵ
１１の入力側には、アクセル操作量ＡＰＳを検出するア
クセルセンサ１２、エンジン回転速度Ｎeを検出する回
転速度センサ１３等の各種センサ類が接続され、出力側
には前記燃料噴射ノズル２や燃料噴射ポンプ４等の各種
アクチュエータ類が接続されている。
置、制御プログラムや制御マップ等の記憶に供される記
憶装置（ＲＯＭ，ＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰ
Ｕ）、タイマカウンタ等を備えた制御手段としてのＥＣ
Ｕ（電子制御ユニット）１１が設置されている。ＥＣＵ
１１の入力側には、アクセル操作量ＡＰＳを検出するア
クセルセンサ１２、エンジン回転速度Ｎeを検出する回
転速度センサ１３等の各種センサ類が接続され、出力側
には前記燃料噴射ノズル２や燃料噴射ポンプ４等の各種
アクチュエータ類が接続されている。
【００１８】ＥＣＵ１１は上記センサ類からの検出情報
に基づいて燃料噴射量や噴射時期、或いはコモンレール
３のレール圧等を決定し、これらに基づいて燃料噴射ノ
ズル２や燃料噴射ポンプ４を駆動制御してエンジン１を
運転する。又、ＥＣＵ１１はエンジン１の所定運転領域
において、排ガスに含まれるＰＭの低減を目的としてア
フタ噴射を実行しており、以下、当該アフタ噴射の詳細
を説明する。
に基づいて燃料噴射量や噴射時期、或いはコモンレール
３のレール圧等を決定し、これらに基づいて燃料噴射ノ
ズル２や燃料噴射ポンプ４を駆動制御してエンジン１を
運転する。又、ＥＣＵ１１はエンジン１の所定運転領域
において、排ガスに含まれるＰＭの低減を目的としてア
フタ噴射を実行しており、以下、当該アフタ噴射の詳細
を説明する。
【００１９】上記アフタ噴射の実行領域は、図２に示す
ようにエンジン負荷（例えば平均有効圧）及びエンジン
回転速度Ｎeが比較的低い運転領域に設定されており、
エンジン１が当該運転領域に至ると、ＥＣＵ１１は通常
のメイン噴射に続いてアフタ噴射を実行する。アフタ噴
射の噴射量は、例えばＤＰＦ（ディーゼルパティキュレ
ートフィルタ）に捕集されたパティキュレートを焼却除
去する強制再生を目的としたアフタ噴射等に比較して少
なく設定されている。そのため、燃費悪化代も少なくな
っている。
ようにエンジン負荷（例えば平均有効圧）及びエンジン
回転速度Ｎeが比較的低い運転領域に設定されており、
エンジン１が当該運転領域に至ると、ＥＣＵ１１は通常
のメイン噴射に続いてアフタ噴射を実行する。アフタ噴
射の噴射量は、例えばＤＰＦ（ディーゼルパティキュレ
ートフィルタ）に捕集されたパティキュレートを焼却除
去する強制再生を目的としたアフタ噴射等に比較して少
なく設定されている。そのため、燃費悪化代も少なくな
っている。
【００２０】又、メイン噴射が圧縮行程上死点前後で開
始されるのに対して、アフタ噴射の開始時期はメイン噴
射の後に設定されている。エンジン負荷等に応じてメイ
ン噴射の噴射期間が制御されるので、この点を考慮して
アフタ噴射の開始時期が設定される。具体的には、メイ
ン噴射開始時期から２０〜５０°ＣＡ後にアフタ噴射が
開始される。
始されるのに対して、アフタ噴射の開始時期はメイン噴
射の後に設定されている。エンジン負荷等に応じてメイ
ン噴射の噴射期間が制御されるので、この点を考慮して
アフタ噴射の開始時期が設定される。具体的には、メイ
ン噴射開始時期から２０〜５０°ＣＡ後にアフタ噴射が
開始される。
【００２１】上記した設定時期にアフタ噴射が開始され
ると、噴射された追加燃料の一部は高温雰囲気下で緩や
かに燃焼する。このように追加燃料の燃焼速度が抑制さ
れると、追加燃料が急速に燃焼したときのスート（不溶
解成分）の生成が抑制される一方で、メイン噴射の燃焼
時に生成されたスートの一部が追加燃料と共に再燃焼さ
れる。よって、このようにアフタ噴射を実施してもスー
トの増加は抑制されることになる。
ると、噴射された追加燃料の一部は高温雰囲気下で緩や
かに燃焼する。このように追加燃料の燃焼速度が抑制さ
れると、追加燃料が急速に燃焼したときのスート（不溶
解成分）の生成が抑制される一方で、メイン噴射の燃焼
時に生成されたスートの一部が追加燃料と共に再燃焼さ
れる。よって、このようにアフタ噴射を実施してもスー
トの増加は抑制されることになる。
【００２２】一方、アフタ噴射による追加燃料の一部は
未燃ＨＣのまま排出されるため、結果としてＰＭ中のＳ
ＯＦの割合がスート及びサルフェートの割合を上回り、
同時に排ガス中に含まれるＨＣやＣＯも増加する。ＳＯ
Ｆは粘着性を有することから、図３の模式図に示すよう
にスートの表面に付着した状態で排ガス中に存在し、排
ガスがＩＮＳＯＬ低減触媒６を流通する際に、表面のＳ
ＯＦの粘着力を利用してスートがＩＮＳＯＬ低減触媒６
上に捕捉される。
未燃ＨＣのまま排出されるため、結果としてＰＭ中のＳ
ＯＦの割合がスート及びサルフェートの割合を上回り、
同時に排ガス中に含まれるＨＣやＣＯも増加する。ＳＯ
Ｆは粘着性を有することから、図３の模式図に示すよう
にスートの表面に付着した状態で排ガス中に存在し、排
ガスがＩＮＳＯＬ低減触媒６を流通する際に、表面のＳ
ＯＦの粘着力を利用してスートがＩＮＳＯＬ低減触媒６
上に捕捉される。
【００２３】捕捉されたスートはＩＮＳＯＬ低減触媒６
が奏する浄化作用により浄化される一方で、残ったスー
トは周囲に付着したＳＯＦを利用して浄化される。即
ち、未燃ＨＣやオイルからなるＳＯＦは燃焼温度が比較
的低くて（１５０〜２００℃程度）酸化作用を受け易い
ことから、ＩＮＳＯＬ低減触媒６による酸化反応で燃焼
し始め、このときの燃焼熱は触媒全体を十分に昇温させ
るほどではないが、内部に包み込んだスートを局所的に
昇温して燃焼させるには十分であるため、ＳＯＦと共に
スートも効率良く燃焼される。又、このときには排ガス
中のＨＣやＣＯも酸化されるため、これによる反応熱も
スートの燃焼促進に貢献し、結果としてＩＮＳＯＬ低減
触媒６を通過する際に排ガス中のスートは十分に低減さ
れる。
が奏する浄化作用により浄化される一方で、残ったスー
トは周囲に付着したＳＯＦを利用して浄化される。即
ち、未燃ＨＣやオイルからなるＳＯＦは燃焼温度が比較
的低くて（１５０〜２００℃程度）酸化作用を受け易い
ことから、ＩＮＳＯＬ低減触媒６による酸化反応で燃焼
し始め、このときの燃焼熱は触媒全体を十分に昇温させ
るほどではないが、内部に包み込んだスートを局所的に
昇温して燃焼させるには十分であるため、ＳＯＦと共に
スートも効率良く燃焼される。又、このときには排ガス
中のＨＣやＣＯも酸化されるため、これによる反応熱も
スートの燃焼促進に貢献し、結果としてＩＮＳＯＬ低減
触媒６を通過する際に排ガス中のスートは十分に低減さ
れる。
【００２４】一方、ＳＯＦの一部はＩＮＳＯＬ低減触媒
６上で酸化・燃焼されずに通過する場合があるが、通過
したＳＯＦは、後段のＳＯＦ低減触媒７が奏する酸化作
用により確実に浄化される。つまり、上記ＩＮＳＯＬ低
減触媒６上で十分なスート燃焼作用を得るには、ある程
度豊富にＳＯＦを供給する必要があり、ＳＯＦの全体量
が増加すれば通過するＳＯＦの量も増加してしまうが、
増加したＳＯＦがＳＯＦ低減触媒７により浄化されるた
め、結果としてスートとＳＯＦの低減を両立させ、もっ
て、ＰＭ総量の低減を十分に達成することができる。
６上で酸化・燃焼されずに通過する場合があるが、通過
したＳＯＦは、後段のＳＯＦ低減触媒７が奏する酸化作
用により確実に浄化される。つまり、上記ＩＮＳＯＬ低
減触媒６上で十分なスート燃焼作用を得るには、ある程
度豊富にＳＯＦを供給する必要があり、ＳＯＦの全体量
が増加すれば通過するＳＯＦの量も増加してしまうが、
増加したＳＯＦがＳＯＦ低減触媒７により浄化されるた
め、結果としてスートとＳＯＦの低減を両立させ、もっ
て、ＰＭ総量の低減を十分に達成することができる。
【００２５】尚、アフタ噴射により増加したＨＣやＣＯ
の一部もＩＮＳＯＬ低減触媒６を通過するが、ＳＯＦ低
減触媒７はこれらの成分を浄化する役割も果たす。一
方、未燃ＨＣやオイル等からなるＳＯＦに比較して、カ
ーボン等を主成分とするスートは燃焼し難いが、ＩＮＳ
ＯＬ低減触媒６の容量増加により排ガスとの接触時間が
延長化され、且つ、セル数の増加により排ガスとの接触
面積が増大されているため、ＳＯＦを利用したスートの
燃焼が確実に行われる。
の一部もＩＮＳＯＬ低減触媒６を通過するが、ＳＯＦ低
減触媒７はこれらの成分を浄化する役割も果たす。一
方、未燃ＨＣやオイル等からなるＳＯＦに比較して、カ
ーボン等を主成分とするスートは燃焼し難いが、ＩＮＳ
ＯＬ低減触媒６の容量増加により排ガスとの接触時間が
延長化され、且つ、セル数の増加により排ガスとの接触
面積が増大されているため、ＳＯＦを利用したスートの
燃焼が確実に行われる。
【００２６】又、ＳＯＦ低減触媒７については、ある程
度排ガスとの接触時間を短縮化したり接触面積を縮小し
ても十分にＳＯＦを燃焼でき、上記のように前後長を短
縮化することによりＳＯＦ低減触媒７の小型化、ひいて
は触媒装置全体の小型化が達成される。よって、本実施
形態によれば、良好なＰＭ総量の低減効果を実現した上
で、車両への搭載性を向上できるという別の利点も得ら
れる。
度排ガスとの接触時間を短縮化したり接触面積を縮小し
ても十分にＳＯＦを燃焼でき、上記のように前後長を短
縮化することによりＳＯＦ低減触媒７の小型化、ひいて
は触媒装置全体の小型化が達成される。よって、本実施
形態によれば、良好なＰＭ総量の低減効果を実現した上
で、車両への搭載性を向上できるという別の利点も得ら
れる。
【００２７】以上で実施形態の説明を終えるが、本発明
の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例え
ば、上記実施形態では、コモンレール式ディーゼルエン
ジン１用の排気浄化装置に具体化したが、エンジンの形
式はこれに限らず、燃焼室内に直接燃料を噴射すること
でアフタ噴射を実行可能なエンジンであれば、任意に変
更可能である。
の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例え
ば、上記実施形態では、コモンレール式ディーゼルエン
ジン１用の排気浄化装置に具体化したが、エンジンの形
式はこれに限らず、燃焼室内に直接燃料を噴射すること
でアフタ噴射を実行可能なエンジンであれば、任意に変
更可能である。
【００２８】又、上記実施形態では、排ガスとの接触時
間を確保するためにＩＮＳＯＬ低減触媒６の前後長を延
長化し、排ガスとの接触面積を確保するためにＩＮＳＯ
Ｌ低減触媒６のセル数を増加させたが、これらに代えて
接触時間の確保には、ＩＮＳＯＬ低減触媒６の径を増加
させたり、触媒担体を三次元網目構造（フォーム状）と
してもよいし、接触面積の確保には、触媒担体の通路内
を凹凸状に形成してもよい。
間を確保するためにＩＮＳＯＬ低減触媒６の前後長を延
長化し、排ガスとの接触面積を確保するためにＩＮＳＯ
Ｌ低減触媒６のセル数を増加させたが、これらに代えて
接触時間の確保には、ＩＮＳＯＬ低減触媒６の径を増加
させたり、触媒担体を三次元網目構造（フォーム状）と
してもよいし、接触面積の確保には、触媒担体の通路内
を凹凸状に形成してもよい。
【００２９】
【発明の効果】以上説明したように請求項１及び３の発
明の内燃機関の排気浄化装置によれば、追加燃料の噴射
によりパティキュレート中の可溶性有機成分の割合を増
加させ、第１酸化触媒による浄化作用と共に可溶性有機
成分の酸化・燃焼を利用して不溶解成分を低減し、更に
第１酸化触媒を通過した可溶性有機成分を第２酸化触媒
により浄化するようにしたため、パティキュレート総量
の低減を十分に達成することができる。
明の内燃機関の排気浄化装置によれば、追加燃料の噴射
によりパティキュレート中の可溶性有機成分の割合を増
加させ、第１酸化触媒による浄化作用と共に可溶性有機
成分の酸化・燃焼を利用して不溶解成分を低減し、更に
第１酸化触媒を通過した可溶性有機成分を第２酸化触媒
により浄化するようにしたため、パティキュレート総量
の低減を十分に達成することができる。
【００３０】請求項２の発明の内燃機関の排気浄化装置
によれば、請求項１に加えて、良好なパティキュレート
総量の低減効果を実現した上で、車両への搭載性を向上
することができる。
によれば、請求項１に加えて、良好なパティキュレート
総量の低減効果を実現した上で、車両への搭載性を向上
することができる。
【図１】実施形態のディーゼルエンジンの排気浄化装置
を示す全体構成図である。
を示す全体構成図である。
【図２】アフタ噴射の実行領域のマップを示す説明図で
ある。
ある。
【図３】排ガス中のスートとＳＯＦの関係を示す模式図
である。
である。
１ エンジン（内燃機関）
２ 燃料噴射ノズル
６ ＩＮＳＯＬ低減触媒（第１酸化触媒）
７ ＳＯＦ低減触媒（第２酸化触媒）
１１ ＥＣＵ（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）
Ｆ０１Ｎ 3/28 ３０１ Ｂ０１Ｄ 53/36 ＺＡＢ
Ｆターム(参考） 3G091 AA02 AA18 AA28 AB02 BA00
BA15 BA19 BA38 CB02 CB03
DA01 DA02 DB10 EA01 EA03
EA07 FB10 GA06 GA19 GB01W
GB04W GB05W GB06W GB07W
GB09W GB10W HA08 HA47
3G301 HA02 HA04 HA06 JA15 JA24
JA26 JB09 LB11 MA01 MA11
MA18 MA23 MA26 NE01 NE06
PA17B PA17Z PE02B PE02Z
PF03B PF03Z
4D048 AA13 AA14 AA18 CC32 CC44
CC70 DA01 DA08
Claims (3)
- 【請求項１】 内燃機関の排気系に設けられて、排ガス
のパティキュレート中の不溶解成分を主に浄化する第１
酸化触媒と、 上記排気系の上記第１酸化触媒の下流側に設けられて、
排ガスのパティキュレート中の可溶性有機成分を主に浄
化する第２酸化触媒と、 上記内燃機関の燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射ノズ
ルと、 パティキュレートの排出量低減が要求される上記内燃機
関の運転状態において、上記燃料噴射ノズルからの主燃
料の噴射後に、パティキュレート中の可溶性有機成分の
割合を増加させるように追加燃料の噴射を制御する制御
手段とを備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装
置。 - 【請求項２】 上記第１酸化触媒は、上記第２酸化触媒
に比較して排ガスとの接触時間が長く設定されるか、又
は上記第２酸化触媒に比較して排ガスと接触する触媒表
面積が大きく設定されることを特徴とする請求項１に記
載の内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項３】 内燃機関の排気系に設けられて、排ガス
のパティキュレート中の不溶解成分を主に浄化する第１
酸化触媒と、 上記排気系の上記第１酸化触媒の下流側に設けられて、
排ガスのパティキュレート中の可溶性有機成分を主に浄
化する第２酸化触媒と、 上記内燃機関の燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射ノズ
ルと、 パティキュレートの排出量低減が要求される上記内燃機
関の運転状態において、上記燃料噴射ノズルからの主燃
料の噴射の後に、追加燃料の噴射を開始するように制御
する制御手段とを備えたことを特徴とする内燃機関の排
気浄化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002076841A JP2003278587A (ja) | 2002-03-19 | 2002-03-19 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002076841A JP2003278587A (ja) | 2002-03-19 | 2002-03-19 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003278587A true JP2003278587A (ja) | 2003-10-02 |
Family
ID=29227838
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002076841A Pending JP2003278587A (ja) | 2002-03-19 | 2002-03-19 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003278587A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007231846A (ja) * | 2006-03-01 | 2007-09-13 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の排気制御装置 |
| JP2010007670A (ja) * | 2003-12-09 | 2010-01-14 | Crf Scpa | 微粒子除去フィルター再生時におけるコモンレール噴射システム型ディーゼル・エンジンの制御方法 |
| WO2012168793A1 (en) | 2011-06-10 | 2012-12-13 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Control unit and control method for internal combustion engine |
-
2002
- 2002-03-19 JP JP2002076841A patent/JP2003278587A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010007670A (ja) * | 2003-12-09 | 2010-01-14 | Crf Scpa | 微粒子除去フィルター再生時におけるコモンレール噴射システム型ディーゼル・エンジンの制御方法 |
| JP2007231846A (ja) * | 2006-03-01 | 2007-09-13 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の排気制御装置 |
| JP4622888B2 (ja) * | 2006-03-01 | 2011-02-02 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の排気制御装置 |
| WO2012168793A1 (en) | 2011-06-10 | 2012-12-13 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Control unit and control method for internal combustion engine |
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