JP2003514164A - プレ触媒およびパティキュレートフィルタを有する内燃機関において燃料の後噴射により排気ガスを後処理する方法 - Google Patents

プレ触媒およびパティキュレートフィルタを有する内燃機関において燃料の後噴射により排気ガスを後処理する方法

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Abstract

(57)【要約】 本発明は、プレ触媒とパティキュレートフィルタを備えたディーゼル内燃機関の燃料の後噴射によって排気ガスを後処理する方法に関する。この方法によると、後噴射ＮＥはプレ触媒領域の温度TKatおよびパティキュレートフィルタの堆積状態に基いて進行する。本発明の方法の機能は今まで問題のあったディーゼル内燃機関の短距離運転において特に効果があり、今後の排気ガス規則の厳しい要件にも合致するものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明はプレ触媒とパティキュレートフィルタを有するディーゼル内燃機関に
おいて燃料の後噴射により排気ガスを後処理する方法に関する。
【０００２】 ディーゼルモータのパティキュレート排出を将来効果的に低減するために、パ
ティキュレートフィルタの使用は避けられない。しかしこの場合、特に短距離運
転の場合は、排気ガス温度が低いのでフィルタに絶え間なくすすが堆積すること
になり、極端な場合は車が立ち往生せざるをえないことにもなる。
【０００３】 文献ＥＰ０６２１４００Ａ１で、排気ガス後処理装置を有する圧縮空気による
噴射式内燃機関が知られている。この噴射式内燃機関には窒素酸化物を低減する
ための低減手段が導入されている。この低減手段は、点火後の燃焼段階の終期に
おいて、燃料を二次噴射することにより構成されている。
【０００４】 文献ＤＥ１９７３５０１１Ａ１で、窒素酸化物を低減するために排気ガス温度
と時間に依存して燃料の後噴射を行なう方法が知られている。そのために、第１
の後噴射量を有する第１の後噴射操作法と第１の後噴射量よりも多い第２の後噴
射量を有する第２の後噴射操作法との間で切り替えられる。
【０００５】 燃料の二次噴射あるいは後噴射は、その場合それぞれ発熱反応によって排気ガ
ス温度を上げるのに役立ち、ほとんどは一定の排気ガス温度の範囲内で行なわれ
る。しかしこの場合、燃料の適切な後噴射の適正な基準は温度だけでは表されな
い。
【０００６】 この背景技術に鑑みて本発明の課題は燃料の後噴射によって排気ガスを後処理
する最良の方法を提供することであり、特にディーゼル内燃機関で短距離運転を
頻繁に使用する場合にパティキュレートフィルタの有意義な使用を一般にまず可
能にし、それでもって今後の排気ガス基準を遵守するときおよび税制上の助成を
獲得するときにさらなる進出を意味するものである。
【０００７】 この課題は請求項１の特徴を有する方法によって解決される。モータ近辺のプ
レ触媒領域の温度TKatにも依存し、パティキュレートフィルタの堆積状態にも依
存して後噴射を行なうことによって、各負荷点に対して後噴射ＮＥの制御開始時
期と噴射量とが理想的に選択されるので、基本的にＣＯやＨＣが発生することな
く、プレ触媒における発熱によってパティキュレートフィルタの迅速な加熱が保
証される。プレ触媒でＨＣおよびＣＯが変換されることによって、下流に接続さ
れたメイン触媒で大部分のＮＯがＮＯ2に酸化される。このＮＯ2は引続きパティ
キュレートフィルタのすすの酸化のために必要となる。
【０００８】 プレ触媒領域の温度TKatが約１６０度Ｃの活性開始温度TLOを越えると、後噴
射を開始する。というのは、この活性開始温度TLOの上方−いわゆるライトオフ
温度−では、未燃焼炭化水素の転換比率が少なくとも５０％となり、追加燃料の
後噴射ＮＥによってさらに温度が上昇して、パティキュレートフィルタの再生が
始まるからである。プレ触媒領域の温度TKatの測定は、プレ触媒の下流に接続し
た温度要素によって行なわれる。
【０００９】 そして、プレ触媒領域の温度TKatが約２８０度Ｃの上限再生温度TROを越えた
ときは後噴射ＮＥを停止する。そして、プレ触媒領域の温度TKatが約２３０度Ｃ
の下限再生温度TRUを下回ったときに後噴射ＮＥを再開する。その結果、再生温
度範囲ΔTRは約５０度Ｃと十分大きな値になり、この温度範囲内でパティキュレ
ートフィルタのすすの酸化がＮＯ2によって行なわれる。
【００１０】 しかし、後噴射ＮＥあるいはパティキュレートフィルタの再生は一定の継続時
間tLimitを越えて行なわないようにする。この継続時間tLimitは例えば約２０秒
であり、もしプレ触媒が一度も活性化しないときは、「非常」を意味する。
【００１１】 さらに安全のために、プレ触媒が活性化しないときには一定の遅延時間tPause が経過した後で、もう一度後噴射ＮＥを行なうようにする。この遅延時間tPause は約３０秒が望ましく、プレ触媒を引続き再度活性化できることに役立つもので
なければならない。
【００１２】 カウンタＺを使用してパティキュレートフィルタの堆積状態を適切に決定し、
所定の堆積状態に相当する一定のカウンタ値ZRegに達してからはじめて後噴射Ｎ
Ｅが可能なようにする。これにより、パティキュレートフィルタの堆積状態が簡
単な方法で計算されて表示されるかまたは変更され、後噴射ＮＥのための、した
がってパティキュレートフィルタの再生のための基準として使用される。
【００１３】 ディーゼル内燃機関を冷間始動した後、一定の時間スパンtStart内に、上限再
生温度TROと下限再生温度TRUの中間の再生温度TRMに到達しない場合は、カウン
タＺを上げる。なぜなら、そうすればパティキュレートフィルタ内にすすが蓄積
されて、その結果堆積状態が高くなるからである。
【００１４】 極端な短距離運転のときはカウンタＺは余分に上げる。このような極端な短距
離運転は場合によってはそれどころか、例えば、プレ触媒を加熱するための電気
装置、モ−タが高回転数のときの吸入空気の絞りまたは「遅れた」方向への後噴
射時期の調節のような広範な処置が必要となる。ディーゼル内燃機関を次に始動
させるときからこの処置が取られるのが好ましく、自由に選択可能な値にカウン
タＺをセットすることができる。
【００１５】 一定の時間間隔tintの一定の総和tSum の間に、上限再生温度TROと下限再生
温度TRUの中間の再生温度TRMを越えた場合は、さらにカウンタＺを一定値に徐々
に下げていく。というのは、この一定の時間間隔tintの総和tSumが存在するので
、すすの完全燃焼が生じ、パティキュレートフィルタの堆積状態が適切に減少す
るからである。そのときカウンタＺの下げ速度を反応機構を考慮して温度に依存
させると、カウンタＺはこの温度依存性が考慮され特に高い精度で作動する。
【００１６】 パティキュレートフィルタの堆積状態を検出するために排気ガス装置の抵抗圧
力もさらに監視するのが好ましい。場合によっては、すす層に存在する孔は堆積
状態が一見少ないようにみえる比較的低い抵抗圧力となることもあるので、抵抗
圧力だけでは明確な堆積状態の適切な基準を表さないが、それでも、パティキュ
レートフィルタの堆積状態を検出するときは、抵抗圧力も監視することによって
信頼性が増してくる。
【００１７】 前記の実施を具体的に説明するため、さらに本発明の排気ガス後処理の方法を
添付図に示すが、この図ではプレ触媒領域の温度TKatの時間経過を簡単な方法で
表している。
【図面の簡単な説明】
【図１】 プレ触媒領域の温度TKatの時間経過を示す。
───────────────────────────────────────────────────── 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 46/42 Ｂ０１Ｄ 46/42 Ａ Ｂ Ｆターム(参考） 3G090 AA01 BA01 CA01 CA02 DA04 DA12 DB01 DB02 EA02 3G301 HA02 JA24 KA05 LB11 LC01 MA11 MA23 MA26 NA08 NB11 NE21 NE23 PD11Z PD12Z PD14Z 4D058 MA41 MA52 NA04 PA04 SA08

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 プレ触媒およびパティキュレートフィルタを有するディーゼル内燃機関におい
    て燃料の後噴射により排気ガスを後処理する方法であって、 後噴射ＮＥはプレ触媒領域の温度TKatおよびパティキュレートフィルタの堆積
    状態に依存して行なう ことを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 プレ触媒領域の温度TKatが約１６０度Ｃの活性開始温度TLOを越えたとき、後
    噴射ＮＥを開始することを特徴とする請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 プレ触媒領域の温度TKatが約２８０度Ｃの上限再生温度TROを越えたとき、後
    噴射ＮＥを停止することを特徴とする請求項１または２記載の方法。
  4. 【請求項４】 プレ触媒領域の温度TKatが約２３０度Ｃの下限再生温度TRUを下回ったとき、
    後噴射ＮＥを再開することを特徴とする請求項３記載の方法。
  5. 【請求項５】 後噴射ＮＥは一定の継続時間tLimitを越えて行なわないことを特徴とする請求
    項１ないし４のいずれか１項に記載の方法。
  6. 【請求項６】 新たな後噴射ＮＥは一定の遅延時間tPauseを経過した後で行なうことを特徴と
    する請求項５記載の方法。
  7. 【請求項７】 パティキュレートフィルタの堆積状態はカウンタＺを使用して決定し、所定の
    堆積状態に相当する一定のカウンタ値ZRegに達してから後噴射ＮＥが許容される
    ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の方法。
  8. 【請求項８】 ディーゼル内燃機関を冷間始動した後、一定の時間スパンtStart内に、上限再
    生温度TROと下限再生温度TRUの中間の再生温度TRMに達しない場合は、カウンタ
    Ｚを上げることを特徴とする請求項７記載の方法。
  9. 【請求項９】 短距離運転のときカウンタＺを余分に上げることを特徴とする請求項７または
    ８記載の方法。
  10. 【請求項１０】 一定の時間間隔tintの一定の総和tSumの間に、上限再生温度TROと下限再生温
    度TRUの中間の再生温度TRMを越えた場合は、カウンタＺを徐々に下げていくこと
    を特徴とする請求項７ないし９のいずれか１項に記載の方法。
  11. 【請求項１１】 温度に依存してカウンタＺを下げることを特徴とする請求項１０記載の方法。
  12. 【請求項１２】 排気ガス装置の抵抗圧力によりパティキュレートフィルタの堆積状態を算出す
    ることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の方法。
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