JP2008115728A - 排気ガス浄化装置及び排気ガス浄化方法 - Google Patents
排気ガス浄化装置及び排気ガス浄化方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008115728A JP2008115728A JP2006298001A JP2006298001A JP2008115728A JP 2008115728 A JP2008115728 A JP 2008115728A JP 2006298001 A JP2006298001 A JP 2006298001A JP 2006298001 A JP2006298001 A JP 2006298001A JP 2008115728 A JP2008115728 A JP 2008115728A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- exhaust gas
- filter member
- combustion promoting
- promoting component
- temperature
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 9
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 102
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 claims abstract description 42
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 claims abstract description 41
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims abstract description 18
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 132
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 claims description 80
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 41
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 41
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 41
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 24
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims description 14
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 11
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 3
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 abstract description 28
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N Nitric oxide Chemical compound O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 99
- 239000000463 material Substances 0.000 description 29
- 239000011232 storage material Substances 0.000 description 21
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 17
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 17
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 16
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 15
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 14
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 12
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 5
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 4
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 3
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 3
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 239000013618 particulate matter Substances 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N ceric oxide Chemical compound O=[Ce]=O CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000422 cerium(IV) oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Filtering Of Dispersed Particles In Gases (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
Abstract
【課題】排気ガス中のパティキュレートを捕集するフィルタ部材4の過昇温を防止しつつ、該フィルタ部材4を効率良く再生し、燃費の低減を図ることを課題とする。
【解決手段】排気ガス通路2に配置されたフィルタ部材4よりも上流側から分岐し下流端が該分岐部とフィルタ部材4との間の排気ガス通路2に接続された分岐通路5を備え、この分岐通路5に、排気ガス中のパティキュレート燃焼促進成分を貯蔵する燃焼促進成分貯蔵部8を配置し、フィルタ部材4の再生時にその温度が所定値以上になったときは排気ガス中の燃焼促進成分を貯蔵部8に貯蔵し、この貯蔵した燃焼促進成分を次のフィルタ再生時のパティキュレート燃焼促進に利用する。
【選択図】図1
【解決手段】排気ガス通路2に配置されたフィルタ部材4よりも上流側から分岐し下流端が該分岐部とフィルタ部材4との間の排気ガス通路2に接続された分岐通路5を備え、この分岐通路5に、排気ガス中のパティキュレート燃焼促進成分を貯蔵する燃焼促進成分貯蔵部8を配置し、フィルタ部材4の再生時にその温度が所定値以上になったときは排気ガス中の燃焼促進成分を貯蔵部8に貯蔵し、この貯蔵した燃焼促進成分を次のフィルタ再生時のパティキュレート燃焼促進に利用する。
【選択図】図1
Description
本発明は、排気ガス浄化装置及び排気ガス浄化方法に関する。
軽油を主成分とする燃料を用いるディーゼルエンジンや、ガソリンを主成分とする燃料を用いて希薄燃焼させるガソリンエンジンでは、その排気ガス中にパティキュレート(パティキュレートマターPM;炭素粒子を含む浮遊粒子状物質)が含まれていることが知られている。そこで、このパティキュレートの大気中への排出を抑制するために、パティキュレートフィルタをエンジンの排気ガス通路に配置することがなされている。このフィルタのパティキュレート堆積量が多くなったときにはパティキュレートを燃焼させてフィルタから除去することにより、フィルタの再生を図る必要がある。
上記フィルタ再生手法としては、フィルタよりも上流側の排気ガス通路に酸化触媒を配置し、エンジン燃焼室への燃料噴射量を増大させて未燃燃料を酸化触媒に供給し、該触媒での未燃燃料の酸化反応熱を利用してフィルタに流入する排気ガス温度を高め、該フィルタのパティキュレートを着火燃焼させることが知られている。或いは、フィルタよりも上流側の排気ガス通路にNOx(窒素酸化物)吸蔵材を配置し、該NOx吸蔵材からNO2を放出させ、このNO2によってフィルタのパティキュレートを燃焼させるという手法も知られている。
しかし、上記フィルタの再生中に、パティキュレートの燃焼に伴ってフィルタ温度が過度に高くなると、該フィルタの溶損や割れを生ずるという問題がある。
その対策として、特許文献1には、フィルタよりも上流側の排気ガス通路にバイパス通路を設け、このバイパス通路に排気ガスの酸素濃度を低減させる手段(酸化触媒や酸化剤)を配置し、フィルタ再生時、排気ガスの酸素濃度が高いときは排気ガスをバイパス通路に通すことにより、その酸素濃度を低減させてフィルタに流入させることが記載されている。すなわち、酸素濃度の低減により、フィルタ再生時に発生する熱量を減少させ、フィルタの溶損を防止するというものである。
また、特許文献2には、排気浄化触媒よりも上流側の排気ガス通路にCO2吸収放出手段を配置し、排気浄化触媒を加熱してパティキュレートの燃焼除去等を行なう触媒再生中において、触媒温度が所定値以上であるときに、CO2吸収放出手段からCO2を放出させて触媒の過昇温を防止することが記載されている。
実開平3−87910号公報
特開2004−270477号公報
しかし、排気ガスの酸素濃度を低減させる手段(酸化触媒や酸化剤)の場合、酸化触媒等による排気ガス中のHC(炭化水素)の酸化燃焼に伴って酸素濃度は低減しても、同時にHCの酸化燃焼によって排気ガス温度が高まるため、フィルタの過昇温防止効果を高めることが難しい。また、CO2吸収放出手段の場合、CO2を放出させるには該吸収放出手段を600℃以上に加熱する必要があり、エネルギー損失が大きくなる。
一方、フィルタの再生においては、その再生効率を高めるべく、フィルタ再生を開始した初期にフィルタ温度を速やかに上昇させることが要望される。この点に関しては上記特許文献1,2は解決手段を提供していない。
そこで、本発明は、フィルタの過昇温を防止しつつ、該フィルタを効率良く再生し、燃費の低減を図ることを課題とする。
本発明は、このような課題を解決するために、フィルタよりも上流側において排気ガスに含まれるパティキュレート燃焼促進成分を貯蔵できるようにした。
請求項1係る発明は、エンジンの排気ガス通路に排気ガス中のパティキュレートを捕集するフィルタ部材が配置されている排気ガス浄化装置であって、
上記排気ガス通路の上記フィルタ部材よりも排気ガス上流側から分岐し下流端が該分岐部と上記フィルタ部材との間の上記排気ガス通路に接続された分岐通路を備え、
上記分岐通路に、上記排気ガスに含まれるパティキュレート燃焼促進成分を貯蔵する燃焼促進成分貯蔵部が配置されていることを特徴とする。
上記排気ガス通路の上記フィルタ部材よりも排気ガス上流側から分岐し下流端が該分岐部と上記フィルタ部材との間の上記排気ガス通路に接続された分岐通路を備え、
上記分岐通路に、上記排気ガスに含まれるパティキュレート燃焼促進成分を貯蔵する燃焼促進成分貯蔵部が配置されていることを特徴とする。
従って、フィルタ部材の再生中において、該フィルタ部材の過昇温を生ずる可能性があるときは、その上流側で排気ガス中のパティキュレート燃焼促進成分を上記貯蔵部に貯蔵することにより、フィルタ部材のパティキュレートの燃焼を抑制し、当該過昇温を防止することができる。一方、フィルタ部材の再生を行なうときは、上記貯蔵部からパティキュレート燃焼促進成分を放出させてフィルタ部材に供給することにより、パティキュレートの燃焼を促進して、フィルタ部材の効率良い再生を図ることができる。これにより、フィルタ部材再生のために必要となる燃料の量を少なくすることができる。
特に本発明で重要な点は、フィルタ部材よりも上流側において、パティキュレートの燃焼を抑制するCO2ではなく、その燃焼を促進する成分を貯蔵できるようにした点にあり、そのため、当該上流側の貯蔵部をフィルタ部材の過昇温防止とフィルタ部材の効率の良い再生とに有効に活用することができるものである。
請求項2に係る発明は、請求項1において、
上記分岐通路の上記分岐部と燃焼促進成分貯蔵部との間には、該燃焼促進成分貯蔵部に流入する排気ガスを冷却するクーラーが配置されていることを特徴とする。
上記分岐通路の上記分岐部と燃焼促進成分貯蔵部との間には、該燃焼促進成分貯蔵部に流入する排気ガスを冷却するクーラーが配置されていることを特徴とする。
すなわち、エンジンの排気ガス中にはパティキュレート燃焼促進成分として、HC、NOx及び酸素が含まれているが、それらを貯蔵するための吸蔵材は温度が高いときには吸蔵効率が悪くなる。そこで、クーラーによって、排気ガス温度を下げ、上記貯蔵部に当該燃焼促進成分を効率良く貯蔵できるようにしたものであり、これにより、フィルタ部材の過昇温抑制に有利になる。
請求項3に係る発明は、請求項1又は請求項2において、
上記分岐通路の上記分岐部と燃焼促進成分貯蔵部との間には、上記排気ガス中のパティキュレートを捕集するフィルタ部材が配置されていることを特徴とする。
上記分岐通路の上記分岐部と燃焼促進成分貯蔵部との間には、上記排気ガス中のパティキュレートを捕集するフィルタ部材が配置されていることを特徴とする。
これにより、排気ガス中のパティキュレートが燃焼促進成分貯蔵部に堆積してその貯蔵能力が低下することを抑制することができる。
請求項4に係る発明は、請求項1乃至請求項3において、
上記パティキュレートの燃焼を促進する成分は、HC、NOx及び酸素から選ばれる少なくとも一種であることを特徴とする。
上記パティキュレートの燃焼を促進する成分は、HC、NOx及び酸素から選ばれる少なくとも一種であることを特徴とする。
このようなHC、NOx及び酸素から選ばれる少なくとも一種をフィルタ部材よりも上流側で貯蔵できるようにすることにより、フィルタ部材の過昇温防止とフィルタ部材の効率の良い再生とを図ることができる。
請求項5に係る発明は、請求項1乃至請求項4のいずれか一において、
上記燃焼促進成分貯蔵部を加熱する加熱手段を備えていることを特徴とする。
上記燃焼促進成分貯蔵部を加熱する加熱手段を備えていることを特徴とする。
これにより、フィルタ部材の再生時には、燃焼促進成分貯蔵部を加熱して燃焼促進成分の放出を促すことができ、フィルタ部材の早期の昇温、再生に有利になる。
請求項6に係る発明は、請求項1乃至請求項5のいずれか一において、
上記分岐通路よりも排気ガス下流側に存する上記フィルタ部材の温度を検出する温度検出手段と、
上記温度検出手段によって検出された上記フィルタ部材の温度が所定値以上になったときに、上記排気ガスの少なくとも一部を上記分岐通路に導入する排気ガス流制御手段とを備えていることを特徴とする。
上記分岐通路よりも排気ガス下流側に存する上記フィルタ部材の温度を検出する温度検出手段と、
上記温度検出手段によって検出された上記フィルタ部材の温度が所定値以上になったときに、上記排気ガスの少なくとも一部を上記分岐通路に導入する排気ガス流制御手段とを備えていることを特徴とする。
従って、フィルタ部材の温度が所定値以上になったときには、排気ガスの少なくとも一部が分岐通路に導入されて、該排気ガスに含まれるパティキュレート燃焼促進成分が上記貯蔵部に貯蔵されるため、フィルタ部材の温度が過度に上昇することを抑制することができる。
請求項7に係る発明は、請求項6において、
上記排気ガス流制御手段は、上記分岐通路よりも排気ガス下流側に存する上記フィルタ部材に捕集されたパティキュレートを燃焼させるフィルタ再生の少なくとも初期には、上記燃焼促進成分貯蔵部に貯蔵されているパティキュレート燃焼促進成分が上記フィルタ部材に供給されるように排気ガス全量を上記分岐通路に導入し、上記温度検出手段によって検出された上記フィルタ部材の温度が所定値以上になったときには、排気ガス中のパティキュレート燃焼促進成分が上記燃焼促進成分貯蔵部に貯蔵されるように上記排気ガスの一部を上記分岐通路に導入することを特徴とする。
上記排気ガス流制御手段は、上記分岐通路よりも排気ガス下流側に存する上記フィルタ部材に捕集されたパティキュレートを燃焼させるフィルタ再生の少なくとも初期には、上記燃焼促進成分貯蔵部に貯蔵されているパティキュレート燃焼促進成分が上記フィルタ部材に供給されるように排気ガス全量を上記分岐通路に導入し、上記温度検出手段によって検出された上記フィルタ部材の温度が所定値以上になったときには、排気ガス中のパティキュレート燃焼促進成分が上記燃焼促進成分貯蔵部に貯蔵されるように上記排気ガスの一部を上記分岐通路に導入することを特徴とする。
従って、フィルタ部材の温度が所定値以上になったときには、排気ガスの一部が分岐通路に導入されることにより、排気ガス中のパティキュレート燃焼促進成分が燃焼促進成分貯蔵部に貯蔵されて、フィルタ部材の過昇温が防止される。一方、フィルタ部材を再生するときには、排気ガスの全量が分岐通路に導入されて燃焼促進成分貯蔵部を通過することにより、燃焼促進成分の濃度が高くなった排気ガスをフィルタ部材に送ることができ、パティキュレートの燃焼を促進することができる。
請求項8に係る発明は、排気ガス通路に排気ガス中のパティキュレートを捕集するフィルタ部材が配置されているエンジンの排気ガス浄化方法であって、
上記フィルタ部材に捕集されたパティキュレートを燃焼させるフィルタ再生中に、該フィルタ部材の温度が所定値以上になったときは、排気ガスに含まれるパティキュレート燃焼促進成分の少なくとも一部を上記フィルタ部材に供給されることがないように貯蔵し、
次に上記フィルタ部材の再生を行なう少なくとも初期には、上記貯蔵された燃焼促進成分を上記フィルタ部材に供給することを特徴とする。
上記フィルタ部材に捕集されたパティキュレートを燃焼させるフィルタ再生中に、該フィルタ部材の温度が所定値以上になったときは、排気ガスに含まれるパティキュレート燃焼促進成分の少なくとも一部を上記フィルタ部材に供給されることがないように貯蔵し、
次に上記フィルタ部材の再生を行なう少なくとも初期には、上記貯蔵された燃焼促進成分を上記フィルタ部材に供給することを特徴とする。
従って、フィルタ再生中に該フィルタ部材の温度が所定値以上になったときは、該フィルタ部材に供給される排気ガスのパティキュレート燃焼促進成分の濃度が低くなるから、フィルタ部材の過昇温が抑制され、次にフィルタ部材の再生を行なうときは上記貯蔵された燃焼促進成分のフィルタ部材への供給により、フィルタ部材でのパティキュレートの燃焼を促進することができる。
以上のように、本発明によれば、フィルタ部材よりも上流側において、排気ガス中のパティキュレート燃焼促進成分を貯蔵できるようにしたから、フィルタ部材の過昇温を抑制することができるとともに、フィルタ部材の再生を始めるときは、先に貯蔵した上記燃焼促進成分を利用してパティキュレートの燃焼を促進することができ、燃費低減に有利になる。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1はエンジン1の排気ガス浄化装置を示す。同エンジン1の排気ガス通路2には、排気ガス中のHCやCO、NOを酸化させるための酸化触媒3と、排気ガス中のパティキュレートを捕集する第1フィルタ部材4とが、前者を排気ガス上流側に、後者を下流側に位置付けて配設されている。酸化触媒3と第1フィルタ部材4との間には分岐通路5が設けられている。すなわち、分岐通路5は、第1フィルタ部材4よりも排気ガス上流側の排気ガス通路2から分岐し下流端が該分岐部と第1フィルタ部材4との間の排気ガス通路2に接続されている。
分岐通路5には、排気ガス中のパティキュレートを捕集する第2フィルタ部材6と、排気ガスを冷却する水冷クーラー7と、排気ガスに含まれるパティキュレート燃焼促進成分を貯蔵する燃焼促進成分貯蔵部8とが、排気ガス上流側から順に配置されている。燃焼促進成分貯蔵部8は、排気ガス中のHCを吸着して貯蔵するHCトラップ材11と、排気ガス中のNOxを吸着して貯蔵するNOxトラップ材12と、排気ガス中の酸素を吸蔵する酸素吸蔵材13とを備えている。酸素吸蔵材13はHCトラップ材11よりも排気ガス下流側に配置されている。上記HC、NOx及び酸素はパティキュレート燃焼促進成分である。
HCトラップ材11及びNOxトラップ材12は、排気ガス温度が例えば200℃以下の低温時にHC、NOxの吸着効率が高く、排気ガス温度が上昇すると、吸着していたHC、NOxを放出する。HCトラップ材11には、例えばZSM5ゼオライトやβ型ゼオライト等を採用することができ、NOxトラップ材12には、例えばアルカリ金属やアルカリ土類金属でイオン交換したゼオライト、アルカリ土類金属の酸化物、炭酸塩化合物等を採用することができる。酸素吸蔵材13には、セリア、或いはCeZr系複酸化物のようなCeイオンと他の金属陽イオンとを含む複酸化物等を採用することができる。この酸素吸蔵材13は、排気ガスの空燃比がリーンのときに排気ガス中の酸素を吸蔵し、当該空燃比がリッチになると吸蔵していた酸素を放出するものであり、HCトラップ材11やNOxトラップ材12がHCやNOxを吸着し易い温度よりも排気ガス温度が高くなったときに(例えば300℃程度の温度のときに)、酸素を効率良く吸蔵する。
燃焼促進成分貯蔵部8にはHCトラップ材11、NOxトラップ材12及び排気酸素吸蔵材13各々を加熱するための加熱手段(電気ヒータ)14が設けられている。HCトラップ材11及びNOxトラップ材12と、酸素吸蔵材13とは、加熱手段14によって別個に温度が制御される。
排気ガス通路2における、分岐通路5の分岐部と該分岐通路5が排気ガス通路2に再び合流する合流部との間には第1弁15が設けられ、分岐通路5のクーラー7と燃焼促進成分貯蔵部8との間には第2弁16が設けられ、分岐通路5における燃焼促進成分貯蔵部8よりも下流側には第3弁17が設けられている。これら弁15〜17によって、排気ガス通路2から分岐通路5に分岐させる排気ガス流量を調節するようになっている。なお、第2弁16及び第3弁17のうちの一方は省略することができる。或いは弁15〜17を設ける代わりに、排気ガス通路2と分岐通路5との分岐部に、分岐通路5に分岐させる排気ガス流量を調節する流量調節弁を設けてもよい。
排気ガス浄化装置には、エンジン1、クーラー7、加熱手段14及び弁15〜17の作動を制御するマイクロコンピュータを利用したコントローラ18が設けられている。その制御のために、第1フィルタ部材4の温度を検出する温度検出手段19と、燃焼促進成分貯蔵部8の温度を検出する温度検出手段(図示省略)と、第1フィルタ部材4よりも上流側と下流側のエンジン背圧を検出する、換言すればこの上流側と下流側との差圧を検出する背圧検出手段21,22とが設けられている。すなわち、コントローラ18は、上記検出手段の検出信号に基づいて、エンジン1、クーラー7、加熱手段14及び弁15〜17の作動を制御し、第1フィルタ部材4の再生を行なう。コントローラ18は、燃料噴射制御部と、加熱手段制御部と、クーラー制御部と、弁制御部とを備えている。
燃料噴射制御部は、第1フィルタ部材4よりも上流側と下流側との差圧に基づいてエンジン1の燃料噴射量を制御する。具体的には、上記差圧に基づいて第1フィルタ部材4に捕集されたパティキュレートの堆積量(以下、「PM堆積量」という。)を検出し、PM堆積量が第1所定値以上になったときに燃料噴射量をエンジン運転状態に基づく要求噴射量よりも増大させることによってフィルタ再生制御を開始し、PM堆積量が第2所定値以下になったときにフィルタ再生制御を終了する。第1所定値>第2所定値である。また、第1フィルタ部材4の温度が所定値(該フィルタ部材の過熱となってしまう温度)以上になったときには燃料噴射量の増大量を減少させる(但し、そのときでも燃料噴射量は上記要求噴射量よりも大)。
加熱手段制御部は、フィルタ再生制御が開始されたとき(PM堆積量が第1所定値以上になったとき)に加熱手段14を作動させ、第1フィルタ部材4の温度が所定値以上(該フィルタ部材の過熱を招くことになる温度)になったときに加熱手段14の作動を停止させる。この加熱手段14の作動は、燃焼促進成分貯蔵部8からその貯蔵した燃焼促進成分を放出させるためのものであり、燃焼促進成分貯蔵部8を例えば250℃以上に加熱する。この場合、当該加熱によってHCトラップ材11及びNOxトラップ材12からHC及びNOxが放出され、このHCの放出によって酸素吸蔵材13まわりの排気ガスの空燃比がリッチになることによって、酸素吸蔵材13からの酸素の放出も促される。
クーラー制御部は、第1フィルタ部材4の温度が上記所定値以上になったときに、クーラー7を作動させて分岐通路5を流れる排気ガスの温度を150℃〜200℃程度に低下させる。これは、HCトラップ材11及びNOxトラップ材12によるHC、NOxの吸着を図るためであるが、かかる低温では酸素吸蔵材13による酸素吸蔵効率が高くならないので、このときは酸素吸蔵材13のみを加熱手段14によって300℃程度に加熱する。
弁制御部は、フィルタ再生制御が開始され(PM堆積量が第1所定値以上になったとき)、且つ燃焼促進成分貯蔵部8の温度が所定値(HC、NOx等が放出される温度、例えば250℃)以上になっときに、第1弁15を全閉、第2弁16及び第3弁17を全開にする。また、第1フィルタ部材4の温度が所定値以上になったときには、第1弁15の開度を大きく(全開よりも小)する一方、第3弁17の開度を小とする。この場合、弁15〜17とコントローラ18の弁制御部とによって排気ガス流制御手段が構成されている。
図2はフィルタ再生制御の流れを示す。スタート時は、第1弁15は全開、第2弁16及び第3弁17は全閉、クーラー7はオフ(非作動)、加熱手段14はオフ(非作動)の状態にされる。スタート後のステップS1において、背圧検出手段21,22の検出信号に基いて第1フィルタ部材4のPM堆積量が第1所定値以上になったか否かが判定される。PM堆積量が第1所定値以上になっているときはステップS2,S3に進み、フィルタ再生制御が実行され(エンジン1の燃料噴射量がエンジン運転状態に基づく要求噴射量よりも増量され)、加熱手段14が作動される。
燃料噴射量の増量により排気ガス中のHC量が増大し、酸化触媒3でのHC酸化反応が活発になって第1フィルタ部材4に流入する排気ガス温度が上昇していく。また、加熱手段14の作動により、燃焼促進成分貯蔵部8の温度が上昇していく。これにより、HCトラップ材11及びNOxトラップ材12からHC及びNOxが放出される。このHCの放出によって酸素吸蔵材13まわりの排気ガスの空燃比がリッチになり、そのことによって、酸素吸蔵材13からの酸素の放出も促される。
続くステップS4で燃焼促進成分貯蔵部8の温度が所定値以上になったか否かが判定される。当該温度が所定値以上になるとステップS5に進み、第1弁15が全閉、第2弁16及び第3弁17が全開とされる。これにより、酸化触媒3を通過した排気ガスの全量が分岐通路5を通って第1フィルタ部材4に流入することになる。そして、分岐通路5の燃焼促進成分貯蔵部8のHCトラップ材11、NOxトラップ材12及び酸素吸蔵材13から放出されるパティキュレート燃焼促進成分HC、NOx及び酸素が第1フィルタ部材4に供給される。この燃焼促進成分の供給により、第1フィルタ部材4ではパティキュレートの燃焼が促進される。なお、このときに放出される燃焼促進成分は以前のフィルタ再生時に燃焼促進成分貯蔵部8に貯蔵されていたものである。また、排気ガスが第2フィルタ部材6を通過することにより、燃焼促進成分貯蔵部8へのパティキュレートの堆積が避けられる。
続くステップS6で第1フィルタ部材4の温度が所定値(過熱を招くことになる温度)以上になったか否かが判定される。当該温度が所定値以上になるとステップS7に進み、加熱手段14はオフ(HCトラップ材11及びNOxトラップ材12の加熱停止。但し、酸素吸蔵材13は300℃程度に加熱)、燃料噴射量は低減(但し、要求噴射量よりも大)、第1弁15は開度大(全開よりも小さな開度)、第3弁17は開度小とされ、クーラー7にエンジン冷却水が循環されて分岐通路5を通る排気ガスが冷却される。
第1弁15の開動及び第3弁17の開度減少により、分岐通路5を通過する排気ガス流量が少なくなり、分岐通路5を通らずに第1フィルタ部材4に流入する排気ガス量が多くなる。
加熱手段14のオフ及びクーラー7による分岐通路5での排気ガスの冷却により、燃焼促進成分貯蔵部8のHCトラップ材11及びNOxトラップ材12の温度が下がり、HC及びNOxの放出が停止する。HC放出の停止に伴って、酸素吸蔵材13まわりの空燃比がリーンになって、該酸素吸蔵材13からの酸素の放出が停止する。すなわち、燃焼促進成分の第1フィルタ部材4への供給が停止する。燃料噴射量の低減により、酸化触媒3での酸化反応が抑制され、第1フィルタ部材4に流入する排気ガス温度が下がる。
また、排気ガスの一部が冷却されて分岐通路5の燃焼促進成分貯蔵部8のHCトラップ材11及びNOxトラップ材12を通ることにより、その排気ガス中のパティキュレート燃焼促進成分であるHC及びNOxがそれらトラップ材11,12に貯蔵される。一方、排気ガスは冷却されるものの、酸素吸蔵材13は加熱手段14によって300℃程度に加熱されているから、排気ガス中のパティキュレート燃焼促進成分である酸素が当該酸素吸蔵材13に吸蔵される。従って、第1フィルタ部材4に流入するパティキュレート燃焼促進成分量が少なくなる。
このようにパティキュレート燃焼促進成分流入量の減少及び排気ガス温度の低下により、第1フィルタ部材4でのパティキュレートの燃焼が抑制され、該第1フィルタ部材4が過熱状態になることが防止される。燃焼促進成分貯蔵部8に貯蔵されたパティキュレート燃焼促進成分HC、NOx及び酸素は次回のフィルタ再生時に第1フィルタ部材4の過熱抑制に使用される。
続くステップS8で第1フィルタ部材4の温度が上記所定値未満になったか否かが判定される。当該温度が所定値未満になるとステップS9に進み、第1弁15は全開、第2弁16及び第3弁17は全閉とされ、クーラー7による排気ガスの冷却は停止される。これにより、排気ガスの全量は分岐通路5を通らずに直接第1フィルタ部材4に流入することになる。従って、排気ガス中のパティキュレート燃焼促進成分はそのまま第1フィルタ部材4のパティキュレート燃焼に用いられ、その燃焼が促進される。
続くステップS10で第1フィルタ部材4のPM堆積量が第2所定値以下になった否かが判定され、第2所定値以下になっているときは、フィルタ再生制御を終了する。すなわち、燃料噴射量の増大制御が終了する。
ステップS6において第1フィルタ部材4の温度が所定値未満であると判定されたとき、並びにステップS8において第1フィルタ部材4の温度が所定値以上であると判定されたときは、いずれもステップS10に進み、第1フィルタ部材4のPM堆積量が第2所定値以下にならない限り、フィルタ再生制御が継続される。
以上のように、本実施形態によれば、第1フィルタ部材4の再生中に該第1フィルタ部材4の温度が過度に高くなったときは、燃料噴射量が少なくなるとともに、排気ガスの一部が分岐通路5に流れてパティキュレート燃焼促進成分が燃焼促進成分貯蔵部8に貯蔵されるから、それだけ第1フィルタ部材4に流入する当該燃焼促進成分が少なくなる。よって、第1フィルタ部材4でのパティキュレートの燃焼が抑制され、その過熱が避けられる。そうして、次に第1フィルタ部材4の再生が実行されるときは、先に貯蔵したパティキュレート燃焼促進成分が第1フィルタ部材4に供給されることにより、パティキュレートの燃焼が促進されるため、フィルタ部材の効率良い再生を図ることができる。これにより、第1フィルタ部材の早期再生が図れ、該再生のために必要となる燃料の量が少なくなる。
なお、上記実施形態では、フィルタ再生を開始したときは第1フィルタ部材4の温度が所定値以上になるまで、燃焼促進成分貯蔵部8のパティキュレート燃焼促進成分を第1フィルタ部材4に供給するようにしたが、フィルタ再生開始から一定時間だけ燃焼促進成分貯蔵部8のパティキュレート燃焼促進成分を第1フィルタ部材4に供給するようにしてもよい。
また、上記実施形態では、背圧検出手段21,22で検出された差圧に基いてパティキュレートの堆積量を検出しフィルタ再生制御を開始するようにしたが、コントローラ18に車両の走行距離及びエンジン負荷のデータを記憶させるとともに、これに基いてパティキュレート堆積量を検出し、そのパティキュレート堆積量が所定量以上になったときにフィルタ再生制御を開始するようにしてもよい。
また、本発明はディーゼルエンジンに限らず、リーンバーンガソリンエンジンなど、パティキュレートを含む排気ガスを排出するエンジンの排気ガス浄化に用いることができる。
1 エンジン
2 排気ガス通路
3 酸化触媒
4 第1フィルタ部材
5 分岐通路
7 クーラー
8 燃焼促進成分貯蔵部
11 HCトラップ材
12 NOxトラップ材
13 酸素吸蔵材
14 加熱手段
15〜17 弁
18 コントローラ
19 温度検出手段
21,22 背圧検出手段
2 排気ガス通路
3 酸化触媒
4 第1フィルタ部材
5 分岐通路
7 クーラー
8 燃焼促進成分貯蔵部
11 HCトラップ材
12 NOxトラップ材
13 酸素吸蔵材
14 加熱手段
15〜17 弁
18 コントローラ
19 温度検出手段
21,22 背圧検出手段
Claims (8)
- エンジンの排気ガス通路に排気ガス中のパティキュレートを捕集するフィルタ部材が配置されている排気ガス浄化装置であって、
上記排気ガス通路の上記フィルタ部材よりも排気ガス上流側から分岐し下流端が該分岐部と上記フィルタ部材との間の上記排気ガス通路に接続された分岐通路を備え、
上記分岐通路に、上記排気ガスに含まれるパティキュレート燃焼促進成分を貯蔵する燃焼促進成分貯蔵部が配置されていることを特徴とする排気ガス浄化装置。 - 請求項1において、
上記分岐通路の上記分岐部と燃焼促進成分貯蔵部との間には、該燃焼促進成分貯蔵部に流入する排気ガスを冷却するクーラーが配置されていることを特徴とする排気ガス浄化装置。 - 請求項1又は請求項2において、
上記分岐通路の上記分岐部と燃焼促進成分貯蔵部との間には、上記排気ガス中のパティキュレートを捕集するフィルタ部材が配置されていることを特徴とする排気ガス浄化装置。 - 請求項1乃至請求項3において、
上記パティキュレート燃焼促進成分は、HC、NOx及び酸素から選ばれる少なくとも一種であることを特徴とする排気ガス浄化装置。 - 請求項1乃至請求項4のいずれか一において、
上記燃焼促進成分貯蔵部を加熱する加熱手段を備えていることを特徴とする排気ガス浄化装置。 - 請求項1乃至請求項5のいずれか一において、
上記分岐通路よりも排気ガス下流側に存する上記フィルタ部材の温度を検出する温度検出手段と、
上記温度検出手段によって検出された上記フィルタ部材の温度が所定値以上になったときに、上記排気ガスの少なくとも一部を上記分岐通路に導入する排気ガス流制御手段とを備えていることを特徴とする排気ガス浄化装置。 - 請求項6において、
上記排気ガス流制御手段は、上記分岐通路よりも排気ガス下流側に存する上記フィルタ部材に捕集されたパティキュレートを燃焼させるフィルタ再生の少なくとも初期には、上記燃焼促進成分貯蔵部に貯蔵されているパティキュレート燃焼促進成分が上記フィルタ部材に供給されるように排気ガス全量を上記分岐通路に導入し、上記温度検出手段によって検出された上記フィルタ部材の温度が所定値以上になったときには、排気ガス中のパティキュレート燃焼促進成分が上記燃焼促進成分貯蔵部に貯蔵されるように上記排気ガスの一部を上記分岐通路に導入することを特徴とする排気ガス浄化装置。 - 排気ガス通路に排気ガス中のパティキュレートを捕集するフィルタ部材が配置されているエンジンの排気ガス浄化方法であって、
上記フィルタ部材に捕集されたパティキュレートを燃焼させるフィルタ再生中に、該フィルタ部材の温度が所定値以上になったときは、排気ガスに含まれるパティキュレート燃焼促進成分の少なくとも一部を上記フィルタ部材に供給されることがないように貯蔵し、
次に上記フィルタ部材の再生を行なう少なくとも初期には、上記貯蔵された燃焼促進成分を上記フィルタ部材に供給することを特徴とする排気ガス浄化方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006298001A JP2008115728A (ja) | 2006-11-01 | 2006-11-01 | 排気ガス浄化装置及び排気ガス浄化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006298001A JP2008115728A (ja) | 2006-11-01 | 2006-11-01 | 排気ガス浄化装置及び排気ガス浄化方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008115728A true JP2008115728A (ja) | 2008-05-22 |
Family
ID=39501883
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006298001A Pending JP2008115728A (ja) | 2006-11-01 | 2006-11-01 | 排気ガス浄化装置及び排気ガス浄化方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2008115728A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013100758A (ja) * | 2011-11-08 | 2013-05-23 | Mitsubishi Motors Corp | エンジンの排気熱回収装置 |
JP2013104380A (ja) * | 2011-11-15 | 2013-05-30 | Mitsubishi Motors Corp | 排気浄化装置の再生装置 |
-
2006
- 2006-11-01 JP JP2006298001A patent/JP2008115728A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013100758A (ja) * | 2011-11-08 | 2013-05-23 | Mitsubishi Motors Corp | エンジンの排気熱回収装置 |
JP2013104380A (ja) * | 2011-11-15 | 2013-05-30 | Mitsubishi Motors Corp | 排気浄化装置の再生装置 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4972914B2 (ja) | 排気ガス浄化システムの再生制御方法及び排気ガス浄化システム | |
JP4503593B2 (ja) | 粒子状物質フィルターおよびNOx吸収材を包含する、リーンバーンエンジン用排気機構 | |
JP3599012B2 (ja) | 内燃機関の排気浄化装置 | |
JP5115047B2 (ja) | 内燃機関の排気浄化装置 | |
JP2007278214A (ja) | 排気ガス浄化方法及び排気ガス浄化システム | |
KR101017878B1 (ko) | 내연 기관의 배기 정화 장치 | |
JP2005155629A (ja) | 酸化窒素トラップの脱硫および粒子フィルタの再生を目的とする方法および装置 | |
JP2007002697A (ja) | 排気浄化装置 | |
JP2003184536A (ja) | 内燃機関の排気浄化装置 | |
JP2007100572A (ja) | 内燃機関の排気浄化装置 | |
JP2008038634A (ja) | 内燃機関の排気浄化システム | |
JP4561467B2 (ja) | 排気ガス浄化方法及び排気ガス浄化システム | |
JP5282568B2 (ja) | 排気ガス浄化方法及び排気ガス浄化システム | |
JP4613787B2 (ja) | 内燃機関の排気浄化装置 | |
JP2011032968A (ja) | 内燃機関および内燃機関の制御方法 | |
JP4655662B2 (ja) | 内燃機関の排気浄化装置 | |
JP2008115728A (ja) | 排気ガス浄化装置及び排気ガス浄化方法 | |
JP5177441B2 (ja) | 内燃機関の排気浄化装置 | |
JP2009209845A (ja) | 排気ガス浄化システム及び排気ガス浄化システムの制御方法 | |
JP2009243362A (ja) | 排気センサの昇温制御装置 | |
JP2013124643A (ja) | 排気浄化方法及び装置 | |
JP2010101303A (ja) | 内燃機関の排気浄化装置 | |
JP5228877B2 (ja) | 排気ガス浄化システム及び排気ガス浄化方法 | |
JP4639565B2 (ja) | 内燃機関の排気浄化装置 | |
JP2004092584A (ja) | 内燃機関の排気浄化装置 |