JP2008223576A - 内燃機関の排気ガス浄化装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】NOx吸蔵還元型触媒22の上流にフィルタ40を配置し、フィルタ40に流れ込む排気ガスと混合するように燃料を供給する燃料供給手段42と、フィルタ40の下流においてNOx吸蔵還元型触媒22に流れ込む排気ガスと混合するようにオゾンを供給するオゾン供給手段30とを備える。
【選択図】図1
Description
内燃機関の排気通路に配置されたNOx吸蔵還元型触媒と、
前記NOx吸蔵還元型触媒の上流に配置されて排気ガスに含まれるパティキュレートを捕捉するフィルタと、
前記フィルタに流れ込む排気ガスと混合するように燃料を供給する燃料供給手段と、
前記フィルタの下流において前記NOx吸蔵還元型触媒に流れ込む排気ガスと混合するようにオゾンを供給するオゾン供給手段と、
を備えることを特徴としている。
前記フィルタの下流において前記NOx吸蔵還元型触媒に流れ込む排気ガスと混合するように燃料を供給する第2の燃料供給手段をさらに備えることを特徴としている。
前記燃料供給手段は、前記フィルタの再生時、前記フィルタに流れ込む排気ガスの空燃比がリーンになるように供給量を調整しながら燃料供給を実行し、前記フィルタの再生後は、前記フィルタに流れ込む排気ガスの空燃比がリッチになるように供給量を調整しながら所定期間燃料供給を継続することを特徴としている。
前記燃料供給手段は、前記フィルタの再生時、前記フィルタに流れ込む排気ガスの空燃比がリーンになるように供給量を調整しながら燃料供給を実行し、
前記第2の燃料供給手段は、前記燃料供給手段による燃料供給の実行時、前記NOx吸蔵還元型触媒に流れ込む排気ガスの空燃比がリッチになるように供給量を調整しながら所定期間燃料供給を実行することを特徴としている。
[実施の形態1の排気ガス浄化装置の構成]
本発明はリーンバーン運転を行う内燃機関、特に、ディーゼルエンジンに用いて好適であり、本実施の形態では、本発明をディーゼルエンジンに適用している。図1は本発明の実施の形態1の排気ガス浄化装置の構成を示す図である。以下、図1を用いて本実施の形態の排気ガス浄化装置の構成について説明する。
次に、本実施の形態の排気ガス浄化装置の動作について説明する。
エンジン10がリーンバーン運転を行う時、エンジン10の排気ガス中にはHCやCOに比較して多くのNOxが含まれる。図1に示す構成によれば、排気ガス含まれるNOxはNSR触媒22にて吸蔵することができる。本実施の形態では、以下に説明するようにオゾンの利用によってNSR触媒22のNOx吸蔵能力の向上を図っている。
NO+O3 → NO2+O2 ・・・(1)
NO2+O3 → NO3+O2 ・・・(2)
NO2+NO3 → N2O5 (NO2+NO3 ← N2O5) ・・・(3)
DPF40の再生は、DPF40の詰まりによる排気抵抗の増大を防止するための処理であり、差圧センサ52によってDPF40の詰まりが検出された時点で実行される。具体的には、燃料インジェクタ42から燃料を噴射し、その燃焼熱によってDPF40を加熱する。加熱されることでDPF40に捕捉されているパティキュレートは燃焼し、DPF40から除去される。なお、パティキュレートを燃焼させるには酸素が必要なため、燃料インジェクタ42の燃料噴射量はDPF40に流れ込む排気ガスの空燃比がリーンになるように調整される。
以下、図2を用いて、制御装置50が行う具体的処理を説明する。図2は、本実施の形態において制御装置50が実行するルーチンをフローチャートで示したものである。上述のオゾン添加やDPF40やNSR触媒22の再生は、何れも図2に示すルーチンに従って実行される。
以上説明したように、エンジン10のリーンバーン運転時、オゾン供給装置30によって触媒装置20内にオゾンを供給することで、排気ガス中のNOxの酸化を促進してNSR触媒22へのNOxの吸蔵量を増大させることができる。NSR触媒22のNOx吸蔵量が増大すればNSR触媒22の再生の周期は長くなり、DPF40の再生によって発生した熱をNSR触媒22の再生に利用する機会も増えることになる。したがって、本実施の形態の排気ガス浄化装置によれば、NSR触媒22やDPF40の再生に必要となる燃料の消費量を抑制することが可能であり、それによりエンジン10の燃費を向上させることができる。
[実施の形態2の排気ガス浄化装置の構成]
図3は本発明の実施の形態2の排気ガス浄化装置の構成を示す図である。以下、図3を用いて本実施の形態の排気ガス浄化装置の構成について説明する。なお、図3において実施の形態1の排気ガス浄化装置と共通する部位又は部品については同一の符号を付している。また、それら共通する部位や部品についての説明は、その必要がある場合を除いて省略し、実施の形態1とは異なる構成について重点的に説明する。
次に、本実施の形態の排気ガス浄化装置の動作について説明する。なお、実施の形態1と共通する動作についての説明は、その必要がある場合を除いて省略し、実施の形態1とは異なる動作について重点的に説明する
本実施の形態と実施の形態1との動作における相違点は、本実施の形態ではDPF40の再生とNSR触媒22の再生とを同時に行う点にある。実施の形態1でも説明したように、DPF40の再生のためにはDPF40に流れ込む排気ガスの空燃比をリーンにしつつ燃料添加を行う必要がある。一方、NSR触媒22の再生のためにはNSR触媒22に流れ込む排気ガスの空燃比はリッチである必要がある。実施の形態1の構成では、これら二つの条件を同時に満足することは不可能なため、DPF40の再生が完了した後に引き続いてNSR触媒22の再生を実施することとしていた。
以下、図4を用いて、制御装置50が行う具体的処理を説明する。図4は、本実施の形態において制御装置50が実行するルーチンをフローチャートで示したものである。上述のオゾン添加やDPF40やNSR触媒22の再生は、何れも図4に示すルーチンに従って実行される。
以上説明したように、本実施の形態の排気ガス浄化装置によれば、DPF40を再生すると同時にDPF40の再生によって発生した熱でNSR触媒22を暖めることができる。さらに、燃料をDPF40の上流と下流と分けて供給することでDPF40内のリーン雰囲気とNSR触媒22内のリッチ雰囲気とを同時に実現することができる。これにより、DPF40の再生と同時にNSR触媒22の再生も行うことができ、DPF40の再生によって発生する熱をより有効に利用することができる。
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において変形して実施することもできる。例えば、次のように変形して実施してもよい。
12 排気通路
20 触媒装置
22 NOx吸蔵還元型触媒
30 オゾン供給装置
32 ガス噴射口
40 DPF
42,44 燃料インジェクタ
50 制御装置
52 差圧センサ
54,58 空燃比センサ
56 NOxセンサ
Claims (4)
- 内燃機関の排気通路に配置されたNOx吸蔵還元型触媒と、
前記NOx吸蔵還元型触媒の上流に配置されて排気ガスに含まれるパティキュレートを捕捉するフィルタと、
前記フィルタに流れ込む排気ガスと混合するように燃料を供給する燃料供給手段と、
前記フィルタの下流において前記NOx吸蔵還元型触媒に流れ込む排気ガスと混合するようにオゾンを供給するオゾン供給手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の排気ガス浄化装置。 - 前記フィルタの下流において前記NOx吸蔵還元型触媒に流れ込む排気ガスと混合するように燃料を供給する第2の燃料供給手段をさらに備えることを特徴とする請求項1記載の内燃機関の排気ガス浄化装置。
- 前記燃料供給手段は、前記フィルタの再生時、前記フィルタに流れ込む排気ガスの空燃比がリーンになるように供給量を調整しながら燃料供給を実行し、前記フィルタの再生後は、前記フィルタに流れ込む排気ガスの空燃比がリッチになるように供給量を調整しながら所定期間燃料供給を継続することを特徴とする請求項1記載の内燃機関の排気ガス浄化装置。
- 前記燃料供給手段は、前記フィルタの再生時、前記フィルタに流れ込む排気ガスの空燃比がリーンになるように供給量を調整しながら燃料供給を実行し、
前記第2の燃料供給手段は、前記燃料供給手段による燃料供給の実行時、前記NOx吸蔵還元型触媒に流れ込む排気ガスの空燃比がリッチになるように供給量を調整しながら所定期間燃料供給を実行することを特徴とする請求項2記載の内燃機関の排気ガス浄化装置。
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