JP2010001850A - Exhaust emission control device of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関に好適に用いられる排気浄化装置に関し、特に、活性酸素を利用する構成とした内燃機関の排気浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust emission control device suitably used for an internal combustion engine, and more particularly to an exhaust emission purification device for an internal combustion engine configured to use active oxygen.
従来技術として、例えば特許文献1(特開2007−152336号公報)に開示されているように、ディーゼル・パーティキュレート・フィルタ(DPF)を備えた内燃機関の排気浄化装置が知られている。DPFは、排気ガス中に含まれる粒子状物質(PM:Particulate Matter)を捕集し、これを燃焼させて浄化するものである。 As a conventional technique, for example, as disclosed in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2007-152336), an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine including a diesel particulate filter (DPF) is known. The DPF collects particulate matter (PM) contained in exhaust gas and burns it to purify it.
従来技術では、DPFの上流側にオゾンを供給し、オゾンの酸化力によりPMの燃焼を促進するようにしている。また、DPFの下流側には、排気ガス中の一酸化炭素(CO)を浄化する酸化触媒を配置している。このCO酸化触媒は、PMが燃焼することにより生じたCOを浄化するものである。 In the prior art, ozone is supplied to the upstream side of the DPF, and the combustion of PM is promoted by the oxidizing power of ozone. Further, an oxidation catalyst for purifying carbon monoxide (CO) in the exhaust gas is disposed on the downstream side of the DPF. This CO oxidation catalyst purifies CO generated by burning PM.
ところで、上述した従来技術では、DPFにオゾンを供給し、PMの燃焼効率を高める構成としている。PMの燃焼時にはCOが発生するので、従来技術では、このCOを下流側のCO酸化触媒により効率よく浄化したいという要求がある。この場合、DPFを通り抜けたオゾンを下流側のCO酸化触媒に作用させれば、触媒のCO浄化率を高めることが可能となる。 By the way, in the prior art mentioned above, it is set as the structure which supplies ozone to DPF and raises the combustion efficiency of PM. Since CO is generated when PM is burned, there is a demand in the prior art to efficiently purify this CO using a downstream CO oxidation catalyst. In this case, if the ozone that has passed through the DPF is allowed to act on the downstream CO oxidation catalyst, the CO purification rate of the catalyst can be increased.
しかしながら、DPFにおいて、PMが効率よく燃焼する温度は約220℃である。この温度でPMを燃焼させると、燃焼部位の下流側の温度は、燃焼時の反応熱により250〜300℃程度まで上昇する。この結果、CO酸化触媒の位置では、高温によりオゾンが熱分解し易くなり、CO浄化率を高めるのが難しい。 However, the temperature at which PM burns efficiently in the DPF is about 220 ° C. When PM is burned at this temperature, the temperature on the downstream side of the combustion site rises to about 250 to 300 ° C. due to the reaction heat during combustion. As a result, at the position of the CO oxidation catalyst, ozone easily decomposes at a high temperature, and it is difficult to increase the CO purification rate.
一方、CO浄化率を高める他の方法として、例えば専用のオゾン発生源からCO酸化触媒にオゾンを供給する構成も考えられる。しかし、オゾンの発生には電力が必要となるため、単にオゾンを供給するだけの構成では、システムの消費電力が増大し、燃費性能や運転効率が低下するという問題がある。 On the other hand, as another method for increasing the CO purification rate, for example, a configuration in which ozone is supplied from a dedicated ozone generation source to the CO oxidation catalyst is also conceivable. However, since electric power is required to generate ozone, the configuration in which ozone is simply supplied has a problem that the power consumption of the system increases and the fuel efficiency and driving efficiency decrease.
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、本発明の目的は、システム全体の消費電力を抑制しながら、活性酸素を利用して排気ガス中の未浄化成分を効率よく浄化することが可能な内燃機関の排気浄化装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to efficiently utilize unpurified components in exhaust gas using active oxygen while suppressing power consumption of the entire system. An object of the present invention is to provide an exhaust emission control device for an internal combustion engine that can be well purified.
第1の発明は、内燃機関の排気ガスが流通する排気通路に設けられ、排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕集して燃焼させるPM燃焼フィルタと、
前記PM燃焼フィルタに対して排気ガスの流れ方向の下流側に配置され、少なくとも活性酸素により酸化された状態で排気ガス中の未浄化成分を酸化することが可能な触媒成分を含む触媒と、
前記触媒に活性酸素を供給する触媒用活性酸素供給手段と、
前記触媒用活性酸素供給手段による活性酸素の供給量を、前記PM燃焼フィルタの作動状態に応じて制御する供給制御手段と、
を備えることを特徴とする。
A first aspect of the invention is a PM combustion filter that is provided in an exhaust passage through which exhaust gas of an internal combustion engine flows, and that captures and burns particulate matter contained in the exhaust gas,
A catalyst that is disposed downstream of the PM combustion filter in the flow direction of the exhaust gas and includes a catalyst component capable of oxidizing an unpurified component in the exhaust gas at least in a state oxidized by active oxygen;
Active oxygen supply means for catalyst for supplying active oxygen to the catalyst;
Supply control means for controlling the supply amount of active oxygen by the catalyst active oxygen supply means in accordance with the operating state of the PM combustion filter;
It is characterized by providing.
第2の発明によると、前記第1の発明において、
前記触媒は、少なくともAgまたはAuを前記触媒成分として含む構成としている。
According to a second invention, in the first invention,
The catalyst includes at least Ag or Au as the catalyst component.
第3の発明は、前記第1または第2の発明において、
前記PM燃焼フィルタの温度を検出する温度検出手段を備え、
前記供給制御手段は、前記PM燃焼フィルタの温度が前記粒子状物質の燃焼温度以上であるときに、前記触媒用活性酸素供給手段を作動させる構成としている。
According to a third invention, in the first or second invention,
Comprising temperature detecting means for detecting the temperature of the PM combustion filter;
The supply control means is configured to operate the catalyst active oxygen supply means when the temperature of the PM combustion filter is equal to or higher than the combustion temperature of the particulate matter.
第4の発明は、前記第1乃至第3の発明の何れかにおいて、
前記PM燃焼フィルタに前記粒子状物質の燃焼を促進するための燃焼促進成分を供給する燃焼促進手段を備える構成としている。
According to a fourth invention, in any one of the first to third inventions,
Combustion promoting means for supplying a combustion promoting component for promoting combustion of the particulate matter to the PM combustion filter is provided.
第5の発明は、前記第1乃至第3の発明の何れかにおいて、
前記PM燃焼フィルタに前記粒子状物質の燃焼を促進するための燃焼促進成分を供給する燃焼促進手段を備え、
前記供給制御手段は、前記PM燃焼フィルタに前記燃焼促進成分が供給されているときに、前記触媒用活性酸素供給手段を作動させる構成としている。
According to a fifth invention, in any one of the first to third inventions,
Combustion promoting means for supplying a combustion promoting component for promoting combustion of the particulate matter to the PM combustion filter,
The supply control means is configured to operate the catalyst active oxygen supply means when the combustion promoting component is supplied to the PM combustion filter.
第6の発明によると、前記第4または第5の発明において、
前記燃焼促進手段は、前記PM燃焼フィルタに前記燃焼促進成分として燃料を供給する燃料供給手段である構成としている。
According to a sixth invention, in the fourth or fifth invention,
The combustion promoting means is a fuel supply means for supplying fuel as the combustion promoting component to the PM combustion filter.
第7の発明によると、前記第4または第5の発明において、
前記燃焼促進手段は、前記PM燃焼フィルタに前記燃焼促進成分として活性酸素を供給するフィルタ用活性酸素供給手段である構成としている。
According to a seventh invention, in the fourth or fifth invention,
The combustion promoting means is configured to be active oxygen supply means for a filter that supplies active oxygen as the combustion promoting component to the PM combustion filter.
第8の発明は、前記第1乃至第7の発明の何れかにおいて、
前記活性酸素供給手段は、前記活性酸素としてオゾンを供給する構成としている。
An eighth invention is any one of the first to seventh inventions,
The active oxygen supply means supplies ozone as the active oxygen.
第1の発明によれば、供給制御手段は、PM燃焼フィルタの作動状態(PMが燃焼しているか否か)に応じて、触媒に対する活性酸素の供給量を制御することができる。即ち、供給制御手段は、PMの燃焼反応が生じる場合にのみ、触媒に活性酸素を供給することができ、それ以外の場合には活性酸素の供給を停止することができる。 According to the first invention, the supply control means can control the supply amount of active oxygen to the catalyst according to the operating state of the PM combustion filter (whether or not PM is burning). That is, the supply control means can supply active oxygen to the catalyst only when PM combustion reaction occurs, and can stop supplying active oxygen in other cases.
これにより、PMが燃焼していないときに、触媒に余分な活性酸素が供給されるのを回避することができる。また、PMの燃焼時には、触媒に活性酸素が供給されるので、PMの燃焼により生じた排気ガス中の未浄化成分を触媒により効率よく浄化することができる。従って、CO浄化率を高め、排気エミッションを向上させることができ、その一方で活性酸素の供給量を必要最低限の量に抑制することができる。従って、システム全体の消費電力を節約し、燃費性能や運転効率を改善することができる。 Thereby, when PM is not burning, it is possible to avoid supplying excess active oxygen to the catalyst. Further, since active oxygen is supplied to the catalyst during PM combustion, unpurified components in the exhaust gas generated by PM combustion can be efficiently purified by the catalyst. Therefore, the CO purification rate can be increased and exhaust emission can be improved, while the supply amount of active oxygen can be suppressed to the minimum necessary amount. Therefore, power consumption of the entire system can be saved, and fuel efficiency and driving efficiency can be improved.
第2の発明によれば、前記触媒として、銀Ag及び/又は金Auを含む触媒を用いることができる。これらの触媒成分は、活性酸素の存在下で酸化されつつ、排気ガス中の未浄化成分(CO等)に酸素を供与することができる。これにより、低温でも未浄化成分を効率よく酸化し、排気ガスの浄化を行うことができる。 According to the second invention, a catalyst containing silver Ag and / or gold Au can be used as the catalyst. These catalyst components can donate oxygen to unpurified components (CO and the like) in the exhaust gas while being oxidized in the presence of active oxygen. As a result, the unpurified components can be efficiently oxidized even at low temperatures, and the exhaust gas can be purified.
第3の発明によれば、例えば高負荷運転等により、PM燃焼フィルタの温度がPMの燃焼温度以上になると、フィルタに捕集されていたPMは燃焼する。よって、この温度条件が成立したときには、PMの燃焼により排気ガス中のCO量が増大する。従って、このような場合には、供給制御手段により触媒用活性酸素供給手段を作動させ、触媒に活性酸素を供給することができる。 According to the third aspect of the invention, when the temperature of the PM combustion filter becomes equal to or higher than the combustion temperature of PM due to, for example, high load operation, the PM collected by the filter burns. Therefore, when this temperature condition is satisfied, the amount of CO in the exhaust gas increases due to combustion of PM. Therefore, in such a case, the active oxygen supply means for catalyst can be operated by the supply control means to supply active oxygen to the catalyst.
第4の発明によれば、燃焼促進手段は、PMを燃焼させるときに、PM燃焼フィルタに燃焼促進成分を供給することができる。これにより、PMの燃焼を促進させ、燃焼フィルタからPMを効率よく除去することができる。 According to the fourth invention, the combustion promoting means can supply the combustion promoting component to the PM combustion filter when burning the PM. Thereby, combustion of PM can be accelerated | stimulated and PM can be efficiently removed from a combustion filter.
第5の発明によれば、PM燃焼フィルタに燃焼促進成分が供給されているときには、フィルタに捕集されていたPMが燃焼するので、排気ガス中のCO量が増大する。従って、このような場合には、供給制御手段により触媒用活性酸素供給手段を作動させ、触媒に活性酸素を供給することができる。 According to the fifth aspect, when the combustion promoting component is supplied to the PM combustion filter, the PM collected in the filter burns, so the amount of CO in the exhaust gas increases. Therefore, in such a case, the active oxygen supply means for catalyst can be operated by the supply control means to supply active oxygen to the catalyst.
第6の発明によれば、燃料供給手段は、内燃機関の燃料を燃焼促進成分として利用することができる。従って、燃焼促進成分を供給するための装置等が必要ないから、簡単な構造でPMの燃焼性を向上させることができる。 According to the sixth invention, the fuel supply means can use the fuel of the internal combustion engine as a combustion promoting component. Therefore, since a device for supplying the combustion promoting component is not required, PM combustibility can be improved with a simple structure.
第7の発明によれば、フィルタ用活性酸素供給手段は、燃焼促進成分となる活性酸素をPM燃焼フィルタに供給することができる。これにより、強力な酸化力をもつ活性酸素を利用して、PM燃焼フィルタに捕集されたPMを効率よく酸化することができ、PMの燃焼反応を促進することができる。 According to the seventh aspect of the invention, the filter active oxygen supply means can supply active oxygen serving as a combustion promoting component to the PM combustion filter. Thereby, it is possible to efficiently oxidize the PM collected by the PM combustion filter using active oxygen having a strong oxidizing power, and promote the combustion reaction of PM.
第8の発明によれば、活性酸素としてオゾンを用いることにより、上記第1乃至第7のの発明の効果をより顕著に発揮させることができる。 According to the eighth aspect, by using ozone as active oxygen, the effects of the first to seventh aspects can be exhibited more remarkably.
実施の形態1.
[実施の形態1の構成]
以下、図1乃至図3を参照しつつ、本発明の実施の形態1について説明する。まず、図1は、本発明の実施の形態1のシステム構成を説明するための全体構成図である。図1に示すように、本実施の形態のシステムは、例えばディーゼルエンジンにより構成された内燃機関10を備えている。内燃機関10は、気筒内に吸入空気を吸込む吸気通路12と、気筒から排出された排気ガスが流れる排気通路14とを備えている。また、各気筒には、筒内に燃料を噴射する燃料インジェクタ16がそれぞれ設けられている。そして、内燃機関10は、吸入空気と噴射燃料とを筒内で燃焼させつつ、排気通路14から排気ガスを排出する。
[Configuration of Embodiment 1]
The first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. First, FIG. 1 is an overall configuration diagram for explaining a system configuration according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the system according to the present embodiment includes an
排気通路14には、排気ガス中の粒子状物質(PM)を捕集して燃焼させるPM燃焼フィルタとしてのDPF18と、後述のAg触媒20とが設けられている。DPF18は、多孔質状のセラミックス材料等からなるハニカム構造体を備えており、ウォールフロー型と呼ばれる一般的に公知な構造を有している。
The
ウォールフロー型のDPF18においては、DPF18内に排気ガスが流入すると、この排気ガスは、ハニカム構造体の一部である多孔質状の壁面部を通り抜けて外部に流出する。このとき、排気ガス中のPMは壁面部に捕集される。そして、例えば高負荷運転等により排気温度が上昇したり、後述のPM燃焼制御が実施されたときには、DPF18に捕集されていたPMが燃焼してCO2、CO等となり、DPF18からPMが除去される。
In the wall
一方、Ag触媒20は、少なくとも銀(Ag)を触媒成分として含む触媒からなり、DPF18の下流側に配置されている。Ag触媒20の具体例としては、アルミナに銀を担持させたものや、セリア−ジルコニア複合酸化物(Ce−Zr)からなる担体にAg等の貴金属を担持させたAg/Ce−Zr複合酸化物を挙げることができる。そして、Ag触媒20は、後述のようにオゾンと反応することにより、比較的低い温度から排気ガス中のCOを効率よく浄化することができる。
On the other hand, the
なお、本実施の形態では、触媒の一例としてAg触媒20を例に挙げたが、本発明はこれに限らず、例えばAu(金)を触媒成分として含むAu触媒を用いてもよい。また、本発明の触媒は、少なくともオゾンにより酸化された状態で排気ガス中の未浄化成分を酸化することが可能であれば、Ag,Au以外の触媒成分を含むものでもよい。
In the present embodiment, the
また、本実施の形態のシステムは、触媒用活性酸素供給手段としてのオゾン発生器22を備えている。オゾン発生器22は、Ag触媒20の上流側に配置されたオゾン供給口24を備えており、このオゾン供給口24からAg触媒20にオゾン(O3)を供給するものである。また、オゾン発生器22としては、高電圧を印加可能な放電管内に、原料となる乾燥した空気または酸素を流しつつオゾンを発生させる形態や、他の任意の形式のものを用いることができる。この場合、原料となる乾燥した空気または酸素は、排気通路14の外部から取込まれる外気等の気体である。
Further, the system of the present embodiment includes an
一方、DPF18には、例えば電磁式の噴射弁等からなる燃料供給手段としての燃料供給弁26が付設されている。燃料供給弁26は、後述のECU40により駆動され、DPF18に燃料を噴射、供給する。この噴射燃料は、PM燃焼制御に用いられる燃焼促進成分であり、DPF18に捕集されていたPMの燃焼を促進するものである。このシステムでは、内燃機関の燃料を燃焼促進成分として利用することができる。従って、燃焼促進成分を供給するための装置等が必要ないから、簡単な構造でPMの燃焼性を向上させることができる。
On the other hand, the
さらに、本実施の形態のシステムは、排気圧センサ28と温度センサ30とを含むセンサ系統と、内燃機関10を運転制御するECU(Electronic Control Unit)40とを備えている。排気圧センサ28は、DPF18の下流側で排気通路14に設けられており、この位置で排気ガスの圧力を検出する。なお、排気圧センサは、DPF18の上流側と下流側にそれぞれ設け、DPF18の上流側と下流側の差圧を検出する構成としてもよい。また、温度センサ30は、DPF18の温度を検出する温度検出手段を構成している。
Furthermore, the system of the present embodiment includes a sensor system including an
センサ系統には、上記センサ28,30以外にも、内燃機関10のクランク角を検出するクランク角センサ、吸入空気量を検出するエアフロメータ、冷却水の温度を検出する水温センサ等が含まれている。一方、内燃機関10は、前述の燃料インジェクタ16や点火プラグ等を含む各種のアクチュエータを備えている。
In addition to the
そして、ECU40は、センサ系統により内燃機関の運転状態を検出しつつ、各アクチュエータを制御する。この運転制御には、吸入空気量等に応じた量の燃料を燃料インジェクタ16から筒内に噴射する燃料噴射制御も含まれる。また、ECU40は、内燃機関の運転制御と並行して燃料供給弁26とオゾン発生器22の作動状態を制御することにより、以下に述べるPM燃焼制御とオゾン供給制御を実施する。
The
(PM燃焼制御)
内燃機関の運転中には、排気ガス中のPMがDPF18に徐々に蓄積されていく。PMの蓄積量が増えると、その分だけDPF18の通気性が低下するので、DPF18の下流側の排気圧は、PMが蓄積されるにつれて減少する。そこで、PM燃焼制御では、排気圧センサ28によりDPF18の下流側の排気圧を検出し、例えば所定の運転状態における排気圧の検出値が所定の判定値以下となったときに、燃料供給弁26から燃料を噴射する。この判定値は、例えばPMの蓄積量の許容限度等に応じて予め決定されており、ECU40に記憶されている。
(PM combustion control)
During operation of the internal combustion engine, PM in the exhaust gas is gradually accumulated in the
燃料供給弁26から燃料が噴射されると、この燃料はDPF18内で燃焼し、DPF18の温度が上昇する。そして、DPF18の温度がPMの燃焼温度(約600℃)以上になると、DPF18に捕集されていたPMは、燃焼することによりCO2、CO等に分解される。従って、PM燃焼制御によれば、DPF18に蓄積したPMを効率よく除去し、DPF18を再生することができる。
When fuel is injected from the
(オゾン供給制御)
PMの燃焼時に発生したCOは、下流側のAg触媒20により酸化され、CO2となる。このとき、Ag触媒は、オゾンが共存することにより、高いCO酸化能力を発揮することができる。図2は、オゾンの有無に応じて変化するAg触媒のCO浄化率を示す特性線図である。触媒中のAgはオゾンと反応することにより、強力な酸化剤であるAg2OまたはAgOに変化し、COをCO2に酸化する。従って、図2に示すように、Ag触媒にオゾンを供給する構成とすれば、PMの燃焼により発生するCOを効率よく浄化することができる。しかしながら、オゾンの発生には電力が必要となるため、単にオゾンを供給するだけの構成では、システムの消費電力が増大し、運転効率が低下する。
(Ozone supply control)
The CO generated during the combustion of PM is oxidized by the
そこで、本実施の形態では、オゾン供給制御により、DPF18の作動状態に応じてオゾン発生器22を制御する。具体的には、PMが燃焼可能となる所定の条件が成立したときにのみ、Ag触媒20にオゾンを供給し、それ以外の場合にはオゾンの供給を停止する。この場合、オゾンを供給する条件の一例としては、(1)温度センサ30により検出したDPF18の温度がPMの燃焼温度以上となったとき、(2)燃料供給弁26によりDPF18に燃料噴射が行われるとき、などが挙げられる。
Therefore, in the present embodiment, the
図3は、本発明の実施の形態1において、ECU40により実行されるオゾン供給制御のフローチャートである。なお、図3のルーチンは、内燃機関の運転中に繰返し実行されるものである。この図に示すように、ECU40は、前記条件(1),(2)のそれぞれが成立しているか否かを判定する(ステップ100)。
FIG. 3 is a flowchart of the ozone supply control executed by the
ここで、例えばDPF18の温度がPMの燃焼温度以上であるとき、即ち、条件(1)の成立時には、DPF18に捕集されていたPMが燃焼温度以上の高温により燃焼し、その分だけ排気ガス中のCO量が増大すると判定できる。そこで、この場合には、オゾン発生器22を作動させ、Ag触媒20にオゾンを供給することにより、CO浄化率を向上させる(ステップ102)。また、DPF18に燃料が噴射されているとき、即ち、条件(2)の成立時には、前述したPM燃焼制御が実施されているので、CO量が増大すると判定できる。従って、この場合にも、ステップ102でAg触媒20にオゾンを供給する。
Here, for example, when the temperature of the
一方、条件(1),(2)の何れも不成立の場合には、DPF18でPMが燃焼していないと判定される。この場合、排気ガス中のCO濃度は、Ag触媒20にオゾンを供給しなくても浄化が可能な通常のレベルであるから、ECU40は、Ag触媒20へのオゾン供給を停止する(ステップ104)。
On the other hand, if neither of the conditions (1) and (2) is satisfied, it is determined that PM is not combusting in the
上述したように、本実施の形態では、PM燃焼制御を行うときに、PMの燃焼により生じたCOをAg触媒20とオゾンにより効率よく浄化することができる。このとき、ECU40は、DPF18の作動状態(PMが燃焼しているか否か)に応じてオゾンの供給状態を制御することができる。即ち、ECU40は、PMの燃焼反応が生じる場合にのみ、Ag触媒20にオゾンを供給することができ、それ以外の場合にはオゾンの供給を停止することができる。
As described above, in the present embodiment, when PM combustion control is performed, CO generated by PM combustion can be efficiently purified by the
これにより、PMが燃焼していないときに、Ag触媒20に余分なオゾンが供給されるのを回避することができる。従って、CO浄化率を高め、排気エミッションを向上させることができ、その一方でオゾンの供給量を必要最低限の量に抑制することができる。従って、システム全体の消費電力を節約し、燃費性能や運転効率を改善することができる。
Thereby, it is possible to avoid supplying excess ozone to the
実施の形態2.
次に、図4乃至図6を参照して、本発明の実施の形態2について説明する。なお、本実施の形態では、前記実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
Embodiment 2. FIG.
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, the same components as those in the above embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
[実施の形態2の特徴]
図4は、本発明の実施の形態2によるシステム構成を示す全体構成図である。本実施の形態のシステムは、実施の形態1とほぼ同様に構成されているものの、燃料供給弁26に代えてオゾン発生器50を備えている点で、実施の形態1と構成が異なっている。このオゾン発生器50は、本実施の形態のフィルタ用活性酸素供給手段を構成している。
[Features of Embodiment 2]
FIG. 4 is an overall configuration diagram showing a system configuration according to the second embodiment of the present invention. The system according to the present embodiment is configured in substantially the same manner as in the first embodiment, but differs from the first embodiment in that an
オゾン発生器50は、Ag触媒用のオゾン発生器22と同様に構成され、DPF18にオゾンを供給するためのオゾン供給口52を備えている。そして、本実施の形態では、実施の形態1と同様に、PM燃焼制御とオゾン供給制御とを実施する。即ち、PM燃焼制御では、排気圧センサ28により検出した排気圧が前記判定値以上となったときに、オゾン発生器50により発生したオゾンを供給口52からDPF18に供給する。また、オゾン供給制御では、実施の形態1(図3)で述べたように、DPF18の温度がPM燃焼温度以上になるか、またはPM燃焼制御が行われるときに、オゾン発生器22によりAg触媒20にオゾンを供給する。
The
このように、本実施の形態によれば、PM燃焼制御を行うときに、強力な酸化力をもつオゾンを燃焼促進成分として用いることができる。従って、DPF18に捕集されたPMをオゾンにより効率よく酸化することができ、PMの燃焼反応を促進することができる。また、PM燃焼制御にオゾンを用いたとしても、以下に述べるように、PMの燃焼により生じるCOを確実に浄化することができる。
Thus, according to the present embodiment, ozone having a strong oxidizing power can be used as a combustion promoting component when performing PM combustion control. Therefore, the PM collected by the
図5は、DPFに出入りする排気ガスの温度と、オゾンの熱分解率との関係を示す特性線図である。オゾンによりPMを燃焼させる場合には、排気ガスの温度が200〜220℃程度(図5中のPM酸化温度)であるときに、燃焼反応が最も効率よく進行する。しかし、この温度でPMを燃焼させると、DPF18の下流側の排気ガス温度は、燃焼時の反応熱により250〜300℃程度まで上昇する(図5中のPM酸化後温度)。このため、DPF18の下流側では、高温によりオゾンが熱分解し易い。
FIG. 5 is a characteristic diagram showing the relationship between the temperature of exhaust gas entering and leaving the DPF and the thermal decomposition rate of ozone. In the case of burning PM with ozone, the combustion reaction proceeds most efficiently when the temperature of the exhaust gas is about 200 to 220 ° C. (PM oxidation temperature in FIG. 5). However, when PM is burned at this temperature, the exhaust gas temperature downstream of the
一方、図6は、Ag触媒のCO浄化率と触媒温度との関係を示す特性線図である。この図に示すように、Ag触媒は、例えば100〜200℃程度の温度領域(以下、適温領域と称す)において、CO浄化率が最も高くなる。 On the other hand, FIG. 6 is a characteristic diagram showing the relationship between the CO purification rate of the Ag catalyst and the catalyst temperature. As shown in this figure, the Ag catalyst has the highest CO purification rate in a temperature range of about 100 to 200 ° C. (hereinafter referred to as an appropriate temperature range), for example.
上記図5及び図6の温度特性を踏まえて、本実施の形態では、Ag触媒20をDPF18から十分に離れた位置に設け、Ag触媒20には、オゾン発生器22によりオゾンを供給する構成としている。ここで、「DPF18から十分に離れた位置」とは、DPF18内のPMが燃焼しても、Ag触媒20の温度がオゾンの熱分解温度(約300℃)よりも低温となる位置であり、更に好ましくは、Ag触媒20の温度が前記適温領域となる位置である。
Based on the temperature characteristics of FIGS. 5 and 6, in the present embodiment, the
これにより、上流側のDPF18に供給されるオゾンがPMとの燃焼反応や熱分解により消滅したとしても、Ag触媒20には、オゾン発生器22により十分な量のオゾンを供給することができる。しかも、Ag触媒20をオゾンの分解温度よりも低温に保持しているので、オゾン発生器22により供給されたオゾンが排気熱により熱分解するのを抑制することができる。このため、PM燃焼制御により生じるCOを、Ag触媒20とオゾンにより安定的に浄化することができる。
Thereby, even if ozone supplied to the
なお、前記実施の形態1,2では、図3中のステップ100が供給制御手段の具体例を示している。
In the first and second embodiments,
また、前記実施の形態2では、DPF18とAg触媒20にオゾンをそれぞれ供給するために、2つのオゾン発生器22,50を用いる構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば2つのオゾン供給口を有する単一のオゾン発生器を用いて、DPF18とAg触媒20にオゾンをそれぞれ供給する構成としてもよい。
In the second embodiment, two
また、実施の形態では、PMを捕集するフィルタとしてDPF18を用いる構成とした。しかし、本発明のPM燃焼フィルタはこれに限らず、PMを捕集して燃焼させる機能があれば、他のフィルタ装置を用いる構成としてもよい。また、例えばNOx触媒、三元触媒等の触媒とDPFとを一体化したDPF触媒を用いる構成としてもよい。
In the embodiment, the
また、実施の形態では、Ag触媒20を用いる構成としたが、本発明の触媒は、Ag触媒に限定されるものではない。より詳しく述べると、本発明では、少なくともオゾンにより酸化された状態で排気ガス中の未浄化成分を酸化することが可能であれば(つまり、酸化された状態から酸素が遊離して元の状態に戻り易い材料であれば)、任意の触媒を用いることができる。従って、本発明では、例えばAuを触媒成分として含むAu触媒を用いてもよく、更にはCu、Pt、Rh等の金属成分、金属錯体、有機触媒等を触媒成分として含む各種の触媒を広く用いることができる。
In the embodiment, the
また、実施の形態では、排気ガス中に添加する活性酸素として、オゾンを例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、オゾンに代えて、他の種類の活性酸素(例えば、O-,O2-,O2 -,O3 -,On -等で表される酸素マイナスイオン)を排気ガス中に添加するようにしてもよい。 In the embodiment, ozone has been described as an example of the active oxygen added to the exhaust gas. However, the present invention is not limited to this, and instead of ozone, other types of active oxygen (for example, oxygen negative ions represented by O − , O 2− , O 2 − , O 3 − , O n −, etc.) are used. ) May be added to the exhaust gas.
さらに、実施の形態では、ディーゼルエンジンからなる内燃機関10に適用する場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限らず、例えばガソリンエンジン等を含めて各種の内燃機関に広く適用し得るものである。
Furthermore, in the embodiment, the case where the present invention is applied to the
10 内燃機関
12 吸気通路
14 排気通路
16 燃料インジェクタ
18 DPF(PM燃焼フィルタ)
20 Ag触媒(触媒)
22,50 オゾン発生器(活性酸素供給手段)
24 オゾン供給口
26 燃料供給弁(燃料供給手段)
28 排気圧センサ
30 温度センサ(温度検出手段)
40 ECU
DESCRIPTION OF
20 Ag catalyst (catalyst)
22, 50 Ozone generator (active oxygen supply means)
24
28
40 ECU
Claims (8)
前記PM燃焼フィルタに対して排気ガスの流れ方向の下流側に配置され、少なくとも活性酸素により酸化された状態で排気ガス中の未浄化成分を酸化することが可能な触媒成分を含む触媒と、
前記触媒に活性酸素を供給する触媒用活性酸素供給手段と、
前記触媒用活性酸素供給手段による活性酸素の供給量を、前記PM燃焼フィルタの作動状態に応じて制御する供給制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 A PM combustion filter provided in an exhaust passage through which the exhaust gas of the internal combustion engine flows, and traps and burns particulate matter contained in the exhaust gas;
A catalyst that is disposed downstream of the PM combustion filter in the flow direction of the exhaust gas and includes a catalyst component capable of oxidizing an unpurified component in the exhaust gas at least in a state oxidized by active oxygen;
Active oxygen supply means for catalyst for supplying active oxygen to the catalyst;
Supply control means for controlling the supply amount of active oxygen by the catalyst active oxygen supply means in accordance with the operating state of the PM combustion filter;
An exhaust emission control device for an internal combustion engine, comprising:
前記供給制御手段は、前記PM燃焼フィルタの温度が前記粒子状物質の燃焼温度以上であるときに、前記触媒用活性酸素供給手段を作動させる構成としてなる請求項1または2に記載の内燃機関の排気浄化装置。 Comprising temperature detecting means for detecting the temperature of the PM combustion filter;
The internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein the supply control means is configured to operate the catalytic active oxygen supply means when the temperature of the PM combustion filter is equal to or higher than the combustion temperature of the particulate matter. Exhaust purification device.
前記供給制御手段は、前記PM燃焼フィルタに前記燃焼促進成分が供給されているときに、前記触媒用活性酸素供給手段を作動させる構成としてなる請求項1乃至3のうち何れか1項に記載の内燃機関の排気浄化装置。 Combustion promoting means for supplying a combustion promoting component for promoting combustion of the particulate matter to the PM combustion filter,
The said supply control means becomes a structure which act | operates the said active oxygen supply means for catalysts when the said combustion promotion component is supplied to the said PM combustion filter, The structure of any one of Claims 1 thru | or 3 An exhaust purification device for an internal combustion engine.
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