JP3831677B2 - Preventing sulfate poisoning of particulate filters - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パティキュレートフィルタのサルフェート被毒防止方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
ディーゼルエンジンから排出されるパティキュレート(Particulate Matter:粒子状物質)は、炭素質から成る煤と、高沸点炭化水素成分から成るSOF分(Soluble Organic Fraction:可溶性有機成分)とを主成分とし、更に微量のサルフェート(ミスト状硫酸成分)を含んだ組成を成すものであるが、この種のパティキュレートの低減対策としては、排気ガスが流通する排気管の途中に、パティキュレートフィルタを装備することが従来より行われている。
【0003】
この種のパティキュレートフィルタは、コージェライト等のセラミックから成る多孔質のハニカム構造となっており、格子状に区画された各流路の入口が交互に目封じされ、入口が目封じされていない流路については、その出口が目封じされるようになっており、各流路を区画する多孔質薄壁を透過した排気ガスのみが下流側へ排出されるようにしてある。
【0004】
そして、排気ガス中のパティキュレートは、前記多孔質薄壁の内側表面に捕集されて堆積するので、目詰まりにより排気抵抗が増加しないうちにパティキュレートを適宜に燃焼除去してパティキュレートフィルタの再生を図る必要があるが、通常のディーゼルエンジンの運転状態においては、パティキュレートが自己燃焼するほどの高い排気温度が得られる機会が少ないため、例えばアルミナに白金を担持させたものに適宜な量のセリウム等の希土類元素を添加して成る酸化触媒を一体的に担持させた触媒再生型のパティキュレートフィルタの実用化が進められている。
【0005】
即ち、このような触媒再生型のパティキュレートフィルタを採用すれば、捕集されたパティキュレートの酸化反応が促進されて着火温度が低下し、従来より低い排気温度でもパティキュレートを燃焼除去することが可能となるのである。
【0006】
しかしながら、ディーゼルエンジンの排気ガス中には、燃料中の硫黄分に由来するSO2が存在するため、このSO2がパティキュレートフィルタの酸化触媒上で空気酸化してサルフェートが生成されてしまうという不具合があり、このサルフェートのパティキュレートフィルタ内での滞留を長期に亘り放置してしまうと、パティキュレートフィルタの酸化触媒が被毒されて劣化し、これによりパティキュレートを燃焼除去して自己再生を図る性能が低下してしまったり、或いは、パティキュレートフィルタを抱持しているフィルタケース等に腐食が生じたりする虞れがあった。
【0007】
ただし、本発明者らが得た知見によれば、パティキュレートフィルタの酸化触媒上で生成される液体状態のサルフェートは、排気ガスの流れによりパティキュレートフィルタの後方部分に偏って滞留しているので、パティキュレートフィルタの後方部分の触媒床温度さえ所定温度以上に上昇できればサルフェートの除去が可能となることが判っており、パティキュレートフィルタより上流で排気ガス中にHC(炭化水素)を添加し、該HCをパティキュレートフィルタの酸化触媒上で酸化反応させ、その反応熱によりパティキュレートフィルタの少なくとも後方部分の触媒床温度を所定温度以上に上げ、パティキュレートフィルタの後方部分に滞留しているサルフェートをガス化して脱離させるという具体的手法を特願2002−3781号として既に出願している。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、排気ガス中に添加した燃料がパティキュレートフィルタの酸化触媒上で酸化反応するに際しては、パティキュレートフィルタの後方部分に向かうにつれて酸化触媒との接触機会が増えて添加HCの酸化反応が活発化することになるため、パティキュレートフィルタの前方部分は後方部分より温度が上がり難く、ただ単にパティキュレートフィルタの後方部分の触媒床温度を約550℃近辺に上昇させるのに必要な量のHCを添加するだけでは、その添加終了直後に運転状態が大幅に変化してパティキュレートフィルタが急激に温度低下してしまったような場合に、あまり温度の高くない(触媒活性の低い)パティキュレートフィルタの前方部分で処理しきれないHCが溜まり、これによりパティキュレートフィルタの前方部分がべたべたしたウェット状態となってパティキュレートが付着し易くなり、ここにパティキュレートが酸化処理されることなく溜まり続けてパティキュレートフィルタが早期に目詰まりを引き起こす虞れがあった。
【0009】
本発明は、上述の実情に鑑みてなされたものであり、パティキュレートフィルタに早期に目詰まりを引き起こすことなくHC添加を実行して該パティキュレートフィルタ内に滞留しているサルフェートを除去し得るようにすることを目的としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明は、内燃機関からの排気ガスが流通する排気管途中に装備され且つ酸化触媒を一体的に担持したパティキュレートフィルタのサルフェート被毒防止方法であって、パティキュレートフィルタより上流で排気ガス中にHCを添加し、該HCをパティキュレートフィルタの酸化触媒上で酸化反応させ、その反応熱によりパティキュレートフィルタの少なくとも後方部分の触媒床温度を所定温度以上に上げ、パティキュレートフィルタの後方部分に滞留しているサルフェートをガス化して脱離させる一方、HCの添加終了直後にパティキュレートフィルタの上流側で排気温度を上昇させ、これによりパティキュレートフィルタの前方部分の触媒床温度を排気ガスから受ける熱と後方部分から伝わる反応熱とにより相乗的に上昇せしめ、パティキュレートフィルタの前方部分の未処理HCを酸化処理することで該前方部分に付着しているパティキュレートをドライ状態として後方へ流し、該パティキュレートをパティキュレートフィルタの後方部分で酸化処理することを特徴とするものである。
【0011】
而して、このようにすれば、運転時間や燃焼噴射量の積算値等に基づいてパティキュレートフィルタ内のサルフェートの除去が必要と判断された場合に、パティキュレートフィルタより上流で排気ガス中にHCを添加すれば、該HCがパティキュレートフィルタの酸化触媒上で酸化反応して反応熱を生じ、この反応熱によりパティキュレートフィルタの後方部分の触媒床温度が所定温度以上に上昇し、ここに滞留しているサルフェートがガス化して脱離することになるので、酸化触媒の被毒劣化やフィルタケース等の腐食が未然に防止される。
【0012】
即ち、排気ガス中に添加した燃料がパティキュレートフィルタの酸化触媒上で酸化反応するに際しては、パティキュレートフィルタの後方部分に向かうにつれて酸化触媒との接触機会が増えて添加HCの酸化反応が活発化することから、パティキュレートフィルタの後方部分の方が前方部分より先行して昇温することになる。
【0013】
そして、HCの添加終了直後にパティキュレートフィルタの上流側で排気温度が上昇されるので、その温度上昇した排気ガスがパティキュレートフィルタの前方部分に熱を与え且つ該パティキュレートフィルタの後方部分で活発化したHCの酸化反応による熱がパティキュレートフィルタの前方部分に伝わる結果、パティキュレートフィルタの前方部分の触媒床温度が相乗的に上昇して該前方部分の触媒活性が高まり、ここにウェット状態でパティキュレートと共に溜まっている未処理HCが酸化処理され、これによりパティキュレートフィルタの前方部分に付着しているパティキュレートがドライ状態となって後方へ流され、該パティキュレートが既に活性の高まっているパティキュレートフィルタの後方部分で酸化処理されることになる。
【0014】
尚、パティキュレートフィルタの上流側で排気温度を上昇させることは、HCの添加終了直後のタイミングで行うからこそパティキュレートフィルタの前方部分の触媒床温度を上げる上で有効となるのであり、これを外したタイミングで排気温度を上昇させるようにしても、排気ガスから与えられる熱だけでパティキュレートフィルタの前方部分の触媒床温度を必要温度まで上げるのは困難であり、添加HCの反応熱による助勢をパティキュレートフィルタの後方部分から同時に受けられるからこそパティキュレートフィルタの前方部分の触媒床温度を効率良く上昇できるのである。
【0015】
また、本発明においては、パティキュレートフィルタより上流で排気ガス中に燃料を添加するに際し、気筒内への燃料噴射を制御して排気ガス中に未燃燃料分を多く残すことによりHC添加を行うようにしたり、パティキュレートフィルタより上流の排気流路で排気ガス中に燃料及びオイルの少なくとも一方を直噴することによりHC添加を行うようにしたりすることが可能である。
【0016】
更に、本発明においては、HCの添加終了直後にパティキュレートフィルタの上流側で排気温度を上昇させるに際し、排気流路の適宜箇所を絞り込むことにより排気温度を上昇させるようにすれば良い。
【0017】
即ち、排気流路の適宜箇所を絞り込むと、上流側の排気ガスが昇圧されることで排気温度が上昇され、しかも、排気抵抗が高まることにより気筒内に比較的温度の低い吸気が流入し難くなって比較的温度の高い排気ガスの残留量が増加し、この比較的温度の高い排気ガスを多く含む気筒内の空気が更に圧縮行程で圧縮されて爆発行程を迎えることでも更なる排気温度の上昇が図られることになる。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【0019】
図1〜図3は本発明を実施する形態の一例を示すもので、図1中における符号の1はターボチャージャ2を搭載したディーゼルエンジン(内燃機関)を示しており、エアクリーナ3から導いた吸気4を吸気管5を通し前記ターボチャージャ2のコンプレッサ2aへ導いて加圧し、その加圧された吸気4をインタークーラ6を介しディーゼルエンジン1の各気筒に分配して導入するようにしてある。
【0020】
また、このディーゼルエンジン1の各気筒から排気マニホールド7を介し排出された排気ガス8を排気管9を通して前記ターボチャージャ2のタービン2bへ送り、該タービン2bを駆動した排気ガス8を触媒再生型のパティキュレートフィルタ10を通してパティキュレートを捕集した上で車外へ排出するようにしてある。
【0021】
ここで、パティキュレートフィルタ10の具体的な構造は図2に示す通りであり、このパティキュレートフィルタ10は、セラミックから成る多孔質のハニカム構造となっており、格子状に区画された各流路11の入口が交互に目封じされ、入口が目封じされていない流路11については、その出口が目封じされるようになっており、各流路11を区画する多孔質薄壁12を透過した排気ガス8のみが下流側へ排出されるようにしてある。
【0022】
そして、本形態例においては、パティキュレートフィルタ10の出側に、排気ガス8の温度を計測するための温度センサ13が装備され、この温度センサ13の検出信号13aがエンジン制御コンピュータ(ECU:Electronic Control Unit)を成す制御装置14に対し入力されるようになっており、他方、この制御装置14においては、ディーゼルエンジン1の各気筒に燃料を噴射する燃料噴射装置15に向け燃料の噴射タイミング及び噴射量を指令する燃料噴射信号15aが出力されるようになっている。
【0023】
ここで、前記燃料噴射装置15は、各気筒毎に装備される図示しない複数のインジェクタにより構成されており、これら各インジェクタの電磁弁が前記燃料噴射信号15aにより開弁制御されて燃料の噴射タイミング及び噴射量(開弁時間)が適切に制御されるようになっている。
【0024】
更に、図示しない運転席のアクセルには、アクセル開度をディーゼルエンジン1の負荷として検出するアクセルセンサ16(負荷センサ)が備えられていると共に、ディーゼルエンジン1の適宜位置には、その回転数を検出する回転センサ17が装備されており、これらアクセルセンサ16及び回転センサ17からのアクセル開度信号16a及び回転数信号17aも前記制御装置14に入力されるようになっている。
【0025】
そして、前記制御装置14では、アクセル開度信号16a及び回転数信号17aに基づき通常モードの燃料噴射信号15aが決定されるようになっている一方、パティキュレートフィルタ10内のサルフェートの除去を行う必要が生じた際に、温度センサ13の検出信号13aに基づき通常モードから脱硫モードに切り替わり、この脱硫モードに切り替わった際には、通常モードにて圧縮上死点(クランク角0゜)付近で行われていた燃料噴射の時期を遅らせるような噴射パターンの燃料噴射信号15aが決定されるようになっている。
【0026】
つまり、このように燃料噴射の時期が遅らされると、気筒内から燃焼途中の排気ガス8が排気される結果、未燃燃料分(HC:炭化水素)が多く残った排気ガス8が生成されることになって、実質的に排気ガス8へのHC添加が行われることになる。
【0027】
また、パティキュレートフィルタ10より上流側の適宜位置には、排気管9の流路を適宜な開度に絞り込む開度調整可能な排気ブレーキ18が装備されており、該排気ブレーキ18は、制御装置14からの開度指令信号18aにより開度制御されるようになっているが、本形態例においては、制御装置14にて脱硫モードが選択されて燃料噴射の時期が遅らされ、これにより排気ガス8へのHC添加が実行されて終了した直後に、排気ブレーキ18に対し本来の作動から独立した別の作動を指令し、後述する如き排気温度を上げるための排気絞り手段として排気ブレーキ18を活用できるようにしてある。
【0028】
ここで、制御装置14における具体的な制御手順を図3によりフローチャートで示すと、ステップS1で燃料噴射量qと運転時間tを乗算した値をサルフェートの溜まり量の目安として、この値が所定の設定値Aを超えているか否かを判定し、このステップS1で「YES」の判定が出た場合に、パティキュレートフィルタ10内のサルフェートの除去が必要と判断してステップS2へ進むようになっており、「YES」の判定が出ないうちは同様の判定が繰り返されるようになっている。
【0029】
次いで、ステップS2においては、温度センサ13により検出されるパティキュレートフィルタ10の出側の排気温度TOが、パティキュレートフィルタ10の酸化触媒上で酸化反応することが可能な設定温度TAを超えているか否かが判定され、このステップS2で「YES」の判定が出た場合に、パティキュレートフィルタ10内のサルフェートの除去が必要と判断してステップS3へ進むようになっており、「YES」の判定が出ないうちはステップS1からの同様の判定が繰り返されるようになっている。
【0030】
そして、ステップS3においては、前述した如き燃料噴射の時期を遅らせることにより排気ガス8へのHC添加を実行するHC添加制御が開始されるようになっており、このHC添加制御は、次のステップS4にて温度センサ13により検出されるパティキュレートフィルタ10の出側の排気温度TOが所定の設定温度TB以上で且つTC以下となるような温度帯に入るまで継続される(「NO」の判定が繰り返される)ようになっている。
【0031】
また、このステップS4にてパティキュレートフィルタ10の出側の排気温度TOが所定の設定温度TB以上で且つTC以下となるような約550℃近辺の温度帯に入っていると判定された場合には、少なくともパティキュレートフィルタ10の後方部分の触媒床温度が、サルフェートをガス化して除去させるのに必要な約550℃近辺の温度帯に到達したものと判断し、それ以上のHC添加を継続しないようにステップS5へと進むようにしてある。
【0032】
そして、ステップS5においては、排気ブレーキ18により排気流量を絞り込む排気温度上昇制御が開始され、この排気温度上昇制御は、次のステップS6にて制御継続時間tOが所定の設定時間tAを超えるまで継続される(「NO」の判定が繰り返される)ようになっており、制御継続時間tOが所定の設定時間tAを超えた段階で「YES」が選択されて終了するようになっている。
【0033】
この排気温度上昇制御においては、制御装置14から閉作動指令を開度指令信号18aとして受けた排気ブレーキ18により排気流量が絞り込まれ、これより上流側の排気ガス8が昇圧されることで排気温度の上昇が図られる。
【0034】
即ち、排気ガス8の温度Tと、排気圧力Pと、流量Vとには、下記の関係式
P・V/T=一定
が決まっており、排気流路を絞り込んで排気圧力Pを大きくして流量Vを一定に保てば、所定の運転状態に関して排気ガス8の温度Tが大きく上昇することになる。
【0035】
しかも、ディーゼルエンジン1の排気抵抗が高まることにより気筒内に比較的温度の低い吸気が流入し難くなって比較的温度の高い排気ガス8の残留量が増加し、この比較的温度の高い排気ガス8を多く含む気筒内の空気が次の圧縮行程で圧縮されて爆発行程を迎えることでも更なる排気温度の上昇が図られる。
【0036】
尚、このような排気温度上昇制御時には、制御装置14から燃料噴射装置15に向け、メイン噴射直後の燃焼可能なタイミングでアフタ噴射を追加するような噴射パターンの燃料噴射信号15a(燃料噴射指令)を出力するようにしても良く、このようにすれば、アフタ噴射の燃料が出力に転換され難いタイミングで燃焼することによりディーゼルエンジン1の熱効率が下がり、燃料の発熱量のうちの動力に利用されない熱量が増えて排気温度の更なる上昇が図られることになる。
【0037】
而して、このような制御装置14により本形態例の運転制御を行えば、該制御装置14でパティキュレートフィルタ10内のサルフェートの除去が必要と判断された場合に、制御装置14による燃料噴射制御が通常モードから脱硫モードへと切り替わり、燃料噴射の時期が通常より遅らされて未燃燃料分(HC)の多い高温の排気ガス8が生成され、この排気ガス8中に多く含まれたHC分がパティキュレートフィルタ10の酸化触媒上で酸化反応して反応熱を生じる。
【0038】
ここで、排気ガス8中のHC分がパティキュレートフィルタ10の酸化触媒上で酸化反応するに際しては、パティキュレートフィルタ10の後方部分に向かうにつれて酸化触媒との接触機会が増えてHC分の酸化反応が活発化することになるため、パティキュレートフィルタ10の後方部分の方が前方部分より先行して昇温することになる。
【0039】
そして、排気ガス8中のHC分が酸化触媒上で酸化反応することによる反応熱でパティキュレートフィルタ10の後方部分の触媒床温度が約550℃近辺まで上昇すれば、ここに滞留しているサルフェートがガス化してSO2ガスとなって脱離し、パティキュレートフィルタ10からサルフェートが除去されることになる。
【0040】
更に、HCの添加終了直後においては、制御装置14から閉作動指令を開度指令信号18aとして受けた排気ブレーキ18により排気流量が絞り込まれ、これより上流側の排気ガス8が昇圧されることで排気温度の上昇が図られるので、その温度上昇した排気ガス8がパティキュレートフィルタ10の前方部分に熱を与え且つ該パティキュレートフィルタ10の後方部分で活発化したHCの酸化反応による熱がパティキュレートフィルタ10の前方部分に伝わる結果、パティキュレートフィルタ10の前方部分の触媒床温度が相乗的に上昇して該前方部分の触媒活性が高まり、ここにべたべたしたウェット状態でパティキュレートと共に溜まっている未処理HCが酸化処理され、これによりパティキュレートフィルタ10の前方部分に付着しているパティキュレートがドライ状態となって後方へ流され、該パティキュレートが既に活性の高まっているパティキュレートフィルタ10の後方部分で酸化処理されることになる。
【0041】
尚、パティキュレートフィルタ10の上流側で排気温度を上昇させることは、HCの添加終了直後のタイミングで行うからこそパティキュレートフィルタ10の前方部分の触媒床温度を上げる上で有効となるのであり、これを外したタイミングで排気温度を上昇させるようにしても、排気ガス8から与えられる熱だけでパティキュレートフィルタ10の前方部分の触媒床温度を必要温度まで上げるのは困難であり、添加HCの反応熱による助勢をパティキュレートフィルタ10の後方部分から同時に受けられるからこそパティキュレートフィルタ10の前方部分の触媒床温度を効率良く上昇できるのである。
【0042】
従って、上記形態例によれば、HCの添加終了直後に排気温度を上昇させてパティキュレートフィルタ10の前方部分の触媒床温度を排気ガス8から受ける熱と後方部分から伝わる反応熱とにより相乗的に上昇させるようにしているので、パティキュレートフィルタ10の前方部分の未処理HCを酸化処理することができ、該前方部分に付着しているパティキュレートをドライ状態として後方へ流すことにより支障なく酸化処理することができるので、パティキュレートフィルタ10に早期に目詰まりを引き起こすことなくHC添加を実行し得て、該パティキュレートフィルタ10内に滞留しているサルフェートを除去することができる。
【0043】
尚、本形態例においては、気筒内への燃料噴射の時期を通常より遅らせることで未燃燃料分(HC)の多い高温の排気ガス8を生成し、これにより排気ガス8中へのHCの添加を行うようにしているが、燃料のメイン噴射の前後(少なくとも何れか)で燃料を噴射し、この燃料を気筒内の壁面に付着させることでガス化し難くして排気ガス8中に未燃燃料分を多く残すようにしても良く、更には、このように気筒内への燃料噴射を制御して排気ガス8中に未燃燃料分を多く残すことにより燃料添加を行う方法だけでなく、図1中に二点鎖線で示す如く、排気管9の適宜位置(排気マニホールド7でも可)にインジェクタ19を貫通装着し、このインジェクタ19により排気ガス8中に燃料及びオイルの少なくとも一方を直噴してHC添加を行うようにしても良い。
【0044】
また、本発明のパティキュレートフィルタのサルフェート被毒防止方法は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、排気流路の適宜箇所を絞り込むにあたっては、必ずしも排気ブレーキを用いる必要はなく、排気管の途中に排気絞り弁を別途配設するようにしても良いこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【0045】
【発明の効果】
上記した本発明のパティキュレートフィルタのサルフェート被毒防止方法によれば、HCの添加終了直後に排気温度を上昇させてパティキュレートフィルタの前方部分の触媒床温度を排気ガスから受ける熱と後方部分から伝わる反応熱とにより相乗的に上昇させるようにしているので、パティキュレートフィルタの前方部分の未処理HCを酸化処理することができ、該前方部分に付着しているパティキュレートをドライ状態として後方へ流すことにより支障なく酸化処理することができるので、パティキュレートフィルタに早期に目詰まりを引き起こすことなくHC添加を実行し得て、該パティキュレートフィルタ内に滞留しているサルフェートを除去することができるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を実施する形態の一例を示す概略図である。
【図2】図1のパティキュレートフィルタの詳細を示す断面図である。
【図3】図1の制御装置における具体的な制御手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
1 ディーゼルエンジン(内燃機関)
8 排気ガス
9 排気管(排気流路)
10 パティキュレートフィルタ
14 制御装置
15 燃料噴射装置
15a 燃料噴射信号
18 排気ブレーキ
18a 開度指令信号
19 インジェクタ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for preventing sulfate poisoning of a particulate filter.
[0002]
[Prior art]
Particulate matter (particulate matter) discharged from a diesel engine is mainly composed of soot made of carbonaceous matter and SOF content (Soluble Organic Fraction) made of high-boiling hydrocarbon components. The composition contains a small amount of sulfate (mist-like sulfuric acid component). As a measure to reduce this type of particulates, a particulate filter is installed in the middle of the exhaust pipe through which the exhaust gas flows. It has been done conventionally.
[0003]
This type of particulate filter has a porous honeycomb structure made of a ceramic such as cordierite, and the inlets of the flow paths partitioned in a lattice pattern are alternately sealed, and the inlets are not sealed. About the flow path, the exit is sealed, and only the exhaust gas which permeate | transmitted the porous thin wall which divides each flow path is discharged | emitted downstream.
[0004]
Then, the particulates in the exhaust gas are collected and deposited on the inner surface of the porous thin wall, so that the particulates are appropriately burned and removed before the exhaust resistance increases due to clogging. It is necessary to regenerate, but in normal diesel engine operating conditions, there are few opportunities to obtain exhaust temperatures that are high enough for the particulates to self-combust. For example, an appropriate amount for alumina loaded with platinum A catalyst regeneration type particulate filter in which an oxidation catalyst formed by adding a rare earth element such as cerium is integrally supported is being put to practical use.
[0005]
That is, if such a catalyst regeneration type particulate filter is employed, the oxidation reaction of the collected particulates is promoted to lower the ignition temperature, and the particulates can be burned and removed even at an exhaust temperature lower than the conventional one. It becomes possible.
[0006]
However, since SO 2 derived from sulfur in the fuel exists in the exhaust gas of the diesel engine, this SO 2 is oxidized by air on the oxidation catalyst of the particulate filter and sulfate is generated. If the stagnation of the sulfate in the particulate filter is left for a long period of time, the oxidation catalyst of the particulate filter is poisoned and deteriorates, whereby the particulates are burned and removed to achieve self-regeneration. There is a possibility that the performance may be deteriorated, or the filter case holding the particulate filter may be corroded.
[0007]
However, according to the knowledge obtained by the present inventors, the liquid-state sulfate produced on the oxidation catalyst of the particulate filter is stagnant in the rear part of the particulate filter due to the flow of exhaust gas. It is known that the sulfate can be removed if the catalyst bed temperature at the rear part of the particulate filter can be raised above a predetermined temperature, and HC (hydrocarbon) is added to the exhaust gas upstream from the particulate filter. The HC is oxidized on the oxidation catalyst of the particulate filter, and the heat of reaction raises the catalyst bed temperature of at least the rear part of the particulate filter to a predetermined temperature or higher, and the sulfate retained in the rear part of the particulate filter is removed. Japanese Patent Application No. 2002-3781 discloses a specific method of gasification and desorption To have already filed.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the fuel added to the exhaust gas undergoes an oxidation reaction on the oxidation catalyst of the particulate filter, the chance of contact with the oxidation catalyst increases toward the rear part of the particulate filter, and the oxidation reaction of the added HC is activated. Therefore, the temperature of the front part of the particulate filter is less likely to rise than that of the rear part. Just the amount of HC necessary to raise the catalyst bed temperature of the rear part of the particulate filter to about 550 ° C is added. If the operating condition changes drastically immediately after the addition is completed and the temperature of the particulate filter suddenly drops, the front of the particulate filter that is not too hot (low catalytic activity) HC that could not be processed by the part collected, and this caused the front part of the particulate filter Liable to adhere particulates become sticky wet state, the particulate filter was a possibility of causing clogging in the early continues reservoir without here that particulates are oxidized.
[0009]
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and it is possible to remove sulfate retained in the particulate filter by adding HC without causing clogging of the particulate filter at an early stage. The purpose is to be.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to a method for preventing sulfate poisoning of a particulate filter that is provided in the middle of an exhaust pipe through which exhaust gas from an internal combustion engine flows and that integrally supports an oxidation catalyst, and is provided in the exhaust gas upstream of the particulate filter. HC is added to the catalyst, and the HC is oxidized on the oxidation catalyst of the particulate filter. The heat of reaction raises the catalyst bed temperature of at least the rear part of the particulate filter to a predetermined temperature or more, and While the remaining sulfate is gasified and desorbed, immediately after the addition of HC, the exhaust temperature is increased on the upstream side of the particulate filter, so that the catalyst bed temperature in the front part of the particulate filter is received from the exhaust gas. The heat and the reaction heat transmitted from the rear part raise it synergistically, By oxidizing the untreated HC in the front part of the particulate filter, the particulate adhering to the front part is caused to flow backward in a dry state, and the particulate is oxidized in the rear part of the particulate filter. It is a feature.
[0011]
Thus, in this way, when it is determined that the sulfate in the particulate filter needs to be removed based on the operating time, the integrated value of the combustion injection amount, etc., the exhaust gas is introduced into the exhaust gas upstream from the particulate filter. When HC is added, the HC oxidizes on the oxidation catalyst of the particulate filter to generate reaction heat, and this reaction heat raises the catalyst bed temperature in the rear part of the particulate filter to a predetermined temperature or higher. Since the retained sulfate is gasified and desorbed, the deterioration of the oxidation catalyst and corrosion of the filter case and the like are prevented in advance.
[0012]
That is, when the fuel added to the exhaust gas undergoes an oxidation reaction on the oxidation catalyst of the particulate filter, the chance of contact with the oxidation catalyst increases toward the rear part of the particulate filter, and the oxidation reaction of the added HC is activated. As a result, the temperature of the rear part of the particulate filter rises ahead of the front part.
[0013]
Then, immediately after the addition of HC, the exhaust temperature rises on the upstream side of the particulate filter, so that the exhaust gas whose temperature has increased gives heat to the front part of the particulate filter and is active in the rear part of the particulate filter. As a result of heat transferred to the front part of the particulate filter, the heat generated by the oxidized HC oxidation reaction increases the catalyst bed temperature in the front part of the particulate filter synergistically, increasing the catalytic activity of the front part, The untreated HC accumulated together with the particulates is oxidized, so that the particulates adhering to the front part of the particulate filter are dried to flow backward, and the particulates have already increased in activity. It will be oxidized in the rear part of the particulate filter
[0014]
Note that raising the exhaust temperature upstream of the particulate filter is effective at raising the catalyst bed temperature in the front part of the particulate filter because it is performed at the timing immediately after the end of the addition of HC. Even if the exhaust temperature is raised at the timing of removal, it is difficult to raise the catalyst bed temperature in the front part of the particulate filter to the required temperature only by the heat given from the exhaust gas, and it is supported by the reaction heat of the added HC Because the catalyst bed temperature can be received simultaneously from the rear part of the particulate filter, the catalyst bed temperature in the front part of the particulate filter can be increased efficiently.
[0015]
Further, in the present invention, when adding fuel into the exhaust gas upstream from the particulate filter, HC is added by controlling the fuel injection into the cylinder and leaving a large amount of unburned fuel in the exhaust gas. Alternatively, it is possible to add HC by directly injecting at least one of fuel and oil into the exhaust gas in the exhaust passage upstream of the particulate filter.
[0016]
Furthermore, in the present invention, when the exhaust temperature is increased on the upstream side of the particulate filter immediately after the end of the addition of HC, the exhaust temperature may be increased by narrowing down an appropriate portion of the exhaust passage.
[0017]
That is, if the exhaust passage is narrowed down as appropriate, the exhaust gas temperature is increased by increasing the exhaust gas upstream, and the intake air having a relatively low temperature is less likely to flow into the cylinder due to the increased exhaust resistance. As a result, the residual amount of exhaust gas having a relatively high temperature increases, and even if the air in the cylinder containing a large amount of the exhaust gas having a relatively high temperature is further compressed in the compression stroke and reaches the explosion stroke, the exhaust gas temperature can be further increased. A rise will be planned.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0019]
1 to 3 show an example of an embodiment of the present invention.
[0020]
Further,
[0021]
Here, the specific structure of the
[0022]
In this embodiment, a
[0023]
Here, the
[0024]
Further, the accelerator of the driver's seat (not shown) is provided with an accelerator sensor 16 (load sensor) that detects the accelerator opening as a load of the
[0025]
In the
[0026]
That is, when the fuel injection timing is delayed in this manner, the
[0027]
Further, an
[0028]
Here, when a specific control procedure in the
[0029]
Next, in step S2, the exhaust temperature T O on the outlet side of the
[0030]
In step S3, HC addition control for executing HC addition to the
[0031]
Further, the exhaust gas temperature T O of the discharge side of the
[0032]
In step S5, exhaust temperature increase control for narrowing the exhaust flow rate is started by the
[0033]
In this exhaust gas temperature increase control, the exhaust gas flow rate is narrowed down by the
[0034]
That is, the following relational expression P · V / T = constant is determined for the temperature T, the exhaust pressure P, and the flow rate V of the
[0035]
In addition, since the exhaust resistance of the
[0036]
At the time of such exhaust temperature increase control, the
[0037]
Thus, if the operation control of the present embodiment is performed by such a
[0038]
Here, when the HC component in the
[0039]
Then, if the catalyst bed temperature in the rear part of the
[0040]
Further, immediately after the end of the addition of HC, the exhaust flow rate is narrowed down by the
[0041]
Note that raising the exhaust temperature upstream of the
[0042]
Therefore, according to the above embodiment, the exhaust gas temperature is raised immediately after the end of the addition of HC and the catalyst bed temperature at the front portion of the
[0043]
In this embodiment, the timing of fuel injection into the cylinder is delayed more than usual to generate the high-
[0044]
In addition, the method for preventing sulfate poisoning of the particulate filter of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is not always necessary to use an exhaust brake to narrow down an appropriate portion of the exhaust passage. Of course, an exhaust throttle valve may be separately provided in the middle of the pipe, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
[0045]
【The invention's effect】
According to the above-described method for preventing sulfate poisoning of the particulate filter of the present invention, the exhaust temperature is raised immediately after the end of the addition of HC, and the catalyst bed temperature at the front portion of the particulate filter is received from the exhaust gas and the heat received from the exhaust gas. Since the reaction heat is transmitted to increase synergistically, the untreated HC in the front part of the particulate filter can be oxidized, and the particulate adhering to the front part is dried to the rear. Since it can be oxidized without trouble by flowing, HC can be added without causing clogging of the particulate filter at an early stage, and the sulfate staying in the particulate filter can be removed. An excellent effect can be achieved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing an example of an embodiment for carrying out the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing details of the particulate filter of FIG.
FIG. 3 is a flowchart showing a specific control procedure in the control device of FIG. 1;
[Explanation of symbols]
1 Diesel engine (internal combustion engine)
8 Exhaust gas 9 Exhaust pipe (exhaust flow path)
10
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