JP3843746B2 - Continuous regeneration type diesel particulate filter system and its regeneration control method - Google Patents

Continuous regeneration type diesel particulate filter system and its regeneration control method Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディーゼルエンジンの粒子状物質を捕集して排気ガスを浄化する連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタシステムとその再生制御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粒子状物質(PM:パティキュレート:以下PMとする)の排出量は、NOx,COそしてHC等と共に年々規制が強化されてきており、このPMをディーゼルパティキュレートフィルタ(DPF:Diesel Particulate Filter :以下DPFとする)と呼ばれるフィルタで捕集して、外部へ排出されるPMの量を低減する技術が開発されている。
【0003】
このPMを直接捕集するDPFにはセラミック製のモノリスハニカム型ウオールフロータイプのフィルタや、セラミックや金属を繊維状にした繊維型タイプのフィルタ等があり、これらのDPFを用いた排気ガス浄化装置は、他の排気ガス浄化装置と同様に、エンジンの排気管の途中に設置され、エンジンで発生する排気ガスを浄化して排出している。
【0004】
しかし、このPM捕集用のフィルタは、PMの捕集に伴って目詰まりが進行し、PMの捕集量に比例して排気ガス圧力(排圧)が上昇するので、このDPFからPMを除去する必要があり、幾つかの方法及びシステムが開発されている。
【0005】
その一つに、電気ヒータやバーナーでフィルタを加熱して、PMを燃焼除去したり、エアを逆方向に流して逆洗したりするシステムがあるが、これらの場合には、外部から加熱用のエネルギーを供給してPMを酸化してフィルタの再生を行うので、燃費の悪化を招き、また、再生制御が難しいという問題がある。
【0006】
また、これらのシステムを採用した場合には、DPFを備えた2系統の排気通路を設け、交互に、PMの捕集とフィルタの再生を繰り返す場合が多く、そのため、システムが大きくなり、コストも高くなり易い。
【0007】
これらの問題に対処するために、図7〜図9に示すような連続再生型DPFシステムが提案されている。
【0008】
図7は、二酸化窒素(NO2 )による連続再生型DPFシステム(NO2 再生型DPFシステム)の例であり、この連続再生型DPFシステム1Aは、ウオールフロータイプのフィルタ3Abとその上流側に配置されたから酸化触媒3Aaとから構成され、この上流側の白金等を担持した酸化触媒3Aaにより、排気ガス中の一酸化窒素(NO)を酸化(2NO+O2 →2NO2 )して二酸化窒素(NO2 )にして、この二酸化窒素(NO2 )で、下流側のフィルタ3Abに捕集されたPMを酸化して二酸化炭素(CO2 )とし、PMを除去している。
【0009】
この二酸化窒素(NO2 )によるPMの酸化(2NO2 +C→2NO+CO2 )は、酸素(O2 )によるPMの酸化より、エネルギー障壁が低く低温で行われるため、外部からのエネルギーの供給が低減されるので、排気ガス中の熱エネルギーを利用することで連続的にPMを捕集しながらPMを酸化除去してフィルタの再生を行うことができる。
【0010】
また、図8に示す連続再生型DPFシステム(一体型NO2 再生DPFシステム)1Bは、図7のシステム1Aを改良したものであり、酸化触媒32Aをウオールフロータイプの触媒付フィルタ3Bの壁表面に塗布し、この壁表面で、排気ガス中の一酸化窒素(NO)の酸化と二酸化窒素(NO2 )によるPMの酸化を行うようにしている。これにより、システムを簡素化している。
【0011】
そして、図9に示す連続再生型DPFシステム(PM酸化触媒付DPFシステム)1Cは、白金(Pt)等の貴金属酸化触媒32Aと、PM酸化触媒32BをウオールフロータイプのPM酸化触媒付フィルタ3Cの壁表面に塗布し、この壁表面でより低い温度からPMの酸化を行うようにしている。
【0012】
このPM酸化触媒32Bは排気ガス中の酸素(O2 )で直接PMを酸化する触媒であり、二酸化セリウム(CeO2 )等の酸化物酸化触媒等で形成される。
【0013】
そして、この連続再生型DPFシステム1Cは、低温酸化域(350℃〜450℃程度)では酸化触媒32Aの一酸化窒素(NO)を二酸化窒素(NO2 )に酸化する反応を利用してPMを二酸化窒素(NO2 )で酸化し、中温酸化域(400℃〜600℃程度)では、PM酸化触媒32Bの排気ガス中の酸素(O2 )でPMを直接酸化する反応(4CeO2 +C→2Ce2 3 +CO2 ,2Ce2 3 +O2 →4CeO2 等)によりPMを酸化し、PMが排気ガス中の酸素(O2 )で燃焼する温度より高い高温酸化域(600℃程度以上)では、排ガス中の酸素(O2 )によりPMを酸化している。
【0014】
これらの連続再生型DPFシステムにおいては、触媒や、二酸化窒素によるPMの酸化を利用することによって、PMを酸化できる温度を下げて、PMを捕集しながらPMを酸化除去している。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの連続再生型DPFシステムにおいても、まだ、排気ガス温度を350℃程度に昇温させる必要があるため、排気温度が低いエンジンの運転状態や一酸化窒素(NO)の排出が少ないエンジンの運転状態においては、触媒の温度が低下して触媒活性が低下したり、一酸化窒素(NO)が不足するので、上記の反応が生ぜず、PMを酸化してフィルタを再生できないため、PMのフィルタへの堆積が継続されて、フィルタが目詰まりするという問題がある。
【0016】
そして、このフィルタの目詰まりにより、排圧が上昇するので、燃費が悪化し、更に、目詰まりが進行し、排圧が高くなり過ぎると、エンジンの停止となり、また、再始動も不能となってしまう事態に発展する可能性がある。
【0017】
例えば、アイドル運転時や低速運転時や下り坂におけるエンジンブレーキ作動運転時等においては、燃料が殆ど燃焼しない状態となり、低温の排気ガスが連続再生型のDPF装置に流れ込むため、触媒の温度が低下して触媒活性が低下してしまう。
【0018】
特に、この連続再生型DPFシステムを搭載した自動車が、宅配便等に使用され市街地走行が多い場合には、排気ガスの温度が低いエンジンの運転状態が多いため、再生モード運転において、排気ガスを昇温させるための制御を行う必要が生じる場合が多い。
【0019】
また、ヨーロッパの排ガス規制走行モード(ECE+EUDC)では、DPF入口排気ガス温度は最高で350℃程度であり、殆どの場合は200℃程度となっているので、排気ガス温度が低い状態であっても、PMを酸化除去することが重要な問題となっている。
【0020】
本発明は、上述の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタシステムにおいて、排気ガスが低温であってもPMの酸化除去を可能とし、フィルタ再生の際の排気ガス昇温用のエネルギーが少なく、燃費を向上できる連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタシステムとその再生制御方法を提供することにある。
【0021】
【課題を解決するための手段】
以上のような目的を達成するための連続再生型パティキュレートフィルタシステム(連続再生型DPFシステム)は、次のように構成される。
【0022】
1)エンジンの排気ガス中の粒子状物質を捕集すると共に捕集した粒子状物質を触媒により酸化除去する触媒付フィルタと該触媒付フィルタの再生用の制御を行う再生制御手段とを備えた連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタシステムにおいて、前記触媒付フィルタが、貴金属触媒とPM酸化触媒を備えると共に、低温で還元剤及び酸素を吸着・吸蔵し、該吸着・吸蔵した還元剤及び酸素を高温で放出する吸着・吸蔵物質を備え、前記再生制御手段が、再生運転時に、排気温度を低い状態にする低排気温度運転を行い、触媒温度が所定の触媒温度よりも低くなったことを確認したら、排気通路の排気ガス中の還元剤を増加させる還元剤増量運転を行って、前記吸着・吸蔵物質に還元剤及び酸素を吸着・吸蔵させ、前記還元剤増量運転の後に、排気温度を高い状態にする高排気温度運転を行って、前記吸着・吸蔵物質に吸着させた還元剤及び酸素を放出させて還元剤を酸化する制御を行うように構成される。
【0023】
この還元剤は,エンジンの燃料である炭化水素(HC)や一酸化炭素(CO)等であり、ポスト噴射(後噴射)等のエンジンの燃料噴射制御や、排気通路に設けられた還元剤添加用噴射弁、燃料添加用噴射弁等の弁制御により、排気ガスに供給される。
【0024】
2)また、上記の連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタシステムにおいて、前記貴金属触媒が白金、パラジウム、銅のいずれか一つ又はその組合せで形成され、前記PM酸化触媒が酸化物酸化触媒で形成され、前記吸着・吸蔵物質がゼオライト又はシリカで形成される。
【0025】
この吸着・吸蔵物質のHC,CO及びO2 の吸着・吸蔵及び放出の温度特性の例を図3に示す。
【0026】
そして、これらの連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタシステムにおける再生制御方法はつぎのように構成される。
【0027】
1)エンジンの排気ガス中の粒子状物質を捕集すると共に捕集した粒子状物質を触媒により酸化除去する触媒付フィルタを備え、該触媒付フィルタが、貴金属触媒とPM酸化触媒を備えると共に、低温で還元剤及び酸素を吸着・吸蔵し、該吸着・吸蔵した還元剤及び酸素を高温で放出する吸着・吸蔵物質を備えて形成された連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタシステムにおける再生制御方法であって、
再生運転時に、排気温度を低い状態にする低排気温度運転を行って、排気ガス温度を低くし、触媒温度が所定の触媒温度よりも低くなったことを確認したら、排気通路の排気ガス中の還元剤を増加させる還元剤増量運転を行って前記吸着・吸蔵物質に還元剤及び酸素を吸着・吸蔵させる吸着・吸蔵ステップと、前記還元剤増量運転後に排気温度を高い状態にする高排気温度運転により前記吸着・吸蔵物質に吸着させた還元剤及び酸素を放出させる放出ステップとを含んで構成される。
【0029】
この低排気温度運転は、エンジンの燃料噴射において燃料噴射時期や点火時期を進角させたり、回転数や負荷を低減したり、あるいは、排気管中に冷たい空気を導入したりして行われる。
【0030】
また、還元剤増量運転は、エンジンの燃料噴射においてポスト噴射したり、排気通路に設けた還元剤添加用噴射弁から還元剤を噴射させること等で行われる。
【0031】
そして、高排気温度運転は、エンジンの燃料噴射において燃料噴射時期や点火時期を遅角させたり、回転数や負荷を増加したりして行われる。
【0032】
〔PM浄化のメカニズム〕
次に、このこのHC,CO及びO2 を吸着・吸蔵及び放出する吸着・吸蔵物質を使用した場合の微粒子状物質(PM)浄化のメカニズムについて図5及び図6を参照しながら説明する。
【0033】
フィルタの再生運転時においては、最初に排気ガス温度を低くし、且つ排気ガス中にHC,CO等の還元剤を供給することにより、図5に示すように吸着・吸蔵物質33にHC,CO及びO2 を大量に吸着・吸蔵させる。
【0034】
次に、エンジンの運転制御等で排気ガス温度を上昇させることにより、図6に示すように、吸着・吸蔵物質33から吸着・吸蔵されたHC,CO及びO2 を放出させる。この放出されたHC,COは触媒32の触媒作用により酸化されるので、触媒32の表面の温度が急上昇することになる。
【0035】
この温度上昇により、触媒32の酸化触媒32AやPM触媒32Bの表面付近はPMが酸化反応を起こす温度以上になるので、捕集されたPMは,NO2 やO2 により酸化される。この酸化反応の熱により更に周囲の温度が上昇し、触媒の上方にあるPMも酸化されるようになる。この酸化による温度上昇と温度上昇いよるPM酸化の連鎖反応により、捕集されたPM全体を酸化できるので、フィルタを再生できる。
【0036】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施の形態の連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタシステム(以下連続再生型DPFシステムとする)の再生制御方法について、図面を参照しながら説明する。
【0037】
図1に、この実施の形態の連続再生型DPFシステム1の構成を示す。この連続再生型DPFシステム1は、エンジンEの排気通路2に設けられた触媒付フィルタ3と、再生制御手段40とからなる。
【0038】
この触媒付フィルタ3は、図2に示すように、多孔質のセラミックのハニカムのチャンネルの入口と出口を交互に目封じしたモノリスハニカム型ウオールフロータイプのフィルタで形成され、このフィルタ3の多孔質壁面30に、触媒32を担持する多孔質触媒コート層31を設ける。
【0039】
この触媒32は、HC,CO及びPMに対して酸化活性を持つ、白金(Pt)やパラジウム(Pd)や銅(Cu)等の貴金属触媒32Aと二酸化セリウム(CeO2 )等のPM酸化触媒32Bとで形成される。
【0040】
そして、本発明においては、図2に示すように、この触媒付フィルタ3の大きな表面積を有する多孔質触媒コート層31に、更に、HC,CO及びO2 を吸着・吸蔵する吸着・吸蔵物質(吸着・吸蔵材)33を担持させる。この吸着・吸蔵物質33は、ゼオライトやシリカ等で形成され、図3に示すように、150℃〜250℃程度より低温時にHC,COとO2 を吸着及び吸蔵し、これより高温時にHC,COとO2 を放出する温度特性を示す。
【0041】
また、再生制御手段40は、通常、エンジンの運転の全般的な制御を行う制御装置(ECU:エンジンコントロールユニット)50に含めて構成され、触媒付フィルタ3の排気入口側のDPF入口排気ガス温度センサ51と、触媒付フィルタ3の前後の差圧を検出するDPF差圧センサ52からの出力を入力して、触媒付フィルタ3の再生用の制御を行う。
【0042】
なお、この再生制御において、排気ガス温度の変化の他に、HC(燃料)等の還元剤の供給を行うが、エンジンの燃料噴射ポンプシステム4がコモンレール等の電子制御噴射装置でない場合には、還元剤供給のために燃料添加用噴射弁(排気管HC添加用噴射弁)6を触媒付フィルタ3の上流側に配設し、この燃料添加用噴射弁6で還元剤を供給する。
【0043】
〔再生制御方法〕
次に。上記の構成の連続再生型DPFシステム1における再生制御方法について説明する。
【0044】
この再生制御方法は図4に例示するような再生制御フローに従って行われる。
【0045】
例示したこれらのフローは説明し易いように、エンジンEの制御フローと並行して、繰り返し呼ばれて実施されるフローとして示している。
【0046】
つまり、エンジンEの運転制御中は並行して、このフローが一定時間毎に繰り返し呼ばれて実行され、エンジンEの制御が終了すると、このフローも呼ばれなくなり実質的にこのフィルタ再生制御も終了するものとして構成している。
【0047】
本発明の再生制御フローでは、図4に示すように、ステップS10で、再生モード運転の開始の判定をフィルタの目詰まり度をPM累積推定値PMsでチェックして行い、このPM累積推定値PMsが所定の判定値PMsmax を超えた場合には、ステップS20で低排気温度モード運転、HC増量モード運転、高排気温度モード運転を行って、触媒付フィルタ3を再生する。
【0048】
先ず、この再生制御フローがスタートすると、ステップS10の再生モード運転開始の判定に入り、ステップS11で、PM捕集値PMtを算出する。このPM捕集値PMtは、エンジンEの運転状態を示すトルクQとエンジン回転数Ne、及び、DPF入口排気ガス温度センサ51で計測されるDPF入口排気ガス温度T1等を基にして、予め入力されたPM排出マップのマップデータ等から算出されるPM排出量とPM浄化量との差から算出する。
【0049】
あるいは、DPF差圧センサ52で検出されたDPF損失差圧と、予め入力されたDPF差圧マップとの比較から触媒付フィルタ3に捕集されたPM堆積量PMtを算出する。
【0050】
そして、次のステップS12で、このPM堆積量PMtを時間を考慮して累積計算することにより、PM累積推定値PMsを算出する。
【0051】
次のステップS13では、エンジンEから排出される排気ガスの温度Teが触媒付フィルタ3に捕集されて蓄積されたPMの酸化に必要な温度、即ち、PM連続再生温度Tes(バランスポイント)以下であるか否かを判定する。
【0052】
このステップS13の判定で排気ガスの温度TeがPM連続再生温度Tesより上である場合には、排気ガス中のPMは捕集と同時に酸化され、また、捕集されているPMも酸化除去されるので、触媒付フィルタ3は連続的に再生され、PM累積推定値PMsは減少又は維持されるので、そのままリターンする。
【0053】
そして、ステップS13の判定で排気ガスの温度TeがPM連続再生温度Tes以下である場合には、排気ガス中のPMは触媒付フィルタ3に蓄積されるので、PM累積推定値PMsが増加する。そのため、次のステップS14に行き、再生モード運転が必要で有るか否かを判定する。
【0054】
ステップS14の判定では、PM累積推定値PMsが所定の判定値PMsmax 以上であるか否かで、再生モード運転開始の要否を判定する。この判定で、再生モード運転開始が必要であると判定された場合には、ステップS20の再生モード運転に移り、再生モード運転が必要では無いと判定された場合には、そのままリターンする。
【0055】
ステップS20の再生モード運転は次のようにして行われる。
【0056】
先ず、ステップS21で低排気温度モード運転を行い、排気ガス温度を低くする。この低排気温度モード運転では、エンジン運転条件を変えて燃料の噴射時期を進角させて、排気ガス温度を低くする。あるいは、エンジン回転、負荷を低減したり、排気管内に冷たい空気を噴出したりする。また、エンジン回転、負荷が減少するタイミングに再生を合わせるような制御をしてもよい。
【0057】
そして、ステップS22で触媒温度Tdをチェックし、所定の触媒温度Td1より低くなるまで、ステップS21の低排気温度モード運転に戻り、また、排気ガス温度が下がり、触媒付フィルタ3の表面の触媒32の温度Tdも低下し、触媒温度Tdが所定の触媒温度Td1より低くなったことを確認したら、ステップS23のHC増量モード運転に移行する。
【0058】
この触媒温度の低下は触媒32の温度や触媒コート層31の温度等を直接計測して検知してもよいが、この計測は難しいので、排気ガス温度(DPF入口排気ガス温度)の監視から推定してもよく、触媒付きフィルタ3の下流側の排気ガス温度(DPF出口排気ガス温度)の監視から推定するようにしてもよい。例えば、一定の温度以下の排気ガス温度が所定の時間継続したら触媒温度も低下したと推定する。
【0059】
次のステップS23のHC増量モード運転では、燃料をポスト噴射(後噴射)したり、あるいは、燃料添加用噴射弁6から排気通路2内にHC(燃料)を噴射して、排気ガス中にHCを添加する。これにより、排気ガス中にHC、COを供給し、HC,CO及びO2 を大量に吸着・吸蔵物質33に吸着・吸蔵させる。
【0060】
なお、多段噴射が可能なコモンレール電子制御燃料噴射装置を備えているディーゼルエンジンでは、コモンレール電子制御燃料噴射装置の後噴射でHC添加を行うことができるので、燃料添加用噴射弁6を必要としない。
【0061】
このHC増量モード運転を所定の時間行った後、次のステップS24の高排気温度モード運転を行う。
【0062】
このステップS24の高排気温度モード運転は、噴射時期、点火時期を遅角(リタード)させたり、吸気絞りや排気絞りを行ったり、エンジンの回転数、負荷の増加する等のエンジンの運転制御により、排気ガス温度を150℃〜250℃程度以上に上昇させる。
【0063】
そして、この排気ガス温度の上昇により、吸着・吸蔵物質33に吸着・吸蔵されたHC,CO及びO2 を触媒31の表面付近に放出させる。この放出されたHC,COは貴金属触媒32Aの触媒作用により酸化されるので、貴金属触媒32AやPM酸化触媒32Bの表面の温度が急上昇する。
【0064】
そのため、触媒32の表面付近が触媒作用によって酸化可能な温度以上になるのでこの表面付近のPMも酸化される。このPMの酸化によって発生する熱により、触媒32上方のPMも酸化され発熱する。この連鎖反応の伝播により、触媒付フィルタ3に捕集されていたPM全体が酸化除去される。
【0065】
そして、この高排気温度モード運転を所定の時間行い、この高排気温度モード運転を終了し、ステップS25で、燃料噴射を元の噴射モードに戻したり、PM累積推定値PMsをリセットする(PMs=0)等の再生モード終了操作を行い、リターンする。
【0066】
この再生制御方法によれば、アイドルや低負荷等の排気温度が低いエンジン運転領域で、触媒付フィルタ3を再生する場合に、ステップS21とステップS23により、HC等の還元剤とO2 を吸着・吸蔵物質33に吸着・吸蔵でき、ステップS24でこの吸着・吸蔵物質33に吸着・吸蔵されたHC等の還元剤とO2 を放出させて、酸化させて、触媒32の表面温度を局部的に上昇できる。
【0067】
この触媒32の表面の急昇温により周辺のPMの酸化し、このPMの酸化によって発生する熱で、順次近傍のPMの酸化を促進し、捕集したPM全体を酸化除去できる。
【0068】
そして、この連続再生型DPFシステム1とその再生制御方法によれば、フィルタ再生制御に必要な温度を従来技術で必要とされていた350℃〜450℃程度から、150℃〜250℃程度まで下げることができる。
【0069】
従って、排気ガスの温度を余り高く上げる必要が無くなるので、排気ガス昇温のために極端な遅角噴射(例えば、30°ATDC〜50°ATDC)を行う必要が無くなるため、この極端な遅角噴射によるオイルダイリュウション(極端に後噴射された燃料が、シリンダ内壁に衝突してシリンダ壁を伝わってオイルパンに落ちて、潤滑油が燃料で希釈される現象)を防止できる。
【0070】
【発明の効果】
以上の説明したように、本発明の連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタ(DPF)システムとその再生制御方法によれば、次のような効果を奏することができる。
【0071】
アイドルや低負荷等の排気温度が低いエンジン運転領域で、触媒付フィルタを再生する場合に、排気ガスの温度を全体的に昇温するのではなく、低排気温度モード運転でHC等の還元剤と酸素を吸着・吸蔵物質に吸着・吸蔵させ、次の高排気温度モード運転で吸着・吸蔵物質から放出されるHC等の還元剤と酸素を触媒表面近傍で酸化させ、この酸化による熱で触媒表面を局部的に急昇温させることができる。
【0072】
そして、この局部的な昇温で、触媒表面近傍のPMを酸化し、この酸化で発生する熱を利用して、周辺のPMの酸化を順次進行させて、捕集したPM全体を酸化除去することができる。
【0073】
そのため、排気ガスを昇温させるためのエネルギー供給を少なくでき、燃費を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る実施の形態の連続再生型パティキュレートフィルタシステムの構成図である。
【図2】本発明に係る実施の形態の触媒付フィルタの模式的な構成図である。連続再生型パティキュレートフィルタシステムの再生制御方法を示すフロー図である。
【図3】本発明に係る実施の形態の触媒付フィルタに担持させる吸着・吸蔵物質の温度特性を示す図である。
【図4】本発明に係る実施の形態の連続再生型パティキュレートフィルタシステムの再生制御方法の一例を示すフロー図である。
【図5】吸着・吸蔵物質を担持した場合のPM浄化のメカニズムを説明するための模式図であり、排気ガス温度が低い状態をを示す図である。
【図6】吸着・吸蔵物質を担持した場合のPM浄化のメカニズムを説明するための模式図であり、排気ガス温度が高い状態をを示す図である。
【図7】従来技術の酸化触媒を配設した連続再生型DPFシステムの一例を示す構成図である。
【図8】従来技術の酸化触媒付フィルタを備えた連続再生型DPFシステムの一例を示す構成図である。
【図9】従来技術のPM酸化触媒付フィルタを備えた連続再生型DPFシステムの一例を示す構成図である。
【符号の説明】
E ディーゼルエンジン
1 連続再生型パティキュレートフィルタシステム
2 排気通路
3 触媒付フィルタ
32A 酸化触媒
32B PM酸化触媒
33 吸着・吸蔵物質
40 再生制御手段
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a continuous regeneration type diesel particulate filter system that collects particulate matter of a diesel engine and purifies exhaust gas, and a regeneration control method thereof.
[0002]
[Prior art]
The amount of particulate matter discharged from diesel engines (PM: Particulate: hereinafter referred to as PM) is being regulated more and more year by year with NOx, CO, HC, etc., and this particulate matter filter (DPF) : Diesel Particulate Filter (hereinafter referred to as DPF), and a technique for reducing the amount of PM discharged to the outside has been developed.
[0003]
The DPF that directly collects PM includes a ceramic monolith honeycomb wall flow type filter, a fiber type filter made of ceramic or metal fiber, and an exhaust gas purification device using these DPFs. Like other exhaust gas purification devices, is installed in the middle of the exhaust pipe of the engine to purify and discharge exhaust gas generated in the engine.
[0004]
However, this PM trapping filter clogs as PM is trapped, and the exhaust gas pressure (exhaust pressure) increases in proportion to the amount of PM trapped. Several methods and systems have been developed that need to be removed.
[0005]
One of these systems is a system that burns and removes PM by heating the filter with an electric heater or burner, or backwashes by flowing air in the reverse direction. Since the filter is regenerated by oxidizing the PM by supplying this energy, there is a problem that fuel consumption is deteriorated and regeneration control is difficult.
[0006]
In addition, when these systems are adopted, two exhaust passages with DPF are provided, and in many cases, PM collection and filter regeneration are repeated alternately, which increases the system size and costs. It tends to be expensive.
[0007]
In order to cope with these problems, a continuous regeneration type DPF system as shown in FIGS. 7 to 9 has been proposed.
[0008]
FIG. 7 shows an example of a continuous regeneration type DPF system (NO 2 regeneration type DPF system) using nitrogen dioxide (NO 2 ). This continuous regeneration type DPF system 1A is arranged on the upstream side of the wall flow type filter 3Ab. Thus, the oxidation catalyst 3Aa, which is composed of the oxidation catalyst 3Aa and carries platinum or the like on the upstream side, oxidizes nitrogen monoxide (NO) in the exhaust gas (2NO + O 2 → 2NO 2 ) to form nitrogen dioxide (NO 2 ), And the nitrogen dioxide (NO 2 ) is used to oxidize the PM collected by the downstream filter 3Ab to carbon dioxide (CO 2 ) to remove the PM.
[0009]
Since the oxidation of PM by nitrogen dioxide (NO 2 ) (2NO 2 + C → 2NO + CO 2 ) is performed at a lower temperature than the oxidation of PM by oxygen (O 2 ), the energy supply from the outside is reduced. Therefore, the filter can be regenerated by oxidizing and removing the PM while continuously collecting the PM by utilizing the thermal energy in the exhaust gas.
[0010]
Further, a continuous regeneration type DPF system (integrated NO 2 regeneration DPF system) 1B shown in FIG. 8 is an improvement of the system 1A of FIG. 7, and an oxidation catalyst 32A is replaced with a wall surface of a wall flow type catalytic filter 3B. The wall surface is subjected to oxidation of nitric oxide (NO) in the exhaust gas and oxidation of PM by nitrogen dioxide (NO 2 ). This simplifies the system.
[0011]
A continuous regeneration type DPF system (a DPF system with a PM oxidation catalyst) 1C shown in FIG. 9 includes a noble metal oxidation catalyst 32A such as platinum (Pt) and a PM oxidation catalyst 32B of a wall flow type PM oxidation catalyst-attached filter 3C. It is applied to the wall surface, and PM is oxidized from a lower temperature on the wall surface.
[0012]
The PM oxidation catalyst 32B is a catalyst that directly oxidizes PM with oxygen (O 2 ) in the exhaust gas, and is formed of an oxide oxidation catalyst such as cerium dioxide (CeO 2 ).
[0013]
In the continuous regeneration type DPF system 1C, in a low-temperature oxidation region (about 350 ° C. to 450 ° C.), PM is oxidized using a reaction that oxidizes nitric oxide (NO) of the oxidation catalyst 32A to nitrogen dioxide (NO 2 ). Oxidation with nitrogen dioxide (NO 2 ), and in the intermediate temperature oxidation range (about 400 ° C. to 600 ° C.), a reaction (4CeO 2 + C → 2Ce) that directly oxidizes PM with oxygen (O 2 ) in the exhaust gas of the PM oxidation catalyst 32B 2 O 3 + CO 2 , 2Ce 2 O 3 + O 2 → 4CeO 2, etc.) In a high-temperature oxidation region (about 600 ° C. or higher) higher than the temperature at which PM burns with oxygen (O 2 ) in the exhaust gas PM is oxidized by oxygen (O 2 ) in the exhaust gas.
[0014]
In these continuous regeneration type DPF systems, by utilizing oxidation of PM by a catalyst or nitrogen dioxide, the temperature at which PM can be oxidized is lowered, and PM is oxidized and removed while collecting PM.
[0015]
[Problems to be solved by the invention]
However, even in these continuous regeneration type DPF systems, it is still necessary to raise the exhaust gas temperature to about 350 ° C. Therefore, the engine operating state with a low exhaust temperature and the engine with low nitrogen monoxide (NO) emission In this operating state, the catalyst temperature decreases and the catalytic activity decreases, or since nitric oxide (NO) is insufficient, the above reaction does not occur, and PM cannot be regenerated by oxidizing the PM. However, there is a problem that the filter is clogged due to the continued accumulation of the filter on the filter.
[0016]
Since the exhaust pressure increases due to the clogging of the filter, the fuel consumption deteriorates. Further, when the clogging progresses and the exhaust pressure becomes excessively high, the engine is stopped and cannot be restarted. There is a possibility that it will develop into a situation.
[0017]
For example, during idle operation, low speed operation, downhill engine braking operation, etc., fuel hardly burns and low temperature exhaust gas flows into the continuous regeneration type DPF device, so the temperature of the catalyst decreases. As a result, the catalytic activity decreases.
[0018]
In particular, when an automobile equipped with this continuous regeneration type DPF system is used for courier service or the like and travels in an urban area, there are many engine operating conditions with low exhaust gas temperature. In many cases, it is necessary to perform control for increasing the temperature.
[0019]
In the European emission control mode (ECE + EUDC), the DPF inlet exhaust gas temperature is about 350 ° C. at most, and in most cases about 200 ° C., so even if the exhaust gas temperature is low Therefore, it is an important problem to oxidize and remove PM.
[0020]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to enable PM to be removed by oxidation in a continuous regeneration type diesel particulate filter system even when the exhaust gas is at a low temperature. It is an object of the present invention to provide a continuous regeneration type diesel particulate filter system and a regeneration control method therefor that can improve the fuel efficiency with less energy for raising the exhaust gas.
[0021]
[Means for Solving the Problems]
A continuous regeneration type particulate filter system (continuous regeneration type DPF system) for achieving the above object is configured as follows.
[0022]
1) A filter with a catalyst that collects particulate matter in the exhaust gas of an engine and oxidizes and removes the collected particulate matter with a catalyst, and a regeneration control unit that performs control for regeneration of the filter with catalyst. In the continuous regeneration type diesel particulate filter system, the filter with a catalyst includes a noble metal catalyst and a PM oxidation catalyst, and adsorbs and occludes the reducing agent and oxygen at a low temperature, and the adsorbed and occluded reducing agent and oxygen at a high temperature. The adsorbing / occluding substance to be released, and when the regeneration control means performs a low exhaust temperature operation to lower the exhaust temperature during the regeneration operation, and confirms that the catalyst temperature has become lower than the predetermined catalyst temperature, A reducing agent increasing operation is performed to increase the reducing agent in the exhaust gas in the exhaust passage, and the reducing agent and oxygen are adsorbed and stored in the adsorbing / occluding substance, and the reducing agent increasing operation is performed. After, performs high exhaust temperature operation to a higher exhaust temperature state, configured to perform control of oxidizing the reducing agent said to release the reductant and oxygen is adsorbed in the adsorption and storage material.
[0023]
This reducing agent is engine fuel such as hydrocarbon (HC) or carbon monoxide (CO), etc. Engine fuel injection control such as post-injection (post-injection) or addition of reducing agent provided in the exhaust passage The exhaust gas is supplied to the exhaust gas by valve control such as a fuel injection valve and a fuel addition fuel injection valve.
[0024]
2) In the continuous regeneration type diesel particulate filter system, the noble metal catalyst is formed of any one of platinum, palladium, copper, or a combination thereof, and the PM oxidation catalyst is formed of an oxide oxidation catalyst. The adsorption / occlusion material is formed of zeolite or silica.
[0025]
FIG. 3 shows an example of the temperature characteristics of adsorption, occlusion and release of HC, CO and O 2 of this adsorption / occlusion material.
[0026]
And the regeneration control method in these continuous regeneration type diesel particulate filter systems is constituted as follows.
[0027]
1) It includes a filter with a catalyst that collects particulate matter in the exhaust gas of the engine and oxidizes and removes the collected particulate matter with a catalyst. The filter with catalyst includes a noble metal catalyst and a PM oxidation catalyst, This is a regeneration control method in a continuous regeneration type diesel particulate filter system that is formed by adsorbing / occluding a reducing agent and oxygen at a low temperature, and comprising an adsorbing / occluding material that releases the adsorbed / occluded reducing agent and oxygen at a high temperature. And
During regeneration operation, perform low exhaust temperature operation to lower the exhaust temperature, lower the exhaust gas temperature, and confirm that the catalyst temperature has become lower than the predetermined catalyst temperature. a suction-occluding step of adsorbed and occluded reducing agent and oxygen to the adsorption and storage material by performing a reducing agent quantity increasing operation to increase the reducing agent, high exhaust temperature operation to a high state of the exhaust temperature after the reducing agent quantity increasing operation And a release step for releasing oxygen and the reducing agent adsorbed on the adsorption / occlusion material .
[0029]
This low exhaust temperature operation is performed by advancing the fuel injection timing and ignition timing in the fuel injection of the engine, reducing the rotation speed and load, or introducing cold air into the exhaust pipe.
[0030]
Further, the reducing agent increasing operation is performed by post-injecting in the fuel injection of the engine or by injecting the reducing agent from a reducing agent addition injection valve provided in the exhaust passage.
[0031]
The high exhaust temperature operation is performed by retarding the fuel injection timing or ignition timing in the engine fuel injection or increasing the rotational speed or load.
[0032]
[PM purification mechanism]
Next, the mechanism of the particulate matter (PM) purification when using this adsorbing / occluding substance that adsorbs / occludes and releases HC, CO and O 2 will be described with reference to FIGS. 5 and 6. FIG.
[0033]
During the regeneration operation of the filter, by first reducing the exhaust gas temperature and supplying a reducing agent such as HC and CO into the exhaust gas, the adsorbed and occluded substance 33 has HC and CO as shown in FIG. And O 2 is adsorbed and occluded in large quantities.
[0034]
Next, by raising the exhaust gas temperature by engine operation control or the like, the adsorbed / occluded substance 33 releases HC, CO, and O 2 from the adsorbed / occluded substance 33 as shown in FIG. Since the released HC and CO are oxidized by the catalytic action of the catalyst 32, the temperature of the surface of the catalyst 32 rapidly increases.
[0035]
Due to this temperature increase, the vicinity of the surfaces of the oxidation catalyst 32A and the PM catalyst 32B of the catalyst 32 becomes higher than the temperature at which PM undergoes an oxidation reaction, so that the collected PM is oxidized by NO 2 or O 2 . The ambient temperature further increases due to the heat of this oxidation reaction, and the PM above the catalyst is also oxidized. Since the entire collected PM can be oxidized by the chain reaction of the temperature increase due to this oxidation and the PM oxidation caused by the temperature increase, the filter can be regenerated.
[0036]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a regeneration control method for a continuous regeneration type diesel particulate filter system (hereinafter referred to as a continuous regeneration type DPF system) according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0037]
FIG. 1 shows a configuration of a continuous regeneration type DPF system 1 according to this embodiment. The continuous regeneration type DPF system 1 includes a filter with catalyst 3 provided in the exhaust passage 2 of the engine E and a regeneration control means 40.
[0038]
As shown in FIG. 2, the filter with catalyst 3 is formed of a monolith honeycomb wall flow type filter in which the inlets and outlets of the channels of the porous ceramic honeycomb are alternately sealed. A porous catalyst coat layer 31 that supports the catalyst 32 is provided on the wall surface 30.
[0039]
This catalyst 32 has oxidation activity for HC, CO and PM, and has a noble metal catalyst 32A such as platinum (Pt), palladium (Pd) and copper (Cu), and a PM oxidation catalyst 32B such as cerium dioxide (CeO 2 ). And formed.
[0040]
In the present invention, as shown in FIG. 2, an adsorbed / occluded substance (adsorbed / occluded) that adsorbs / occludes HC, CO, and O 2 on the porous catalyst coat layer 31 having a large surface area of the filter with catalyst 3 (see FIG. 2). Adsorption / occlusion material) 33 is supported. The adsorption / occlusion material 33 is formed of zeolite, silica, or the like, and adsorbs and occludes HC, CO and O 2 at a temperature lower than about 150 ° C. to 250 ° C. as shown in FIG. shows the temperature characteristic of releasing CO and O 2.
[0041]
Further, the regeneration control means 40 is usually configured to be included in a control device (ECU: engine control unit) 50 that performs overall control of engine operation, and the DPF inlet exhaust gas temperature on the exhaust inlet side of the filter with catalyst 3. An output from the sensor 51 and the DPF differential pressure sensor 52 that detects the differential pressure before and after the filter with catalyst 3 is input, and control for regeneration of the filter with catalyst 3 is performed.
[0042]
In this regeneration control, in addition to the change in the exhaust gas temperature, a reducing agent such as HC (fuel) is supplied. When the engine fuel injection pump system 4 is not an electronically controlled injection device such as a common rail, In order to supply the reducing agent, a fuel addition injection valve (exhaust pipe HC addition injection valve) 6 is arranged on the upstream side of the filter 3 with catalyst, and the fuel addition injection valve 6 supplies the reducing agent.
[0043]
[Playback control method]
next. A regeneration control method in the continuous regeneration DPF system 1 having the above configuration will be described.
[0044]
This regeneration control method is performed according to a regeneration control flow as illustrated in FIG.
[0045]
For ease of explanation, these illustrated flows are shown as flows that are repeatedly called in parallel with the control flow of the engine E.
[0046]
That is, in parallel with the operation control of the engine E, this flow is repeatedly called and executed at regular intervals, and when the control of the engine E is finished, this flow is not called and the filter regeneration control is substantially finished. It is configured to do.
[0047]
In the regeneration control flow of the present invention, as shown in FIG. 4, in step S10, the start of regeneration mode operation is determined by checking the degree of filter clogging with the PM accumulated estimated value PMs, and this PM accumulated estimated value PMs. If it exceeds the predetermined determination value PMsmax, the low exhaust temperature mode operation, the HC increase mode operation, and the high exhaust temperature mode operation are performed in step S20 to regenerate the filter with catalyst 3.
[0048]
First, when the regeneration control flow is started, the regeneration mode operation start determination in step S10 is entered, and the PM collection value PMt is calculated in step S11. The PM collection value PMt is input in advance based on the torque Q indicating the operating state of the engine E, the engine speed Ne, the DPF inlet exhaust gas temperature T1 measured by the DPF inlet exhaust gas temperature sensor 51, and the like. It is calculated from the difference between the PM emission amount calculated from the map data of the PM emission map and the PM purification amount.
[0049]
Alternatively, the PM accumulation amount PMt collected by the filter with catalyst 3 is calculated from a comparison between the DPF loss differential pressure detected by the DPF differential pressure sensor 52 and a DPF differential pressure map input in advance.
[0050]
In the next step S12, the PM accumulated amount PMt is cumulatively calculated in consideration of time, thereby calculating the PM cumulative estimated value PMs.
[0051]
In the next step S13, the temperature Te of the exhaust gas discharged from the engine E is equal to or lower than the temperature necessary for oxidizing the PM collected and accumulated in the filter with catalyst 3, that is, the PM continuous regeneration temperature Tes (balance point). It is determined whether or not.
[0052]
If the exhaust gas temperature Te is higher than the PM continuous regeneration temperature Tes in the determination of step S13, PM in the exhaust gas is oxidized simultaneously with the collection, and the collected PM is also oxidized and removed. Therefore, the catalyst-equipped filter 3 is continuously regenerated, and the PM accumulated estimated value PMs is reduced or maintained, so that the process returns.
[0053]
If the exhaust gas temperature Te is equal to or lower than the PM continuous regeneration temperature Tes as determined in step S13, PM in the exhaust gas is accumulated in the filter with catalyst 3, so that the PM accumulated estimated value PMs increases. Therefore, it goes to the next step S14 to determine whether or not the regeneration mode operation is necessary.
[0054]
In the determination in step S14, it is determined whether or not it is necessary to start the regeneration mode operation based on whether or not the PM accumulated estimated value PMs is equal to or greater than a predetermined determination value PMsmax. If it is determined in this determination that the regeneration mode operation needs to be started, the process proceeds to the regeneration mode operation in step S20, and if it is determined that the regeneration mode operation is not necessary, the process directly returns.
[0055]
The regeneration mode operation in step S20 is performed as follows.
[0056]
First, in step S21, the low exhaust temperature mode operation is performed to lower the exhaust gas temperature. In this low exhaust temperature mode operation, the engine operating conditions are changed to advance the fuel injection timing to lower the exhaust gas temperature. Alternatively, engine rotation and load are reduced, or cold air is blown into the exhaust pipe. Alternatively, control may be performed so that regeneration is synchronized with the timing at which the engine speed and load decrease.
[0057]
Then, the catalyst temperature Td is checked in step S22, and the operation returns to the low exhaust gas temperature mode operation in step S21 until the temperature becomes lower than the predetermined catalyst temperature Td1, and the exhaust gas temperature decreases, and the catalyst 32 on the surface of the filter 3 with catalyst 3 is displayed. When it is confirmed that the catalyst temperature Td is lower than the predetermined catalyst temperature Td1, the operation proceeds to the HC increase mode operation in step S23.
[0058]
This decrease in the catalyst temperature may be detected by directly measuring the temperature of the catalyst 32, the temperature of the catalyst coat layer 31, etc., but since this measurement is difficult, it is estimated from monitoring of the exhaust gas temperature (DPF inlet exhaust gas temperature). Alternatively, it may be estimated from monitoring of the exhaust gas temperature (DPF outlet exhaust gas temperature) on the downstream side of the filter with catalyst 3. For example, if the exhaust gas temperature below a certain temperature continues for a predetermined time, it is estimated that the catalyst temperature has also decreased.
[0059]
In the HC increase mode operation of the next step S23, fuel is post-injected (post-injection), or HC (fuel) is injected into the exhaust passage 2 from the fuel addition injection valve 6, and HC is injected into the exhaust gas. Add. As a result, HC and CO are supplied into the exhaust gas, and a large amount of HC, CO and O 2 is adsorbed and occluded in the adsorbed and occluded substance 33.
[0060]
Note that in a diesel engine equipped with a common rail electronically controlled fuel injection device capable of multistage injection, HC can be added by post injection of the common rail electronically controlled fuel injection device, so that the fuel addition injection valve 6 is not required. .
[0061]
After the HC increase mode operation is performed for a predetermined time, the high exhaust temperature mode operation in the next step S24 is performed.
[0062]
The high exhaust temperature mode operation in step S24 is performed by engine operation control such as retarding the injection timing and ignition timing (retarding), performing intake throttling and exhaust throttling, and increasing the engine speed and load. The exhaust gas temperature is raised to about 150 ° C. to 250 ° C. or higher.
[0063]
As the exhaust gas temperature rises, HC, CO, and O 2 adsorbed and occluded by the adsorbed and occluded substance 33 are released near the surface of the catalyst 31. Since the released HC and CO are oxidized by the catalytic action of the noble metal catalyst 32A, the temperatures of the surfaces of the noble metal catalyst 32A and the PM oxidation catalyst 32B rapidly increase.
[0064]
Therefore, since the vicinity of the surface of the catalyst 32 reaches a temperature at which it can be oxidized by the catalytic action, the PM near the surface is also oxidized. Due to the heat generated by the oxidation of PM, the PM above the catalyst 32 is also oxidized and generates heat. Due to the propagation of this chain reaction, the entire PM collected in the filter with catalyst 3 is oxidized and removed.
[0065]
Then, the high exhaust temperature mode operation is performed for a predetermined time, and the high exhaust temperature mode operation is terminated. In step S25, the fuel injection is returned to the original injection mode, or the PM cumulative estimated value PMs is reset (PMs = Perform a playback mode end operation such as 0) and return.
[0066]
According to this regeneration control method, when the catalyst-equipped filter 3 is regenerated in an engine operating region where the exhaust temperature is low, such as idle or low load, the reducing agent such as HC and O 2 are adsorbed in steps S21 and S23. -It can be adsorbed and occluded in the occluded substance 33, and in step S24, the reducing agent such as HC adsorbed and occluded in this adsorbed / occluded substance 33 and O 2 are released and oxidized, and the surface temperature of the catalyst 32 is locally Can rise to.
[0067]
The surrounding PM is oxidized by the rapid temperature rise of the surface of the catalyst 32, and the heat generated by the oxidation of the PM can sequentially promote the oxidation of the nearby PM, and the entire collected PM can be oxidized and removed.
[0068]
And according to this continuous regeneration type DPF system 1 and its regeneration control method, the temperature required for filter regeneration control is lowered from about 350 ° C. to 450 ° C. required in the prior art to about 150 ° C. to 250 ° C. be able to.
[0069]
Accordingly, since it is not necessary to raise the temperature of the exhaust gas too high, it is not necessary to perform extreme retarded injection (for example, 30 ° ATDC to 50 ° ATDC) for raising the exhaust gas temperature. It is possible to prevent oil dilution caused by injection (a phenomenon in which extremely post-injected fuel collides with the cylinder inner wall, travels along the cylinder wall, falls into the oil pan, and the lubricating oil is diluted with fuel).
[0070]
【The invention's effect】
As described above, according to the continuous regeneration type diesel particulate filter (DPF) system and the regeneration control method thereof of the present invention, the following effects can be obtained.
[0071]
When regenerating a filter with a catalyst in an engine operation region where the exhaust temperature is low such as idle or low load, the exhaust gas temperature is not raised entirely, but a reducing agent such as HC is operated in low exhaust temperature mode operation. And oxygen are adsorbed and occluded in the adsorbed and occluded material, and the reducing agent such as HC and oxygen released from the adsorbed and occluded material in the next high exhaust gas temperature mode operation is oxidized in the vicinity of the catalyst surface, and the heat generated by this oxidation causes the catalyst The surface can be rapidly heated locally.
[0072]
Then, with this local temperature rise, the PM near the catalyst surface is oxidized, and the heat generated by this oxidation is used to sequentially oxidize the surrounding PM, thereby oxidizing and removing the entire collected PM. be able to.
[0073]
Therefore, energy supply for raising the temperature of the exhaust gas can be reduced, and fuel consumption can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a continuous regeneration type particulate filter system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a filter with a catalyst according to an embodiment of the present invention. It is a flowchart which shows the reproduction | regeneration control method of a continuous reproduction | regeneration type particulate filter system.
FIG. 3 is a diagram showing temperature characteristics of an adsorbed / occluded substance carried on a catalyst-attached filter according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a flowchart showing an example of a regeneration control method of the continuous regeneration type particulate filter system according to the embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a schematic diagram for explaining the mechanism of PM purification when an adsorbed / occluded substance is carried, and shows a state where the exhaust gas temperature is low.
FIG. 6 is a schematic diagram for explaining the mechanism of PM purification when an adsorbed / occluded substance is carried, and shows a state where the exhaust gas temperature is high.
FIG. 7 is a configuration diagram showing an example of a continuous regeneration type DPF system provided with an oxidation catalyst according to the prior art.
FIG. 8 is a configuration diagram showing an example of a continuous regeneration type DPF system provided with a filter with an oxidation catalyst according to the prior art.
FIG. 9 is a configuration diagram showing an example of a continuous regeneration type DPF system provided with a filter with a PM oxidation catalyst according to the prior art.
[Explanation of symbols]
E diesel engine 1 continuous regeneration particulate filter system 2 exhaust passage 3 filter 32A with catalyst 32A oxidation catalyst 32B PM oxidation catalyst 33 adsorption / occlusion material 40 regeneration control means

Claims (3)

エンジンの排気ガス中の粒子状物質を捕集すると共に捕集した粒子状物質を触媒により酸化除去する触媒付フィルタと該触媒付フィルタの再生用の制御を行う再生制御手段とを備えた連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタシステムにおいて、前記触媒付フィルタが、貴金属触媒とPM酸化触媒を備えると共に、低温で還元剤及び酸素を吸着・吸蔵し、該吸着・吸蔵した還元剤及び酸素を高温で放出する吸着・吸蔵物質を備え、前記再生制御手段が、再生運転時に、排気温度を低い状態にする低排気温度運転を行い、触媒温度が所定の触媒温度よりも低くなったことを確認したら、排気通路の排気ガス中の還元剤を増加させる還元剤増量運転を行って、前記吸着・吸蔵物質に還元剤及び酸素を吸着・吸蔵させ、前記還元剤増量運転の後に、排気温度を高い状態にする高排気温度運転を行って、前記吸着・吸蔵物質に吸着させた還元剤及び酸素を放出させて還元剤を酸化する制御を行うことを特徴とする連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタシステム。Continuous regeneration provided with a filter with a catalyst that collects particulate matter in the exhaust gas of an engine and oxidizes and removes the collected particulate matter with a catalyst, and a regeneration control means for controlling the regeneration of the filter with catalyst. In the type diesel particulate filter system, the catalyst filter includes a noble metal catalyst and a PM oxidation catalyst, adsorbs and occludes the reducing agent and oxygen at a low temperature, and releases the adsorbed and occluded reducing agent and oxygen at a high temperature. When the regeneration control means includes an adsorption / occlusion material and the regeneration control unit performs a low exhaust temperature operation for reducing the exhaust temperature during the regeneration operation, and confirms that the catalyst temperature has become lower than the predetermined catalyst temperature, the exhaust passage The reducing agent increasing operation for increasing the reducing agent in the exhaust gas is performed, the reducing agent and oxygen are adsorbed and stored in the adsorption / occlusion material, and the reducing agent increasing operation is performed. To, by performing a high exhaust temperature operation to high exhaust temperature conditions, the continuous regeneration type, characterized in that for controlling the adsorption and storage material to release the reductant and oxygen adsorbed to oxidize the reducing agent Diesel particulate filter system. 前記貴金属触媒が白金、パラジウム、銅のいずれか一つ又はその組合せで形成され、前記PM酸化触媒が酸化物酸化触媒で形成され、前記吸着・吸蔵物質がゼオライト又はシリカで形成されることを特徴とする請求項1記載の連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタシステム。  The noble metal catalyst is formed of any one or a combination of platinum, palladium, and copper, the PM oxidation catalyst is formed of an oxide oxidation catalyst, and the adsorption / occlusion material is formed of zeolite or silica. The continuous regeneration type diesel particulate filter system according to claim 1. エンジンの排気ガス中の粒子状物質を捕集すると共に捕集した粒子状物質を触媒により酸化除去する触媒付フィルタを備え、該触媒付フィルタが、貴金属触媒とPM酸化触媒を備えると共に、低温で還元剤及び酸素を吸着・吸蔵し、該吸着・吸蔵した還元剤及び酸素を高温で放出する吸着・吸蔵物質を備えて形成された連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタシステムにおける再生制御方法であって、
再生運転時に、排気温度を低い状態にする低排気温度運転を行って、排気ガス温度を低くし、触媒温度が所定の触媒温度よりも低くなったことを確認したら、排気通路の排気ガス中の還元剤を増加させる還元剤増量運転を行って前記吸着・吸蔵物質に還元剤及び酸素を吸着・吸蔵させる吸着・吸蔵ステップと、前記還元剤増量運転後に排気温度を高い状態にする高排気温度運転により前記吸着・吸蔵物質に吸着させた還元剤及び酸素を放出させる放出ステップとを含むことを特徴とする再生制御方法。
A filter with a catalyst that collects particulate matter in the exhaust gas of the engine and oxidizes and removes the collected particulate matter with a catalyst. The filter with catalyst includes a noble metal catalyst and a PM oxidation catalyst, and at a low temperature. A regenerative control method in a continuously regenerating diesel particulate filter system formed by adsorbing / occluding a reducing agent and oxygen, and comprising an adsorbing / occluding substance that releases the adsorbed / occluded reducing agent and oxygen at a high temperature,
During regeneration operation, perform low exhaust temperature operation to lower the exhaust temperature, lower the exhaust gas temperature, and confirm that the catalyst temperature has become lower than the predetermined catalyst temperature. a suction-occluding step of adsorbed and occluded reducing agent and oxygen to the adsorption and storage material by performing a reducing agent quantity increasing operation to increase the reducing agent, high exhaust temperature operation to a high state of the exhaust temperature after the reducing agent quantity increasing operation And a release step for releasing oxygen and the reducing agent adsorbed on the adsorption / occlusion substance .
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