JP4233393B2 - 排気浄化装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディーゼルエンジンなどのエンジンに適用される排気浄化装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より、ディーゼルエンジンにおいては、排気ガスが流通する排気管の途中に、酸素共存下でも選択的にNOxを還元剤と反応させる性質を備えた選択還元型触媒(選択還元型触媒)を装備し、該選択還元型触媒の上流側に必要量の還元剤を添加して該還元剤を選択還元型触媒上で排気ガス中のNOx(窒素酸化物)と還元反応させ、これによりNOxの排出濃度を低減し得るようにしたものがある。
【0003】
例えば、この種の選択還元型触媒としては、白金,パラジウムなどの貴金属触媒や、バナジウム,銅,鉄の酸化物などの卑金属触媒が前述した如き性質を有するものとして既に知られているが、これらの選択還元型触媒の活性温度域(温度ウィンドウ)は一般的に狭く、ディーゼルエンジンの排気温度範囲の一部でしかNOxを浄化できていないのが現状であり、選択還元型触媒の活性温度域の拡大、特に低温活性の向上が今後の大きな課題となっている。
【0004】
そこで、本発明者らは、選択還元型触媒の前段に酸化触媒を配置して該酸化触媒により排気ガス中のNOを酸化して酸化力の強いNO2を生成し、このような酸化力の強いNO2を選択還元型触媒に導くことにより該選択還元型触媒上での還元剤による還元反応を促進し、通常の選択還元型触媒の単独使用の場合より低い温度域から還元反応が起こるようにすることを創案するに到った(例えば、特許文献1参照)。
【0005】
【特許文献1】
特開2002−161732号公報
【0006】
尚、プラント等における工業的な排煙脱硝処理の分野では、還元剤にアンモニア(NH3)を用いてNOxを還元浄化する手法の有効性が既に広く知られているところであるが、自動車の場合には、アンモニアのような有毒な物質を搭載して走行することに関し安全確保が困難であるため、近年においては、毒性のない尿素水を還元剤として使用することが研究されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このように選択還元型触媒の前段に酸化触媒を装備したとしても、その還元反応時における十分な触媒活性を得るのに約200℃以上の排気温度は必要となるので、排気温度が200℃を下まわるような低い運転状態(一般的に低負荷運転領域に排気温度が低い領域が拡がっている)が続くと、NOx低減率がなかなか高まらないという問題があり、例えば、都市部の路線バス等のように渋滞路ばかりを走行するような運行形態の車両では、必要な所定温度以上での運転が長く継続しないため、NOx低減率が低いまま推移してしまって良好なNOx低減効果を得ることができなかった。
【0008】
本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、排気温度の低い運転状態が長く続くような運行形態の車両であっても、従来より低い排気温度から良好なNOx低減効果を得られるようにすることを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明は、エンジンの排気管途中に装備されて排気ガス中のNOxを酸化して硝酸塩の状態で一時的に吸蔵し且つ排気ガス中の酸素濃度の低下時に還元剤の介在によりNOxを分解放出するNOx吸蔵材と、該NOx吸蔵材より上流側に装備された酸化触媒と、該酸化触媒より上流側で排気ガス中に燃料を還元剤として添加する燃料添加手段と、前記NOx吸蔵材の直後に装備されて酸素共存下でも選択的にNOxをアンモニアと反応させ得る選択還元型触媒と、該選択還元型触媒の入側で排気ガス中に還元剤として尿素水を添加する尿素水添加手段とを備え、
前記燃料添加手段は、エンジンの各気筒に対し燃料を噴射する燃料噴射装置と、該燃料噴射装置に対しメイン噴射に続いて圧縮上死点より遅い非着火のタイミングでポスト噴射を行わしめる制御装置とにより構成され、
前記制御装置は、更にポスト噴射の実行時にメイン噴射に先立ちパイロット噴射を行い且つ通常の噴射時期より若干遅いタイミングでメイン噴射を行うように構成され、
前記NO x 吸蔵材の再生制御を行う際には、前記パイロット噴射、メイン噴射、ポスト噴射に関する現在の運転状態に対応した噴射タイミング及び噴射量が読み出されて燃料の噴射タイミング及び噴射量を制御し、そして排気温度が230℃以上になっている条件下でのみ、尿素水の噴射に関する現在の運転状態に対応した尿素水の噴射量が読み出されて尿素水の添加量が調整されるように構成されたことを特徴とする排気浄化装置、に係るものである。
【0010】
而して、このようにすれば、酸化触媒を通過することにより排気ガス中のNOxの大半を占めるNOが反応性の高いNO2となり、このNO2がNOx吸蔵材上で効率良く硝酸塩の状態で吸蔵されることになるので、NOx吸蔵材におけるNOxの吸蔵反応が著しく促進されて従来より低い排気温度から高いNOx低減率が得られ、その直後の選択還元型触媒が活性温度域にない状態でもNOxの低減化を図ることが可能となる。
【0011】
即ち、排気ガス中のNOxの大半を占めるNOがそのままNOx吸蔵材に吸蔵される場合には、該NOx吸蔵材の触媒作用によりNOが酸素と結びついてNO2となってからNOx吸蔵材と反応し、ここで硝酸塩を生成して吸蔵されることになるが、NOx中に反応性の高いNO2が予め増加していれば、このNO2が一足飛びにNOx吸蔵材と反応して硝酸塩を生成する反応へと移行して吸蔵反応が効率良く進むことになる。
【0012】
また、NOxの吸蔵量が増大して飽和量に達してしまうと、それ以上のNOxを吸蔵できなくなるため、吸蔵したNOxをNOx吸蔵材から分解放出させる必要があるが、そのような場合には、燃料添加手段により酸化触媒の上流側で排気ガス中に燃料を添加すれば良い。
【0013】
このようにすれば、NOx吸蔵材の上流側にある酸化触媒にて未燃の炭化水素が酸素と反応して熱分解することによりCOや水素が生じ、これらCOや水素の増加により還元性雰囲気が高められ、しかも、その酸化触媒上での酸化反応により生じた反応熱により酸化触媒を通過する排気ガスが大幅に昇温される結果、NOx吸蔵材からのNOxの分解放出反応が著しく促進される。
【0014】
そして、前述の酸化触媒での酸化反応及びNOx吸蔵材での分解放出反応を経て昇温した排気ガスが選択還元型触媒に導入されることで該選択還元型触媒の触媒床温度が上昇して活性が高まるので、このNOx吸蔵材でのNOx放出時に後段の選択還元型触媒に対し尿素水を添加すれば、該尿素水がアンモニアと炭酸ガスに熱分解されて、活性状態にある選択還元型触媒上で排気ガス中のNOxがアンモニアにより良好に還元浄化される。
【0015】
即ち、仮にNOx吸蔵材からNOxを分解放出させる再生時期が排気温度の低い運転状態にあったとしても、NOx吸蔵材を再生させるべく燃料添加手段により燃料添加を行えば、それが同時に排気温度を上昇させる作用となって後段の選択還元型触媒の活性が上がるので、該選択還元型触媒上でのNOxの還元浄化が実現されることになる。
【0016】
また、本発明をより具体的に実施するに際して、前記燃料添加手段は、エンジンの各気筒に対し燃料を噴射する燃料噴射装置と、該燃料噴射装置に対しメイン噴射に続いて圧縮上死点より遅い非着火のタイミングでポスト噴射を行わしめる制御装置とにより構成されている。
【0017】
このようにすれば、燃料噴射装置に対しメイン噴射に続いて圧縮上死点より遅い非着火のタイミングでポスト噴射を行わしめる制御を行うだけで、新たな付属設備を必要とせずに排気ガス中に未燃の燃料を添加することが可能となる。
【0018】
更に、このようにポスト噴射を実行するにあたり、前記制御装置は、更にメイン噴射に先立ちパイロット噴射を行い且つ通常の噴射時期より若干遅いタイミングでメイン噴射を行うように構成されている。
【0019】
即ち、このようにすれば、タイミングを遅らせたメイン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エンジンの熱効率が下がり、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が上昇されることになる。
【0020】
尚、メイン噴射のタイミングを若干遅らせるにあたり、このメイン噴射に先立ちパイロット噴射を行うようにしているので、このパイロット噴射による燃料の予混合化が促進されてメイン噴射の着火性が向上され、失火の虞れが未然に回避される。
【0021】
【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。
【0022】
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。
【0023】
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を排気管9を介し車外へ排出するようにしてある。
【0024】
そして、排気ガス8が流通する排気管9の途中には、排気空燃比がリーンの時に排気ガス8中のNOxを酸化して硝酸塩の状態で一時的に吸蔵し且つ排気ガス8中の酸素濃度が低下した時に還元剤の介在によりNOxを分解放出するNOx吸蔵材10がケーシング11を介し装備されている。
【0025】
ここで、NOx吸蔵材10には、既にNOx吸蔵還元触媒として知られた白金・バリウム、アルミナ触媒や、イリジウム・白金・バリウム・アルミナ触媒等と変わらないものを採用して良いが、本形態例においては、NOx吸蔵材10上での放出NOxの還元浄化を目的としていないので、特にNOxの吸蔵・放出の性質を特化した組成として良い。
【0026】
また、ケーシング11内におけるNOx吸蔵材10の後段には、選択還元型触媒12が装備されており、この選択還元型触媒12は、フロースルー方式のハニカム構造物として形成され、酸素共存下でも選択的にNOxをアンモニアと反応させ得るような性質を有している。
【0027】
ここで、前記選択還元型触媒12には、白金,パラジウムなどの貴金属触媒や、バナジウム,銅,鉄の酸化物などの卑金属触媒といった従来周知の触媒を採用することが可能であるが、SO2をサルフェート(硫酸塩)に酸化し易い貴金属触媒を採用するよりも、比較的酸化力の弱い卑金属触媒を採用する方がより好ましい。
【0028】
また、排気管9におけるNOx吸蔵材10より上流側のタービン2bの出口部には、酸化触媒13が装備されており、この酸化触媒13は、白金に酸化アルミニウム(アルミナ)を混合してステンレス製のメタル担体等に担持させた構造としてある。
【0029】
更に、図示しない運転席のアクセルに、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14(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15が装備されており、これらアクセルセンサ14及び回転センサ15からの負荷信号14a及び回転数信号15aがエンジン制御コンピュータ(ECU:Electronic Control Unit)を成す制御装置16に対し入力されるようになっている。
【0030】
そして、この制御装置16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17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17aが出力されるようになっている。
【0031】
ここで、前記燃料噴射装置17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17a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。
【0032】
ただし、本形態例においては、制御装置16で負荷信号14a及び回転数信号15aに基づき通常モードの燃料噴射信号17aが決定されるようになっている一方、NOx吸蔵材10の吸蔵量が飽和量に達していて再生が必要と判定された時に通常モードから再生モードに切り替わり、この再生モードに切り替わった際には、燃料のメイン噴射に先立ちパイロット噴射を行い且つ通常の噴射時期より若干遅いタイミングでメイン噴射を行い、しかも、そのメイン噴射に続いて圧縮上死点より遅い非着火のタイミングでポスト噴射を行わしめるような噴射パターンの燃料噴射信号17a(燃料噴射指令)が出力されるようになっている。
【0033】
更に、NOx吸蔵材10の入側の排気管9には、排気温度を検出する温度センサ18が装備されており、この温度センサ18からの温度信号18aも前記制御装置16に入力されるようになっており、NOx吸蔵材10の入側の排気温度が約230℃以上であることが確認された条件下でのみ制御装置16における通常モードが再生モードに切り替わるようになっている。
【0034】
また、排気管9における選択還元型触媒12の入口付近と、所要場所に設けた尿素水タンク19との間が尿素水供給管20により接続され、該尿素水供給管20の途中に装備した供給ポンプ21の駆動により尿素水タンク19内の尿素水22(還元剤)を噴射ノズル23を介し選択還元型触媒12の入口付近に添加し得るようにしてあり、この尿素水22を噴射させる供給ポンプ21の駆動は、制御装置16からの駆動指令信号21aにより行われるようになっている。
【0035】
図2は前記制御装置16における具体的な制御手順を示すもので、ステップS1にて回転センサ15からの回転数信号15aに基づいて現在のディーゼルエンジン1の回転数が読み出される一方、ステップS2にてアクセルセンサ14からの負荷信号14aに基づいて現在の燃料噴射量が換算され、これら現在のディーゼルエンジン1の回転数及び燃料噴射量を基にステップS3にてマップから現在の運転状態におけるNOxの推定発生量が読み出され、これが全てNOx吸蔵材10に吸蔵されたと仮定して次のステップS4にて時々刻々積算されることでNOxの推定吸蔵量が算出され、その算出されたNOxの推定吸蔵量がNOx吸蔵材10の飽和量Lを超えたか否かが次のステップS5にて判定されるようになっている。尚、前記飽和量Lについては、NOx吸蔵材10の単位容積当たりの吸蔵量が判っているので、該NOx吸蔵材10の全体容積から算出することが可能である。
【0036】
そして、先のステップS5にてNOxの推定吸蔵量がNOx吸蔵材10の飽和量Lを超えていると判定された場合には、次のステップS6へと進んで再生制御のフラグが立ち、NOx吸蔵材10からNOxを分解放出させるための再生制御が開始されることになるが、NOxの推定吸蔵量がNOx吸蔵材10の飽和量L以下であると判定された場合には、先のステップS1まで戻って同様の制御手順が繰り返されることになる。
【0037】
そして、ステップS6以降のNOx吸蔵材10の再生制御にあっては、ステップS7にて再生モードにおけるパイロット噴射、メイン噴射(遅延噴射)、ポスト噴射に関する現在の運転状態(ステップS1、ステップS2で現在のディーゼルエンジン1の回転数及び燃料噴射量が既に判明している)に対応した噴射タイミング及び噴射量が読み出され、次のステップS8及びステップS9の夫々にて噴射タイミングと噴射量とが燃料噴射信号17aとして出力されるようになっている。
【0038】
次いで、ステップS10においては、温度センサ18からの温度信号18aに基づき現在の排気温度が読み出され、該温度センサ18の検出値が所定の閾値(約230℃程度)以上となっている条件下でのみステップS11へと進み、この閾値を下まわっている場合は先のステップS7まで戻って同様の制御手順が繰り返されるようにしてある。
【0039】
つまり、現在の排気温度が230℃以上になっていない場合には、NOx吸蔵材10におけるNOxの分解放出反応が良好に進んでいないものと考えられ、しかも、後述の尿素水22の添加を実行しても選択還元型触媒12上での還元反応が期待できないものと考えられるので、現在の排気温度が230℃以上になっている条件下でのみステップS11へと進んで尿素水噴射制御のフラグを立てるようにしてある。
【0040】
そして、ステップS11にて尿素水噴射制御のフラグが立つと、次のステップS12にて尿素水22の噴射に関する現在の運転状態(ステップS1、ステップS2で現在のディーゼルエンジン1の回転数及び燃料噴射量が既に判明している)に対応した尿素水22の噴射量(現在の運転状態におけるNOx推定発生量とNOx吸蔵材10からの放出量との合算分を還元浄化するのに必要な噴射量)が読み出され、これが次のステップS13にて供給ポンプ21に向け駆動指令信号21aとして出力され、この供給ポンプ21の適切な時間分の駆動により尿素水22の添加量が調整されるようになっている。
【0041】
斯かるステップS7〜ステップS13までの尿素水噴射制御は、ステップS14にてNOx吸蔵材10のNOxが全て分解放出されたものと看做し得る所定時間T(約10分程度)が経過するまで繰り返された後に、次のステップS15に進んで終了するようになっている。
【0042】
而して、このようにすれば、酸化触媒13を通過することにより排気ガス8中のNOxの大半を占めるNOが反応性の高いNO2となり、このNO2がNOx吸蔵材10上で効率良く硝酸塩の状態で吸蔵されることになるので、NOx吸蔵材10におけるNOxの吸蔵反応が著しく促進されて従来より低い排気温度から高いNOx低減率が得られ、その直後の選択還元型触媒12が活性温度域にない状態でもNOxの低減化を図ることが可能となる。
【0043】
即ち、排気ガス8中のNOxの大半を占めるNOがそのままNOx吸蔵材10に吸蔵される場合には、該NOx吸蔵材10の触媒作用によりNOが酸素と結びついてNO2となってからNOx吸蔵材10と反応し、ここで硝酸塩を生成して吸蔵されることになるが、NOx中に反応性の高いNO2が予め増加していれば、このNO2が一足飛びにNOx吸蔵材10と反応して硝酸塩を生成する反応へと移行して吸蔵反応が効率良く進むことになる。
【0044】
また、NOxの吸蔵量が増大して飽和量Lに達してしまうと、それ以上のNOxを吸蔵できなくなるため、吸蔵したNOxをNOx吸蔵材10から分解放出させる必要があるが、制御装置16において、NOx吸蔵材10におけるNOxの推定吸蔵量が飽和量Lを超えているか否かが監視されており、NOx吸蔵材10の吸蔵量が飽和量に達していて再生が必要と判定された時には、制御装置16の燃料噴射制御が通常モードから再生モードに切り替わり、燃料のメイン噴射に先立ちパイロット噴射を行い且つ通常の噴射時期より若干遅いタイミングでメイン噴射を行い、しかも、そのメイン噴射に続いて圧縮上死点より遅い非着火のタイミングでポスト噴射を行わしめるような噴射パターンで燃料噴射が実行される。
【0045】
そして、ポスト噴射による燃料添加で生じた未燃の炭化水素が酸化触媒13にて酸素と反応して熱分解することによりCOや水素が生じ、これらCOや水素の増加により還元性雰囲気が高められ、しかも、その酸化触媒13上での酸化反応により生じた反応熱により酸化触媒13を通過する排気ガス8が大幅に昇温される結果、NOx吸蔵材10からのNOxの分解放出反応が著しく促進される。
【0046】
そして、前述の酸化触媒13での酸化反応及びNOx吸蔵材10での分解放出反応を経て昇温した排気ガス8が選択還元型触媒12に導入されることで該選択還元型触媒12の触媒床温度が上昇して活性が高まるので、このNOx吸蔵材10でのNOx放出時に後段の選択還元型触媒12に対し尿素水22を添加すれば、該尿素水22が、約180℃以上の温度条件下で、次式
【化1】
(NH2)2CO+H2O→2NH3+CO2
によりアンモニアと炭酸ガスに熱分解されて、活性状態にある選択還元型触媒12上で排気ガス8中のNOxがアンモニアにより良好に還元浄化されることになる。
【0047】
即ち、仮にNOx吸蔵材10からNOxを分解放出させる再生時期が排気温度の低い運転状態にあったとしても、NOx吸蔵材10を再生させるべくポスト噴射により燃料添加を行えば、それが同時に排気温度を上昇させる作用となって後段の選択還元型触媒12の活性が上がるので、該選択還元型触媒12上でのNOxの還元浄化が実現されることになる。
【0048】
尚、前段のNOx吸蔵材10から分解放出されるNOxはNOであるので、基本的に次式
【化2】
6NO+4NH3→5N2+6H2O
或いは、次式
【化3】
4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O
により還元浄化されることになるが、上流側で生成されて流れ着いたNO2の比率によっては、最も反応速度の早い次式
【化4】
NO+NO2+2NH3→2N2+3H2O
によっても還元浄化が行われることになる。
【0049】
また、特に本形態例においては、タイミングを遅らせたメイン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が上昇されることになる。
【0050】
この際、メイン噴射のタイミングを若干遅らせるにあたって、メイン噴射に先立ちパイロット噴射を行うようにしているので、このパイロット噴射による燃料の予混合化が促進されてメイン噴射の着火性が向上され、失火の虞れが未然に回避される。
【0051】
従って、上記形態例によれば、排気温度が低くて選択還元型触媒12が活性温度域にない運転状態であっても、酸化触媒13を通過させることで排気ガス8中に反応性の高いNO2を生成してNOx吸蔵材10に効率良く吸蔵させることができ、しかも、NOx吸蔵材10からNOxを分解放出させる再生時期が排気温度の低い運転状態にあったとしても、ポスト噴射により燃料添加を行えば、それが同時に排気温度を上昇させる作用となって後段の選択還元型触媒12の活性を上げることができ、この活性の上がった選択還元型触媒12に対し尿素水22の添加を行えば、前段のNOx吸蔵材10から放出されたNOxをアンモニアにより良好に還元浄化することができるので、排気温度の低い運転状態が長く続くような運行形態の車両であっても、従来より低い排気温度から良好なNOx低減効果が得られるようにすることができる。
【0052】
事実、本形態例によれば、図3にグラフで示す如く、曲線Bで示す従来のNOx低減率の推移と比較して、曲線Aで示す通り、排気温度の低い低負荷運転領域から高いNOx低減率が得られることが確認された。
【0053】
また、本形態例においては、燃料噴射装置17に対しメイン噴射に続いて圧縮上死点より遅い非着火のタイミングでポスト噴射を行わしめる制御を行うだけで、新たな付属設備を必要とせずに排気ガス8中に未燃の燃料を添加することができるので、排気ガス8中に燃料を還元剤として添加するための燃料添加手段にかかるコストの高騰を抑制することができる。
【0054】
更に、メイン噴射の燃料を出力に転換され難いタイミングで燃焼させることにより、ディーゼルエンジン1の熱効率を下げて燃料の発熱量のうちの動力に利用されない熱量を増やし、これにより酸化触媒13に到る排気ガス8の温度を確実に上昇させることができるので、添加燃料が酸化触媒13上で酸化反応することができないほど排気温度が極めて低い運転領域で運転が行われていても、排気温度を積極的に上げて添加燃料の酸化触媒13上での酸化反応を可能ならしめることができ、しかも、パイロット噴射により燃料の予混合化を促進してメイン噴射の着火性を向上することで失火の虞れを未然に回避することもできる。
【0055】
尚、本発明の排気浄化装置は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、燃料添加手段には、排気管の適宜位置(排気マニホールドでも可)にインジェクタを貫通装着し、このインジェクタにより排気ガス中に燃料を直噴して添加するようにしたものを採用しても良いこと、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。
【0056】
【発明の効果】
上記した本発明の排気浄化装置によれば、下記の如き種々の優れた効果を奏し得る。
【0057】
(I)本発明によれば、排気温度が低くて選択還元型触媒が活性温度域にない運転状態であっても、酸化触媒を通過させることで排気ガス中に反応性の高いNO2を生成してNOx吸蔵材に効率良く吸蔵させることができ、しかも、NOx吸蔵材からNOxを分解放出させる再生時期が排気温度の低い運転状態にあったとしても、NOx吸蔵材を再生させるべく燃料添加手段により燃料添加を行えば、それが同時に排気温度を上昇させる作用となって後段の選択還元型触媒の活性を上げることができ、この活性の上がった選択還元型触媒に対し尿素水の添加を行えば、前段のNOx吸蔵材から放出されたNOxをアンモニアにより良好に還元浄化することができるので、排気温度の低い運転状態が長く続くような運行形態の車両であっても、酸化触媒とNOx吸蔵材と選択還元型触媒とを効果的に運用することによって、従来より低い排気温度から良好なNOx低減効果が得られるようにすることができる。
【0058】
(II)本発明によれば、燃料噴射装置に対しメイン噴射に続いて圧縮上死点より遅い非着火のタイミングでポスト噴射を行わしめる制御を行うだけで、新たな付属設備を必要とせずに排気ガス中に未燃の燃料を添加することができ、燃料添加手段にかかるコストの高騰を抑制することができる。
【0059】
(III)本発明によれば、メイン噴射の燃料を出力に転換され難いタイミングで燃焼させることにより、エンジンの熱効率を下げて燃料の発熱量のうちの動力に利用されない熱量を増やし、これにより酸化触媒に到る排気ガスの温度を確実に上昇させることができるので、添加燃料が酸化触媒上で酸化反応することができないほど排気温度が極めて低い運転領域で運転が行われていても、排気温度を積極的に上げて添加燃料の酸化触媒上での酸化反応を可能ならしめることができ、しかも、パイロット噴射により燃料の予混合化を促進してメイン噴射の着火性を向上することで失火の虞れを未然に回避することもできる。
【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の制御装置による具体的な制御手順を示すフローチャートである。
【図3】エンジン負荷とNOx低減率との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
1 ディーゼルエンジン(エンジン)
8 排気ガス
9 排気管
10 NOx吸蔵材
12 選択還元型触媒
13 酸化触媒
16 制御装置(燃料添加手段)
17 燃料噴射装置(燃料添加手段)
19 尿素水タンク(尿素水添加手段)
20 尿素水供給管(尿素水添加手段)
21 供給ポンプ(尿素水添加手段)
22 尿素水
23 噴射ノズル(尿素水添加手段)
Claims (1)
- エンジンの排気管途中に装備されて排気ガス中のNOxを酸化して硝酸塩の状態で一時的に吸蔵し且つ排気ガス中の酸素濃度の低下時に還元剤の介在によりNOxを分解放出するNOx吸蔵材と、該NOx吸蔵材より上流側に装備された酸化触媒と、該酸化触媒より上流側で排気ガス中に燃料を還元剤として添加する燃料添加手段と、前記NOx吸蔵材の直後に装備されて酸素共存下でも選択的にNOxをアンモニアと反応させ得る選択還元型触媒と、該選択還元型触媒の入側で排気ガス中に還元剤として尿素水を添加する尿素水添加手段とを備え、
前記燃料添加手段は、エンジンの各気筒に対し燃料を噴射する燃料噴射装置と、該燃料噴射装置に対しメイン噴射に続いて圧縮上死点より遅い非着火のタイミングでポスト噴射を行わしめる制御装置とにより構成され、
前記制御装置は、更にポスト噴射の実行時にメイン噴射に先立ちパイロット噴射を行い且つ通常の噴射時期より若干遅いタイミングでメイン噴射を行うように構成され、
前記NO x 吸蔵材の再生制御を行う際には、前記パイロット噴射、メイン噴射、ポスト噴射に関する現在の運転状態に対応した噴射タイミング及び噴射量が読み出されて燃料の噴射タイミング及び噴射量を制御し、そして排気温度が230℃以上になっている条件下でのみ、尿素水の噴射に関する現在の運転状態に対応した尿素水の噴射量が読み出されて尿素水の添加量が調整されるように構成されたことを特徴とする排気浄化装置。
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