JP5478276B2 - Particulate filter regeneration method - Google Patents

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Description

本発明は、パティキュレートフィルタの再生方法に関するものである。   The present invention relates to a method for regenerating a particulate filter.

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、炭素質から成る煤分と、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。   Particulate matter (particulate matter) discharged from diesel engines is mainly composed of carbonaceous soot and SOF (Soluble Organic Fraction) consisting of high-boiling hydrocarbon components. Furthermore, 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. Has been performed conventionally.

前記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。   The particulate filter has a porous honeycomb structure made of a ceramic such as cordierite, and the inlets of the respective channels partitioned in a lattice shape are alternately sealed, and the channels are not sealed. The outlet is sealed, and only the exhaust gas that has permeated through the porous thin wall that defines each flow path is discharged downstream.

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為、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採用が検討されている。   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 operation conditions, there are few opportunities to obtain exhaust temperatures that are high enough for particulates to self-combust, so a catalyst regeneration type that integrally supports an oxidation catalyst. Adoption of a particulate filter is being studied.

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。   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.

ただし、斯かる触媒再生型のパティキュレートフィルタを採用した場合であっても、排気温度の低い運転領域では、パティキュレートの処理量よりも捕集量が上まわってしまうので、このような低い排気温度での運転状態が続くと、パティキュレートフィルタの再生が良好に進まずに該パティキュレートフィルタが過捕集状態に陥る虞れがある。   However, even when such a catalyst regeneration type particulate filter is used, the trapped amount exceeds the particulate processing amount in the operation region where the exhaust temperature is low, so such a low exhaust gas. If the operation state at the temperature continues, there is a possibility that the particulate filter will fall into an over trapped state without the regeneration of the particulate filter proceeding well.

そこで、パティキュレートフィルタの前段に、フロースルー型の再生用酸化触媒を別途配置し、パティキュレートの堆積量が増加してきた段階で前記再生用酸化触媒より上流側の排気ガス中に燃料を添加してパティキュレートフィルタの強制再生を行うことが考えられている。   Therefore, a flow-through type regeneration oxidation catalyst is separately placed in front of the particulate filter, and fuel is added to the exhaust gas upstream of the regeneration oxidation catalyst when the amount of particulate accumulation increases. Therefore, it is considered to perform forced regeneration of the particulate filter.

つまり、パティキュレートフィルタより上流側で添加された燃料(HC)が前段の再生用酸化触媒を通過する間に酸化反応し、その反応熱で昇温した排気ガスの流入により直後のパティキュレートフィルタの触媒床温度が上げられてパティキュレートが燃やし尽くされ、パティキュレートフィルタの再生化が図られることになる。   That is, the fuel (HC) added upstream from the particulate filter undergoes an oxidation reaction while passing through the preceding regeneration oxidation catalyst, and the particulate filter immediately after the inflow of exhaust gas heated by the reaction heat flows. The catalyst bed temperature is raised, the particulates are burned out, and the particulate filter is regenerated.

この種の燃料添加を実行するための具体的手段としては、圧縮上死点付近で行われる燃料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追加することで排気ガス中に燃料を添加すれば良い。   As a specific means for executing this kind of fuel addition, post-injection is added at the timing of non-ignition later than the compression top dead center following the main injection of fuel performed near the compression top dead center. What is necessary is just to add a fuel in gas.

尚、斯かるパティキュレートフィルタの強制再生に関連する先行技術文献情報としては本発明と同じ出願人による下記の特許文献1等がある。   As prior art document information related to the forced regeneration of such a particulate filter, there is the following Patent Document 1 by the same applicant as the present invention.

特開2003−193824号公報JP 2003-193824 A

しかしながら、デーゼルエンジンの排気浄化を図る場合、前述のように排気ガス中のパティキュレートを除去するだけでは十分ではなく、排気ガス中に含まれるNOx(窒素酸化物)についても除去する必要があるので、一般的には、排気系から抜き出した排気ガスの一部をEGRラインにより吸気系へ戻し且つその吸気系に戻された排気ガスでエンジン内での燃料の燃焼を抑制させて燃焼温度を下げることによりNOx(窒素酸化物)の発生を低減するEGR装置(EGR:Exhaust Gas Recirculation)が併用されているが、パティキュレートフィルタの強制再生時にも排気ガスの再循環を継続すると、ポスト噴射により排気ガス中に添加された添加燃料がEGRラインを流れる間に該EGRラインを汚染してしまい、EGRクーラの熱交換部の効率が落ちて冷却能力の低下を招く虞れがあったため、これまではパティキュレートフィルタの強制再生時にEGRバルブを閉じて排気ガスの再循環を中止する措置が採られており、パティキュレートフィルタの強制再生時にNOxの排出量が一時的に増加するという問題があった。   However, when purifying exhaust gas from a diesel engine, it is not sufficient to remove particulates in the exhaust gas as described above, and it is also necessary to remove NOx (nitrogen oxide) contained in the exhaust gas. In general, a part of the exhaust gas extracted from the exhaust system is returned to the intake system by the EGR line, and the combustion of the fuel in the engine is suppressed by the exhaust gas returned to the intake system to lower the combustion temperature. EGR device (EGR: Exhaust Gas Recirculation) that reduces the generation of NOx (nitrogen oxides) is used in combination, but if exhaust gas recirculation is continued even during forced regeneration of the particulate filter, exhaust is performed by post injection. The added fuel added to the gas contaminates the EGR line while flowing through the EGR line, and the efficiency of the heat exchange part of the EGR cooler In the past, measures were taken to close the EGR valve and stop the exhaust gas recirculation during forced regeneration of the particulate filter, because there was a risk that the cooling capacity would be reduced. There was a problem that the amount of NOx emissions temporarily increased.

そこで、本発明者は、排気管途中のパティキュレートフィルタより上流側となる位置に燃料添加装置を別途設け、パティキュレートフィルタの強制再生時に、燃料添加装置から燃料添加を行うことでEGRラインに添加燃料が導かれないようにして排気ガスの再循環を継続する方式を検討するに到ったが、このような方式を採用した場合には、都市内走行のような軽負荷の運転モードで排気温度が大幅に低下することにより、パティキュレートフィルタが再生不良を起こして再生時間が長くかかるという新たな問題を招くこととなった。   Therefore, the present inventor additionally provided a fuel addition device at a position upstream of the particulate filter in the middle of the exhaust pipe, and added to the EGR line by adding fuel from the fuel addition device during forced regeneration of the particulate filter. We have come up with a method to continue the exhaust gas recirculation without directing the fuel, but if this method is used, the exhaust will be operated in a light-load operation mode such as in urban driving. The drastic decrease in temperature causes a new problem in that the particulate filter causes a reproduction failure and takes a long reproduction time.

即ち、これまでのようにパティキュレートフィルタの強制再生時に排気ガスの再循環を中止してポスト噴射で燃料添加を行う場合には、ポスト噴射に先行して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排気昇温措置が採られているのが一般的であり、この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内燃機関の熱効率が下がり、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するようになっていたが、このようなアフタ噴射の追加によっても排気ガス中の未燃燃料分が増加する傾向となってEGRラインを汚染する要因となるため、燃料添加装置による燃料添加に切り換えて排気ガスの再循環を継続する場合には、アフタ噴射による排気昇温の効果も得られなくなり、都市内走行のような軽負荷の運転モードでパティキュレートフィルタの再生不良が起こり易くなった。   That is, when the exhaust gas recirculation is stopped at the time of forced regeneration of the particulate filter and fuel is added by post-injection as before, the post-injection is preceded by the combustible timing immediately after main injection. It is common to take measures to raise the temperature of the exhaust to add injection, and the thermal efficiency of the internal combustion engine decreases due to the combustion of this after-injection fuel when it is difficult to convert it to output, and the amount of heat generated by the fuel The amount of heat that is not used for the power of the engine increases and the exhaust temperature rises, but the addition of such after injection also tends to increase the amount of unburned fuel in the exhaust gas and contaminates the EGR line Therefore, when switching to fuel addition by a fuel addition device and continuing recirculation of exhaust gas, the effect of increasing the temperature of exhaust by after injection cannot be obtained. Of aplastic particulate filter it was likely to occur in the operating mode of a light load, such as a city in the running.

このため、都市内走行のような軽負荷の運転モードでは、これまで通りのポスト噴射による燃料添加を排気ガスの再循環を中止して行う対応策が考えられているが、軽負荷の運転モードでのパティキュレートフィルタの強制再生時に排気ガスの再循環を中止しなければならないことは、NOxの排出量を抑制する観点からして好ましいことではなく、軽負荷の運転モードでのパティキュレートフィルタの強制再生時でも排気ガスの再循環を極力継続し得るようにする対応策が求められている。   For this reason, in light-load operation modes such as urban driving, countermeasures for adding fuel by post-injection as before, stopping exhaust gas recirculation, are considered. The fact that exhaust gas recirculation must be stopped at the forced regeneration of the particulate filter at the engine is not preferable from the viewpoint of suppressing the NOx emission amount, and the particulate filter in the light load operation mode is not preferable. There is a need for countermeasures that allow the exhaust gas recirculation to continue as much as possible even during forced regeneration.

本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、軽負荷の運転モードでのパティキュレートフィルタの強制再生時でも排気ガスの再循環を極力継続し得るようにしてNOx排出量の抑制を図ることを目的としている。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is intended to suppress NOx emissions so that exhaust gas recirculation can be continued as much as possible even during forced regeneration of a particulate filter in a light load operation mode. It is an object.

本発明は、再生用酸化触媒を前段に備えて排気管途中に設けられた触媒再生型のパティキュレートフィルタの上流側で排気ガス中への燃料添加を行い、その添加燃料が再生用酸化触媒上で酸化反応した時の反応熱により後段のパティキュレートフィルタ内の捕集済みパティキュレートを燃焼させて該パティキュレートフィルタの強制再生を図る方法であって、再生用酸化触媒の入側の排気管内に燃料を直噴する燃料添加手段と、該燃料添加手段より上流の排気系から排気ガスの一部を抜き出して吸気系へ再循環するEGRラインと、該EGRラインの最上流部で排気ガス中の未燃燃料分を酸化処理するEGR用酸化触媒とを備え、再生用酸化触媒の出側排気温度が該再生用酸化触媒の触媒活性の有無を判定する第一設定温度より高い時に、EGRラインを開通して排気ガスの再循環を行いながら前記燃料添加手段により燃料添加を行い、再生用酸化触媒の出側排気温度が第一設定温度以下で且つ前記EGR用酸化触媒の出側排気温度が該EGR用酸化触媒の触媒活性の有無を判定する第二設定温度より高い時に、EGRラインを開通して排気ガスの再循環を行いながらエンジン側でポスト噴射をアフタ噴射と共に追加して燃料添加を行い、再生用酸化触媒の出側排気温度が第一設定温度以下で且つ前記EGR用酸化触媒の出側排気温度が第二設定温度以下である時には、EGRラインを閉塞して排気ガスの再循環を中止しながらポスト噴射をアフタ噴射と共に追加して燃料添加を行うことを特徴とするものである。   The present invention adds a fuel to exhaust gas upstream of a catalyst regeneration type particulate filter provided in the middle of an exhaust pipe with a regeneration oxidation catalyst in the front stage, and the added fuel is on the regeneration oxidation catalyst. The particulate filter in the latter stage particulate filter is combusted by the heat of reaction when the oxidation reaction is carried out in order to forcibly regenerate the particulate filter, and is in the exhaust pipe on the inlet side of the regeneration oxidation catalyst. A fuel addition means for directly injecting fuel, an EGR line for extracting a part of the exhaust gas from the exhaust system upstream of the fuel addition means and recirculating it to the intake system, and the exhaust gas in the exhaust gas at the most upstream part of the EGR line. An EGR oxidation catalyst that oxidizes unburned fuel, and when the outlet side exhaust temperature of the regeneration oxidation catalyst is higher than a first set temperature for determining the presence or absence of catalytic activity of the regeneration oxidation catalyst, While the R line is opened and the exhaust gas is recirculated, fuel is added by the fuel adding means, and the outlet side exhaust temperature of the regeneration oxidation catalyst is equal to or lower than the first set temperature and the outlet side exhaust of the EGR oxidation catalyst. When the temperature is higher than the second set temperature for determining the presence or absence of the catalytic activity of the oxidation catalyst for EGR, the post-injection is added along with the after-injection on the engine side while the EGR line is opened and the exhaust gas is recirculated. And when the outlet exhaust temperature of the regeneration oxidation catalyst is equal to or lower than the first set temperature and the outlet exhaust temperature of the EGR oxidation catalyst is equal to or lower than the second set temperature, the EGR line is closed to remove the exhaust gas. The fuel injection is performed by adding the post injection together with the after injection while stopping the recirculation.

而して、再生用酸化触媒が既に触媒活性を有する温度に達している場合には、その出側排気温度が第一設定温度より高くなって燃料添加手段により燃料添加が行われ、その添加燃料が再生用酸化触媒を通過する間に酸化反応し、その反応熱で昇温した排気ガスの流入により直後のパティキュレートフィルタの触媒床温度が上げられてパティキュレートが燃やし尽くされ、パティキュレートフィルタの再生化が図られることになる。   Thus, when the regeneration oxidation catalyst has already reached a temperature having catalytic activity, the outlet side exhaust temperature becomes higher than the first set temperature, and fuel is added by the fuel addition means. Oxidizes while passing through the regeneration oxidation catalyst, and the catalyst bed temperature of the particulate filter immediately after that rises due to the inflow of exhaust gas heated by the reaction heat, the particulates are burned out, and the particulate filter Regeneration will be achieved.

この際、EGRラインが開通されて排気ガスの再循環が継続されるが、燃料添加手段より上流の排気系から排気ガスの一部が抜き出されて吸気系へ再循環されるようになっているため、EGRラインに添加燃料が導かれる心配がなく、EGRライン内が未燃燃料分の付着により汚染してしまうことが未然に回避される。   At this time, the EGR line is opened and the exhaust gas recirculation is continued. However, a part of the exhaust gas is extracted from the exhaust system upstream of the fuel addition means and recirculated to the intake system. Therefore, there is no concern that the added fuel is guided to the EGR line, and the EGR line is prevented from being contaminated due to the adhesion of unburned fuel.

ただし、燃料添加手段による燃料添加では、ポスト噴射の場合の如きアフタ噴射の追加による排気昇温が期待できないため、都市内走行のような軽負荷の運転モードが長く続くと、排気温度が大幅に低下して再生用酸化触媒が不活性状態となる虞れがあるが、このような場合には、再生用酸化触媒の出側排気温度が第一設定温度以下となることで燃料添加手段からエンジン側でのポスト噴射に切り替わり、該ポスト噴射がアフタ噴射と共に追加されて燃料添加が行われる。   However, with fuel addition by means of fuel addition, it is not possible to expect an increase in exhaust gas temperature due to the addition of after-injection as in post-injection. There is a risk that the regeneration oxidation catalyst will become inactive, and in such a case, the outlet side exhaust temperature of the regeneration oxidation catalyst will be lower than or equal to the first set temperature so that the fuel addition means The post-injection is switched to the post-injection on the side, and the post-injection is added together with the after-injection to add fuel.

この結果、都市内走行のような軽負荷の運転モードであっても、アフタ噴射の追加により排気昇温が図られて再生用酸化触媒の触媒活性が高められ、パティキュレートフィルタが再生不良を起こして再生時間が長くかかるといった事態が回避されることになる。   As a result, even in a light load operation mode such as driving in a city, the exhaust gas temperature is increased by adding after injection, the catalytic activity of the regeneration oxidation catalyst is increased, and the particulate filter causes regeneration failure. Thus, a situation where the playback time is long is avoided.

また、この際に、EGR用酸化触媒の出側排気温度が第二設定温度より高くなっていれば、EGRラインが開通されて排気ガスの再循環が継続されるが、前記EGRラインの最上流部で排気ガス中の未燃燃料分がEGR用酸化触媒により酸化処理されるので、EGRライン内が未燃燃料分の付着により汚染してしまうことが回避される。   At this time, if the outlet side exhaust temperature of the oxidation catalyst for EGR is higher than the second set temperature, the EGR line is opened and exhaust gas recirculation is continued, but the most upstream of the EGR line Since the unburned fuel content in the exhaust gas is oxidized by the EGR oxidation catalyst in the section, it is avoided that the inside of the EGR line is contaminated by the unburned fuel content.

ただし、EGR用酸化触媒の出側排気温度が第二設定温度以下であれば、前記EGR用酸化触媒が不活性状態となっているものと考えられるので、EGRラインが閉塞されて排気ガスの再循環が中止される。   However, if the outlet exhaust temperature of the EGR oxidation catalyst is equal to or lower than the second set temperature, it is considered that the EGR oxidation catalyst is in an inactive state, and therefore the EGR line is blocked and the exhaust gas is recirculated. Circulation is stopped.

また、本発明においては、再生用酸化触媒より上流側の排気管に昇温用酸化触媒を備え、再生用酸化触媒の出側排気温度が第一設定温度より高いか否かを判定するのに先立ち、再生用酸化触媒の出側排気温度を第一設定温度より低い第三設定温度と比較し、再生用酸化触媒の出側排気温度が第三設定温度以下である場合に限り、再生用酸化触媒の出側排気温度が第一設定温度より高いか否かの判定に進まずに、前記昇温用酸化触媒の出側排気温度が該昇温用酸化触媒の触媒活性の有無を判定する第四設定温度より高いか否かの判定に移行し、前記昇温用酸化触媒の出側排気温度が第四設定温度より高い時に、EGRラインを閉塞して排気ガスの再循環を中止しながらポスト噴射をアフタ噴射と共に追加して燃料添加を行い、前記昇温用酸化触媒の出側排気温度が第四設定温度以下である時には、EGRラインを閉塞して排気ガスの再循環を中止しながらアフタ噴射のみを行うようにすると良い。   Further, in the present invention, the exhaust pipe upstream of the regeneration oxidation catalyst is provided with a temperature raising oxidation catalyst, and it is determined whether or not the outlet exhaust temperature of the regeneration oxidation catalyst is higher than the first set temperature. Prior to comparing the regeneration exhaust temperature of the regeneration oxidation catalyst with a third preset temperature lower than the first set temperature, the regeneration oxidation is performed only if the regeneration exhaust catalyst exhaust temperature is equal to or lower than the third set temperature. Without proceeding to the determination of whether or not the outlet exhaust temperature of the catalyst is higher than the first set temperature, the outlet exhaust temperature of the temperature raising oxidation catalyst determines whether or not the temperature raising oxidation catalyst has catalytic activity. The process proceeds to a determination of whether or not the temperature is higher than the fourth set temperature. When the outlet side exhaust temperature of the temperature-raising oxidation catalyst is higher than the fourth set temperature, the EGR line is closed to stop the exhaust gas recirculation. Fuel is added by adding injection together with after-injection. When the outlet side exhaust gas temperature is below the fourth preset temperature, it is preferable to be performed only after injection while by closing the EGR line to stop recirculation of exhaust gas.

このようにすれば、長時間に及ぶ渋滞などで排気温度の非常に低い運転状態が続き、再生用酸化触媒の床温度が大幅に低下してしまってパティキュレートフィルタの強制再生を実行できない状況にある場合に、これを再生用酸化触媒の出側排気温度が第三設定温度以下となっていることで判定し、再生用酸化触媒の出側排気温度が第一設定温度より高いか否かの判定に進まずに、前記昇温用酸化触媒の出側排気温度が第四設定温度より高いか否かの判定に移行することになる。   In this way, the exhaust temperature will continue to be very low due to heavy traffic congestion, etc., and the bed temperature of the regeneration oxidation catalyst will drop significantly, making it impossible to perform forced regeneration of the particulate filter. In some cases, it is determined that the outlet exhaust temperature of the regeneration oxidation catalyst is equal to or lower than the third set temperature, and whether or not the outlet exhaust temperature of the regeneration oxidation catalyst is higher than the first set temperature. Without proceeding to the determination, the process proceeds to a determination as to whether or not the outlet side exhaust temperature of the temperature raising oxidation catalyst is higher than the fourth set temperature.

そして、昇温用酸化触媒の出側排気温度が第四設定温度より高い時には、EGRラインが閉塞されて排気ガスの再循環が中止され、ポスト噴射がアフタ噴射と共に追加されて燃料添加が行われ、その添加燃料が昇温用酸化触媒上で酸化反応することによる反応熱で排気昇温が図られると共に、アフタ噴射の追加によっても排気昇温が図られることになる。   When the outlet side exhaust temperature of the temperature-raising oxidation catalyst is higher than the fourth set temperature, the EGR line is closed, exhaust gas recirculation is stopped, post injection is added together with after injection, and fuel is added. In addition, the temperature of the exhaust gas is raised by the reaction heat caused by the oxidation reaction of the added fuel on the oxidation catalyst for temperature rise, and the temperature rise of the exhaust gas is also achieved by adding after injection.

ここで、前記昇温用酸化触媒は、再生用酸化触媒より上流側の排気管に備えられているので、エンジンから排出されて間もない高温の排気ガスが昇温用酸化触媒に導入されることにより、排気温度の低い運転状態でも比較的容易に活性化することになる。   Here, since the temperature-raising oxidation catalyst is provided in the exhaust pipe upstream of the regeneration oxidation catalyst, high-temperature exhaust gas that has just been exhausted from the engine is introduced into the temperature-raising oxidation catalyst. As a result, it can be activated relatively easily even in an operating state where the exhaust temperature is low.

尚、この時のポスト噴射による燃料添加は、パティキュレートフィルタの強制再生を意図したものではなく、単に排気昇温を図る目的だけのために行われるものであるため、昇温用酸化触媒で消費し尽くされる程度の比較的少ない量で良い。   The fuel addition by post injection at this time is not intended to forcibly regenerate the particulate filter, but only for the purpose of raising the exhaust gas temperature. A relatively small amount that is exhausted is sufficient.

一方、昇温用酸化触媒の出側排気温度が第四設定温度以下である時には、EGRラインが閉塞されて排気ガスの再循環が中止され、アフタ噴射のみが行われて排気昇温が図られることになる。   On the other hand, when the outlet side exhaust temperature of the temperature raising oxidation catalyst is equal to or lower than the fourth set temperature, the EGR line is closed and the exhaust gas recirculation is stopped, and only the after injection is performed to raise the temperature of the exhaust gas. It will be.

上記した本発明のパティキュレートフィルタの再生方法によれば、下記の如き種々の優れた効果を奏し得る。   According to the method for regenerating a particulate filter of the present invention described above, various excellent effects as described below can be obtained.

(I)本発明の請求項1に記載の発明によれば、軽負荷の運転モードでのパティキュレートフィルタの強制再生時であっても、EGR用酸化触媒が活性状態にあれば、ポスト噴射をアフタ噴射と共に追加して排気昇温を図りつつ排気ガスの再循環を継続することができるので、NOx排出量の一時的な増加を従来より著しく抑制することができ、しかも、再生用酸化触媒が十分な活性状態にあれば、ポスト噴射から燃料添加手段に切り替えて確実に未燃燃料分によるEGRラインの汚染を防止することができる。   (I) According to the invention described in claim 1 of the present invention, even when the particulate filter is forcibly regenerated in the light load operation mode, if the EGR oxidation catalyst is in an active state, post injection is performed. In addition to after-injection, the exhaust gas recirculation can be continued while raising the exhaust gas temperature, so that a temporary increase in NOx emissions can be significantly suppressed compared to the conventional method. If it is in a sufficiently active state, switching from post-injection to fuel addition means can reliably prevent contamination of the EGR line due to unburned fuel.

(II)本発明の請求項2に記載の発明によれば、長時間に及ぶ渋滞などで再生用酸化触媒の床温度が大幅に低下してしまった場合に、パティキュレートフィルタの強制再生に先立ち排気昇温を図ることができ、パティキュレートフィルタの床温度を上げて強制再生を実行し得る温度条件を整えることができる。   (II) According to the invention described in claim 2 of the present invention, prior to the forced regeneration of the particulate filter, when the bed temperature of the regeneration oxidation catalyst is greatly lowered due to a long-time traffic jam or the like. The temperature of the exhaust gas can be raised, and the temperature condition at which the forced regeneration can be executed by raising the bed temperature of the particulate filter can be adjusted.

本発明を実施する形態の一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of the form which implements this invention. 本発明の具体的な制御手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the specific control procedure of this invention.

以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1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1はターボチャージャ2を装備したディーゼルエンジンを示しており、エアクリーナ3から導かれた吸気4が吸気管5を通し前記ターボチャージャ2のコンプレッサ2aへと送られ、該コンプレッサ2aで加圧された吸気4がインタークーラ6へと送られて冷却され、該インタークーラ6から更に吸気マニホールド7へと吸気4が導かれてディーゼルエンジン1の各気筒8(図1では概略的に4気筒のみを図示)に分配されるようになっている。   FIG. 1 shows an example of an embodiment for carrying out the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a diesel engine equipped with a turbocharger 2, and intake air 4 guided from an air cleaner 3 passes through an intake pipe 5. The intake air 4 sent to the compressor 2 a of the turbocharger 2 and pressurized by the compressor 2 a is sent to the intercooler 6 to be cooled, and the intake air 4 is further guided from the intercooler 6 to the intake manifold 7. The diesel engine 1 is distributed to each cylinder 8 (only four cylinders are schematically shown in FIG. 1).

更に、このディーゼルエンジン1の各気筒8から排出された排気ガス9は、排気マニホールド10を介しターボチャージャ2のタービン2bへと送られ、該タービン2bを駆動した排気ガス9が排気管11を介し車外へ排出されるようにしてある。   Further, the exhaust gas 9 discharged from each cylinder 8 of the diesel engine 1 is sent to the turbine 2b of the turbocharger 2 through the exhaust manifold 10, and the exhaust gas 9 that has driven the turbine 2b passes through the exhaust pipe 11. It is designed to be discharged outside the vehicle.

そして、この排気管11の途中には、フィルタケース12が介装されており、該フィルタケース12内には、酸化触媒を一体的に担持した触媒再生型のパティキュレートフィルタ13が収容されており、該パティキュレートフィルタ13の前段には、フロースルー型の再生用酸化触媒14が収容されている。   A filter case 12 is interposed in the middle of the exhaust pipe 11, and a catalyst regeneration type particulate filter 13 that integrally carries an oxidation catalyst is accommodated in the filter case 12. The flow-through type regeneration oxidation catalyst 14 is accommodated in the preceding stage of the particulate filter 13.

また、排気マニホールド10における各気筒8の並び方向の一端部と、吸気マニホールド7に接続されている吸気管5の一端部との間がEGRライン15により接続されており、排気マニホールド10から抜き出した排気ガス9の一部が水冷式のEGRクーラ16及びEGRバルブ17を介して吸気管5に再循環されるようになっており、排気系から吸気系へ再循環された排気ガス9で各気筒8内での燃料の燃焼を抑制して燃焼温度を下げることによりNOxの発生を低減し得るようにしてある。   In addition, an EGR line 15 connects between one end of the exhaust manifold 10 in the arrangement direction of the cylinders 8 and one end of the intake pipe 5 connected to the intake manifold 7, and is extracted from the exhaust manifold 10. A part of the exhaust gas 9 is recirculated to the intake pipe 5 through the water-cooled EGR cooler 16 and the EGR valve 17, and each cylinder is recirculated from the exhaust system to the intake system. The generation of NOx can be reduced by reducing the combustion temperature by suppressing the combustion of fuel in the fuel cell 8.

他方、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18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19が装備されており、これらアクセルセンサ18及び回転センサ19からのアクセル開度信号18a及び回転数信号19aは、エンジン制御コンピュータ(ECU:Electronic Control Unit)を成す制御装置20に対し入力されるようになっている。   On the other hand, the accelerator of the driver's seat (not shown) is provided with an accelerator sensor 18 that detects the accelerator opening as a load of the diesel engine 1, and a rotation sensor that detects the rotational speed at an appropriate position of the diesel engine 1. 19, the accelerator opening signal 18a and the rotation speed signal 19a from the accelerator sensor 18 and the rotation sensor 19 are input to a control device 20 constituting an engine control computer (ECU: Electronic Control Unit). It has become.

そして、この制御装置20においては、ディーゼルエンジン1の各気筒8に燃料を噴射する燃料噴射装置21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21aが出力されるようになっている。   In the control device 20, a fuel injection signal 21a for instructing the fuel injection timing and the injection amount is output to the fuel injection device 21 for injecting fuel into each cylinder 8 of the diesel engine 1. .

ここで、前記燃料噴射装置21は、各気筒8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21aにより適宜に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。   Here, the fuel injection device 21 is constituted by a plurality of injectors (not shown) provided for each cylinder 8, and the solenoid valve of each injector is appropriately controlled to be opened by the fuel injection signal 21a. The injection timing and the injection amount (valve opening time) are appropriately controlled.

そして、前記制御装置20では、アクセル開度信号18a及び回転数信号19aに基づき現在の運転状態に応じた通常のメイン噴射を指示する燃料噴射信号21aが出力されるようになっている一方、必要に応じて、圧縮上死点(クランク角0゜)付近で行われる燃料の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したり、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更に追加したりする燃料噴射信号21aが出力されるようにもなっている。   The control device 20 outputs a fuel injection signal 21a for instructing normal main injection according to the current operating state based on the accelerator opening signal 18a and the rotational speed signal 19a. Accordingly, after-injection is added at a combustible timing immediately after the main injection of fuel performed near the compression top dead center (crank angle 0 °), or non-ignition later than the compression top dead center following the main injection. A fuel injection signal 21a for further adding post-injection at timing is also output.

そして、このように構成された排気浄化装置に関し、本形態例においては、再生用酸化触媒14より上流側の排気管11(タービン2bの出口付近)に、フロースルー型の昇温用酸化触媒22が設けられ、該昇温用酸化触媒22の直後には、再生用酸化触媒14の入側の排気管11内に燃料を直噴する燃料添加装置23(燃料添加手段)が設けられており、該燃料添加装置23は、制御装置20からの燃料添加信号23aにより燃料添加が実行されるようになっている。   In the exhaust purification apparatus configured as described above, in the present embodiment, the flow-through type temperature-raising oxidation catalyst 22 is disposed in the exhaust pipe 11 upstream of the regeneration oxidation catalyst 14 (near the outlet of the turbine 2b). Immediately after the temperature raising oxidation catalyst 22, a fuel addition device 23 (fuel addition means) for directly injecting fuel into the exhaust pipe 11 on the inlet side of the regeneration oxidation catalyst 14 is provided. The fuel addition device 23 is configured to perform fuel addition in response to a fuel addition signal 23 a from the control device 20.

また、前記EGRライン15の最上流部には、排気ガス9中の未燃燃料分を酸化処理するEGR用酸化触媒24が設けられており、該EGR用酸化触媒24が活性状態にあれば、ディーゼルエンジン1側でポスト噴射を実施しながらEGRバルブ17を開けて排気ガス9の再循環を行うことが可能となるようにしてあり、このEGRバルブ17の開閉による排気ガス9の再循環の継続・中止は、制御装置20からの制御信号17aにより指示されるようになっている。   Further, an EGR oxidation catalyst 24 for oxidizing the unburned fuel in the exhaust gas 9 is provided at the most upstream portion of the EGR line 15, and if the EGR oxidation catalyst 24 is in an active state, The exhaust gas 9 can be recirculated by opening the EGR valve 17 while performing post injection on the diesel engine 1 side, and the exhaust gas 9 is continuously recirculated by opening and closing the EGR valve 17. Stop is instructed by a control signal 17a from the control device 20.

更に、前述した再生用酸化触媒14、昇温用酸化触媒22、EGR用酸化触媒24の夫々の直後には、各触媒を出た直後の排気温度を検出する温度センサ25,26,27が装備されており、該各温度センサ25,26,27からの検出信号25a,26a,27aが前記制御装置20に入力されるようになっている。   Further, immediately after each of the regeneration oxidation catalyst 14, the temperature raising oxidation catalyst 22, and the EGR oxidation catalyst 24 described above, temperature sensors 25, 26, and 27 are provided for detecting the exhaust temperature immediately after leaving each catalyst. The detection signals 25a, 26a, and 27a from the temperature sensors 25, 26, and 27 are input to the control device 20.

尚、ここに図示している例においては、フィルタケース12内におけるパティキュレートフィルタ13の後段に、酸素共存下でも選択的にNOxを炭化水素と反応させ得る選択還元型触媒28が、NOxの還元浄化を支援するべく補助的に追加装備されている。   In the example shown here, a selective reduction catalyst 28 capable of selectively reacting NOx with hydrocarbons even in the presence of oxygen is provided downstream of the particulate filter 13 in the filter case 12 to reduce NOx. Additional equipment is added to assist in purification.

而して、このような構成を備えた排気浄化装置におけるパティキュレートフィルタ13の強制再生は、前記制御装置20によりディーゼルエンジン1側でのポスト噴射と燃料添加装置23とを適宜に切り替えて排気ガス9の再循環を極力継続しながら実行されるようになっており、より具体的には、図2にフローチャートで示す如き制御手順により行われるようにしてある。   Thus, the forced regeneration of the particulate filter 13 in the exhaust purification apparatus having such a configuration is performed by appropriately switching the post injection on the diesel engine 1 side and the fuel addition apparatus 23 by the control device 20. 9 is performed while continuing recirculation as much as possible, and more specifically, it is performed according to the control procedure as shown in the flowchart of FIG.

即ち、先ずステップS1において、温度センサ25からの検出信号25aに基づき、再生用酸化触媒14の出側排気温度が200℃(第三設定温度)より高いことが確認された後、ステップS2へと進んで再生用酸化触媒14の出側排気温度が350℃(第一設定温度)より高いか否かの判定が続いて行われる。   That is, first in step S1, based on the detection signal 25a from the temperature sensor 25, it is confirmed that the outlet side exhaust temperature of the regeneration oxidation catalyst 14 is higher than 200 ° C. (third set temperature), and then the process proceeds to step S2. It is then determined whether or not the outlet side exhaust temperature of the regeneration oxidation catalyst 14 is higher than 350 ° C. (first set temperature).

ここで、ステップS1における判定は、長時間に及ぶ渋滞などで排気温度の非常に低い運転状態が続き、再生用酸化触媒14の床温度がパティキュレートフィルタ13の強制再生を実行できないほど大幅に低下してしまっていないかどうかを確認するものであり、ステップS2における判定は、再生用酸化触媒14が活性状態にあるか否かを確認するものである。   Here, the determination in step S1 is so drastically that the exhaust temperature of the exhaust catalyst 14 continues to be very low due to traffic jams for a long time, and the bed temperature of the regeneration oxidation catalyst 14 cannot be forcibly regenerated. The determination in step S2 is to confirm whether or not the regeneration oxidation catalyst 14 is in an active state.

そして、ステップS2での判定が「YES」である場合にステップS3へと進み、該ステップS3において、EGRバルブ17へ向け開操作を指令する制御信号17aが出力されると共に、燃料添加装置23へ向け燃料添加信号23aが出力され、EGRライン15を開通して排気ガス9の再循環を行いながら前記燃料添加装置23により燃料添加を行う制御が実行される。   When the determination in step S2 is “YES”, the process proceeds to step S3. In step S3, the control signal 17a for instructing the opening operation to the EGR valve 17 is output and to the fuel addition device 23. The fuel addition signal 23a is output, and the fuel addition device 23 performs control to add fuel while the EGR line 15 is opened and the exhaust gas 9 is recirculated.

一方、ステップS2での判定が「NO」である場合にはステップS4へと進み、該ステップS4において、温度センサ27からの検出信号27aに基づき、EGR用酸化触媒24の出側排気温度が230℃(第二設定温度)より高いか否かの判定が行われ、EGR用酸化触媒24が活性状態にあるか否かが確認される。   On the other hand, if the determination in step S2 is “NO”, the process proceeds to step S4. In step S4, based on the detection signal 27a from the temperature sensor 27, the outlet side exhaust gas temperature of the EGR oxidation catalyst 24 is 230. It is determined whether or not the temperature is higher than the second temperature (second set temperature), and it is confirmed whether or not the EGR oxidation catalyst 24 is in an active state.

そして、ステップS4での判定が「YES」である場合にステップS5へと進み、該ステップS5において、EGRバルブ17へ向け開操作を指令する制御信号17aが出力されると共に、燃料噴射装置21に向けポスト噴射をアフタ噴射と共に追加する燃料噴射信号21aが出力され、EGRライン15を開通して排気ガス9の再循環を行いながらディーゼルエンジン1側でポスト噴射をアフタ噴射と共に追加して燃料添加を行う制御が実行される。   When the determination in step S4 is “YES”, the process proceeds to step S5. In step S5, the control signal 17a for instructing the opening operation to the EGR valve 17 is output and the fuel injection device 21 is also output. The fuel injection signal 21a for adding the post-injection to the engine and the after-injection is output, and the EGR line 15 is opened and the exhaust gas 9 is recirculated to add the post-injection with the after-injection on the diesel engine 1 side. The control to be performed is executed.

一方、ステップS4での判定が「NO」である場合にはステップS6へと進み、該ステップS6において、EGRバルブ17へ向け閉操作を指令する制御信号17aが出力されると共に、燃料噴射装置21に向けポスト噴射をアフタ噴射と共に追加する燃料噴射信号21aが出力され、EGRライン15を閉塞して排気ガス9の再循環を中止しながらディーゼルエンジン1側でポスト噴射をアフタ噴射と共に追加して燃料添加を行う制御が実行される。   On the other hand, if the determination in step S4 is “NO”, the process proceeds to step S6. In step S6, the control signal 17a for instructing the closing operation to the EGR valve 17 is output, and the fuel injection device 21. A fuel injection signal 21a for adding post-injection toward the engine is output, and the EGR line 15 is closed to stop the recirculation of the exhaust gas 9, and the diesel engine 1 side adds post-injection along with after-injection to produce fuel. Control to perform the addition is executed.

ただし、最初のステップS1で再生用酸化触媒14の床温度がパティキュレートフィルタ13の強制再生を実行できないほど大幅に低下してしまっているとして「NO」の判定が下された場合には、ステップS2の再生用酸化触媒14の出側排気温度が350℃(第一設定温度)より高いか否かの判定に進まずにステップS7へと進み、該ステップS7において、温度センサ26からの検出信号26aに基づき、昇温用酸化触媒22の出側排気温度が230℃(第二設定温度)より高いか否かの判定が行われ、昇温用酸化触媒22が活性状態にあるか否かが確認される。   However, if “NO” determination is made in the first step S1, assuming that the bed temperature of the regeneration oxidation catalyst 14 has decreased so much that the particulate filter 13 cannot be forcibly regenerated, step NO. The process proceeds to step S7 without proceeding to the determination of whether or not the outlet side exhaust temperature of the regeneration oxidation catalyst 14 in S2 is higher than 350 ° C. (first set temperature). In step S7, the detection signal from the temperature sensor 26 is detected. 26a, it is determined whether or not the outlet side exhaust temperature of the temperature raising oxidation catalyst 22 is higher than 230 ° C. (second set temperature), and whether or not the temperature raising oxidation catalyst 22 is in an active state. It is confirmed.

そして、ステップS7での判定が「YES」である場合にステップS8へと進み、該ステップS8において、EGRバルブ17へ向け閉操作を指令する制御信号17aが出力されると共に、燃料噴射装置21に向けポスト噴射をアフタ噴射と共に追加する燃料噴射信号21aが出力され、EGRライン15を閉塞して排気ガス9の再循環を中止しながらディーゼルエンジン1側でポスト噴射をアフタ噴射と共に追加して燃料添加を行う制御が実行される。   When the determination in step S7 is “YES”, the process proceeds to step S8. In step S8, the control signal 17a for instructing the closing operation to the EGR valve 17 is output, and the fuel injection device 21 is also informed. The fuel injection signal 21a is added to add the post-injection to the engine along with the after-injection, and the EGR line 15 is closed to stop the recirculation of the exhaust gas 9, and the post-injection is added together with the after-injection on the diesel engine 1 side to add fuel. Control to perform is executed.

尚、この時のポスト噴射による燃料添加は、その添加燃料を昇温用酸化触媒22で酸化反応させて反応熱により排気昇温を図ることを目的として行われるものであり、パティキュレートフィルタ14の強制再生時よりも少ない添加量で良い。   The fuel addition by the post injection at this time is performed for the purpose of raising the temperature of the exhaust gas by the reaction heat by oxidizing the added fuel with the oxidation catalyst 22 for raising the temperature of the particulate filter 14. The addition amount may be smaller than that during forced regeneration.

一方、ステップS7での判定が「NO」である場合にはステップS9へと進み、該ステップS9において、EGRバルブ17へ向け閉操作を指令する制御信号17aが出力されると共に、燃料噴射装置21に向けアフタ噴射のみを追加する燃料噴射信号21aが出力され、EGRライン15を閉塞して排気ガス9の再循環を中止しながらディーゼルエンジン1側でアフタ噴射のみを追加して燃料添加を行う制御が実行される。   On the other hand, if the determination in step S7 is “NO”, the process proceeds to step S9. In step S9, the control signal 17a for instructing the closing operation to the EGR valve 17 is output, and the fuel injection device 21. The fuel injection signal 21a for adding only after-injection toward the engine is output, and the EGR line 15 is closed to stop the recirculation of the exhaust gas 9, and control is performed to add fuel by adding only after-injection on the diesel engine 1 side. Is executed.

以上に述べた通り、図2のフローチャートに示す制御手順に従ってパティキュレートフィルタ13の強制再生を行えば、再生用酸化触媒14が既に触媒活性を有する温度に達している場合に、その出側排気温度が350℃(第一設定温度)より高くなって燃料添加装置23により燃料添加が行われ、その添加燃料が再生用酸化触媒14を通過する間に酸化反応し、その反応熱で昇温した排気ガス9の流入により直後のパティキュレートフィルタ13の触媒床温度が上げられてパティキュレートが燃やし尽くされ、パティキュレートフィルタ13の再生化が図られることになる。   As described above, if the particulate filter 13 is forcibly regenerated in accordance with the control procedure shown in the flowchart of FIG. 2, when the regeneration oxidation catalyst 14 has already reached a temperature at which it has catalytic activity, its outlet side exhaust temperature The fuel is added by the fuel addition device 23 when it becomes higher than 350 ° C. (first set temperature), and the exhausted fuel undergoes an oxidation reaction while passing through the regeneration oxidation catalyst 14 and is heated by the reaction heat. The catalyst bed temperature of the particulate filter 13 immediately after the inflow of the gas 9 is raised, the particulates are burned out, and the particulate filter 13 is regenerated.

この際、EGRライン15が開通されて排気ガス9の再循環が継続されるが、燃料添加装置23より上流の排気マニホールド10から排気ガス9の一部が抜き出されて吸気管5へ再循環されるようになっているため、EGRライン15に添加燃料が導かれる心配がなく、EGRライン15内が未燃燃料分の付着により汚染してしまうことが未然に回避される。   At this time, the EGR line 15 is opened and the recirculation of the exhaust gas 9 is continued. However, a part of the exhaust gas 9 is extracted from the exhaust manifold 10 upstream of the fuel addition device 23 and recirculated to the intake pipe 5. Therefore, there is no concern that the added fuel is guided to the EGR line 15, and the inside of the EGR line 15 is prevented from being contaminated due to adhesion of unburned fuel.

ただし、燃料添加装置23による燃料添加では、ポスト噴射の場合の如きアフタ噴射の追加による排気昇温が期待できないため、都市内走行のような軽負荷の運転モードが長く続くと、排気温度が大幅に低下して再生用酸化触媒14が不活性状態となる虞れがあるが、このような場合には、再生用酸化触媒14の出側排気温度が350℃(第一設定温度)以下となることで燃料添加装置23からディーゼルエンジン1側でのポスト噴射に切り替わり、該ポスト噴射がアフタ噴射と共に追加されて燃料添加が行われる。   However, the fuel addition by the fuel addition device 23 cannot be expected to raise the exhaust gas temperature due to the addition of after-injection as in the case of post-injection. However, in this case, the outlet side exhaust temperature of the regeneration oxidation catalyst 14 becomes 350 ° C. (first set temperature) or less. Thus, the fuel injection device 23 switches to post injection on the diesel engine 1 side, and the post injection is added together with the after injection to perform fuel addition.

この結果、都市内走行のような軽負荷の運転モードであっても、アフタ噴射の追加により排気昇温が図られて再生用酸化触媒14の触媒活性が高められ、パティキュレートフィルタ13が再生不良を起こして再生時間が長くかかるといった事態が回避されることになる。   As a result, even in a light load operation mode such as traveling in the city, the exhaust gas temperature is increased by the addition of after injection, the catalytic activity of the regeneration oxidation catalyst 14 is increased, and the particulate filter 13 is poorly regenerated. This will avoid a situation in which the playback time takes a long time.

また、この際に、EGR用酸化触媒24の出側排気温度が230℃(第二設定温度)より高くなっていれば、EGRライン15が開通されて排気ガス9の再循環が継続されるが、前記EGRライン15の最上流部で排気ガス9中の未燃燃料分がEGR用酸化触媒24により酸化処理されるので、EGRライン15内が未燃燃料分の付着により汚染してしまうことが回避される。   At this time, if the outlet side exhaust temperature of the EGR oxidation catalyst 24 is higher than 230 ° C. (second set temperature), the EGR line 15 is opened, and the recirculation of the exhaust gas 9 is continued. Since the unburned fuel in the exhaust gas 9 is oxidized by the EGR oxidation catalyst 24 at the most upstream part of the EGR line 15, the inside of the EGR line 15 may be contaminated by the unburned fuel. Avoided.

ただし、EGR用酸化触媒24の出側排気温度が230℃(第二設定温度)以下であれば、前記EGR用酸化触媒24が不活性状態となっているものと考えられるので、EGRライン15が閉塞されて排気ガス9の再循環が中止される。   However, if the outlet side exhaust temperature of the EGR oxidation catalyst 24 is 230 ° C. (second set temperature) or less, it is considered that the EGR oxidation catalyst 24 is in an inactive state, and therefore the EGR line 15 is The recirculation of the exhaust gas 9 is stopped due to the blockage.

また、特に本形態例においては、長時間に及ぶ渋滞などで排気温度の非常に低い運転状態が続き、再生用酸化触媒14の床温度が大幅に低下してしまってパティキュレートフィルタ13の強制再生を実行できない状況にある場合に、これを再生用酸化触媒14の出側排気温度が200℃(第三設定温度)以下となっていることで判定し、再生用酸化触媒14の出側排気温度が350℃(第一設定温度)より高いか否かの判定に進まずに、前記昇温用酸化触媒22の出側排気温度が230℃(第四設定温度)より高いか否かの判定に移行することになる。   Particularly in the present embodiment, the operation state in which the exhaust temperature is very low continues due to a long-time traffic jam, etc., and the bed temperature of the regeneration oxidation catalyst 14 is greatly lowered, so that the particulate filter 13 is forcibly regenerated. Is determined when the outlet side exhaust temperature of the regeneration oxidation catalyst 14 is 200 ° C. (third set temperature) or less, and the outlet side exhaust temperature of the regeneration oxidation catalyst 14 is determined. To determine whether the outlet side exhaust temperature of the temperature-raising oxidation catalyst 22 is higher than 230 ° C. (fourth set temperature) without proceeding to the determination whether the temperature is higher than 350 ° C. (first set temperature). Will be migrated.

そして、昇温用酸化触媒22の出側排気温度が230℃(第四設定温度)より高い時には、EGRライン15が閉塞されて排気ガス9の再循環が中止され、ポスト噴射がアフタ噴射と共に追加されて燃料添加が行われ、その添加燃料が昇温用酸化触媒22上で酸化反応することによる反応熱で排気昇温が図られると共に、アフタ噴射の追加によっても排気昇温が図られることになる。   When the outlet side exhaust temperature of the temperature-raising oxidation catalyst 22 is higher than 230 ° C. (fourth set temperature), the EGR line 15 is closed and the recirculation of the exhaust gas 9 is stopped, and post injection is added together with after injection. Then, the fuel is added, and the temperature of the exhaust gas is raised by the reaction heat generated by the oxidation reaction of the added fuel on the temperature raising oxidation catalyst 22, and the temperature of the exhaust gas is also raised by the addition of after injection. Become.

ここで、前記昇温用酸化触媒22は、再生用酸化触媒14より上流側の排気管11に備えられているので、ディーゼルエンジン1から排出されて間もない高温の排気ガス9が昇温用酸化触媒22に導入されることにより、排気温度の低い運転状態でも比較的容易に活性化することになる。   Here, since the temperature raising oxidation catalyst 22 is provided in the exhaust pipe 11 upstream of the regeneration oxidation catalyst 14, the high-temperature exhaust gas 9 that has just been exhausted from the diesel engine 1 is used for the temperature raising. By being introduced into the oxidation catalyst 22, it is activated relatively easily even in an operation state where the exhaust temperature is low.

尚、この時のポスト噴射による燃料添加は、パティキュレートフィルタ13の強制再生を意図したものではなく、単に排気昇温を図る目的だけのために行われるものであるため、昇温用酸化触媒22で消費し尽くされる程度の比較的少ない量で済む。   The fuel addition by the post injection at this time is not intended to forcibly regenerate the particulate filter 13 but is performed only for the purpose of raising the temperature of the exhaust gas. The amount is relatively small enough to be consumed.

一方、昇温用酸化触媒22の出側排気温度が230℃(第四設定温度)以下である時には、EGRライン15が閉塞されて排気ガス9の再循環が中止され、アフタ噴射のみが行われて排気昇温が図られることになる。   On the other hand, when the outlet side exhaust temperature of the temperature-raising oxidation catalyst 22 is 230 ° C. (fourth set temperature) or lower, the EGR line 15 is closed, the recirculation of the exhaust gas 9 is stopped, and only after injection is performed. As a result, the temperature of the exhaust can be raised.

従って、上記形態例によれば、軽負荷の運転モードでのパティキュレートフィルタ13の強制再生時であっても、EGR用酸化触媒24が活性状態にあれば、ポスト噴射をアフタ噴射と共に追加して排気昇温を図りつつ排気ガス9の再循環を継続することができるので、NOx排出量の一時的な増加を従来より著しく抑制することができ、しかも、再生用酸化触媒14が十分な活性状態にあれば、ポスト噴射から燃料添加装置23に切り替えて確実に未燃燃料分によるEGRライン15の汚染を防止することができる。   Therefore, according to the above embodiment, even when the particulate filter 13 is forcibly regenerated in the light load operation mode, if the EGR oxidation catalyst 24 is in an active state, post injection is added together with after injection. Since the exhaust gas 9 can be continuously recirculated while raising the temperature of the exhaust gas, a temporary increase in the NOx emission amount can be significantly suppressed as compared with the prior art, and the regeneration oxidation catalyst 14 is sufficiently activated. If so, it is possible to reliably prevent the EGR line 15 from being contaminated by the unburned fuel by switching from the post injection to the fuel addition device 23.

また、特に本形態例の場合には、長時間に及ぶ渋滞などで再生用酸化触媒14の床温度が大幅に低下してしまった場合に、パティキュレートフィルタ13の強制再生に先立ち排気昇温を図ることができ、パティキュレートフィルタ13の床温度を上げて強制再生を実行し得る温度条件を整えることができる。   In particular, in the case of the present embodiment, when the bed temperature of the regeneration oxidation catalyst 14 is significantly lowered due to a long-time traffic jam or the like, the exhaust gas temperature is raised prior to the forced regeneration of the particulate filter 13. Therefore, it is possible to adjust the temperature condition in which forced regeneration can be performed by raising the bed temperature of the particulate filter 13.

尚、本発明のパティキュレートフィルタの再生方法は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、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。   Note that the method for regenerating a particulate filter of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and it is needless to say that various changes can be made without departing from the scope of the present invention.

1 ディーゼルエンジン(エンジン)
5 吸気管(吸気系)
7 吸気マニホールド(吸気系)
9 排気ガス
10 排気マニホールド(排気系)
11 排気管(排気系)
13 パティキュレートフィルタ
14 再生用酸化触媒
15 EGRライン
16 EGRクーラ
17 EGRバルブ
17a 制御信号
20 制御装置
21 燃料噴射装置
21a 燃料噴射信号
22 昇温用酸化触媒
23 燃料添加装置(燃料添加手段)
23a 燃料添加信号
24 EGR用酸化触媒
25 温度センサ
25a 検出信号
26 温度センサ
26a 検出信号
27 温度センサ
27a 検出信号
1 Diesel engine (engine)
5 Intake pipe (intake system)
7 Intake manifold (intake system)
9 Exhaust gas 10 Exhaust manifold (exhaust system)
11 Exhaust pipe (exhaust system)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 13 Particulate filter 14 Oxidation catalyst for regeneration 15 EGR line 16 EGR cooler 17 EGR valve 17a Control signal 20 Control device 21 Fuel injection device 21a Fuel injection signal 22 Oxidation catalyst for temperature rise 23 Fuel addition device (fuel addition means)
23a Fuel addition signal 24 EGR oxidation catalyst 25 Temperature sensor 25a Detection signal 26 Temperature sensor 26a Detection signal 27 Temperature sensor 27a Detection signal

Claims (2)

再生用酸化触媒を前段に備えて排気管途中に設けられた触媒再生型のパティキュレートフィルタの上流側で排気ガス中への燃料添加を行い、その添加燃料が再生用酸化触媒上で酸化反応した時の反応熱により後段のパティキュレートフィルタ内の捕集済みパティキュレートを燃焼させて該パティキュレートフィルタの強制再生を図る方法であって、再生用酸化触媒の入側の排気管内に燃料を直噴する燃料添加手段と、該燃料添加手段より上流の排気系から排気ガスの一部を抜き出して吸気系へ再循環するEGRラインと、該EGRラインの最上流部で排気ガス中の未燃燃料分を酸化処理するEGR用酸化触媒とを備え、再生用酸化触媒の出側排気温度が該再生用酸化触媒の触媒活性の有無を判定する第一設定温度より高い時に、EGRラインを開通して排気ガスの再循環を行いながら前記燃料添加手段により燃料添加を行い、再生用酸化触媒の出側排気温度が第一設定温度以下で且つ前記EGR用酸化触媒の出側排気温度が該EGR用酸化触媒の触媒活性の有無を判定する第二設定温度より高い時に、EGRラインを開通して排気ガスの再循環を行いながらエンジン側でポスト噴射をアフタ噴射と共に追加して燃料添加を行い、再生用酸化触媒の出側排気温度が第一設定温度以下で且つ前記EGR用酸化触媒の出側排気温度が第二設定温度以下である時には、EGRラインを閉塞して排気ガスの再循環を中止しながらポスト噴射をアフタ噴射と共に追加して燃料添加を行うことを特徴とするパティキュレートフィルタの再生方法。   Fuel was added to the exhaust gas upstream of the catalyst regeneration type particulate filter provided in the middle of the exhaust pipe equipped with a regeneration oxidation catalyst, and the added fuel oxidized on the regeneration oxidation catalyst. In this method, the collected particulate matter in the downstream particulate filter is burned by the reaction heat at the time, and the particulate filter is forcibly regenerated. Fuel is directly injected into the exhaust pipe on the inlet side of the regeneration oxidation catalyst. Fuel adding means, a part of the exhaust gas extracted from the exhaust system upstream from the fuel adding means, and recirculated to the intake system, and the unburned fuel content in the exhaust gas at the most upstream part of the EGR line An EGR oxidation catalyst that oxidizes the EGR line, and when the outlet side exhaust temperature of the regeneration oxidation catalyst is higher than a first set temperature for determining the presence or absence of the catalytic activity of the regeneration oxidation catalyst, The fuel is added by the fuel addition means while the exhaust gas is recirculated and the exhaust gas temperature of the regeneration oxidation catalyst is equal to or lower than the first set temperature, and the exhaust gas temperature of the EGR oxidation catalyst is equal to the exhaust gas temperature. When the EGR oxidation catalyst is higher than the second set temperature for determining the catalytic activity, the EGR line is opened and exhaust gas is recirculated while post-injection is added along with after-injection on the engine side to add fuel. When the outlet side exhaust temperature of the regeneration oxidation catalyst is lower than the first set temperature and the outlet side exhaust temperature of the EGR oxidation catalyst is lower than the second set temperature, the EGR line is closed to recirculate the exhaust gas. A method for regenerating a particulate filter, comprising adding post-injection together with after-injection while stopping and adding fuel. 再生用酸化触媒より上流側の排気管に昇温用酸化触媒を備え、再生用酸化触媒の出側排気温度が第一設定温度より高いか否かを判定するのに先立ち、再生用酸化触媒の出側排気温度を第一設定温度より低い第三設定温度と比較し、再生用酸化触媒の出側排気温度が第三設定温度以下である場合に限り、再生用酸化触媒の出側排気温度が第一設定温度より高いか否かの判定に進まずに、前記昇温用酸化触媒の出側排気温度が該昇温用酸化触媒の触媒活性の有無を判定する第四設定温度より高いか否かの判定に移行し、前記昇温用酸化触媒の出側排気温度が第四設定温度より高い時に、EGRラインを閉塞して排気ガスの再循環を中止しながらポスト噴射をアフタ噴射と共に追加して燃料添加を行い、前記昇温用酸化触媒の出側排気温度が第四設定温度以下である時には、EGRラインを閉塞して排気ガスの再循環を中止しながらアフタ噴射のみを行うことを特徴とする請求項1に記載のパティキュレートフィルタの再生方法。   A temperature raising oxidation catalyst is provided in the exhaust pipe upstream of the regeneration oxidation catalyst, and prior to determining whether the outlet exhaust temperature of the regeneration oxidation catalyst is higher than the first set temperature, the regeneration oxidation catalyst The outlet side exhaust temperature of the regeneration oxidation catalyst is compared only when the outlet side exhaust temperature is compared with the third set temperature lower than the first set temperature and the outlet side exhaust temperature of the regeneration oxidation catalyst is equal to or lower than the third set temperature. Without proceeding to the determination of whether or not the temperature is higher than the first set temperature, whether or not the outlet side exhaust temperature of the temperature-raising oxidation catalyst is higher than the fourth set temperature for determining the presence or absence of catalytic activity of the temperature-raising oxidation catalyst When the outlet side exhaust temperature of the temperature raising oxidation catalyst is higher than the fourth set temperature, the post-injection is added together with the after-injection while closing the EGR line and stopping the exhaust gas recirculation. The fuel is added, and the exhaust temperature on the outlet side of the oxidation catalyst for temperature rise is When it is a temperature below the particulate filter reproducing method according to claim 1, characterized in that only the abort while after injection of recirculation of exhaust gas by closing the EGR line.
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JP6319561B2 (en) * 2014-03-11 2018-05-09 三菱自動車工業株式会社 Exhaust purification system
JP6733595B2 (en) * 2017-04-24 2020-08-05 いすゞ自動車株式会社 Filter regeneration control device and filter regeneration control method

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3577956B2 (en) * 1998-07-23 2004-10-20 トヨタ自動車株式会社 Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP2003193824A (en) * 2001-12-27 2003-07-09 Hino Motors Ltd Exhaust emission control device
JP2005016393A (en) * 2003-06-25 2005-01-20 Toyota Motor Corp Exhaust-emission control system of internal combustion engine
JP2005090274A (en) * 2003-09-12 2005-04-07 Toyota Motor Corp Emission control device of internal combustion engine
FR2897649B1 (en) * 2006-02-17 2008-05-09 Renault Sas METHOD AND DEVICE FOR PURGING AN INJECTOR OF A FUEL INJECTION SYSTEM FOR AIDING THE REGENERATION OF A PARTICLE FILTER

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