KR20140091729A

KR20140091729A - 내연 기관의 배기 가스 처리 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20140091729A
Application number: KR20147014962A
Authority: KR
Inventors: 도모쯔구 마스다; 고오 다까야나기; 게이스께 오꾸다; 가즈끼 니시자와
Original assignee: 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
Priority date: 2010-01-28
Filing date: 2010-06-11
Publication date: 2014-07-22
Also published as: WO2011092873A1; KR20120078740A; JP5614996B2; JP2011153591A; US8857158B2; EP2530264B1; EP2530264A4; KR101529449B1; US20120260633A1; EP2530264A1

Abstract

내연 기관의 배기 가스 통로에 전단 산화 촉매 및 DPF 필터를 설치한 배기 가스 처리 장치에 있어서, 내연 기관이 고부하 상태로부터 저부하 상태로 변화했을 때에 발생하는 DPF 필터의 이상 연소를 방지하는 것이 과제이다. 본 발명은, 내연 기관이 고회전 상태 또는 고부하의 운전 영역 α로부터 저회전 저부하의 운전 영역 β로 설정 시간 T₁ 내에 이행할 때를 DPF 이상 연소 생기 운전이라고 판정한다. DPF 이상 연소 생기 운전이라고 판정했을 때, 흡기 스로틀 밸브(44)를 완전 개방하여, 배기 가스 유량을 증대시켜, 배기 가스의 현열에 의한 열 빼앗기에 의해 DPF 필터 장치(52)를 냉각하는 동시에, 레이트 포스트 분사를 속행시켜, DPF 필터 주위의 산소 농도를 저하시켜, DPF 필터에 포집된 PM의 이상 연소를 억제한다. 이에 의해, DPF 필터 장치(52)의 이상 승온을 조기에 억제할 수 있다.

Description

내연 기관의 배기 가스 처리 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR TREATING EXHAUST GAS OF INTERNAL COMBUSTION ENGINE}

본 발명은, 내연 기관, 특히 디젤 기관의 배기 가스 통로에 전단 산화 촉매와 입자 형상 물질을 포집하는 필터를 구비한 배기 가스 처리 방법 및 장치에 관한 것이다.

디젤 기관의 배기 가스 규제에서는, NO_X 저감과 마찬가지로 중요한 것이 입자 형상 물질(PM; Particulate Matter. 이하 「PM」이라고 한다)의 저감이다. 배기 가스로부터 PM을 제거하는 유효한 수단으로서, DPF 필터(Diesel Particulate Filter)라고 칭해지는 필터를 사용한 PM 포집 수단이 알려져 있다.

DPF는, 배기 가스 온도가 낮은 운전 상태에서는, DPF에 PM이 계속하여 저류되므로, 배기 가스의 온도를 강제적으로 상승시켜, PM을 연소 제거하는 강제 재생을 행할 필요가 있다.

이 강제 재생 공정을 도 7 및 도 8에 의해 설명한다. DPF 필터의 상류측 배기 가스 통로에는 전단 산화 촉매(DOC; Diesel Oxidation Catalyst)가 설치된다.

도 7에 도시한 바와 같이, 연소 실린더에 연료가 주분사되고, 주분사된 연료가 연소하여 엔진 출력을 발생시킨다. 주분사 후, 연료가 얼리 포스트 분사된다. 도 7에 도시한 바와 같이, 얼리 포스트 분사는, 강제 재생 공정의 개시 시점 t₁에 행하여진다. 얼리 포스트 분사된 연료는, 연소 실린더 내의 고온 분위기에서 연소하고, 이 연소에서 발생한 고온에 의해, 전단 산화 촉매가 활성 온도까지 승온된다(DOC 승온 스테이지 A).

*이어서, 하사점 바로 전(도 8 중, t₂의 시점)에 재차 연료를 레이트 포스트 분사한다. 레이트 포스트 분사된 연료는, 활성화된 전단 산화 촉매의 촉매 작용에 의해 산화되고, 그 때 발생하는 반응열에 의해 배기 가스의 온도를 600℃ 이상으로 승온한다(DPF 입구 온도 승온 스테이지 B). 배기 가스의 온도를 600℃ 이상으로 함으로써, DPF 필터에 포집된 PM이 연소되어, DPF 필터로부터 제거된다.

그러나, DPF 필터의 강제 재생 공정 중에, 디젤 기관이 통상 운전으로부터 아이들링 운전 등의 저회전 저부하 운전으로 이행하면, 도 9에 도시한 바와 같이, DPF 필터에 포집된 PM이 이상 연소를 일으켜 이상 승온하는 경우가 있다. 도 9 중, 곡선 X는 DPF 필터 장치의 입구 온도이며, 곡선 Y는 DPF 필터 장치의 내부 온도이며, 곡선 Z는 배기 가스로를 흐르는 배기 가스의 압력이다.

DPF 필터의 강제 재생 공정 중에, 디젤 기관이 통상 운전으로부터 아이들링 상태 등의 저회전 저부하 운전으로 이행한 경우, 배기 가스 중의 산소 농도가 증가 및 배기 가스에 의해 DPF 필터로부터 빼앗기는 열량이 저하하여, DPF 내부의 온도가 상승하고, DPF 필터에 포집된 PM의 연소 속도가 증대한다. 따라서, 도 9에 도시한 바와 같이, DPF 필터 장치의 내부 온도가 이상 상승하여, DPF 필터 자체의 열 용손이나 균열에 의한 파손이 일어날 우려가 있다. 또한, DPF 필터에 촉매가 담지되어 있는 경우에는, 상기 촉매의 열 열화가 일어날 우려가 있다.

특허문헌 1에는, 디젤 기관의 배기 가스 통로에 DPF 필터 장치를 구비한 배기 가스 처리 장치가 개시되어 있다. 이 배기 가스 처리 장치에서는, DPF 필터의 온도를 검출하여, DPF 필터에 포집된 PM이 급속 연소를 일으킬 가능성이 있다고 판단되었을 때에, 내연 기관과 그 부하의 절단 및 접속을 행하는 클러치의 절단 시에, 내연 기관의 회전을 통상 시보다 느긋한 속도로 서서히 클러치 절단 후의 회전 수로 전환하는 제어를 행한다. 이에 의해, DPF 필터에 유입하는 배기 가스량을 확보하여, DPF 필터의 이상 승온을 방지하는 것이 개시되어 있다.

특허문헌 2에는, 디젤 기관의 배기 가스 통로에 전단 산화 촉매 및 DPF 필터 장치를 구비하고, 또한 배기 가스의 일부를 흡기로로 되돌리는 EGR관을 구비한 배기 가스 처리 장치에 있어서, 내연 기관이 무부하 혹은 아이들링 운전 상태에 있을 때, DPF 필터에 포집된 PM의 퇴적량이 소정량 이상이고, 또한 DPF 필터의 온도가 소정 온도 이상인 것이 검출되었을 때, EGR 밸브를 폐쇄하는 동시에, 배기 가스 유량의 저감을 금지하는 제어 금지 수단을 구비하는 것이 개시되어 있다. 이에 의해, 배기 가스 유량을 유지하며, 열 빼앗기에 의해 DPF 필터를 냉각하도록 하고 있다.

또한, 특허문헌 2에는, 상기 제어와 병용하여, 포스트 분사를 행하고, 포스트 분사에 의한 추가 연료와 배기 가스 중의 산소를 반응시켜, 배기 가스 중의 산소량을 저하시키고, 이에 의해 PM의 연소를 억제하여, DPF 필터의 이상 승온을 방지하는 것이 개시되어 있다.

일본 특허 공개 제2004-68804호 공보 일본 특허 공개 제2003-27921호 공보

특허문헌 1의 DPF 필터의 이상 승온 방지 수단은, 클러치의 절단 시의 작동만을 대상으로 하고, 게다가 엔진 회전 수를 천천히 내리는 제어이기 때문에, 클러치의 절단 시 이외의 급격한 저부하로의 변화에는 적용할 수 없다.

특허문헌 2에 개시된 DPF 필터의 이상 승온 방지 수단은, (1) 내연 기관이 무부하 상태 또는 아이들링 상태일 때, (2) DPF 필터에 포집된 PM의 퇴적량이 소정량 이상일 때, (3) DPF 필터의 온도(DPF 필터 출구 배기 가스 온도)가 소정 온도 이상일 때,의 3조건이 만족되었을 때에, 배기 가스 유량의 저감을 멈추고, 내연 기관을 고회전측으로 변경하도록 하고 있다.

이에 대해, 본 발명자들이 얻은 지식에 의하면, 내연 기관, 특히 디젤 기관에 있어서, 단순히 저회전 저부하 상태인 뿐일 때는, DPF 필터의 이상 연소가 일어나지 않는 것을 알았다. 즉, 고회전 상태 또는 고부하 상태로부터 어느 일정 시간 내에 저회전 저부하 상태로 이행했을 때만, 즉 엔진의 회전 수 또는 부하가 어느 정도 급격하게 변화하는 경우에, 이상 연소가 일어나는 것이 판명되었다.

따라서, 특허문헌 2에 개시된 수단에서는, DPF 필터의 이상 연소가 일어나지 않을 때에, 불필요한 제어를 행하게 되어, 그만큼 디젤 기관의 연소 효율이 저하한다는 문제가 있다.

또한, 특허문헌 2에서는, EGR 밸브를 폐쇄 밸브하는 수단을 설치하고, 제어 시 EGR 밸브의 폐쇄 밸브 조작을 병용할 필요가 있기 때문에, EGR 밸브를 사용하지 않는 내연 기관에 대해서는 효과가 없다는 문제가 있다.

본 발명은, 이러한 종래 기술의 과제를 감안하여, 내연 기관의 배기 가스 통로에 전단 산화 촉매 및 DPF 필터를 설치하고, 배기 가스 중의 PM을 제거하는 배기 가스 처리 장치에 있어서, 내연 기관이 고회전 상태 또는 고부하 상태로부터 저회전 저부하 상태로 변화했을 때에 발생하는 DPF 필터의 이상 연소를 방지하여, DPF 필터의 열 용손이나 균열에 의한 파손을 방지하거나, 혹은 DPF 필터에 촉매가 담지되어 있는 경우에는, 상기 촉매의 열 열화를 방지하는 것을 목적으로 한다. 또한, DPF 필터의 이상 연소를 저렴한 제어 장치에 의해 실현하는 것을 목적으로 한다.

이러한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 내연 기관의 배기 가스 처리 방법은,

내연 기관으로부터 배출된 배기 가스 중의 입자 형상 물질을 필터에 의해 포집하는 포집 공정과, 연료를 포스트 분사하고, 전단 산화 촉매에 의해 배기 가스를 입자 형상 물질의 연소 온도까지 승온시키고, 승온한 배기 가스에 의해 상기 필터에 포집된 입자 형상 물질을 연소 제거하는 강제 재생 공정으로 이루어지는 내연 기관의 배기 가스 처리 방법에 있어서,

상기 강제 재생 공정 중에, 상기 필터의 입구 배기 가스 온도를 검출하고, 또한 내연 기관이 고회전 또는 고부하의 운전 상태로부터, 설정 시간 이내에 아이들링 상태를 포함하는 저회전 저부하 운전 상태로 이행한 DPF 이상 연소 생기 운전의 유무를 판정하는 제1 스텝과,

상기 제1 스텝에서, 상기 필터의 입구 배기 가스 온도가 상기 입자 형상 물질의 연소 온도 이상이고, 또한 상기 DPF 이상 연소 생기 운전이 있었다고 판정되었을 때, 흡기로 또는 배기 가스로에 설치된 스로틀 밸브를 완전 개방하거나, 또는 저부하 운전 시의 회전 수를 설정값 이하로 내리지 않는 조작 중 적어도 한쪽을 행하여, 배기 가스 유량을 증대시키는 제2 스텝과,

상기 제2 스텝과 병행하여 행하여지고, 포스트 분사를 그대로 계속하여, 상기 필터 주위의 산소 농도를 저하시키고, 상기 입자 형상 물질의 연소 속도를 저하시키는 제3 스텝으로 이루어지는 것이다.

본 발명 방법에서는, 상기 제1 스텝에서, DPF 필터의 입구 배기 가스 온도를 검출하도록 하고 있기 때문에, DPF 필터에 의해 강제 재생 공정이 확실하게 행해지고 있는 것을 확인할 수 있다.

또한, 전술한 바와 같이, 본 발명자들이 얻은 지식에 의하면, 내연 기관, 특히, 디젤 기관에 있어서, 단순히 저회전 저부하 상태인 뿐일 때는, DPF 필터의 이상 연소가 일어나지 않고, 고회전 상태 또는 고부하 상태로부터 일정 시간 내에 저회전 저부하 상태로 이행했을 때만 이상 연소가 일어나는 것이 판명되었다.

이 지식에 기초하여, 본 발명 방법에서는, 내연 기관이 고회전 또는 고부하의 운전 상태로부터, 설정 시간 이내에 아이들링 상태를 포함하는 저회전 저부하 운전 상태로 이행한 DPF 이상 연소 생기 운전의 유무를 판정하도록 하고 있다. 이렇게 하여 DPF 이상 연소 생기 운전을 판정했을 때만, 제2 스텝 및 제3 스텝을 행하여, DPF 필터에 있어서의 이상 연소의 발생을 상당히 정확하게 예측 가능하게 된다. 그로 인해, 특허문헌 2와 같이, 불필요한 제어를 행하여, 내연 기관의 연소 효율을 저하시키지 않아도 된다.

고회전 상태 또는 고부하 상태로부터 저회전 저부하 상태로 이행하는 시간대가, 특히 10초 이내의 범위일 때에, DPF 이상 연소 생기 운전이 된다고 판정하면 된다. 이것은, 정상 상태에 있어서 고회전 또는 고부하 상태에서의 연소 속도에 대하여, 저회전 저부하에서의 연소 속도는 느리고, 과도적으로 고회전 또는 고부하 상태로부터, 저회전 저부하로 변화하면, DPF 내의 PM 연소 속도는 빠른 상태 그대로 저회전 저부하의 운전 상태로 되어 버려, DPF 이상 연소 생기 운전이 일어날 확률이 증가하기 때문이다. 이에 의해, DPF 이상 연소 생기 운전을 보다 확실하게 판정할 수 있다.

또한, 본 발명 방법에서는, DPF 이상 연소 생기 운전이 있었다고 판정되었을 때, 제2 스텝에서, 흡기로 또는 배기 가스로에 설치된 스로틀 밸브를 완전 개방으로 하는 조작을 행하거나, 또는 저부하 운전 시의 회전 수를 설정값 이하로 내리지 않는 조작 중 적어도 한쪽을 행한다.

이에 의해, 저회전 상태 또는 저부하 상태에서의 배기 가스 유량의 저하를 억제할 수 있어, 배기 가스의 현열에 의한 열 빼앗기에 의해, DPF 필터의 이상 승온을 억제할 수 있다. 또한, 스로틀 밸브의 개방도 제어를 하지 않고, 완전 개방으로 하는 조작이면 되므로, 간단한 제어로 충분하여, 제어 장치가 저렴해진다.

또한, 제2 스텝과 병행하여, 포스트 분사를 그대로 계속하는 제3 스텝을 행한다. 이에 의해, DPF 필터 주위의 산소 농도를 저하시키고, 입자 형상 물질의 연소 속도를 저하시킬 수 있다. 이와 같이, 제2 스텝과 병행하여 제3 스텝을 행하므로, DPF 필터의 이상 승온을 조기에 해소할 수 있다.

또한, 제3 스텝에서, 포스트 분사를 그대로 계속하므로, 저회전 저부하 상태로 되어도, 강제 재생 공정의 계속이 가능하게 된다. 그로 인해, 강제 재생 공정 중단이나 재개의 반복이 없어져, DPF 필터를 PM의 연소 제거가 가능한 일정 온도로 유지할 수 있으므로, 내연 기관의 열 효율이 저하하지 않는다.

또한, 포스트 분사를 그대로 계속하므로, 강제 재생 중단 후의 재개 시에 있어서 DPF 필터의 승온에 필요한 포스트 분사량을 저감시킬 수 있고, 강제 재생 공정에 발생하기 쉬운 오일 희석도 저감시킬 수 있는 동시에, 연료 소비량의 저감이 가능하게 된다.

본 발명 방법에 있어서, 입자 형상 물질의 추정 퇴적량을 구하는 동시에, 상기 추정 퇴적량이 임계값을 초과했을 때에, 제1 스텝부터 제3 스텝까지의 각 스텝을 행하는 동시에, 상기 추정 퇴적량이 임계값 이하가 되면, 상기 스로틀 밸브의 개방도 제어를 재개시키고, 또한 포스트 분사를 계속하게 하도록 하면 된다. 입자 형상 물질의 추정 퇴적량이 클수록 DPF 필터가 이상 연소하기 쉽다. 그로 인해, 상기 추정 퇴적량을 구하도록 하면, 보다 높은 확률로 DPF 필터의 이상 연소를 추정 가능하게 된다.

따라서, 상기 추정 퇴적량이 설정된 임계값을 초과했을 때에, 제1 스텝 내지 제3 스텝을 행하도록 하면, DPF 필터의 이상 연소를 확실하게 억제할 수 있게 되는 동시에, DPF 필터의 이상 연소가 일어나지 않을 때에, 불필요한 제어를 행하지 않아도 된다.

또한, 상기 추정 퇴적량이 임계값 이하로 되면, 상기 스로틀 밸브의 개방도 제어를 재개시키고, 또한 포스트 분사를 계속하게 함으로써, DPF 필터의 이상 연소를 억제하면서, 배기 가스량을 저감시킬 수 있으므로, 포스트 분사량을 저감시킬 수 있고, 나아가, 오일 희석을 저감시킬 수 있다.

입자 형상 물질의 퇴적량을 추정하는 방법은, 예를 들어 내연 기관의 연료 분사량으로부터의 PM 배출량을 구하고, 이 PM 배출량으로부터 PM 연소량을 공제하여 퇴적량을 구할 수 있다. 혹은, DPF 필터 전후의 배기 가스의 차압으로부터 퇴적량을 구할 수 있다.

본 발명 방법에 있어서, 제1 스텝부터 제3 스텝까지의 각 스텝을 행한 후, 전단 산화 촉매를 통과하는 배기 가스의 온도를 검출하여, 상기 배기 가스의 온도가 전단 산화 촉매의 활성 온도 이하일 때, 강제 재생 공정을 중단시키도록 하면 된다.

제2 스텝 및 제3 스텝을 실시함으로써, 배기 가스 온도가 저하하여, 전단 산화 촉매를 통과하는 배기 가스 온도가 전단 산화 촉매의 활성 온도 이하로 되었을 때, 강제 재생은 일어나지 않게 된다. 이때 강제 재생 공정을 속행해도 소용없으므로, 강제 재생 공정을 중단하도록 한다. 이에 의해, 연료 소비량을 저감시킬 수 있다.

상기 본 발명 방법의 실시에 직접 사용 가능한 본 발명의 내연 기관의 배기 가스 처리 장치는,

내연 기관의 배기 가스 통로에 전단 산화 촉매 및 필터를 구비하고, 배기 가스 중의 입자 형상 물질을 상기 필터에 의해 포집하는 동시에, 연료를 포스트 분사하고, 상기 전단 산화 촉매에 의해 배기 가스를 입자 형상 물질의 연소 온도까지 승온시키고, 승온한 배기 가스에 의해 상기 필터에 포집된 입자 형상 물질을 연소 제거하는 내연 기관의 배기 가스 처리 장치에 있어서,

흡기로 또는 배기 가스로에 설치된 스로틀 밸브와,

상기 필터의 입구 배기 가스 온도를 검출하는 온도 센서와,

내연 기관이 고회전 또는 고부하의 운전 상태로부터, 설정 시간 이내에 아이들링 상태를 포함하는 저회전 저부하 운전 상태로 이행한 DPF 이상 연소 생기 운전의 유무를 판정하는 DPF 이상 연소 판정 수단과,

상기 필터에 포집된 입자 형상 물질을 연소 제거하는 강제 재생 공정 중에, 상기 필터 입구 배기 가스 온도가 입자 형상 물질의 연소 온도 이상이고, 또한 상기 DPF 이상 연소 판정 수단에 의해 DPF 이상 연소 생기 운전이 있었다고 판정되었을 때, 상기 스로틀 밸브를 완전 개방으로 하거나, 또는 저부하 운전 시의 회전 수를 설정값 이하로 내리지 않는 조작 중 적어도 한쪽을 행하여, 배기 가스 유량을 증대시키는 동시에, 포스트 분사를 그대로 계속하게 하도록 제어하는 컨트롤러를 구비한 것이다.

본 발명 장치에서는, 상기 DPF 이상 연소 판정 수단에 의해, DPF 필터의 이상 연소의 유무를 판정하므로, DPF 이상 연소의 발생을 보다 확실하게 예상할 수 있다. 그로 인해, 불필요한 제어를 행하여, 내연 기관의 연소 효율을 저하시키지 않아도 된다.

또한, DPF 이상 연소 생기 운전이 있었다고 판정되었을 때, 컨트롤러에 의해, 스로틀 밸브를 완전 개방으로 하거나, 또는 저부하 운전 시의 회전 수를 설정값 이하로 내리지 않는 조작 중 적어도 한쪽을 행하여, 배기 가스 유량을 증대시켜, 배기 가스의 현열에 의한 열 빼앗기에 의해, DPF 필터를 냉각한다. 동시에, 포스트 분사를 그대로 계속하게 함으로써, DPF 필터 주위의 산소 농도를 저하시키고, DPF 필터에 포집된 PM의 연소 속도를 저감하도록 하고 있으므로, DPF 필터의 이상 승온을 조기에 해소할 수 있다.

본 발명 장치에 있어서, 입자 형상 물질의 퇴적량을 추정하는 수단을 구비하고, 상기 컨트롤러가, DPF 필터 입구 배기 가스 온도가 입자 형상 물질의 연소 온도 이상이며, DPF 이상 연소 판정 수단에 의해 DPF 이상 연소 생기 운전이 있었다고 판정되는 동시에, 상기 수단에 의해 추정된 입자 형상 물질의 퇴적량이 임계값을 초과했을 때에, 스로틀 밸브를 완전 개방으로 하거나, 또는 저부하 운전 시의 회전 수를 설정값 이하로 내리지 않는 조작 중 적어도 한쪽을 행하여, 배기 가스 유량을 증대시키는 동시에, 포스트 분사를 그대로 계속하게 하도록 제어하는 것이면 된다.

이러한 조작을 행함으로써, 보다 높은 확률로 DPF 필터의 이상 연소를 추정 가능하게 된다. 따라서, PM 추정 퇴적량이 설정된 임계값을 초과했을 때에, 제1 스텝 내지 제3 스텝을 행하도록 하면, DPF 필터의 이상 연소를 확실하게 억제할 수 있게 되는 동시에, DPF 필터의 이상 연소가 행해지지 않을 때에, 불필요한 제어를 행하지 않아도 된다.

본 발명 방법에 의하면, 내연 기관으로부터 배출된 배기 가스 중의 입자 형상 물질을 필터에 의해 포집하는 포집 공정과, 연료를 포스트 분사하고, 전단 산화 촉매에 의해 배기 가스를 입자 형상 물질의 연소 온도까지 승온시키고, 승온한 배기 가스에 의해 상기 필터에 포집된 입자 형상 물질을 연소 제거하는 강제 재생 공정으로 이루어지는 내연 기관의 배기 가스 처리 방법에 있어서, 강제 재생 공정 중에, 상기 필터의 입구 배기 가스 온도를 검출하고, 또한 내연 기관이 고회전 또는 고부하의 운전 상태로부터, 설정 시간 이내에 아이들링 상태를 포함하는 저회전 저부하 운전 상태로 이행한 DPF 이상 연소 생기 운전의 유무를 판정하는 제1 스텝과, 상기 제1 스텝에서, 상기 필터의 입구 배기 가스 온도가 상기 입자 형상 물질의 연소 온도 이상이고, 또한 상기 DPF 이상 연소 생기 운전이 있었다고 판정되었을 때, 흡기로 또는 배기 가스로에 설치된 스로틀 밸브를 완전 개방으로 하거나, 또는 저부하 운전 시의 회전 수를 설정값 이하로 내리지 않는 조작 중 적어도 한쪽을 행하여, 배기 가스 유량을 증대시키는 제2 스텝과, 상기 제2 스텝과 병행하여 행하여지고, 포스트 분사를 그대로 계속하여, 상기 필터 주위의 산소 농도를 저하시키고, 상기 입자 형상 물질의 연소 속도를 저하시키는 제3 스텝으로 이루어지므로, DPF 필터의 이상 연소에 의한 이상 승온을 조기에 해소할 수 있기 때문에, DPF 필터의 열 용손이나 균열에 의한 파손을 방지할 수 있는 동시에, 상기 DPF 필터에 담지된 촉매의 열 열화를 미연에 방지할 수 있다.

또한, DPF 필터의 이상 연소의 발생을 상당히 정확하게 예측할 수 있게 되므로, DPF 필터의 이상 연소가 행해지지 않을 때에, 불필요한 제어를 행하여, 내연 기관의 열 효율을 저하시키지 않아도 된다. 또한, 제3 스텝에서, 포스트 분사를 그대로 계속하므로, 강제 재생 공정 중단이나 재개의 반복이 없어져, DPF 필터를 PM의 연소 제거가 가능한 일정 온도로 유지할 수 있으므로, 내연 기관의 열 효율이 저하하지 않는다. 또한, 포스트 분사를 그대로 계속하므로, 강제 재생 공정에 발생하기 쉬운 오일 희석도 저감시킬 수 있는 동시에, 연료 소비량의 저감이 가능하게 된다.

본 발명 장치에 의하면, 내연 기관의 배기 가스 통로에 전단 산화 촉매 및 필터를 구비하고, 배기 가스 중의 입자 형상 물질을 상기 필터에 의해 포집하는 동시에, 연료를 포스트 분사하고, 상기 전단 산화 촉매에 의해 배기 가스를 입자 형상 물질의 연소 온도까지 승온시키고, 승온한 배기 가스에 의해 상기 필터에 포집된 입자 형상 물질을 연소 제거하는 내연 기관의 배기 가스 처리 장치에 있어서, 흡기로 또는 배기 가스로에 설치된 스로틀 밸브와, 상기 필터의 입구 배기 가스 온도를 검출하는 온도 센서와, 내연 기관이 고회전 또는 고부하의 운전 상태로부터, 설정 시간 이내에 아이들링 상태를 포함하는 저회전 저부하 운전 상태로 이행한 DPF 이상 연소 생기 운전의 유무를 판정하는 DPF 이상 연소 판정 수단과, 상기 필터에 포집된 입자 형상 물질을 연소 제거하는 강제 재생 공정 중에, 상기 필터 입구 배기 가스 온도가 입자 형상 물질의 연소 온도 이상이고, 또한 상기 DPF 이상 연소 판정 수단에 의해 DPF 이상 연소 생기 운전이 있었다고 판정되었을 때, 상기 스로틀 밸브를 완전 개방으로 하거나, 또는 저부하 운전 시의 회전 수를 설정값 이하로 내리지 않는 조작 중 적어도 한쪽을 행하여, 배기 가스 유량을 증대시키는 동시에, 포스트 분사를 그대로 계속하게 하도록 제어하는 컨트롤러를 구비함으로써, 상기 본 발명 방법과 마찬가지의 작용 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명 방법 및 장치의 제1 실시 형태에 관한 디젤 기관의 계통도이다.
도 2는 상기 제1 실시 형태의 DPF 이상 연소 생기 운전의 일례를 나타내는 선도이다.
도 3은 상기 제1 실시 형태에 관한 조작 수순을 나타내는 흐름도이다.
도 4는 상기 제1 실시 형태의 DPF 필터의 온도의 추이를 나타내는 선도이다.
도 5는 본 발명 방법 및 장치의 제2 실시 형태에 관한 조작 수순을 나타내는 흐름도이다.
도 6은 상기 제2 실시 형태에 관한 PM 퇴적량의 임계값을 나타내는 선도이다.
도 7은 디젤 기관의 연료 분사 공정을 나타내는 선도이다.
도 8은 디젤 기관의 DPF 필터의 강제 재생 공정을 나타내는 선도이다.
도 9는 종래의 디젤 기관의 배기 가스 처리 장치에 있어서, 저회전 상태 또는 저부하 상태로 이행했을 때의 DPF 필터의 온도를 나타내는 선도이다.

이하, 본 발명을 도면에 나타낸 실시 형태를 사용하여 상세하게 설명한다. 단, 이 실시 형태에 기재되어 있는 구성 부품의 치수, 재질, 형상, 그의 상대 배치 등은 특별히 특정적인 기재가 없는 한, 본 발명의 범위를 그것에만 한정하는 취지가 아니다.

(제1 실시 형태)

본 발명 방법 및 장치를 디젤 기관에 적용한 제1 실시 형태를 도 1 내지 도 3에 의해 설명한다. 도 1에 있어서, 디젤 기관(10)의 연소 실린더(12)의 내부에 피스톤(14)이 내장되고, 피스톤(14)의 상방에 연소실(16)이 형성되어 있다. 연소 실린더(12)의 실린더 헤드에는 흡기관(18) 및 배기관(20)이 접속되고, 이들 접속부에는 흡기 밸브(22) 및 배기 밸브(24)가 설치되어 있다.

또한, 실린더 헤드의 상부 중앙에는, 연료를 연소실(16)에 분사하는 인젝터(26)가 설치되어 있다. 인젝터(26)에는, 인젝터 펌프(28)로부터, 코먼 레일(축압기)(30)을 통하여 경유 등의 연료가 고압으로 공급되어, 연료가 연소실(16)에 분사된다. 연료의 분사 시기 및 분사량은, ECU(32)에 의해 정밀하게 제어되고 있다. 분사된 연료는, 흡기관(18)으로부터 공급된 공기와 혼합하고, 그 혼합기는, 연소실(16) 내에서 압축되고 착화되어 연소된다.

디젤 기관(10)은, 배기관(20) 내에 배치된 배기 터빈(36)과, 흡기관(18) 내에 배치되고 상기 배기 터빈(36)과 동축으로 구동되는 압축기(38)로 이루어지는 배기 터보 과급기(34)를 구비하고 있다. 배기 터보 과급기(34)의 압축기(38)로부터 토출된 공기 a는, 흡기관(18)을 통하여 인터 쿨러(40)로 냉각된 후, 흡기실(42)에 들어간다. 흡기실(42)의 입구측에는 흡기관(18)의 개방도 제어를 행하는 흡기 스로틀 밸브(44)가 설치되어 있다. 또한, 급기실(42)에는 급기압 센서(46) 및 급기 온도 센서(48)가 설치되어 있다.

배기 터빈(36)의 하류측 배기관(20)에는, 전단 산화 촉매(50)와, 전단 산화 촉매(50)의 하류측에 DPF 필터 장치(52)가 설치되어 있다. 연소실(16)에서 연소한 연소 가스, 즉 배기 가스 e는, 배기관(20)에 배출되어, 배기 터보 과급기(34)의 배기 터빈(36)을 구동하여 압축기(38)의 동력원이 된다. 그 후, 배기 가스 e는, 전단 산화 촉매(50) 및 DPF 필터 장치(52)를 통하여, DPF 필터 장치(52)에 의해 배기 가스 e 중에 포함되는 PM이 포집된다. DPF 필터 장치(52)에 의해 PM을 제거된 배기 가스 e는, 도시 생략의 머플러 출구로부터 외부로 배출된다.

또한, 전단 산화 촉매(50)의 입구측 및 DPF 필터 장치(52)의 입구측 및 출구측의 배기관(20)에는, 각각 배기 가스 e의 온도를 검출하는 배온 센서(54, 56 및 58)가 설치되어 있다. 또한, DPF 필터 장치(52)의 입구와 출구의 배기 가스 e의 압력차를 검출하는 차압 센서(66)가 설치되고, 흡기관(18)의 입구부에는 흡기 유량계(68)가 설치되어 있다. 또한, 배기관(20)에 배기 가스 유량을 제어하는 배기 스로틀 밸브(70)가 설치되어 있다.

흡기관(18)과 배기관(20) 사이에는, EGR관(60)이 접속되어 있다. EGR관(60)에는, EGR 쿨러(62) 및 EGR관(60)의 개방도를 제어하는 EGR 밸브(64)가 설치되어 있다. 배기 가스 e의 일부는, EGR관(60)을 통하여, EGR 쿨러(62)로 냉각된 후, 흡기실(42)로 되돌려진다. 이에 의해, 흡기 중의 산소량을 저감시켜, 피크 시의 연소 온도를 낮추어, NO_X의 발생을 억제하고 있다.

배온 센서(54, 56, 58), 차압 센서(66), 흡기 유량계(68)의 검출값 및 배기 스로틀 밸브(70)의 개방도 신호는 ECU(32)에 보내진다. 또한, ECU(32)에는, 엔진 부하 신호 또는 연료 분사량 신호와 엔진 회전 수가 입력되어 있다. 이들 입력값에 기초하여, ECU(32)가, 인젝터(26), 인젝터 펌프(28), 흡기 스로틀 밸브(44) 및EGR 밸브(64) 등을 제어하고, 디젤 기관(10)의 운전을 제어한다.

*ECU(32)는, 운전 영역 판정 수단(72) 및 DPF 이상 연소 판정 수단(74)을 구비하고 있다. 운전 영역 판정 수단(72)은, ECU(32)에 입력된 엔진 부하 신호 또는 연료 분사량 신호와 엔진 회전 수로부터, 디젤 기관(10)의 운전 상태가, 도 2에 도시하는 어느 영역에 있는지를 판정한다. DPF 이상 연소 판정 수단(74)은, 도 2에 도시한 바와 같이, 디젤 기관(10)이, 고회전 또는 고부하의 운전 상태인 영역 α로부터, 중간 회전 또는 중간 부하의 운전 상태인 영역 γ을 거쳐, 설정 시간 T₁(예를 들어 10초 이내의 범위) 이내에, 아이들링 상태를 포함하는 저회전 저부하 운전 상태인 영역 β로 이행했을 때, DPF 필터 장치(52)가 이상 연소를 일으킬 우려가 있는 DPF 이상 연소 생기 운전이 일어났다고 판정한다.

이어서, 도 3에 의해, 디젤 기관(10)이 가동하여, 디젤 기관(10)의 가동 중에, 강제 재생 공정을 행하는 경우의 조작 수순을 설명한다. 도 3에 있어서, ECU(32)가 강제 재생 공정 개시의 명령을 내리면(스텝 10), 도 7에 도시한 바와 같이, 연소실(16)에 연료를 주분사한 후, 강제 재생 공정의 개시 시점 t₁에, 연료를 얼리 포스트 분사한다. 얼리 포스트 분사된 연료는, 연소실(16)의 온도에서 연소하여, 도 8에 도시한 바와 같이 전단 산화 촉매 승온 스테이지 A에서, 전단 산화 촉매(50)를 활성 온도까지 승온한다(스텝 11).

얼리 포스트 분사를 행해도 전단 산화 촉매(50)가 활성 온도 이상으로 되지 않을 때는, 흡기 스로틀 밸브(44)에 의한 흡기관(18)의 교축 및 얼리 포스트 분사 조건의 변화에 따라, 전단 산화 촉매(50)를 승온시키도록 한다. 전단 산화 촉매(50)가 활성 온도 이상으로 되어도, 흡기 스로틀 밸브(44)에 의한 교축 및 얼리 포스트 분사 조건의 변화를 계속하여 행한다.

이어서, 하사점의 바로 전(도 8 중, t₂의 시점)에 연료를 레이트 포스트 분사한다. 레이트 포스트 분사된 미연소 HC 성분은, 전단 산화 촉매(50)의 촉매 작용에 의해 산화하고, 그 때 발생하는 반응열에 의해 배기 가스 e의 온도를 600℃ 이상으로 승온한다(DPF 입구 온도 승온 스테이지 B). 배기 가스 e를 600℃ 이상으로 함으로써, DPF 필터 장치(52)의 포집된 PM이 연소되어, DPF 필터 장치(52)로부터 제거된다(스텝 12).

이어서, 배온 센서(56)에 의해, DPF 필터 장치(52)의 입구 배기 가스 온도를 검출한다(스텝 13). 여기서 상기 입구 배기 가스 온도가 <목표 온도(예를 들어 600℃)-30℃>보다 큰 것을 확인하여, 강제 재생 공정이 확실하게 행해지고 있는 것을 확인한다. 상기 입구 배기 가스 온도가 <목표 온도(예를 들어 600℃)-30℃> 이하일 때는, 스텝 12로 되돌아간다.

이어서, ECU(32)에 의해, 엔진 부하 신호 또는 연료 분사량 신호와 엔진 회전 수로부터, 운전 상태를 판정한다(스텝 14). 여기서 판정한 운전 상태가 영역 α에 속하고, 또한 그 후, 저회전 저부하의 운전 영역 β로 이행했을 때, DPF 이상 연소 판정 수단(74)에 의해, DPF 이상 연소 생기 운전이 일어났다고 판정한다(스텝 15).

운전 상태가 영역 α에 속하지 않거나(스텝 14), 혹은 DPF 이상 연소 생기 운전이 일어나지 않는다고 판정되었을 때는(스텝 15), 스텝 12로 되돌아가거나, 혹은, 여기에서 강제 재생 공정의 지속 시간(DPF 필터 장치(52)의 입구 배기 가스 온도가 600±30℃인 지속 시간)이 설정된 허용 시간을 지나면(스텝 16), 강제 재생 공정을 완료시킨다(스텝 17).

스텝 15에서, DPF 이상 연소 생기 운전이라고 판정되면, 흡기 스로틀 밸브(44)의 제어를 중단하고 완전 개방으로 한다. 또한, 본 실시 형태에서는, 통상의 아이들링 상태에 있어서의 엔진 회전 수보다 높은 회전 수 γ를 미리 설정해 둔다. 그리고, 흡기 스로틀 밸브(44)의 제어 중단과 병행하여, 엔진 회전 수를 회전 수 γ로 올리도록 한다(스텝 18).

예를 들어, 엔진 회전 수를 1,000rpm으로부터 1,200rpm로 증가시킨다. 이 조작에 의해, 배기 가스 유량을 급격하게 증대시킬 수 있다. 이때, 레이트 포스트 분사는 그대로 속행한다.

이어서, 운전 상태를 다시 판정하여(스텝 19), 운전 상태가 영역 β에 속하지 않으면, 흡기 스로틀 밸브(44)의 제어를 재개하고(스텝 20), 그 후, 스텝 12로 되돌아간다. 운전 상태가 여전히 영역 β이면, 배온 센서(54 또는 56)에 의해 전단 산화 촉매(50)의 입구 또는 출구 배기 가스 온도를 검출한다(스텝 21). 이들 검출값이 활성 온도 이하이면 강제 재생 공정이 행해지고 있지 않다고 판단하고, 강제 재생 공정을 중단한다(스텝 22).

이어서, 흡기 스로틀 밸브(44)의 제어를 중단한 지속 시간이 설정된 허용 시간 T₂(분)를 초과하면, 흡기 스로틀 밸브(44)의 제어를 재개하고(스텝 20), 그 후, 스텝 12로 되돌아간다. 그렇지 않으면, 스텝 18로 되돌아간다.

본 실시 형태에 따르면, DPF 이상 연소 판정 수단(74)에 의해, DPF 이상 연소 생기 운전이 일어나, DPF 필터 장치(52)가 이상 연소할 우려가 있다고 판정했을 때, 배기 가스 유량을 증대시켜, 배기 가스의 현열에 의한 열 빼앗기를 행하는 동시에, 레이트 포스트 분사를 그대로 지속시켜, DPF 필터 장치(52)의 산소 농도를 저하시키고, PM의 연소 속도를 저하시키도록 하고 있으므로, DPF 필터 장치(52)의 이상 승온을 조기에 해소할 수 있다. 그로 인해, DPF 필터의 열 용손이나 균열에 의한 파손을 방지할 수 있는 동시에, 상기DPF 필터에 담지된 촉매의 열 열화를 미연에 방지할 수 있다.

특히, 통상의 아이들링 상태에 있어서의 엔진 회전 수보다 높은 회전 수 γ를 미리 설정해 두고, 스텝 18에서, 흡기 스로틀 밸브(44)의 제어 중단(완전 개방)과 병행하여, 엔진 회전 수를 상기 회전 수 γ로 올리도록 하고 있으므로, 배기 가스 유량을 급격하게 증대시킬 수 있다. 그로 인해, 제어의 초기 단계에서 DPF 필터 장치(52)의 이상 승온을 조기에 해소할 수 있다.

도 4는, 강제 재생 공정 중에, 영역 α로부터 아이들링 운전(영역 β)으로 이행했을 때의, 본 실시 형태에 의한 DPF 필터의 온도 추이와, 종래의 조작을 행한 경우의 DPF 필터의 온도 추이를 비교하여 도시하고 있다. 도 4에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 의하면, 고회전 또는 고부하의 운전 상태인 영역 α로부터, 중간 회전 또는 중간 부하의 운전 상태인 영역 γ를 거쳐, 설정 시간 T₁ 이내에, 아이들링 상태를 포함하는 저회전 저부하 운전 상태인 영역 β로 이행했을 때에도, DPF 필터의 온도가 목표 온도(예를 들어 600℃)로부터 그다지 상승하지 않아, 대략 목표 온도를 따라 추이하고 있는 것을 알았다.

또한, 디젤 기관(10)의 운전 상태가 고회전 또는 고부하의 영역 α로부터, 설정 시간 T₁ 이내에 아이들링 상태를 포함하는 저회전 저부하 운전으로 이행했을 때만, DPF 필터의 이상 연소가 일어날 우려가 있다고 판정하고, 이상 연소 방지 제어를 행하므로, 특허문헌 2와 같이, 불필요한 제어를 행하여, 디젤 기관(10)의 열 효율을 공연히 저하시키는 일이 없다.

또한, DPF 이상 연소 생기 운전이 일어나도, 레이트 포스트 분사를 그대로 계속하므로, 강제 재생 공정의 계속이 가능해지는 동시에, 강제 재생 공정 중단이나 재개의 반복이 없어져, DPF 필터를 PM의 연소가 가능한 일정 온도로 유지할 수 있으므로, 디젤 기관(10)의 열 효율이 저하하지 않는다.

또한, 강제 재생 중단 후의 재개 시에 있어서 DPF 필터의 승온에 필요한 포스트 분사량을 저감시킬 수 있고, 강제 재생 공정에 발생하기 쉬운 오일 희석도 저감시킬 수 있는 동시에, 연료 소비량의 저감이 가능하게 된다.

또한, DPF 필터의 이상 연소 시의 제어로서, 흡기 스로틀 밸브(44)의 제어를 중단시키고, 완전 개방으로 하기만 하는 간단한 제어를 행하므로, 제어 장치를 저비용으로 할 수 있다.

또한, 스텝 18에서 병행하여 행하는 흡기 스로틀 밸브(44)의 제어 중단과 엔진 회전 수를 통상의 아이들링 상태의 회전 수보다 높은 회전 수 γ로 올리는 조작이란, 어느 쪽을 행하도록 하든 좋다.

또한, 상기 제1 실시 형태에서는, 흡기관(18)에 흡기 스로틀 밸브(44)를 설치하고, 배기 가스 유량을 제어했지만, 흡기관(18) 대신에 배기관(20)에 설치된 배기 스로틀 밸브(70)의 개방도를 제어하여, 배기 가스 유량을 제어하도록 해도 좋다. 혹은, 흡기 스로틀 밸브(44) 및 배기 스로틀 밸브(70)의 양쪽을 제어하도록 해도 좋다.

또한, DPF 필터의 이상 연소 시, 배기 가스 유량을 증대시킴으로써, 전단 산화 촉매를 통과하는 배기 가스 온도가 전단 산화 촉매(50)의 활성 온도 이하로 되었을 때 강제 재생 공정을 중단하도록 하고 있으므로, 연료 소비량을 저감시킬 수 있다.

(제2 실시 형태)

이어서, 본 발명 방법 및 장치의 제2 실시 형태를 도 5 및 도 6에 의해 설명한다. 본 실시 형태에 관한 디젤 기관(10)의 구성은, 상기 제1 실시 형태와 동일하다. 도 5에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태의 조작 수순에서는, 스텝 24, 스텝 25 및 스텝 26이 제1 실시 형태와 상이하고, 그 밖은 제1 실시 형태와 동일하다.

본 실시 형태에서는, 스텝 25에서, DPF 필터 장치(52)에 포집된 PM의 퇴적량을 추정한다. 그 추정 방법은, ECU(32)에 입력된 연료 분사량과, 연료 연소량을 배기 가스 온도의 함수로 하여 구하고, 상기 연료 분사량으로부터 상기 연료 연소량을 감산하여, 포집된 PM의 퇴적량을 구할 수 있다. 혹은, 차압 센서(66)에 의해 구한, DPF 필터 장치(52) 전후의 배기 가스의 차압으로부터 PM 퇴적량을 구할 수 있다.

본 실시 형태에서는, PM 추정 퇴적량에 임계값 C를 설정하고, PM 추정 퇴적량이 임계값 C를 초과했을 때, 본 발명에 의한 조작을 행하도록 하고 있다. 또한, PM 추정 퇴적량이 임계값 C 이하이고, 또한 DPF 이상 연소 생기 운전이라고 판정되지 않을 때에, 스텝 25로 이행된다. 스텝 25에서, PM 추정 퇴적량이 설정값 이하이며, 또한 강제 재생 공정의 지속 시간이 설정 시간 이상일 때에, 강제 재생 공정을 완료시키고, 그렇지 않을 때에 스텝 12로 되돌아가도록 하고 있다.

또한, 스텝 21 후에, PM 추정 퇴적량이 임계값 C 이하이거나, 또는 흡기 스로틀 밸브(44)의 제어 중단 시간이 설정된 허용 시간을 초과하고 있을 때에, 흡기 스로틀 밸브(44)의 제어를 재개하고, 그렇지 않을 때에 스텝 18로 되돌아가도록 하고 있다. 또한, 이때, 레이트 포스트 분사를 그대로 속행한다.

도 6은, DPF 필터의 목표 온도를 570℃, 600℃ 또는 630℃로 했을 때의, 각각의 임계값 C1 내지 3을 나타낸다. 도 6에 도시한 바와 같이, 목표로 하는 DPF 필터의 온도에 따라, 임계값 C를 바꾸도록 하면 된다. 즉, 목표 온도가 낮을 때는 임계값 C를 크게 취하고, 목표 온도가 높을 때는 임계값 C를 작게 취한다. 그 이유는, 목표 온도가 높을수록 DPF 필터의 이상 연소가 일어나기 쉬우므로, 임계값 C를 작게 취함으로써, 이상 연소의 발생을 억제할 필요가 있기 때문이다.

본 실시 형태에 따르면, DPF 이상 연소 생기 운전의 유무를 판정할 때에 PM 추정 퇴적량이라는 팩터를 가하여, PM 추정 퇴적량에 따라 조작을 바꾸도록 하고 있으므로, DPF 필터의 이상 연소가 일어나는 상황을 보다 높은 확률로 적확하게 파악할 수 있다. 그로 인해, DPF 필터의 이상 연소를 확실하게 파악하여, DPF 필터의 이상 승온을 조기에 방지할 수 있다. 또한, DPF 이상 연소 생기 운전이 행해지지 않을 때는, 불필요한 조작을 행하지 않아도 되므로, 디젤 기관(10)의 열 효율을 저하시키지 않는다.

또한, PM 추정 퇴적량이 임계값 C 이하로 되면, 흡기 스로틀 밸브(44)의 개방도 제어를 재개시키고, 또한 레이트 포스트 분사를 계속하게 함으로써, DPF 필터 장치(52)의 이상 연소를 억제하면서, 배기 가스량을 저감시킬 수 있으므로, 레이트 포스트 분사량을 저감할 수 있고, 나아가 오일 희석을 저감시킬 수 있다.

본 발명에 따르면, 내연 기관, 특히 디젤 기관의 배기 가스 처리 장치에 있어서, DPF 필터의 이상 연소를 방지하여, DPF 필터의 손상이나 DPF 필터에 담지된 촉매의 열 열화를 효과적으로 방지할 수 있다.

Claims

내연 기관으로부터 배출된 배기 가스 중의 입자 형상 물질을 DPF에 의해 포집하는 포집 공정과, 연료를 포스트 분사하고, 전단 산화 촉매에 의해 배기 가스를 승온시키고, 승온한 배기 가스에 의해 상기 DPF에 포집된 입자 형상 물질을 연소 제거하는 강제 재생 공정을 갖는 내연 기관의 배기 가스 처리 방법에 있어서,
연료를 포스트 분사시키는 상기 강제 재생 공정 중에, 내연 기관이 고회전 또는 고부하의 운전 상태로부터 아이들링 상태를 포함하는 저회전 저부하 운전 상태로, 설정 시간 이내에 이행했는지를 판정하여, 상기 설정 시간을 초과하여 이행한 경우에,
또한 상기 DPF의 입구 배기 가스 온도가 상기 입자 형상 물질의 연소 온도 이상인지를 판정하여, 상기 연소 온도 이상인 경우에, 흡기로 또는 배기 가스로에 설치된 스로틀 밸브를 완전 개방하는 조작이든지, 또는 저부하 운전 시의 회전 수를 설정값 이하로 내리지 않는 조작 중 적어도 한쪽의 조작을 행하여, 배기 가스 유량을 증대시키는 배기 가스 유량 증대 스텝이 존재하고 있는 것을 특징으로 하는, 내연 기관의 배기 가스 처리 방법.
제1항에 있어서, 상기 배기 가스 유량 증대 스텝과 병행하여 행해지고, 상기 강제 재생 공정에서 분사된 포스트 분사를 그대로 계속하게 함으로써, 상기 DPF 주위의 산소 농도를 저하시켜, 상기 입자 형상 물질의 연소 속도를 저하시키는 산소 농도 저하 스텝이 존재하고 있는 것을 특징으로 하는, 내연 기관의 배기 가스 처리 방법.
제2항에 있어서, 상기 배기 가스 유량 증대 스텝과 산소 농도 저하 스텝을 병행하여 행하는 동시에, 상기 입자 형상 물질의 추정 퇴적량을 구하고, 상기 추정 퇴적량이 임계값 이하로 된 경우에, 상기 배기 가스 유량 증대 스텝을 정지하여, 상기 스로틀 밸브의 개방도 제어를 재개시키고, 또한 포스트 분사를 계속하게 하도록 한 것을 특징으로 하는, 내연 기관의 배기 가스 처리 방법.
제2항에 있어서, 상기 배기 가스 유량 증대 스텝과 산소 농도 저하 스텝을 병행하여 행한 후에, 전단 산화 촉매를 통과하는 배기 가스의 온도를 검출하여, 상기 배기 가스의 온도가 전단 산화 촉매의 활성 온도 이하일 때, 상기 강제 재생 공정을 중단시키도록 한 것을 특징으로 하는, 내연 기관의 배기 가스 처리 방법.
내연 기관의 배기 가스 통로에 전단 산화 촉매 및 필터를 구비하고, 배기 가스 중의 입자 형상 물질을 상기 필터에 의해 포집하는 동시에, 연료를 포스트 분사하고, 상기 전단 산화 촉매에 의해 배기 가스를 입자 형상 물질의 연소 온도까지 승온시키고, 승온한 배기 가스에 의해 상기 필터에 포집된 입자 형상 물질을 연소 제거하는 강제 재생 공정을 구비한 내연 기관의 배기 가스 처리 장치에 있어서,
흡기로 또는 배기 가스로에 설치된 스로틀 밸브와,
상기 필터의 입구 배기 가스 온도를 검출하는 온도 센서와,
상기 스로틀 밸브와 엔진 회전 수의 제어를 행하는 컨트롤러를 구비하고,
상기 컨트롤러에,
내연 기관이 고회전 또는 고부하의 운전 상태로부터, 아이들링 상태를 포함하는 저회전 저부하 저부하 운전 상태로, 설정 시간 이내에 이행했는지를 판정하여, DPF 이상 연소 생기 운전의 유무를 판정하는 DPF 이상 연소 판정부와,
상기 온도 센서에서, 연료를 포스트 분사시키는 상기 강제 재생 공정 중에 상기 필터의 입구 배기 가스 온도를 검출하여 배기 가스 온도가 입자 형상 물질의 연소 온도 이상인지를 판정하는 연소 온도 판정부를 설치하고,
상기 2개의 판정부에 기초하여 상기 필터 입구 배기 가스 온도가 입자 형상 물질의 연소 온도 이상이며, 또한 상기 DPF 이상 연소 판정 수단에 의해 DPF 이상 연소 생기 운전이 있었다고 판정되었을 때, 상기 스로틀 밸브를 완전 개방하는 조작이든지, 또는 저부하 운전시의 회전 수를 설정값 이하로 내리지 않는 조작 중 적어도 한쪽의 조작을 행하고, 배기 가스 유량을 증대시키는 동시에, 상기 강제 재생 공정에 있어서 분사된 상기 포스트 분사를 그대로 계속하게 하도록 제어하는 컨트롤러를 구성한 것을 특징으로 하는, 내연 기관의 배기 가스 처리 장치.
제5항에 있어서, 상기 컨트롤러에 상기 입자 형상 물질의 퇴적량을 추정하는 추정부를 더 설치하고,
상기 컨트롤러가, 2개의 판정부에 기초하여 상기 필터 입구 배기 가스 온도가 입자 형상 물질의 연소 온도 이상이며, 또한 상기 DPF 이상 연소 판정부에 의해 DPF 이상 연소 생기 운전이 있었다고 판정되고, 또한 상기 추정부에 의해 추정된 입자 형상 물질의 퇴적량이 임계값을 초과했을 때에, 상기 스로틀 밸브를 완전 개방하는 조작이든지, 또는 저부하 운전 시의 회전 수를 설정값 이하로 내리지 않는 조작 중 적어도 한쪽의 조작을 행하여, 배기 가스 유량을 증대시키는 동시에, 포스트 분사를 그대로 계속하게 하도록 제어하는 컨트롤러인 것을 특징으로 하는, 내연 기관의 배기 가스 처리 장치.