WO2016076226A1 - 内燃機関及び内燃機関の粒子状物質除去方法 - Google Patents

内燃機関及び内燃機関の粒子状物質除去方法 Download PDF

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長岡　大治
正志 我部
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Definitions

  • the present invention relates to an internal combustion engine and a method for removing particulate matter in an internal combustion engine, and more specifically, accumulated on an upstream end face of an oxidation catalyst disposed in the exhaust passage and in an exhaust passage upstream of the upstream end face.
  • the present invention relates to an internal combustion engine for removing particulate matter and a method for removing particulate matter from an internal combustion engine.
  • a collection device that collects particulate matter in exhaust gas in an exhaust passage in order to collect and remove particulate matter in exhaust gas discharged from the cylinder Is arranged.
  • Patent Document 1 the temperature of the exhaust gas upstream of the oxidation catalyst is raised to remove deposits deposited on the oxidation catalyst.
  • the particulate matter may be scattered in order to decompose and release the exhaust passage in which the particulate matter is accumulated.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and the problem is that particles accumulated on the upstream end face of the oxidation catalyst arranged in the exhaust passage and in the exhaust passage upstream of the upstream end face are accumulated.
  • a collection device for collecting particulate matter contained in the oxidation catalyst and the exhaust gas is arranged in order from the upstream side in the exhaust passage through which the exhaust gas passes.
  • spraying means is disposed or temporarily provided on the upstream side of the oxidation catalyst, and the liquid oxidation catalyst is sprayed from the spraying means into the exhaust passage on the upstream side of the oxidation catalyst.
  • a structure for supplying particulate matter accumulated in the exhaust passage on the upstream end face and upstream from the upstream end face, and oxidizing and removing the accumulated particulate matter by the catalytic action of the supplied liquid oxidation catalyst is characterized by that.
  • the particulate matter removal method for an internal combustion engine of the present invention for solving the above-described problem is an exhaust gas in which an oxidation catalyst and a collection device for collecting particulate matter contained in exhaust gas are arranged in order from the upstream side.
  • the liquid oxidation catalyst is supplied to the particulate matter accumulated in the exhaust passage on the upstream end face and upstream of the upstream end face, and the catalytic action of the liquid oxidation catalyst is utilized.
  • the accumulated particulate matter is removed by oxidation when the temperature of the exhaust gas passing through the exhaust passage becomes equal to or higher than a predetermined combustion removal temperature.
  • the liquid oxidation catalyst here means a liquid containing an oxide catalyst.
  • this liquid oxidation catalyst for example, a liquid containing cerium oxide of a rare earth metal oxide in a liquid can be exemplified.
  • the liquid oxidation catalyst is sprayed into the exhaust passage upstream of the oxidation catalyst, and the liquid oxidation catalyst is sprayed on the upstream end face of the oxide catalyst.
  • the particulate matter accumulated in the exhaust passage upstream of the upper and upstream end faces is supplied to the particulate matter, and the particulate matter accumulated by the catalytic action of the liquid oxidation catalyst is removed by oxidation.
  • FIG. 1 is an explanatory view illustrating a first embodiment of the internal combustion engine of the present invention.
  • FIG. 2 is an explanatory view illustrating a second embodiment of the internal combustion engine of the present invention.
  • FIG. 3 is an accumulated pressure map in which the accumulated pressure based on the exhaust gas flow rate is stored, which is stored in the control device of FIGS. 1 and 2.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating the determination performed by the control device of FIGS. 1 and 2.
  • FIG. 1 shows a configuration of a diesel engine (hereinafter, engine) 10A according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 shows the configuration of the engine 10B of the second embodiment of the present invention.
  • the intake air is sucked into the intake passage 16 from the outside, is compressed by the compressor 18 of the turbocharger 17 and becomes high temperature, and is cooled by the intercooler 19. Thereafter, the flow rate is adjusted by the intake throttle 20 and is sucked into the cylinder 13 from the intake valve 11 through the intake manifold 21.
  • Exhaust gas is exhausted from the exhaust manifold 22 to the exhaust passage 23 via the exhaust valve 15 from the cylinder 13 to drive the turbine 24 of the turbocharger 17. After that, it is purified by the oxidation catalyst 25 and the collection device 26 arranged in order from the upstream side and released to the atmosphere.
  • the urea water injection valve and the SCR catalyst may be sequentially arranged downstream of the collection device 26, and the nitrogen oxide in the exhaust gas may be reduced by each SCR reaction using ammonia as a reducing agent with the SCR catalyst. .
  • EGR gas a part of the exhaust gas is EGR gas, and is cooled by an EGR cooler 28 provided in an EGR passage 27 branched from the exhaust passage 23 and connected to the intake passage 16, and then is introduced into the intake passage 16 by an EGR valve 29. Supplied and mixed with intake air.
  • the oxidation catalyst 25 oxidizes unburned hydrocarbons and carbon monoxide in the exhaust gas and oxidizes nitrogen monoxide to generate nitrogen dioxide. Further, in the collection device 26, nitrogen monoxide is oxidized by the supported catalyst to generate nitrogen dioxide, and particulate matter in the exhaust gas is collected. Further, the particulate matter is oxidized and removed by reacting the collected particulate matter with nitrogen dioxide in the collection device 26.
  • the control device 30 controls the fuel injection valve 14 to perform post injection that retards the injection timing of the fuel injected into the cylinder 13. Then, unburned fuel is supplied to the exhaust passage 23. Then, the temperature of the exhaust gas is raised by the unburnt fuel in the oxidation catalyst 25, and the particulate matter is forcibly removed by the collection device 26.
  • the temperature of the exhaust passage 23 is maintained at a low temperature for a long time with low load operation for a long time, or when unburned fuel is not sprayed uniformly when supplying the unburned fuel to the exhaust passage 23. If the temperature of the exhaust passage 23 is low, particulate matter accumulates on the upstream end face 31 of the oxidation catalyst 25 and in the exhaust passage 23 upstream of the upstream end face 31.
  • the exhaust passage 23 downstream from the turbine 24 includes an upstream small-diameter pipe 32, a diameter-expanding pipe 33 that expands toward the downstream side, and a large-diameter pipe 34 in which the oxidation catalyst 25 and the collection device 26 are arranged in order from the upstream side.
  • the diameter-reducing pipe 35 is reduced in diameter toward the downstream side, and the downstream small-diameter pipe 36 is configured.
  • the oxidation catalyst 25 disposed inside the large-diameter pipe 34 is configured by coating a honeycomb structure such as ceramic with a noble metal catalyst such as platinum or palladium.
  • particulate matter accumulates on the upstream end surface 31 of the oxidation catalyst 25. Further, when unburned fuel is supplied, unburned fuel adhering onto the upstream end face 31 becomes steamed in the subsequent operation and grows and accumulates in particulate matter.
  • the particulate matter accumulated on the upstream end face 31 causes the particulate matter in the exhaust gas to accumulate on the upstream end face 31 without passing through the oxidation catalyst 25 and to flow the exhaust gas. Accumulates on the inner wall of the diameter-expanded tube 33 where it rapidly decreases. There is no catalyst at a location away from these upstream end faces 31 or at the inner wall of the enlarged diameter pipe 33.
  • the oxidation catalyst 25 is provided by the spray means 40 disposed in the upstream small-diameter pipe 32, while in the engine 10B of the present invention, the spray means 40 temporarily provided in the upstream small-diameter pipe 32.
  • the liquid oxidation catalyst 41 is injected into the inside of the upstream small-diameter pipe 32 arranged on the upstream side, and the diameter-expanded pipe 33 arranged on the upstream end face 31 of the oxidation catalyst 25 and on the upstream side of the upstream end face 31.
  • the accumulated particulate matter is oxidized and removed by the catalytic action of the supplied liquid oxidation catalyst 41.
  • the spraying means 40 can be exemplified by a device that sprays the liquid oxidation catalyst 41 into the upstream small-diameter pipe 32 arranged downstream of the turbine 24 and upstream of the oxidation catalyst 25.
  • the spraying means 40 shown in FIG. 1 is a device disposed in the upstream small-diameter pipe 32 of the engine 10A
  • the spraying means 40 shown in FIG. 2 is installed in a maintenance shop that performs vehicle maintenance.
  • this is a device temporarily installed in the upstream small-diameter pipe 32 of the engine 40B.
  • the engine 10 ⁇ / b> A of the first embodiment shown in FIG. 1 uses a spray valve 42 that is disposed in the upstream small diameter pipe 32 and sprays the liquid oxidation catalyst 41 directly inside the upstream small diameter pipe 32 as the spray means 40. .
  • a storage tank 43 that stores the liquid oxidation catalyst 41, a connection path 44 that connects the spray valve 42 and the storage tank 43, and a transfer pump 45 that is provided in the connection path 44 are provided.
  • the spray valve 42 is controlled by the control device 30.
  • the transfer pump 45 may be an electric pump.
  • a spray port 47 is formed in the boss portion 46.
  • a spraying device 49 having a spray nozzle 48 temporarily installed in the spraying port 47 so as to be freely inserted and removed is used.
  • the spray pattern of the liquid oxidation catalyst 41 sprayed from the spray valve 42 or the spray nozzle 48 can be exemplified by flat, full cone, holo cone and the like.
  • the spray position of the spray means 40 is upstream from the injection valve.
  • the liquid oxidation catalyst 41 is a liquid containing an oxide-based catalyst in which an oxygen-containing component and an oxidizing metal component are mixed.
  • the oxide catalyst include iron oxide and cerium oxide.
  • a catalyst called a fuel addition catalyst (FBC) in which cerium oxide of a rare earth metal oxide is contained in a liquid can be exemplified.
  • FBC fuel addition catalyst
  • the liquid oxidation catalyst 41 oxidizes and removes the particulate matter by using a catalytic action.
  • the liquid oxidation catalyst 41 promotes the oxidative removal of the accumulated particulate matter when the temperature of the exhaust gas that can be reached during the normal operation of the engines 10A and 10B reaches the combustion removal temperature T1 that is relatively low.
  • the oxidation removal temperature T1 is 450 ° C. or more when the liquid oxidation catalyst is not used, but is 300 ° C. or more when the liquid oxidation catalyst is used.
  • the control device 30 controls the spray valve 42 so that the upstream small diameter pipe 32 extends from the spray valve 42.
  • the liquid oxidation catalyst 41 is jetted into the interior of the catalyst, and the liquid oxidation catalyst 41 is sufficiently supplied to the particulate matter accumulated on the upstream end face 31 of the oxidation catalyst 25 and on the inner wall of the expanded pipe 33.
  • the control device 30 controls the warning device 37 to turn on or warn the warning device 37. Warns that particulate matter has accumulated on the surface.
  • the driver drives the vehicle to the maintenance shop, opens a lid (not shown) at the maintenance shop, and opens the spray port 47 of the boss portion 46.
  • the driver inserts the spray nozzle 48 of the spraying device 49 installed in the maintenance shop into the spraying port 47 and pulls the trigger of the spraying device 49 to bring the liquid oxidation catalyst from the spray nozzle 48 into the upstream small-diameter pipe 32.
  • 41 is injected to sufficiently supply the liquid oxidation catalyst 41 to the particulate matter accumulated on the upstream end surface 31 of the oxidation catalyst 25 and on the inner wall of the expanded pipe 33.
  • the engine 10B may be allowed to idle.
  • the driver pulls out the spray nozzle 48 from the spray port 47, closes the lid, and closes the spray port 47.
  • a predetermined oxidation removal temperature T1 during normal operation of the engine 10B, the accumulated particulate matter is oxidized and removed by the catalytic action of the liquid oxidation catalyst 41. .
  • the liquid oxidation catalyst 41 is sprayed directly inside the upstream small-diameter pipe 32, and the liquid oxidation catalyst 41 is placed on the upstream end surface 31 and the upstream end surface 31 of the oxidation catalyst 25. Is also supplied to the particulate matter accumulated on the inner wall of the enlarged diameter pipe 33 arranged on the upstream side, and the particulate matter accumulated by the catalytic action of the liquid oxidation catalyst 41 is removed by oxidation.
  • the spray valve 42 is provided as the spray means 40 on the upstream small diameter pipe 32 of the engine 10A, accumulation is performed on the upstream end surface 31 of the oxidation catalyst 25 and on the inner wall of the diameter expansion pipe 33 while the vehicle is running.
  • the exhausted particulate matter is oxidized and removed to lower the exhaust pressure, which is advantageous for improving fuel consumption.
  • the spray nozzle 38 of the spray device 39 installed in the maintenance shop is temporarily installed as the spray means 40 in the upstream small-diameter pipe 32, the spray means 40 is not mounted on the engine 10B, which is compared with the engine 10A.
  • the increase in the thickness of the engine 10B is suppressed.
  • the present invention can be easily applied to an existing engine.
  • a pressure sensor 38 is provided as pressure acquisition means for acquiring the exhaust pressure P1 in the upstream small-diameter pipe 32, and whether or not the exhaust pressure P1 acquired by the control device 30 with the pressure sensor 38 is equal to or higher than a preset accumulated pressure Pa. It is desirable to determine that the particulate matter is accumulated when the exhaust pressure P1 is equal to or higher than the accumulated pressure Pa.
  • the accumulated pressure Pa is set to a value that can determine that the exhaust pressure increases due to the accumulation of particulate matter and affects the fuel consumption. This accumulated pressure Pa is set based on the flow rate Qa of the exhaust gas discharged from the cylinder 13.
  • the upstream small-diameter pipe 32 is provided with a pressure sensor 38, and an increase in the exhaust pressure P1 is determined.
  • the control device 30 warns the driver by the warning device 37 when the particulate matter is accumulated.
  • the accumulated pressure map M1 is a map in which an accumulated pressure Pa based on the flow rate Qa of the exhaust gas discharged from the cylinder 13 is set.
  • the accumulated pressure map M1 is created in advance by experiments and tests and stored in the control device 30.
  • the accumulated pressure Pa is preferably increased in proportion to the flow rate Qa of the exhaust gas discharged from the cylinder 13.
  • the control device 30 has an accumulated pressure map M1 shown in FIG. 3 and uses the accumulated pressure Pa set with reference to the accumulated pressure map M1, thereby accurately determining the accumulation state of the particulate matter. It becomes possible.
  • step S10 the control device 30 performs step S10 in which the intake air amount Q1 is acquired from the detected value of the intake air amount sensor 39.
  • step S20 is performed in which the control device 30 acquires the fuel injection amount Q2 injected from the fuel injection valve 14.
  • step S30 the exhaust gas flow rate Qa is calculated based on the intake air amount Q1 and the fuel injection amount Q2.
  • step S30 calculation is performed using a flow rate map in which the flow rate of the exhaust gas based on the intake air amount and the fuel injection amount stored in advance in the control device 30 is set.
  • the steps S10 to S30 are not limited to the above as long as the flow rate Qa of the exhaust gas can be calculated.
  • the flow rate of the exhaust gas may be calculated based on the operating state of the engine 10A and the fuel injection amount.
  • step S40 for referring to the accumulated pressure map M1.
  • step S50 is performed in which the control device 30 sets the accumulated pressure Pa based on the exhaust gas flow rate Qa calculated in step S30.
  • step S60 the control device 30 performs step S60 in which the exhaust pressure P1 is acquired from the detection value of the pressure sensor 38.
  • step S70 is performed to determine whether or not the exhaust pressure P1 acquired by the control device 30 in step S60 is equal to or higher than the accumulated pressure Pa set in step S50. If the exhaust pressure P1 is less than the accumulated pressure Pa in step S70, the process returns to the start. On the other hand, if the exhaust pressure P1 is equal to or higher than the accumulated pressure Pa in step S70, the control device 30 accumulates particulate matter on the upstream end surface 31 of the oxidation catalyst 25 and on the inner wall of the expanded pipe 33. Step S80 is performed to complete the method.
  • the spray device in which the control device 30 is disposed in the upstream small diameter pipe 32 is used.
  • the spraying of the liquid oxidation catalyst 41 is started by controlling the valve 42.
  • the control device 30 controls the warning device 37, Warn the driver. In response to this warning, the driver carries the vehicle to a maintenance shop, operates the spraying device 49, and sprays the liquid oxidation catalyst 41 from the spray nozzle 48 temporarily installed in the upstream small-diameter pipe 32.
  • the spray amount of the liquid oxidation catalyst 41 is preferably an amount sufficiently supplied to the particulate matter accumulated on the upstream end surface 31 of the oxidation catalyst 25 and the inner wall of the diameter expansion pipe 33. For example, when the difference between the exhaust pressure P1 and the accumulated pressure Pa is large, the spray amount may be increased.

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Abstract

　噴霧手段４０により、酸化触媒２５の上流側に配置された上流小径管３２の内部に液体酸化触媒４１を噴射して、酸化触媒２５の上流側端面３１の上及び上流側端面３１よりも上流側に配置された拡径管３３に蓄積した粒子状物質に供給し、供給された液体酸化触媒４１の触媒作用により、蓄積した粒子状物質を酸化除去する構成にしたことで、排気通路に配置された酸化触媒の上流側端面の上及び上流側端面よりも上流側の排気通路に蓄積した粒子状物質を除去する。

Description

内燃機関及び内燃機関の粒子状物質除去方法
　本発明は、内燃機関及び内燃機関の粒子状物質除去方法に関し、より詳細には、排気通路に配置された酸化触媒の上流側端面の上及び上流側端面よりも上流側の排気通路に蓄積した粒子状物質を除去する内燃機関及び内燃機関の粒子状物質除去方法に関する。
　ディーゼルエンジンにおいては、筒内から排出された排気ガス中の粒子状物質を捕集して、燃焼除去するために、排気通路に酸化触媒及び排気ガス中の粒子状物質を捕集する捕集装置を配置している。
　このようなエンジンが長時間の低負荷運転で、排気通路の温度が低温状態で長時間維持される場合には、酸化触媒の上流側端面よりも上流側に、特に、酸化触媒の上流側端面の上と、上流小径管から拡径管になって排気ガスの流速が低下する拡径管の内壁とに、粒子状物質が蓄積していた。また、捕集装置に堆積した粒子状物質を強制的に燃焼除去するための未燃燃料を排気通路に供給して酸化触媒で排気ガスの温度を昇温する際に、未燃燃料が均一に噴霧されない場合や排気通路の温度が低い場合には、その未燃燃料が酸化触媒の上流側端面よりも上流側に付着し、その後の運転で蒸し焼き状態となることで粒子状物質に成長して蓄積していた。
　これに関して、例えば日本出願の特開２００４－２５７２６７号公報（特許文献１）に記載されているように、酸化触媒の上流側の排気ガスの温度を上昇させて酸化触媒に堆積した堆積物を除去する装置が提案されている。
　しかし、酸化触媒の上流側端面よりも上流側の配管には触媒が存在していないため、そのような場所に大量の粒子状物質が蓄積してしまうと、強制的に燃焼除去することができない。
　そのため、大量に粒子状物質が蓄積した状態になると、排気通路を分解開放して機械的に蓄積した粒子状物質を清掃除去する必要があった。しかし、この清掃除去作業では、粒子状物質が蓄積している排気通路を分解解放するために、粒子状物質が飛散する虞がある。
日本出願の特開２００４－２５７２６７号公報
　本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、その課題は、排気通路に配置された酸化触媒の上流側端面の上及び上流側端面よりも上流側の排気通路に蓄積した粒子状物質を除去する内燃機関及び内燃機関の粒子状物質除去方法を提供することである。
　上記の課題を解決するための本発明の内燃機関は、排気ガスが通過する排気通路に、酸化触媒及び排気ガスに含有される粒子状物質を捕集する捕集装置を上流側から順に配置した内燃機関において、前記酸化触媒の上流側に噴霧手段を配設又は仮設し、前記噴霧手段から液体酸化触媒を、前記酸化触媒の上流側の前記排気通路の内部に噴霧して、前記酸化触媒の上流側端面の上及び該上流側端面よりも上流側の前記排気通路に蓄積した粒子状物質に供給し、供給された前記液体酸化触媒の触媒作用により、蓄積した粒子状物質を酸化除去する構成にしたことを特徴とするものである。
　また、上記の課題を解決するための本発明の内燃機関の粒子状物質除去方法は、酸化触媒及び排気ガスに含有される粒子状物質を捕集する捕集装置を上流側から順に配置した排気通路の該酸化触媒の上流側端面の上及び該上流側端面よりも上流側に蓄積した粒子状物質を除去する方法であって、前記酸化触媒の上流側の前記排気通路の内部に液体酸化触媒を噴霧して、該液体酸化触媒を前記上流側端面の上及び前記上流側端面よりも上流側の前記排気通路に蓄積した粒子状物質に供給し、前記液体酸化触媒の触媒作用を利用して、前記排気通路を通過する排気ガスの温度が予め定められた燃焼除去温度以上になったときに、蓄積した粒子状物質を酸化除去することを特徴とする方法である。
　なお、ここでいう液体酸化触媒とは、液体に酸化物系触媒を含有させたもののことをいう。この液体酸化触媒としては、例えば、希土類金属酸化物の酸化セリウムを液体に含有させたものを例示可能である。
　本発明の内燃機関及び内燃機関の粒子状物質除去方法によれば、酸化触媒の上流側の排気通路の内部に液体酸化触媒を噴霧して、その液体酸化触媒を酸化物触媒の上流側端面の上及び上流側端面よりも上流側の排気通路に蓄積した粒子状物質に供給し、その液体酸化触媒の触媒作用によって蓄積した粒子状物質を酸化除去する。
　これにより、排気通路を分解開放して蓄積した粒子状物質を清掃除去する必要がなくなるので、清掃除去の際に粒子状物質を飛散させることを防止する。また、蓄積した粒子状物質による排圧上昇を起因とした燃費の悪化を防止する。更に、液体酸化触媒の酸化作用により通常の排気ガスの温度で粒子状物質を燃焼除去するので、酸化触媒や捕集装置の熱による劣化を抑制する。
図１は、本発明の内燃機関の第一実施形態を例示する説明図である。 図２は、本発明の内燃機関の第二実施形態を例示する説明図である。 図３は、図１及び図２の制御装置に記憶された、排気ガスの流量に基づいた蓄積圧力が設定された蓄積圧力マップである。 図４は、図１及び図２の制御装置の行う判定を例示するフローチャートである。
　以下、本発明の内燃機関及び内燃機関の粒子状物質除去方法の実施形態について説明する。図１は、本発明の第一実施形態のディーゼルエンジン（以下、エンジン）１０Ａの構成を示す。また、図２は、本発明の第二実施形態のエンジン１０Ｂの構成を示す。
　このエンジン１０Ａ及び１０Ｂにおいては、車両の走行時などに、吸気バルブ１１からピストン１２が往復する筒内１３に吸入された吸入空気と、燃料噴射弁１４から筒内１３に噴射された燃料とが混合されて燃焼して、排気ガスとなって排気バルブ１５から排気されている。
　吸入空気は、外部から吸気通路１６へ吸入されて、ターボチャージャ１７のコンプレッサ１８により圧縮されて高温になり、インタークーラー１９で冷却されている。その後に、吸気スロットル２０により流量が調節されて、インテークマニホールド２１を経て吸気バルブ１１から筒内１３に吸入されている。
　排気ガスは、筒内１３から排気バルブ１５を経由してエキゾーストマニホールド２２から排気通路２３へ排気されて、ターボチャージャ１７のタービン２４を駆動させている。その後に、上流側から順に配置された酸化触媒２５及び捕集装置２６で浄化されて大気へと放出されている。なお、捕集装置２６の下流に、尿素水噴射弁とＳＣＲ触媒を順に配置して、排気ガス中の窒素酸化物を、ＳＣＲ触媒でアンモニアを還元剤とした各ＳＣＲ反応によって還元してもよい。
　また、排気ガスの一部はＥＧＲガスとして、排気通路２３から分岐して吸気通路１６に接続されたＥＧＲ通路２７に設けられたＥＧＲクーラー２８で冷却された後に、ＥＧＲバルブ２９により吸気通路１６に供給されて吸入空気に混合されている。
　このエンジン１０Ａにおける排気ガスの浄化に関しては、酸化触媒２５で、排気ガス中の未燃炭化水素と一酸化炭素とが酸化されると共に、一酸化窒素が酸化されて二酸化窒素が生成される。また、捕集装置２６で、担持された触媒によって一酸化窒素が酸化されて二酸化窒素が生成されると共に、排気ガス中の粒子状物質が捕集される。また、この捕集装置２６で、捕集した粒子状物質と二酸化窒素とを反応させることで粒子状物質が酸化除去される。
　一方、捕集装置２６に粒子状物質が堆積した場合には、制御装置３０が燃料噴射弁１４を制御して、筒内１３に噴射される燃料の噴射時期を遅角させたポスト噴射を行って、排気通路２３に未燃燃料を供給する。そして、酸化触媒２５で未燃燃料により排気ガスの温度を昇温して、捕集装置２６で強制的に粒子状物質を燃焼除去している。なお、タービン２４の下流で、且つ酸化触媒２５の上流の排気通路２３に未燃燃料を直接噴射する噴射弁を配置して、ポスト噴射の代わりに排気通路２３に直接未燃燃料を供給する構成にしてもよい。
　しかし、長時間の低負荷運転で、排気通路２３の温度が低温状態で長時間維持される場合には、あるいは未燃燃料を排気通路２３に供給する際に未燃燃料が均一に噴霧されない場合や排気通路２３の温度が低い場合には、酸化触媒２５の上流側端面３１の上と、その上流側端面３１よりも上流側の排気通路２３に粒子状物質が蓄積してしまう。
　この状態について、詳しく説明する。タービン２４よりも下流の排気通路２３は、上流小径管３２、下流側に向って拡径した拡径管３３、内部に酸化触媒２５及び捕集装置２６を上流側から順に配置した大径管３４、下流側に向かって縮径した縮径管３５、及び下流小径管３６により構成されている。大径管３４の内部に配置された酸化触媒２５は、セラミックなどのハニカム構造体に白金やパラジウムなどの貴金属触媒をコートして構成されている。
　前述した長時間の低負荷運転時の場合には、酸化触媒２５の上流側端面３１の上に粒子状物質が蓄積する。また、未燃燃料を供給した場合には、上流側端面３１の上に付着した未燃燃料がその後の運転で蒸し焼き状態となり粒子状物質に成長して蓄積する。そして、この上流側端面３１の上に蓄積した粒子状物質により、排気ガス中の粒子状物質が酸化触媒２５を通過せずに、さらに上流側端面３１の上に蓄積すると共に、排気ガスの流速が急激に低下する拡径管３３の内壁に蓄積する。これらの上流側端面３１から離間した箇所や、拡径管３３の内壁には触媒が存在しない。
　そこで、本発明のエンジン１０Ａにおいては、上流小径管３２に配設された噴霧手段４０により、一方、本発明のエンジン１０Ｂにおいては、上流小径管３２に仮設された噴霧手段４０により、酸化触媒２５の上流側に配置された上流小径管３２の内部に液体酸化触媒４１を噴射して、酸化触媒２５の上流側端面３１の上及び上流側端面３１よりも上流側に配置された拡径管３３に蓄積した粒子状物質に供給し、供給された液体酸化触媒４１の触媒作用により、蓄積した粒子状物質を酸化除去する構成にした。
　噴霧手段４０は、タービン２４の下流で、且つ酸化触媒２５の上流に配置された上流小径管３２の内部に液体酸化触媒４１を噴霧する装置を例示可能である。例えば、図１に示す噴霧手段４０は、エンジン１０Ａの上流小径管３２に配設された装置であり、図２に示す噴霧手段４０は、車両の整備を行う整備工場に設置されており、一時的にエンジン４０Ｂの上流小径管３２に仮設される装置である。
　図１に示す第一実施形態のエンジン１０Ａは、噴霧手段４０として、上流小径管３２に配設されて、上流小径管３２の内部に直接液体酸化触媒４１を噴霧する噴霧弁４２を用いている。また、液体酸化触媒４１を貯蔵する貯蔵タンク４３と、噴霧弁４２と貯蔵タンク４３とを接続する接続路４４と、接続路４４に介設された移送ポンプ４５とを備えている。噴霧弁４２は、制御装置３０により制御されている。また、移送ポンプ４５は電動ポンプとするとよい。
　図２に示す第二実施形態のエンジン１０Ｂの排気通路２３の上流小径管３２には、上流小径管３２の外側に突出したボス部４６が接合されている。このボス部４６には噴霧口４７が形成されている。そして、噴霧手段４０として、この噴霧口４７に挿抜自在に仮設された噴霧ノズル４８を有する噴霧装置４９を用いている。
　上記の噴霧弁４２あるいは噴霧ノズル４８から噴霧される液体酸化触媒４１の噴霧パターンは、フラット、フルコーン、ホロコーンなどを例示できる。なお、排気通路２３に未燃燃料を噴射する噴射弁を配置した場合には、噴霧手段４０の噴霧位置は、その噴射弁よりも上流側にすることが好ましい。
　液体酸化触媒４１は、液体に酸素含有成分及び、酸化用金属成分を混入した酸化物系触媒を含有させたものである。酸化物触媒としては、酸化鉄や酸化セリウムなどがあり、例えば、希土類金属酸化物の酸化セリウムを液体に含有させた燃料添加触媒（ＦＢＣ）とも呼ばれるものを例示可能である。この液体酸化触媒４１は、触媒作用を利用して、粒子状物質を酸化除去する。
　また、この液体酸化触媒４１は、エンジン１０Ａ及び１０Ｂの通常運転時に到達可能な排気ガスの温度としては比較的低温の燃焼除去温度Ｔ１になると、蓄積した粒子状物質の酸化除去を促進する。この酸化除去温度Ｔ１は、液体酸化触媒を使用しない場合は４５０度以上だが、液体酸化触媒を使用する場合は３００度以上となる。
　図１に示すエンジン１０Ａの動作について説明する。酸化触媒２５の上流側端面３１及び拡径管３３の内壁に粒子状物質が堆積したと判定されたときに、制御装置３０が、噴霧弁４２を制御して、噴霧弁４２から上流小径管３２の内部に液体酸化触媒４１を噴射して、液体酸化触媒４１を酸化触媒２５の上流側端面３１の上及び拡径管３３の内壁に蓄積した粒子状物質に十分に供給する。
　そして、エンジン１０Ａの通常運転時に、上流小径管３２を通過する排気ガスの温度が予め定められた酸化除去温度Ｔ１以上になると、蓄積した粒子状物質を液体酸化触媒４１の触媒作用により酸化除去する。
　図２に示すエンジン１０Ｂの動作について説明する。酸化触媒２５の上流側端面３１及び拡径管３３の内壁に粒子状物質が堆積したと判定されたときに、制御装置３０が警告装置３７を制御して警告装置３７の点灯又は警報により運転者に粒子状物質が堆積したことを警告する。
　次いで、運転者が車両を整備工場まで運転して、整備工場で図示しない蓋を開けてボス部４６の噴霧口４７を開口する。次いで、運転者が整備工場に設置してある噴霧装置４９の噴霧ノズル４８を噴霧口４７に挿入して、噴霧装置４９のトリガーを引いて噴霧ノズル４８から上流小径管３２の内部に液体酸化触媒４１を噴射して、液体酸化触媒４１を酸化触媒２５の上流側端面３１の上及び拡径管３３の内壁に蓄積した粒子状物質に十分に供給する。なお、噴霧装置４９から液体酸化触媒４１を噴霧する場合には、エンジン１０Ｂをアイドル運転させておくとよい。
　蓄積した粒子状物質に十分に液体酸化触媒４１を供給した後に、運転者が噴霧口４７から噴霧ノズル４８を抜いて、蓋を締めて噴霧口４７を閉口する。そして、エンジン１０Ｂの通常運転時に、上流小径管３２を通過する排気ガスの温度が予め定められた酸化除去温度Ｔ１以上になると、蓄積した粒子状物質を液体酸化触媒４１の触媒作用により酸化除去する。
　上記のエンジン１０Ａ及び１０Ｂによれば、上流小径管３２の内部に直接、液体酸化触媒４１を噴霧して、その液体酸化触媒４１を酸化触媒２５の上流側端面３１の上及び上流側端面３１よりも上流側に配置された拡径管３３の内壁に蓄積した粒子状物質に供給し、その液体酸化触媒４１の触媒作用によって蓄積した粒子状物質を酸化除去する。
　これにより、拡径管３３を分解開放して蓄積した粒子状物質を清掃除去する必要がなくなるので、清掃除去の際に粒子状物質を飛散させてしまうことを防止する。
　また、蓄積した粒子状物質による排圧上昇を起因とした燃費の悪化を防止する。更に、液体酸化触媒４１の触媒作用により通常運転時の排気ガスの温度で蓄積した粒子状物質を酸化除去するので、酸化触媒２５や捕集装置２６の熱による劣化を抑制する。
　また、噴霧手段４０として、エンジン１０Ａの上流小径管３２に噴霧弁４２を配設した場合には、車両の走行中に酸化触媒２５の上流側端面３１の上及び拡径管３３の内壁に蓄積した粒子状物質を酸化除去して、排気圧力を低下するので、燃費の向上には有利となる。
　一方、噴霧手段４０として、整備工場に設置されている噴霧装置３９の噴霧ノズル３８を、上流小径管３２に仮設した場合には、エンジン１０Ｂに噴霧手段４０を搭載しないことで、エンジン１０Ａと比較してエンジン１０Ｂの重厚長大化を抑制する。また、上流小径管３２に噴霧口４７を有するボス部４６を設けるだけでよいので、既存のエンジンにも容易に適用可能になる。
　上記のエンジン１０Ａ及び１０Ｂにおいては、噴霧手段４０から液体酸化触媒４１を噴霧する前には、粒子状物質が蓄積しているか否かを判定するとよい。
　そのために、上流小径管３２に排気圧力Ｐ１を取得する圧力取得手段として、圧力センサ３８を備え、制御装置３０が圧力センサ３８で取得した排気圧力Ｐ１が予め設定される蓄積圧力Ｐａ以上か否かを判定し、排気圧力Ｐ１が蓄積圧力Ｐａ以上の場合に、粒子状物質が蓄積していると判定する構成が望ましい。
　蓄積圧力Ｐａは、粒子状物質の蓄積により排気圧力が上昇して燃費に影響がでることを判定可能な値に設定される。この蓄積圧力Ｐａは、筒内１３から排出される排気ガスの流量Ｑａに基づいて設定される。
　酸化触媒２５の上流側端面３１の上及び拡径管３３の内壁に粒子状物質が蓄積すると、タービン２４の下流の排気圧力Ｐ１は上昇する。そこで、上流小径管３２に圧力センサ３８を備えて、その排気圧力Ｐ１の上昇を判定する。
　これにより、エンジン１０Ａの場合には、粒子状物質が蓄積したときに、液体酸化触媒４１を随時噴霧できる。また、エンジン１０Ｂの場合には、粒子状物質が蓄積したときに、制御装置３０が警告装置３７で運転者に警告する。
　また、その蓄積圧力Ｐａを制御装置３０が有する蓄積圧力マップＭ１を参照して設定する構成が望ましい。
　図３に示すように、蓄積圧力マップＭ１は、筒内１３から排出された排気ガスの流量Ｑａに基づいた蓄積圧力Ｐａが設定されたマップである。この蓄積圧力マップＭ１は、予め実験や試験により作成されて、制御装置３０に記憶されている。
　蓄積圧力Ｐａは、筒内１３から排出される排気ガスの流量Ｑａに比例して大きくするとよい。排気ガスの流量Ｑａが大きくなると、圧力センサ３８で取得される排気圧力Ｐ１が上昇する。そこで、制御装置３０が、図３に示す、蓄積圧力マップＭ１を有し、この蓄積圧力マップＭ１を参照して設定された蓄積圧力Ｐａを用いることで、粒子状物質の蓄積状態を精度良く判定可能になる。
　上記の判定を行って、粒子状物質が蓄積したか否かを判定する方法について、図４に示すフローチャートを参照しながら説明する。
　まず、制御装置３０が吸入空気量センサ３９の検出値から吸入空気量Ｑ１を取得するステップＳ１０を行う。次いで、制御装置３０が燃料噴射弁１４から噴射された燃料噴射量Ｑ２を取得するステップＳ２０を行う。次いで、制御装置３０が吸入空気量Ｑ１及び燃料噴射量Ｑ２に基づいて排気ガスの流量Ｑａを算出するステップＳ３０を行う。このステップＳ３０では、制御装置３０に予め記憶された吸入空気量及び燃料噴射量に基づいた排気ガスの流量が設定された流量マップを用いて算出する。なお、このステップＳ１０～ステップＳ３０は、排気ガスの流量Ｑａを算出可能であればよく、上記に限定されない。例えば、エンジン１０Ａの運転状態及び燃料噴射量に基づいて排気ガスの流量を算出してもよい。
　次いで、制御装置３０が蓄積圧力マップＭ１を参照するステップＳ４０を行う。次いで、制御装置３０がステップＳ３０で算出した排気ガスの流量Ｑａに基づいた蓄積圧力Ｐａを設定するステップＳ５０を行う。次いで、制御装置３０が圧力センサ３８の検出値から排気圧力Ｐ１を取得するステップＳ６０を行う。
　次いで、制御装置３０がステップＳ６０で取得した排気圧力Ｐ１がステップＳ５０で設定された蓄積圧力Ｐａ以上か否かを判定するステップＳ７０を行う。ステップＳ７０で排気圧力Ｐ１が蓄積圧力Ｐａ未満の場合には、スタートへと戻る。一方、ステップＳ７０で排気圧力Ｐ１が蓄積圧力Ｐａ以上の場合には、制御装置３０が、酸化触媒２５の上流側端面３１の上、及び拡径管３３の内壁に粒子状物質が蓄積していると判定するステップＳ８０を行って、この方法は完了する。
　第一実施形態のエンジン１０Ａの場合には、上記の方法が完了して、粒子状物質が蓄積していると判定された場合には、制御装置３０が上流小径管３２に配設された噴霧弁４２を制御して、液体酸化触媒４１の噴霧を開始する。一方、第二実施形態のエンジン１０Ｂの場合には、上記の方法が完了して、粒子状物質が蓄積していると判定された場合には、制御装置３０が警告装置３７を制御して、運転者に警告を行う。この警告により運転者が車両を整備工場に運んで、噴霧装置４９を操作して、上流小径管３２に仮設された噴霧ノズル４８から液体酸化触媒４１を噴霧する。
　なお、液体酸化触媒４１の噴霧量は、酸化触媒２５の上流側端面３１及び拡径管３３の内壁に蓄積した粒子状物質に十分に供給される量が好ましい。例えば、排気圧力Ｐ１と蓄積圧力Ｐａとの差が大きい場合には、噴霧量を多くするとよい。
１０Ａ、１０Ｂ　エンジン
１７　ターボチャージャ
２３　排気通路
２４　タービン
２５　酸化触媒
２６　捕集装置
３１　上流側端面
３２　上流小径管
３３　拡径管
３７　警告装置
３８　圧力センサ
３９　吸入空気量センサ
４０　噴霧手段
４１　液体酸化触媒
４２　噴霧弁
４３　貯蔵タンク
４４　接続路
４５　移送ポンプ
４６　ボス部
４７　噴霧口
４８　噴霧ノズル
４９　噴霧装置
Ｍ１　蓄積圧力マップ
Ｐ１　排気圧力
Ｐａ　蓄積圧力
Ｑａ　流量
Ｔ１　燃焼除去温度

Claims (6)

  1. 　排気ガスが通過する排気通路に、酸化触媒及び排気ガスに含有される粒子状物質を捕集する捕集装置を上流側から順に配置した内燃機関において、
    　前記酸化触媒の上流側に噴霧手段を配設又は仮設し、
    　前記噴霧手段から液体酸化触媒を、前記酸化触媒の上流側の前記排気通路の内部に噴霧して、前記酸化触媒の上流側端面の上及び該上流側端面よりも上流側の前記排気通路に蓄積した粒子状物質に供給し、
    　供給された前記液体酸化触媒の触媒作用により、蓄積した粒子状物質を酸化除去する構成にしたことを特徴とする内燃機関。
  2. 　前記酸化触媒の上流側の前記排気通路の排気圧力を取得する圧力取得手段を備え、該排気圧力が予め設定される蓄積圧力以上になった場合に、前記上流側端面の上及び該上流側端面よりも上流側の前記排気通路に粒子状物質が蓄積したと判定して、前記噴霧手段から前記液体酸化触媒を噴霧する構成にした請求項１に記載の内燃機関。
  3. 　前記蓄積圧力を、前記排気通路に排出される排気ガスの流量に基づいた前記蓄積圧力が設定された蓄積圧力マップを参照して設定する構成にした請求項２に記載の内燃機関。
  4. 　前記噴霧手段として、前記酸化触媒の上流側に配設した噴霧弁を用いると共に、前記液体酸化触媒を貯蔵する貯蔵タンクと、該噴霧弁と該貯蔵タンクとを接続する接続路と、該接続路に介設された移送ポンプとを備えた請求項１～３のいずれか１項に記載の内燃機関。
  5. 　前記酸化触媒の上流側の前記排気通路に噴霧口を備え、前記噴霧手段として該噴霧口に挿抜自在に仮設した噴霧ノズルを用いる構成にした請求項１～３のいずれか１項に記載の内燃機関。
  6. 　酸化触媒及び排気ガスに含有される粒子状物質を捕集する捕集装置を上流側から順に配置した排気通路の該酸化触媒の上流側端面の上及び該上流側端面よりも上流側に蓄積した粒子状物質を除去する方法であって、
    　前記酸化触媒の上流側の前記排気通路の内部に液体酸化触媒を噴霧して、該液体酸化触媒を前記上流側端面の上及び前記上流側端面よりも上流側の前記排気通路に蓄積した粒子状物質に供給し、
    　前記液体酸化触媒の触媒作用を利用して、前記排気通路を通過する排気ガスの温度が予め定められた燃焼除去温度以上になったときに、蓄積した粒子状物質を酸化除去することを特徴とする内燃機関の粒子状物質除去方法。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5730523A (en) * 1980-07-29 1982-02-18 Tsuchiya Mfg Co Ltd Treatment of fine particles in exhaust gas
JPS5730522A (en) * 1980-07-29 1982-02-18 Tsuchiya Mfg Co Ltd Treatment of fine particles in exhaust gas
JPS5730521A (en) * 1980-07-29 1982-02-18 Tsuchiya Mfg Co Ltd Treatment of fine particles in exhaust gas
JPS60122214A (ja) * 1983-11-30 1985-06-29 Tokyo Roki Kk 内燃機関の排ガス中の黒煙除去方法及び装置
JPS63212713A (ja) * 1988-01-14 1988-09-05 Tokyo Roki Kk 内燃機関の排ガス中の黒煙除去装置
US20080098727A1 (en) * 2006-10-31 2008-05-01 Caterpillar Inc. Selective oxidation catalyst injection based on temperature

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2865239A (en) * 1955-09-06 1958-12-23 Joseph A Mckay Break-off tool
US4665690A (en) 1985-01-14 1987-05-19 Mazda Motor Corporation Exhaust gas cleaning system for vehicle
JPH0621541B2 (ja) 1985-09-09 1994-03-23 マツダ株式会社 エンジンの排気浄化装置
JP4333160B2 (ja) 2003-02-24 2009-09-16 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化システム
FR2859240A1 (fr) 2003-09-02 2005-03-04 Renault Sa Procede de traitement d'un filtre a particules pour l'epuration de gaz d'echappement d'un moteur a combustion et dispositif de traitement d'un filtre a particules
FR2865239B1 (fr) * 2004-01-19 2006-03-31 Jean Claude Fayard Dispositif de filtration des gaz d'echappement pour moteur diesel associant un additif de combustion compose de nano-particules et un filtre a particules a surface de filtration variable
DE102005044494B3 (de) * 2005-09-16 2007-03-08 Wenzel, Lothar Vorrichtung zur Beseitigung von schädlichen Bestandteilen aus Abgasen von Brennkraftmaschinen
US20090056319A1 (en) * 2007-09-04 2009-03-05 Warner Jay V Exhaust Aftertreatment System with Pre-Catalysis
US7941995B2 (en) * 2007-10-02 2011-05-17 Cummins Filtration Ip, Inc. Exhaust aftertreatment system with compliantly coupled sections
JP5112986B2 (ja) 2008-08-11 2013-01-09 日野自動車株式会社 排気浄化装置
US9194272B2 (en) * 2008-12-02 2015-11-24 Caterpillar Inc. Power system
DE102009028030A1 (de) * 2009-07-27 2011-02-03 Robert Bosch Gmbh Montageeinheit zur Befestigung eines Einspritzorgans an einem Abgasstrang und Abgasnachbehandlungsanordnung
FR2971016B1 (fr) * 2011-02-02 2015-08-07 Filtrauto Dispositif de distribution d'un additif
WO2012124531A1 (ja) 2011-03-15 2012-09-20 日野自動車株式会社 排ガス浄化装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5730523A (en) * 1980-07-29 1982-02-18 Tsuchiya Mfg Co Ltd Treatment of fine particles in exhaust gas
JPS5730522A (en) * 1980-07-29 1982-02-18 Tsuchiya Mfg Co Ltd Treatment of fine particles in exhaust gas
JPS5730521A (en) * 1980-07-29 1982-02-18 Tsuchiya Mfg Co Ltd Treatment of fine particles in exhaust gas
JPS60122214A (ja) * 1983-11-30 1985-06-29 Tokyo Roki Kk 内燃機関の排ガス中の黒煙除去方法及び装置
JPS63212713A (ja) * 1988-01-14 1988-09-05 Tokyo Roki Kk 内燃機関の排ガス中の黒煙除去装置
US20080098727A1 (en) * 2006-10-31 2008-05-01 Caterpillar Inc. Selective oxidation catalyst injection based on temperature

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