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JP4304447B2 - 排気ガス浄化方法及び排気ガス浄化システム - Google Patents

排気ガス浄化方法及び排気ガス浄化システム Download PDF

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Description

本発明は、ディーゼルエンジン等の内燃機関の排気ガスに対して、NOx吸蔵還元型触媒によるNOxの浄化とDPFによるPMの浄化を行う排気ガス浄化方法及び排気ガス浄化システムに関するものである。
ディーゼルエンジンから排出されるNOx(窒素酸化物)と粒子状物質(PM:パティキュレートマター:以下PMとする)の排出量は、CO(一酸化炭素)そしてHC(炭化水素)等と共に年々規制が強化されてきており、規制の強化に伴いエンジンの改良のみでは規制値に対応できなくなっており、エンジンから排出されるこれらの物質を排気ガス処理システムを着装して低減する技術が採用されてきている。
そして、NOxに対しては多くのNOx浄化触媒が開発され、PMに対してはディーゼルパティキュレートフィルタ(Diesel Particulate Filter :以下DPFとする)と呼ばれるフィルタが開発されている。
このNOx浄化触媒の一つにNOx吸蔵還元型触媒がある。このNOx吸蔵還元型触媒は、アルミナ(Al2 3 )等の多孔質の触媒コート層に、NOxに対して酸化機能を持つ白金(Pt)等の触媒金属と、ナトリウム(Na),カリウム(K),セシウム(Cs)等のアルカリ金属、カルシウム(Ca),バリウム(Ba)等のアルカリ土類金属、イットリウム(Y),ランタン(La)等の希土類等の中の一つ又は幾つかの組合せからなるNOx吸蔵機能を持つNOx吸蔵材が担持され、排気ガス中のO2 (酸素)濃度によってNOx吸蔵とNOx放出・浄化の二つの機能を発揮する。
まず、ディーゼルエンジンや希薄燃焼ガソリンエンジン等の通常の運転状態のように、排気ガス中のO2 濃度が高い排気ガス条件(リーン空燃比状態)では、排出されるNO(一酸化窒素)が触媒金属の酸化機能により、排気ガス中に含まれるO2 で酸化されてNO2 (二酸化窒素)となり、このNO2 は、NOx吸蔵材で塩化物のかたちで吸蔵されるので、排気ガスは浄化される。
しかし、このNOxの吸蔵が継続すると、バリウム等のNOx吸蔵材は、硝酸塩に変化し、次第に飽和してNO2 を吸蔵する機能を失ってしまう。そこで、エンジンの運転条件を変えて過濃燃焼を行って、低O2 濃度、高CO濃度で排気温度の高い排気ガス(リッチスパイクガス)を発生させて触媒に供給する。
この排気ガスのリッチ空燃比状態では、NO2 を吸蔵し硝酸塩に変化したNOx吸蔵材は、吸蔵していたNO2 を放出し、元のバリウム等に戻る。この放出されたNO2 は、排気ガス中にO2 が存在しないので、排気ガス中のCO,HC,H2 を還元剤として触媒金属上で還元され、N2 及びH2 O,CO2 に変換され浄化される。
しかし、NOx吸蔵還元型触媒を使用する場合に、単独ではPM中のSOOT成分を燃焼できないので、DPFとの組合せ、又は、NOx吸蔵還元型触媒のNOx浄化機能とDPFのPM浄化機能の一体化が必要となる。また、DPFの再生において発生するNOxを浄化するために両者の組合せが必要となる(例えば、特許文献1参照。)。
このNOx吸蔵還元型触媒においては、燃料中のサルファ(硫黄分)が触媒中のNOx吸蔵材に蓄積し、運転するにつれてNOx浄化率が劣化するという問題があるため、適時、触媒によって差はあるが、触媒に流入する排気ガスを概ね600℃〜650℃よりも高温かつリッチ雰囲気にしてサルファパージ制御(硫黄分脱離制御)を行う必要がある(例えば、特許文献2参照。)。
このサルファパージ制御は、ディーゼルエンジンにおいては、吸気絞りや大量EGR等により排気量を減少すると共に、ポスト噴射や排気管への直接軽油添加を行ってリッチ状態にして、触媒の酸化活性反応熱により触媒を昇温させることにより、サルファ脱離を促進している。
しかしながら、サルファ脱離量を増して触媒のNOx吸蔵性能を回復させるサルファパージにおいては、次のような問題がある。
リッチな空燃比状態の下では排気中の酸素濃度が非常に低いため、サルファ脱離可能な温度まで触媒を昇温させるために必要な時間が非常に長くなり、燃費の悪化を招く。また、サルファ脱離量はリッチが深い程増加するが、深いリッチ状態の運転を行うと、燃費が著しく悪化し、また、HC,CO等が大量に発生し、一部が大気中に排出されてしまうというHC,CO等のスリップの問題が生じる。
また、一方のDPFにおいても、PMを燃焼除去するために、酸化触媒等とDPFを組み合わせた連続再生式DPF等が工夫され、比較的低温でPMを燃焼除去できるようにしているが、排気温度が低い状態が継続し、DPFの目詰まりが進行した時には、捕集されたPMを燃焼除去するために、吸気絞り等の排気昇温制御を行って、一時的に排気ガスを高温にしてPMを燃焼除去している。
特開平9−53442号公報 特開2000−192811号公報
本発明の目的は、NOx吸蔵還元型触媒によるNOx浄化機能とDPFによるPM浄化機能とを組み合わせた排気ガス浄化システムにおいて、燃費の悪化、NOx,HC,COの大気中への排出を防止しながら、NOx吸蔵還元型触媒に蓄積されたサルファを効率良くパージできる排気ガス浄化方法及び排気ガス浄化システムを提供することにある。
以上のような目的を達成するための排気ガス浄化方法は、内燃機関の排気ガスに対してNOx吸蔵還元型触媒によるNOx浄化とDPFによるPM浄化を行い、サルファパージ開始判断手段と、サルファパージ制御手段と、PM蓄積量算定手段と、DPF再生制御手段を有し、前記PM蓄積量算定手段により求まる前記DPFに捕集されているPM蓄積量が、所定の目詰まり状態になる第一の所定値を越えると、前記DPF再生制御手段によるDPF再生制御を行う制御装置を備えた排気ガス浄化システムにおいて、前記サルファパージ開始判断手段によりサルファパージが必要と判断されると、前記PM蓄積量算定手段により求まる前記DPFに捕集されているPM蓄積量が、前記NOx吸蔵還元型触媒に吸蔵されているサルファが還元される条件に基づいて設定される第二の所定値を越えているか否かを判定し、前記PM蓄積量が前記第二の所定値を越えている場合には、前記PM蓄積量算定手段により算出されるPM蓄積量が前記第二の所定値以下になるまで前記DPF再生制御手段によるDPF再生制御を行い、前記PM蓄積量算定手段により算出されるPM蓄積量が前記第二の所定値以下になると、前記サルファパージ制御手段によるサルファパージ制御を行う方法である。
また、上記の目的を達成するための排気ガス浄化システムは、内燃機関の排気ガスに対してNOx吸蔵還元型触媒によるNOx浄化とDPFによるPM浄化を行い、サルファパージ開始判断手段と、サルファパージ制御手段と、PM蓄積量算定手段と、DPF再生制御手段を有し、前記PM蓄積量算定手段により求まる前記DPFに捕集されているPM蓄積量が、所定の目詰まり状態になる第一の所定値を越えると、前記DPF再生制御手段によるDPF再生制御を行う制御装置を備えた排気ガス浄化システムにおいて、前記制御装置が、前記サルファパージ開始判断手段によりサルファパージが必要と判断されると、前記PM蓄積量算定手段により求まる前記DPFに捕集されているPM蓄積量が、前記NOx吸蔵還元型触媒に吸蔵されているサルファが還元される条件に基づいて設定される第二の所定値を越えているか否かを判定し、前記PM蓄積量が前記第二の所定値を越えている場合には、前記PM蓄積量算定手段により算出されるPM蓄積量が前記第二の所定値以下になるまで前記DPF再生制御手段によるDPF再生制御を行い、前記PM蓄積量算定手段により算出されるPM蓄積量が前記第二の所定値以下になると、前記サルファパージ制御手段にサルファパージ制御を行うように構成される。
このNOx吸蔵還元型触媒のサルファパージが必要か否かは、燃料消費量と燃料中に含まれるサルファ量とから算出したサルファ蓄積量が所定の判定値を越えたか否か等により判定できるが、他の判定方法であってもよい。
また、DPFに捕集されたPM蓄積量が所定の判定値を越えているか否かの判定は、エンジンの運転状態の経緯からPM発生マップ等を参照してPM発生量を算定し、このPM発生量を累積計算することによりPM蓄積量を算定してもよく、また、DPFの前後差圧から推定したPM蓄積量を使用してもよく、また、PM蓄積量を直接示す物理量でないもので、基準値と比較してもよい。本発明はこれらの場合を含む。例えば、DPFの前後差圧を所定の判定値と比較することにより、間接的にPM蓄積量が所定の判定値を越えているか否かを判定する場合等も含むものとする。
また、本発明の排気ガス浄化システムとしては、DPFは、フィルタのみからなるDPF、上流側の酸化触媒と下流側のDPFからなる連続再生式DPF、酸化触媒を担持した触媒付きDPFからなる連続再生式DPF、酸化触媒とPM酸化触媒の両方を担持した触媒付きDPFからなる連続再生式DPF等で構成することができる。
なお、この上流側の酸化触媒と下流側のDPFからなる連続再生式DPFは、CRT(Continuously Regenerating Trap)型DPFと呼ばれる連続再生式DPFであり、この上流側の酸化触媒で、排気ガス中のNOをNO2 に酸化し、このNO2 はO2 よりエネルギー障壁が小さいため、低い温度でDPFに捕集されたPMを酸化除去できる。
また、酸化触媒を担持したDPFからなる連続再生式DPFは、NOの酸化で発生したNO2 でDPFに蓄積したPMを酸化させるものであり、酸化触媒とPM酸化触媒を担持したDPFからなる連続再生式DPFは、酸化触媒とPM酸化触媒をDPFに担持させて、DPFに蓄積したPMを低温からO2 で直接触媒燃焼し連続再生するものである。
更に、上記の排気ガス浄化システムとしては、前記排気ガス浄化システムが、内燃機関の排気通路にNOx還元型触媒コンバータと連続再生式DPFを備えた排気ガス浄化システム、又は、NOx還元型触媒を担持したDPFを有する連続再生式DPFを備えた排気ガス浄化システムのいずれかであってもよい。
特に、触媒付きDPFにNOx吸蔵還元型触媒を担持させて一体化すると、PMとNOxを同時に浄化することができる。つまり、希薄燃焼で排気ガスがリーン空燃比状態にある時には、触媒のNOx吸蔵材でNOxを吸蔵し、このNOx吸蔵の際に発生する活性酸素(O* )及び排気ガス中のO2 によってPMを酸化し、NOx吸蔵能力の再生のための理論空燃比燃焼又は過濃空燃比燃焼で排気ガスがリッチ空燃比状態にある時には、NOx吸蔵材からNOxが放出され還元されると共に、排ガス中のO2 が少ない状態であっても、NOxの還元の際に発生する活性酸素(O* )により、触媒内でPMを酸化する。この構成によれば、NOx吸蔵還元型触媒と触媒担持DPFが一体化されているので、システムの小型化及び簡素化を図ることができる。
また、DPFとNOx吸蔵還元型触媒が別体の場合には、DPFがNOx吸蔵還元型触媒の下流側に配置されていても、DPFのPM除去用に排気ガス昇温した後に、NOx吸蔵還元型触媒のサルファパージを行うので、排気ガス昇温による燃費減少効果を奏することができるが、DPFがNOx吸蔵還元型触媒の上流側に配置されている場合には、DPFで捕集されてPMの燃焼による発熱効果もNOx吸蔵還元型触媒のサルファパージを行うための排気ガス昇温に利用できるので、より燃費減少効果を奏することができる。従って、DPFとNOx吸蔵還元型触媒が別体の場合には、DPFをNOx吸蔵還元型触媒の上流側に配置するのがより好ましい。
本発明の排気ガス浄化方法及び排気ガス浄化システムによれば、先にDPFの再生制御を行ってからNOx吸蔵還元型触媒のサルファパージ制御を行うので、捕集されたPMを強制燃焼するDPFの再生制御を行う際の排気温度及びNOx吸蔵還元型触媒の温度の上昇を利用してNOx吸蔵還元型触媒のサルファパージを行うことができる。そのため、NOx吸蔵還元型触媒の昇温に関わる時間や燃費を減少でき、燃費の悪化、NOx、HC、COの大気中への排出を防止しながら、効率良く効果的にサルファをパージできる。
以下、本発明に係る実施の形態の排気ガス浄化方法及び排気ガス浄化システムについて、図面を参照しながら説明する。
図1に、実施の形態の排気ガス浄化システム1の構成を示す。この排気ガス浄化システム1は、エンジン(内燃機関)Eの排気通路20において、上流から順に、酸化触媒(DOC)41aとDPF41bとNOx吸蔵還元型触媒コンバータ42を配置した排気ガス浄化装置40Aを備えて構成される。この上流側の酸化触媒41aと下流側のDPF41bとで連続再生式DPF41が構成されている。
この酸化触媒41aは、コージェライト、SiC、又はステンレスの構造材で形成された、多数の多角形セルを有するモノリス触媒で形成される。このセルの内壁には表面積を稼いでいる触媒コート層があり、その大きい表面に、白金やバナジウム等の触媒金属を担持して触媒機能を発生させている。これにより、排気ガス中のNOを酸化反応(NO+O→NO2 )によりNO2 にすることができる。
また、DPF41bは、多孔質のセラミックのハニカムのチャンネルの入口と出口を交互に目封じしたモノリスハニカム型ウオールフロータイプのフィルタや、アルミナ等の無機繊維をランダムに積層したフェルト状のフィルタ等で形成することができ、排気ガス中のPMを捕集する。この捕集したPMは、上流の前段酸化触媒41aとの組合せにより、酸化力の高いNO2 によって燃焼除去される。
そして、NOx吸蔵還元型触媒コンバータ42は、酸化触媒41aと同様にモノリス触媒で形成され、酸化アルミニウム、酸化チタン等の担持体に触媒コート層を設け、この触媒コート層に、白金等の貴金属酸化触媒とバリウム等のNOx吸蔵材(NOx吸蔵物質)を担持させて構成される。
このNOx吸蔵還元型触媒コンバータ42では、酸素濃度が高い排気ガスの状態(リーン空燃比状態)の時に、排気ガス中のNOxを吸蔵することにより、排気ガス中のNOxを浄化し、酸素濃度が低いかゼロの排気ガス状態(リッチ空燃比状態)の時に、吸蔵したNOxを放出すると共に放出されたNOxを還元することにより、大気中へのNOxの流出を防止する。
また、第1温度センサ51と第2温度センサ52が、DPF41bの上流側と下流側に、第1排気濃度センサ53と第2排気濃度センサ54がNOx吸蔵還元型触媒コンバータ42の前後、図1では、排気ガス浄化装置40Aの入口近傍と出口近傍にそれぞれ設けられる。この排気濃度センサ53,54は、λ(空気過剰率)センサとNOx濃度センサとO2 濃度センサとが一体化したセンサである。更に、PMの堆積量を推定するために、DPF41bの前後(図1)又は排気ガス浄化装置40Aの前後(図2)に接続された導通管にDPF前後の排気圧の差ΔPを検出する差圧センサ55が設けられる。
そして、これらのセンサの出力値は、エンジンEの運転の全般的な制御を行うと共に、連続再生式DPF41の再生制御及びNOx吸蔵還元型触媒コンバータ42のNOx浄化能力の回復制御も行う制御装置(ECU:エンジンコントロールユニット)50に入力され、この制御装置50から出力される制御信号により、エンジンEの燃料噴射用のコモンレール電子制御燃料噴射装置や絞り弁15やEGR弁32等が制御される。
また、この制御装置50では、第1及び第2排気濃度センサ53,54のNOx濃度の検出値CNOx1,CNOx2よりNOx浄化率RNOx (=1.0−CNOx2/CNOx1)が算出され、差圧センサ55より検出された差圧ΔP等により、DPF41bのPM蓄積量が推定される。
この排気ガス浄化システム1においては、空気Aは、吸気通路10のエアクリーナ11、マスエアフロー(MAF)センサ12、ターボチャジャー13のコンプレッサー13a、インタークーラー14を通過して、吸気絞り弁15によりその量を調整されて吸気マニホールド16よりシリンダ内に入る。
そして、シリンダ内で発生した排気ガスGは、排気マニホールド21から排気通路20のターボチャジャー13のタービン13bを駆動し、排気ガス浄化装置40Aを通過して浄化された排気ガスGcとなって、図示しない消音器を通って大気中に排出される。また、排気ガスGの一部はEGRガスとして、EGR通路30のEGRクーラー31を通過し、EGR弁32でその量を調整されて吸気マニホールド16に再循環される。
図2に排気ガス浄化装置40Aの構成を示し、図3及び図4に他の実施の形態の排気ガス浄化装置40B,40Cの構成を示す。図3の排気ガス浄化装置40Bは、酸化触媒41aと、NOx還元型触媒を担持したDPF43とからなり、図4の排気ガス浄化装置40Cは、NOx還元型触媒を担持した触媒付きDPF44とからなる。この触媒付きDPFには、酸化触媒を担持したDPFと酸化触媒とPM酸化触媒を担持したDPFとがある。
このPM酸化触媒はセリウム(Ce)の酸化物等であり、このPM酸化触媒と酸化触媒を担持した触媒担持フィルタの場合は、低温域(300℃〜600℃程度)では、触媒担持フィルタにおける排気ガス中のO2 を使用した反応(4CeO2 +C→2Ce2 3 +CO2 ,2Ce2 3 +O2 →4CeO2 等)によりPMを酸化し、PMが排気ガス中のO2 で燃焼する温度より高い高温域(600℃程度以上)では、排気ガス中のO2 によりPMを酸化する。
なお、この他にも、再上流側の酸化触媒を無くした排気ガス浄化装置として、触媒を備えていないフィルタのみのDPFとNOx吸蔵還元型触媒コンバータからなる排気ガス浄化装置、酸化触媒を担持した触媒付きDPFとNOx吸蔵還元型触媒コンバータからなる排気ガス浄化装置、酸化触媒とPM酸化触媒の両方を担持した触媒付きDPFとNOx吸蔵還元型触媒コンバータからなる排気ガス浄化装置等もある。
要するに、本発明の排気ガス浄化装置は、エンジンの排気ガスに対してNOx吸蔵還元型触媒によるNOx浄化とDPFによるPM浄化を行うものであればよい。
そして、排気ガス浄化システム1の制御装置が、エンジンEの制御装置50に組み込まれ、エンジンEの運転制御と共に、排気ガス浄化システム1の制御を行う。この排気ガス浄化システム1の制御装置は、図5に示すような、排気ガス成分検出手段C10、NOx吸蔵還元型触媒の制御手段C20、DPFの制御手段C30等を有する排気ガス浄化システムの制御手段C1を備えて構成される。
排気ガス成分検出手段C10は、排気ガス中の酸素濃度やNOx濃度を検出する手段であり、第1及び第2排気濃度センサ53,54等から構成される。
NOx吸蔵還元型触媒の制御手段C20は、NOx吸蔵還元型触媒コンバータ42の再生やサルファパージ等の制御を行う手段であり、NOx触媒の再生開始判断手段C21、NOx触媒の再生制御手段C22、サルファパージ開始判断手段C23、サルファパージ制御手段C24等を有して構成される。
このNOx吸蔵還元型触媒の制御手段C20では、NOx触媒の再生開始判断手段C21により、排気ガス成分検出手段C10で検出したNOx濃度からNOx浄化率RNOx を算出し、このNOx浄化率RNOx が所定の判定値より低くなった場合にNOx触媒の再生を開始すると判断し、NOx触媒の再生制御手段C22により、エンジンEの燃料噴射制御におけるポスト噴射やEGR制御や吸気絞り制御等により、排気ガスの状態を所定のリッチ空燃比状態及び所定の温度範囲(触媒にもよるが、概ね200℃〜600℃)にして、NOx浄化能力、即ちNOx吸蔵能力を回復し、NOx触媒の再生を行う。また、以下にその詳細を述べるようにサルファパージ開始判断手段C23、サルファパージ制御手段C24等により、サルファパージを行う。
DPFの制御手段C30は、PM蓄積量算定手段C31、DPF再生開始判断手段C32、DPF再生制御手段C33等を有して構成される。
このDPFの制御手段C30では、PM蓄積量算定手段C31により、差圧センサ55より検出された差圧ΔP等から、DPF41bのPM蓄積量を算定し、DPF再生開始判断手段C32により、DPF41bの目詰まり状態が所定の目詰まり状態を越えたか否かを、PM蓄積量が所定の判定値を越えたか否かで判定し、DPFの再生開始であると判断された場合には、DPF再生制御手段C33により、ポスト噴射やEGR制御等による排気昇温を行い、DPF41bの再生が行われる。
これらの排気ガス浄化システム1において、本発明に係わるNOx吸蔵還元型触媒の排気ガス浄化方法は、図6に示すようなサルファパージ用の制御フローを伴って行われる。
この図6の制御フローは、NOx吸蔵還元型触媒のサルファパージに関する制御フローであり、NOx吸蔵還元型触媒コンバータ42のNOx吸蔵能力の再生に関する制御フローやDPF41bの再生制御フロー等と共に、排気ガス浄化システム全体の制御フローから繰り返し呼ばれて、サルファパージの要否を判断し、必要であれば、DPFの再生制御を必要に応じて行ってから、サルファパージ制御を行うものとして示されている。
この制御フローがスタートすると、ステップS10で、触媒42に吸蔵されたサルファ量を燃料消費量と燃料中に含まれるサルファ量を基に算出し、これを積算してサルファ蓄積量Sspを算出する。そして、次のステップS11で、サルファパージ開始判断手段C23によりサルファパージが必要か否かをを判定する。この判定では、サルファ蓄積量Sspが、所定の限界値Sso0 よりも大きくなった場合に、サルファパージが必要であるとする。
そして、ステップS11の判定で、サルファパージが必要でないと判定された場合には、このサルファパージ用の制御フローを終了しリターンする。また、サルファパージが必要であると判定された場合にはステップS12に行く。このステップS12では、PM蓄積量算定手段C31により、差圧センサ55により検出された差圧ΔP等からDPF41bのPM蓄積量PMstを算出する。
次のステップS13で、このPM蓄積量PMstが所定の判定値PMst0 よりも大きいか否かを判定する。この所定の判定値PMst0 は、DPF41bの再生開始用の判定値とは別の値であり、DPF41bに蓄積されているPMを燃焼させた時に、NOx吸蔵還元型触媒コンバータ42に流入する排気ガスの温度上昇と酸素消費が見込める値に設定される。
ステップS13の判定で、PM蓄積量PMstが所定の判定値PMst0 以下であると判定された場合はステップS15に行き、PM蓄積量PMstが所定の判定値PMst0 よりの大きいと判定された場合は、ステップS14でDPF再生制御手段C33によりDPF再生用の排気昇温制御を行ってから、ステップS15に行く。
このステップS14のDPF再生用の排気昇温制御では、エンジンの燃料噴射でポスト噴射を行ったり、EGRをカットしたりして、排気温度を上昇し、排気温度をPM自己着火領域でかつ異常燃焼の無い温度領域(500℃程度)に入るように制御する。この温度制御では、温度センサ52で検出した温度等をモニターしながら、ポスト噴射の燃料量を調整し、フィードバック制御をおこなう。
この排気昇温により、DPF41bに蓄積されているPMを強制燃焼して除去すると共に、PMの燃焼熱でDPF41bと排気ガスとNOx吸蔵還元型触媒コンバータ42の温度上昇と、DPF41bを通過した排気ガスの酸素濃度の低下を図る。
そして、所定の時間(PM蓄積量PMstの量を判定するインターバルに関係する時間)の間、このステップS14のDPF再生制御を行った後、ステップS12に戻り、PM蓄積量PMstが所定の判定値PMst0 以下になるまで、ステップS12〜ステップS14を繰り返し、PM蓄積量PMstが所定の判定値PMst0 以下になると、ステップS15に行く。
ステップS15では、サルファパージ制御を行う。このサルファパージ制御は、ポスト噴射、吸気絞り、EGRを制御して、第2排気濃度センサ54で検出した酸素濃度が所定の酸素濃度になるようにフィードバック制御し、NOx吸蔵還元型触媒コンバータ42に流入する排気ガスの空燃比をリッチにして行う。
そして、ステップS10で算出されたサルファ蓄積量Ssp又は所定の限界値Ssp0 に対して、第1及び第2温度センサ51,52で検出される温度とエンジンの運転状態と予め入力された脱硫量マップ等から算出される脱硫量積算値が越えるまでの間、サルファパージ制御を行い、その後終了する。このステップS15のサルファパージ制御が終了するとリターンする。
このステップS15では、予め、ステップS14のPM再生制御により、NOx吸蔵還元型触媒コンバータ42も昇温されているので、NOx吸蔵還元型触媒コンバータ42の温度を短時間でサルファ脱離温度(触媒にもよるが、概ね600℃〜650℃以上)にすることができる。また、DPF41で引き続いて行われるPM燃焼のためにある程度の酸素が消費されるので、エンジンEの排気マニホールド21直後においては、完全なリッチ状態にする必要がなく、空気過剰率λが1.02〜1.05の浅いリッチ状態であっても、NOx吸蔵還元型触媒コンバータ42をサルファの脱離を行えるリッチ雰囲気にすることができる。
従って、このサルファパージ制御では、燃費の悪化やHC,COの大気中への漏出を防止しながら、効率よくサルファパージを行うことができる。また、このサルファパージと共に、NOx吸蔵材から吸蔵したNOxが放出されて吸蔵能力が回復し、この時に放出されたNOxは酸化触媒の触媒作用により排気ガス中のHCやCO等の還元剤でN2 とH2 Oに還元される。
図7に、図2に示すような排気ガス浄化装置を使用して、図6に示す制御フローに従って、サルファパージを行った時の、空気過剰率λ、DPFの前後差圧ΔP、DPF温度(DPFのベッド温度)Td、触媒温度(NOx吸蔵還元型触媒コンバータのベッド温度)Tnを示す。
図7によれば、DPFの再生制御を行って空気過剰率λを1.0程度にすると、DPF温度Td、触媒温度Tnは共に上昇し、略一定の温度(約500℃)に維持されるが、DPFの前後差圧ΔPが徐々に低下していることからPMの燃焼が進んでいることが分かる。また、tsの時点でサルファパージ制御を開始し、吸気絞り等で空気過剰率λを更に低下させてリッチ状態にすると、触媒温度Tnが著しく上昇した。この触媒温度Tnの上昇により、NOx吸蔵還元型触媒に蓄積されたサルファが効率よくパージされる。
本発明に係る実施の形態の排気ガス浄化システムの構成を示す図である。 本発明に係る第1実施の形態の排気ガス浄化装置の構成を示す図である。 本発明に係る第2実施の形態の排気ガス浄化装置の構成を示す図である。 本発明に係る第3実施の形態の排気ガス浄化装置の構成を示す図である。 発発明に係る実施の形態の排気ガス浄化システムの制御装置の構成を示す図である。 本発明に係る実施の形態の排気ガス浄化方法のサルファパージ用の制御フローの一例を示す図である。 本発明に係る実施の形態の排気ガス浄化方法のサルファパージ用の制御フローを使用した実施例の、空気過剰率、DPFの前後差圧、DPFの温度、NOx吸蔵還元型触媒コンバータの温度の時系列を示す図である。
符号の説明
1 排気ガス浄化システム
20 排気通路
40A,40B,40C 排気ガス浄化装置
41 連続再生式DPF
41a 酸化触媒(DOC)
41b DPF
42 NOx吸蔵還元型触媒コンバータ
43 NOx還元型触媒を担持したDPF
44 NOx還元型触媒を担持した触媒付きDPF
50 制御装置(ECU)
51 第1温度センサ
52 第2温度センサ
53 第1NOx濃度センサ
54 第2NOx濃度センサ
55 差圧センサ
E エンジン(内燃機関)

Claims (2)

  1. 内燃機関の排気ガスに対してNOx吸蔵還元型触媒によるNOx浄化とDPFによるPM浄化を行い、サルファパージ開始判断手段と、サルファパージ制御手段と、PM蓄積量算定手段と、DPF再生制御手段を有し、前記PM蓄積量算定手段により求まる前記DPFに捕集されているPM蓄積量が、所定の目詰まり状態になる第一の所定値を越えると、前記DPF再生制御手段によるDPF再生制御を行う制御装置を備えた排気ガス浄化システムにおいて、
    前記サルファパージ開始判断手段によりサルファパージが必要と判断されると、
    前記PM蓄積量算定手段により求まる前記DPFに捕集されているPM蓄積量が、前記NOx吸蔵還元型触媒に吸蔵されているサルファが還元される条件に基づいて設定される第二の所定値を越えているか否かを判定し、
    前記PM蓄積量が前記第二の所定値を越えている場合には、前記PM蓄積量算定手段により算出されるPM蓄積量が前記第二の所定値以下になるまで前記DPF再生制御手段によるDPF再生制御を行い、前記PM蓄積量算定手段により算出されるPM蓄積量が前記第二の所定値以下になると、前記サルファパージ制御手段によるサルファパージ制御を行うことを特徴とする排気ガス浄化方法。
  2. 内燃機関の排気ガスに対してNOx吸蔵還元型触媒によるNOx浄化とDPFによるPM浄化を行い、サルファパージ開始判断手段と、サルファパージ制御手段と、PM蓄積量算定手段と、DPF再生制御手段を有し、前記PM蓄積量算定手段により求まる前記DPFに捕集されているPM蓄積量が、所定の目詰まり状態になる第一の所定値を越えると、前記DPF再生制御手段によるDPF再生制御を行う制御装置を備えた排気ガス浄化システムにおいて、
    前記制御装置が、
    前記サルファパージ開始判断手段によりサルファパージが必要と判断されると、
    前記PM蓄積量算定手段により求まる前記DPFに捕集されているPM蓄積量が、前記NOx吸蔵還元型触媒に吸蔵されているサルファが還元される条件に基づいて設定される第二の所定値を越えているか否かを判定し、
    前記PM蓄積量が前記第二の所定値を越えている場合には、前記PM蓄積量算定手段により算出されるPM蓄積量が前記第二の所定値以下になるまで前記DPF再生制御手段によるDPF再生制御を行い、前記PM蓄積量算定手段により算出されるPM蓄積量が前記第二の所定値以下になると、前記サルファパージ制御手段にサルファパージ制御を行うことを特徴とする排気ガス浄化システム。
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Families Citing this family (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1268989B1 (en) * 2000-03-21 2006-08-30 Silentor Holding A/S A silencer containing one or more porous bodies
FR2862701B1 (fr) * 2003-11-24 2008-05-23 Inst Francais Du Petrole Procede et dispositif de regeneration d'un filtre a particules integre dans une ligne d'echappement d'un moteu a combustion interne
JP4665633B2 (ja) * 2005-07-12 2011-04-06 株式会社デンソー 内燃機関の排気浄化装置
EP1745836A1 (en) * 2005-07-21 2007-01-24 Ford Global Technologies, LLC A method and an arrangement for purifying exhaust gas in an internal combustion engine
JP4657074B2 (ja) * 2005-10-12 2011-03-23 トヨタ自動車株式会社 排気浄化装置の制御装置及び排気浄化装置の制御方法
JP4613787B2 (ja) * 2005-10-14 2011-01-19 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
JP4832068B2 (ja) * 2005-12-05 2011-12-07 トヨタ自動車株式会社 空燃比制御装置
JP5296291B2 (ja) * 2005-12-08 2013-09-25 いすゞ自動車株式会社 排気ガス浄化システム
FR2897103B1 (fr) * 2006-02-09 2011-06-10 Peugeot Citroen Automobiles Sa Systeme et procede d'elimination de sox (oxyde de soufre), module d'arret pour ce systeme
JP4735341B2 (ja) * 2006-03-06 2011-07-27 日産自動車株式会社 エンジンの排気浄化装置
US7862640B2 (en) * 2006-03-21 2011-01-04 Donaldson Company, Inc. Low temperature diesel particulate matter reduction system
JP4119927B2 (ja) 2006-06-19 2008-07-16 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
DE602007004039D1 (de) 2006-08-01 2010-02-11 Honda Motor Co Ltd Schwefelreinigungssteuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor
US7478528B2 (en) * 2006-10-10 2009-01-20 Gm Global Technology Operations, Inc. Oxygen based particulate filter regeneration strategy
US7762064B2 (en) * 2006-10-20 2010-07-27 Ford Global Technologies, Llc Exhaust system for an engine
US8256210B2 (en) * 2006-12-21 2012-09-04 Cummins Inc. Flexible fuel injection for multiple modes of diesel engine exhaust aftertreatment
US7937936B2 (en) * 2007-01-16 2011-05-10 Deere & Company Vehicle exhaust component arrangement
US7856808B2 (en) * 2007-06-25 2010-12-28 Detroit Diesel Corporation Method to re-open ash filled channels in diesel particulate filters
JP4453749B2 (ja) * 2007-11-26 2010-04-21 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
JP4998326B2 (ja) * 2008-02-27 2012-08-15 いすゞ自動車株式会社 排気ガス浄化システムの制御方法及び排気ガス浄化システム
EP2262983A4 (en) * 2008-04-02 2015-10-14 Mack Trucks SYSTEM AND METHOD FOR THE TREATMENT OF DIESEL GASES
DE102008036127A1 (de) * 2008-08-01 2010-02-04 Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh Verfahren zum Betrieb einer Abgasanlage mit Lambda-Regelung
US20110146245A1 (en) * 2009-12-22 2011-06-23 Caterpillar Inc. Sulfur detection routine
US8534055B2 (en) * 2010-03-29 2013-09-17 Thermo King Corporation Filter arrangement for exhaust aftertreatment system
JP2011220158A (ja) * 2010-04-07 2011-11-04 Ud Trucks Corp エンジンの排気浄化装置
DE102010039013A1 (de) * 2010-08-06 2012-02-09 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Regeneration eines Partikelfilters
DE102011015061A1 (de) * 2011-03-24 2012-09-27 Mann + Hummel Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Dosierung des Additivs zur Regenerierung eines Dieselpartikelfilters
JP5491561B2 (ja) * 2012-03-26 2014-05-14 株式会社小松製作所 建設機械、及び建設機械の運転動作の良否報知方法
US9046026B2 (en) * 2012-06-08 2015-06-02 Southwest Research Institute Particulate oxidation catalyst with dual pressure-drop sensors
JP5983743B2 (ja) * 2012-06-19 2016-09-06 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
US9194268B2 (en) * 2013-10-14 2015-11-24 GM Global Technology Operations LLC Exhaust gas treatment system including an enhanced SCR diagnostic unit
KR101683488B1 (ko) 2013-11-22 2016-12-07 현대자동차 주식회사 린 녹스 트랩의 탈황 장치 및 방법
FR3028889B1 (fr) * 2014-11-24 2022-01-14 Peugeot Citroen Automobiles Sa Procede de regeneration d’un filtre a particules et d’elimination de soufre d’un catalyseur d’oxydation accumulateur d’oxydes d’azote.
KR101684540B1 (ko) * 2015-08-25 2016-12-08 현대자동차 주식회사 린 녹스 트랩과 선택적 환원 촉매를 구비한 배기 가스 정화 장치에서 린 녹스 트랩의 탈황 방법 및 배기 가스 정화 장치
JP6673139B2 (ja) * 2016-10-19 2020-03-25 トヨタ自動車株式会社 ハイブリッド自動車

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2727906B2 (ja) * 1993-03-19 1998-03-18 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
JP3899534B2 (ja) 1995-08-14 2007-03-28 トヨタ自動車株式会社 ディーゼル機関の排気浄化方法
US6038853A (en) * 1996-08-19 2000-03-21 The Regents Of The University Of California Plasma-assisted catalytic storage reduction system
US6038854A (en) * 1996-08-19 2000-03-21 The Regents Of The University Of California Plasma regenerated particulate trap and NOx reduction system
CN1311844A (zh) * 1998-07-31 2001-09-05 大众汽车有限公司 用于内燃机的发动机废气后处理的设备和方法
WO2000008311A1 (de) * 1998-08-07 2000-02-17 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren und vorrichtung zur de-sulfatierung einer katalysatoreinrichtung
JP2000192811A (ja) 1998-12-25 2000-07-11 Mitsubishi Motors Corp 内燃機関の排気浄化装置
US6167696B1 (en) * 1999-06-04 2001-01-02 Ford Motor Company Exhaust gas purification system for low emission vehicle
DE19932790A1 (de) * 1999-07-14 2001-01-18 Volkswagen Ag Abgasreinigungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine und Regenerationsverfahren für diese Vorrichtung
DE19945336A1 (de) * 1999-09-22 2001-03-29 Volkswagen Ag Verfahren zur Steuerung einer Regeneration eines Partikelfilters und einer Entschwefelung eines NOx-Speicherkatalysators
DE10023439A1 (de) * 2000-05-12 2001-11-22 Dmc2 Degussa Metals Catalysts Verfahren zur Entfernung von Stickoxiden und Rußpartikeln aus dem mageren Abgas eines Verbrennungsmotors und Abgasreinigungssystem hierfür
JP3800933B2 (ja) * 2000-08-03 2006-07-26 日産自動車株式会社 内燃機関の排気微粒子処理装置
US6813882B2 (en) * 2001-12-18 2004-11-09 Ford Global Technologies, Llc System and method for removing NOx from an emission control device
JP4175022B2 (ja) * 2002-05-20 2008-11-05 日産自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
US6832473B2 (en) * 2002-11-21 2004-12-21 Delphi Technologies, Inc. Method and system for regenerating NOx adsorbers and/or particulate filters
US6779339B1 (en) * 2003-05-02 2004-08-24 The United States Of America As Represented By The Environmental Protection Agency Method for NOx adsorber desulfation in a multi-path exhaust system

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