JP4655662B2 - Exhaust gas purification device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust emission control device for an internal combustion engine.
ディーゼルエンジンは経済性に優れている反面、排気中に含まれる浮遊粒子状物質である煤に代表されるパティキュレートマター(Particulate Matter:以下特に断らない限り「PM」という。)の除去が重要な課題となっている。このため、大気中にPMが放出されないようにディーゼルエンジンの排気系にPMの捕集を行うパティキュレートフィルタ(以下、単に「フィルタ」とする)を設ける技術が周知である。 Diesel engines are economical, but it is important to remove particulate matter (particulate matter: hereinafter referred to as “PM” unless otherwise specified), which is suspended particulate matter contained in exhaust gas. It has become a challenge. For this reason, a technique of providing a particulate filter (hereinafter simply referred to as “filter”) for collecting PM in an exhaust system of a diesel engine so that PM is not released into the atmosphere is well known.
このフィルタにより排気中のPMが一旦捕集され大気中へ放出されることを防止することができる。しかし、フィルタに捕集されたPMが該フィルタに堆積しフィルタの目詰まりを発生させることがある。この目詰まりが発生すると、フィルタ上流の排気の圧力が上昇し内燃機関の出力低下やフィルタの毀損を誘発する虞がある。このようなときには、フィルタ上に堆積したPMを着火燃焼せしめることにより該PMを除去することができる。このようにフィルタに堆積したPMを除去することをフィルタの再生という。 This filter can prevent PM in the exhaust gas from being collected once and released into the atmosphere. However, PM trapped in the filter may accumulate on the filter and cause clogging of the filter. If this clogging occurs, the pressure of the exhaust gas upstream of the filter may increase, leading to a decrease in the output of the internal combustion engine and damage to the filter. In such a case, the PM deposited on the filter can be removed by igniting and burning. The removal of PM deposited on the filter in this way is called filter regeneration.
しかし、前記フィルタに捕集されたPMを着火燃焼させるためには、フィルタの温度を高温にする必要があるが、ディーゼルエンジンの排気の温度は通常この温度よりも低いためPMを燃焼除去するのは困難であった。 However, in order to ignite and burn the PM collected by the filter, it is necessary to raise the temperature of the filter. However, since the exhaust temperature of a diesel engine is usually lower than this temperature, the PM is burned and removed. Was difficult.
これに対し、フィルタよりも上流に酸化触媒および該酸化触媒をバイパスする通路を備え、フィルタの再生を開始したときにはバイパス通路へ還元剤を流し、次いで酸化触媒へ還元剤を流してフィルタの再生を速やかに行う技術が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
しかし、酸化触媒をバイパスした還元剤がフィルタへ流れ込むと、該フィルタ内で上流側から粒子状物質が酸化されることにより、上流側からフィルタおよび排気の温度が上昇し、その熱でさらに下流側の温度が上昇する。そのため、下流側は非常に高温となり、下流端においてフィルタが過熱するおそれがある。 However, when the reducing agent bypassing the oxidation catalyst flows into the filter, the particulate matter is oxidized from the upstream side in the filter, so that the temperature of the filter and the exhaust rises from the upstream side, and the heat further increases the downstream side. Temperature rises. Therefore, the downstream side becomes very high temperature, and the filter may be overheated at the downstream end.
本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、内燃機関の排気浄化装置において、フィルタ再生時の過度の温度上昇を抑制しつつ速やかにフィルタの再生を完了させることができる技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and in an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, regeneration of a filter can be completed quickly while suppressing an excessive temperature rise during filter regeneration. The purpose is to provide technology.
上記課題を達成するために本発明による内燃機関の排気浄化装置は、以下の手段を採用した。すなわち、
内燃機関の排気通路に設けられ下流側に酸化能力を有する触媒を担持させたパティキュレートフィルタと、
前記パティキュレートフィルタよりも上流から該パティキュレートフィルタに還元剤を
供給する還元剤供給手段と、
前記パティキュレートフィルタよりも上流から該パティキュレートフィルタに粒子状物質を酸化させる高温の排気を供給する高温排気供給手段と、
を備え、
前記パティキュレートフィルタに捕集された粒子状物質を除去するときに、前記還元剤供給手段により前記パティキュレートフィルタへ還元剤を供給し、その後、前記高温排気供給手段により前記パティキュレートフィルタへ高温の排気を供給することを特徴とする。
In order to achieve the above object, an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention employs the following means. That is,
A particulate filter provided in an exhaust passage of the internal combustion engine and carrying a catalyst having an oxidizing ability on the downstream side;
Reducing agent supply means for supplying a reducing agent to the particulate filter from upstream of the particulate filter;
High-temperature exhaust gas supply means for supplying high-temperature exhaust gas that oxidizes particulate matter to the particulate filter from upstream of the particulate filter;
With
When removing the particulate matter collected by the particulate filter, the reducing agent supply means supplies a reducing agent to the particulate filter, and then the high temperature exhaust supply means supplies the particulate filter to a high temperature. The exhaust gas is supplied.
このように、パティキュレートフィルタ内の下流側に酸化能力を有する触媒を担持させることにより、該パティキュレートフィルタに還元剤を供給したときには触媒が担持された下流側だけが温度上昇するので、発生熱量が少なく、しかも下流側で熱が発生するのでパティキュレートフィルタ上流側の温度上昇が抑制される。そして、パティキュレートフィルタ内の主に下流側で捕集された粒子状物質が酸化除去される。 In this way, by supporting a catalyst having oxidation ability on the downstream side in the particulate filter, when the reducing agent is supplied to the particulate filter, only the downstream side on which the catalyst is supported rises in temperature. In addition, since heat is generated on the downstream side, the temperature rise on the upstream side of the particulate filter is suppressed. Then, the particulate matter collected mainly in the downstream side in the particulate filter is oxidized and removed.
この後に、パティキュレートフィルタ内の主に上流側で捕集された粒子状物質を酸化除去させるために、高温の排気をパティキュレートフィルタに供給する。これにより、上流側で捕集された粒子状物質は酸化除去される。このときに発生する熱が、パティキュレートフィルタ内の下流側へ伝わっても、このときには既に下流側に捕集されていた粒子状物質は除去されているため、該下流側でさらに温度が上昇することがほとんどないので、下流側で過熱することが抑制される。 Thereafter, high temperature exhaust gas is supplied to the particulate filter in order to oxidize and remove particulate matter collected mainly in the upstream side in the particulate filter. Thereby, the particulate matter collected on the upstream side is oxidized and removed. Even if the heat generated at this time is transmitted to the downstream side in the particulate filter, the particulate matter already collected on the downstream side is removed at this time, so the temperature further increases on the downstream side. Since there is almost nothing, overheating on the downstream side is suppressed.
また、パティキュレートフィルタ全体の温度を上昇させてパティキュレートフィルタの再生を行う場合と比較して、パティキュレートフィルタの温度上昇が小さいため、その分上流側および下流側の温度を高くしてもパティキュレートフィルタの過熱を抑制することができる。そして、パティキュレートフィルタの上流側および下流側の温度を高くすることにより、粒子状物質の酸化が速やかに行われ、パティキュレートフィルタの再生に要する時間を短縮することができる。 In addition, since the temperature rise of the particulate filter is small compared to the case where the temperature of the entire particulate filter is raised to regenerate the particulate filter, even if the upstream and downstream temperatures are increased accordingly, the particulate filter The overheating of the curate filter can be suppressed. And by raising the temperature of the upstream and downstream sides of the particulate filter, the particulate matter is oxidized quickly, and the time required for regeneration of the particulate filter can be shortened.
本発明においては、前記パティキュレートフィルタよりも上流に備えられた酸化能力を有する触媒である酸化触媒と、
前記酸化触媒をバイパスするバイパス通路と、
をさらに備え、
前記パティキュレートフィルタに捕集された粒子状物質を除去するときであって前記還元剤供給手段により前記パティキュレートフィルタへ還元剤を供給するときには、前記バイパス通路に還元剤を流し、前記パティキュレートフィルタへ高温の排気を供給するときには、前記酸化触媒に還元剤を流すことができる。
In the present invention, an oxidation catalyst which is a catalyst having an oxidation capability provided upstream of the particulate filter,
A bypass passage for bypassing the oxidation catalyst;
Further comprising
When the particulate matter trapped in the particulate filter is removed and when the reducing agent is supplied to the particulate filter by the reducing agent supply means, the reducing agent is caused to flow through the bypass passage, and the particulate filter When supplying high-temperature exhaust gas, a reducing agent can be passed through the oxidation catalyst.
すなわち、バイパス通路へ還元剤を流すことにより、パティキュレートフィルタへ還元剤を含んだ排気が供給される。そして、パティキュレートフィルタ内では、触媒が担持されている下流側で排気中の燃料が酸化され、該下流側で捕集された粒子状物質を酸化除去することができる。このときには、上流側で捕集された粒子状物質はほとんど酸化されないため、パティキュレートフィルタの過熱を抑制することができる。 That is, exhaust gas containing a reducing agent is supplied to the particulate filter by flowing the reducing agent through the bypass passage. In the particulate filter, the fuel in the exhaust gas is oxidized on the downstream side where the catalyst is supported, and the particulate matter collected on the downstream side can be oxidized and removed. At this time, since the particulate matter collected on the upstream side is hardly oxidized, overheating of the particulate filter can be suppressed.
また、酸化触媒へ還元剤を流すことにより、該酸化触媒において還元剤が酸化されるので排気の温度が上昇する。そして、この高温の排気をパティキュレートフィルタに流すことにより、該パティキュレートフィルタの上流側に捕集されていた粒子状物質を酸化除去することができる。このときには、下流側には粒子状物質がほとんど存在しないので、下流側でさらに温度が上昇することもほとんどない。そのため、パティキュレートフィルタの過熱が抑制される。 Further, when the reducing agent is allowed to flow through the oxidation catalyst, the reducing agent is oxidized in the oxidation catalyst, so that the temperature of the exhaust gas rises. The particulate matter collected on the upstream side of the particulate filter can be oxidized and removed by flowing this high-temperature exhaust gas through the particulate filter. At this time, since there is almost no particulate matter on the downstream side, the temperature hardly increases further on the downstream side. Therefore, overheating of the particulate filter is suppressed.
本発明においては、前記パティキュレートフィルタよりも上流に備えられた酸化能力を有する触媒である酸化触媒をさらに備え、
前記パティキュレートフィルタに捕集された粒子状物質を除去するときであって前記還元剤供給手段により前記パティキュレートフィルタへ還元剤を供給するときには、前記酸化触媒よりも下流でかつ前記パティキュレートフィルタよりも上流から還元剤を供給し、前記パティキュレートフィルタへ高温の排気を供給するときには、前記酸化触媒よりも上流から還元剤を供給することができる。
In the present invention, it further comprises an oxidation catalyst which is a catalyst having an oxidation ability provided upstream from the particulate filter,
When removing the particulate matter trapped in the particulate filter and when supplying the reducing agent to the particulate filter by the reducing agent supply means, it is downstream of the oxidation catalyst and from the particulate filter. In addition, when the reducing agent is supplied from the upstream side and the high-temperature exhaust gas is supplied to the particulate filter, the reducing agent can be supplied from the upstream side of the oxidation catalyst.
すなわち、酸化触媒よりも下流でかつパティキュレートフィルタよりも上流から還元剤を供給することにより、パティキュレートフィルタに還元剤を供給することができ、該パティキュレートフィルタ内の下流側で還元剤および粒子状物質(PM)を酸化させることができる。 That is, by supplying the reducing agent downstream from the oxidation catalyst and upstream from the particulate filter, the reducing agent can be supplied to the particulate filter, and the reducing agent and particles can be supplied downstream from the particulate filter. The particulate matter (PM) can be oxidized.
また、酸化触媒よりも上流側から還元剤を供給することにより、還元剤が酸化触媒へ流入するので、該酸化触媒にて還元剤が酸化して排気の温度を上昇させる。これにより、パティキュレートフィルタに高温の排気を供給することができる。このときには、排気中に還元剤がほとんど含まれていないため、パティキュレートフィルタの下流側で還元剤が反応することもほとんどなく、下流側にPMも溜まっていないため、該パティキュレートフィルタの下流側の温度上昇を抑制することができる。 Moreover, since the reducing agent flows into the oxidation catalyst by supplying the reducing agent from the upstream side of the oxidation catalyst, the reducing agent is oxidized by the oxidation catalyst and the temperature of the exhaust gas is raised. Thereby, high temperature exhaust gas can be supplied to the particulate filter. At this time, since the reducing agent is hardly contained in the exhaust gas, the reducing agent hardly reacts on the downstream side of the particulate filter, and PM does not accumulate on the downstream side. Therefore, the downstream side of the particulate filter Temperature rise can be suppressed.
本発明によれば、内燃機関の排気浄化装置において、フィルタ再生時の過度の温度上昇を抑制しつつ速やかにフィルタの再生を完了させることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, regeneration of a filter can be completed rapidly, suppressing the excessive temperature rise at the time of filter reproduction | regeneration in the exhaust gas purification apparatus of an internal combustion engine.
以下、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の具体的な実施態様について図面に基づいて説明する。 Hereinafter, specific embodiments of an exhaust emission control device for an internal combustion engine according to the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本実施例に係る内燃機関の排気浄化装置を適用する内燃機関1とその排気系の概略構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an
内燃機関1には、該内燃機関1の燃焼室へ通じる排気通路2が接続されている。この排気通路2は、下流にて大気へと通じている。
An
前記排気通路2の途中には、内燃機関1側から順に酸化触媒3、パティキュレートフィルタ4が備えられている。
In the middle of the
パティキュレートフィルタ4(以下、フィルタ4という。)内の中央よりも下流側には、流入する排気の酸素濃度が高いときは排気中のNOxを吸蔵し、流入する排気の酸素濃度が低下し且つ還元剤が存在するときは吸蔵していたNOxを還元する機能を有する吸蔵還元型NOx触媒(以下、NOx触媒という。)を担持している。なお、本実施例においては、フィルタ4内の下流側であってNOx触媒を担持した部分を触媒担持部42と称し、それよりも上流側のNOx触媒を担持していない部分を触媒非担持部41と称する。たとえば、フィルタ4の製造時に触媒担持部42だけを触媒溶液に浸すことにより、フィルタ4の下流側にのみNOx触媒を担持されることができる。
When the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas is high, downstream of the center in the particulate filter 4 (hereinafter referred to as the filter 4), the NOx in the exhaust gas is occluded, and the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas is reduced. When a reducing agent is present, it supports an NOx storage reduction catalyst (hereinafter referred to as NOx catalyst) having a function of reducing the stored NOx. In the present embodiment, a portion on the downstream side in the
なお、酸化触媒3は、酸化能力を有する触媒であればよく、三元触媒、NOx触媒等の他の種類の触媒であってもよい。また、フィルタ4に担持するのは酸化能力を有する触媒
であればよく、例えば酸化触媒、若しくは三元触媒であってもよい。
The
また、内燃機関1よりも下流で且つ酸化触媒3よりも上流の排気通路と、酸化触媒3よりも下流でかつフィルタ4よりも上流の排気通路と、を接続するバイパス通路5が備えられている。そして、酸化触媒3よりも上流の排気通路2の途中であって、バイパス通路5が接続されている箇所には、内燃機関1からの排気を酸化触媒3およびバイパス通路5に振り分ける切替弁6が備えられている。
Further, a
さらに、切替弁6よりも上流の排気通路2には、該排気通路2内に還元剤たる燃料(軽油)を噴射する燃料添加弁7が取り付けられている。
Further, a
以上述べたように構成された内燃機関1には、該内燃機関1を制御するための電子制御ユニットであるECU8が併設されている。このECU8は、内燃機関1の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関1の運転状態を制御するユニットである。
The
ECU8には、切替弁6および燃料添加弁7が電気配線を介して接続され、これらはECU8により制御される。
The switching valve 6 and the
そして、本実施例においては、フィルタ4の再生を行う際に、まずは排気が全てバイパス通路5を流れるように切替弁6が操作され、その状態で燃料添加弁7から燃料が排気通路2内へ添加される。排気通路2内に添加された燃料は、排気と共にバイパス通路5を流れ、フィルタ4に到達する。燃料添加弁7から排気中へ添加された燃料は酸化触媒3を通過していないので、ほとんど酸化されていない。この燃料を含んだ排気がフィルタ4内に流入すると、まず触媒非担持部41を通過することになるが、この触媒非担持部41には触媒が担持されていないため、燃料はほとんど酸化されないまま、触媒担持部42に流入する。そして、燃料を多く含んだ排気が触媒担持部42を通過する際に、排気中に含まれる燃料がNOx触媒の作用により酸化される。そのため、触媒担持部42の温度が上昇するので、該触媒担持部42で捕集されているPMが酸化される。
In this embodiment, when the
このようにして、触媒担持部42に捕集されたPMが最初に除去される。この際、触媒非担持部41は触媒担持部42の上流側に位置していることにより、該触媒担持部42で発生した熱は触媒非担持部41に伝わり難いため、該触媒非担持部41の温度はあまり上昇しない。
In this way, the PM collected on the
そして、触媒担持部42において捕集されたPMが除去された後に、排気が全て酸化触媒3を流れるように切替弁6が操作され、その状態で燃料添加弁7から燃料が排気通路2内へ添加される。例えばフィルタ4よりも上流側と下流側との差圧を検出し該差圧が予め定めておいた値よりも小さくなった場合に、触媒担持部42からPMが除去されたと判定することができる。また、燃料添加弁7からの燃料の添加時間が予め定めた時間以上となった場合に、触媒担持部42からPMが除去されたと判定してもよい。
Then, after the PM trapped in the
燃料添加弁7から排気通路2内に添加された燃料は、排気と共に酸化触媒3に流入する。そして、酸化触媒3内では、触媒の作用により燃料が酸化され熱が発生するため、該酸化触媒3内で排気の温度が上昇する。そのため、酸化触媒3から流出する排気の温度は高温となっている。そして、この高温の排気がフィルタ4に流入し、触媒非担持部41を高温の排気が通過すると、該触媒非担持部41において捕集されていたPMが酸化され除去される。
The fuel added from the
この際、排気の温度がさらに上昇するが、このときの温度上昇は触媒非担持部41で捕集されていたPMの分だけである。そして、この排気が触媒担持部42に流入したとして
も、該触媒担持部42で捕集されていたPMは除去された後であり、また、排気中に含まれていた燃料も酸化触媒3で酸化されているため、該触媒担持部42においては、排気の温度はほとんど上昇しない。そのため、触媒担持部42においてフィルタ4が過熱することが抑制される。
At this time, the temperature of the exhaust gas further rises, but the temperature rise at this time is only the amount of PM collected by the catalyst
このようにして、本実施例においては、フィルタ4の再生時に該フィルタ4の温度が過度に上昇することを抑制できる。
In this way, in this embodiment, it is possible to suppress an excessive increase in the temperature of the
また、触媒非担持部41若しくは触媒担持部42でそれぞれ全体の半分の量のPMが別々に酸化されるので、それぞれの箇所で発生する熱量は従来よりも小さい。そのため、それぞれの箇所でのフィルタ4の最高温度を従来よりも高くすることができるので、速やかにPMを酸化させることが可能となる。すなわち、従来のようにフィルタの全体に触媒が担持されている場合には、フィルタ4の再生時に該フィルタ4に捕集されたPMが一度に酸化してしまいフィルタが過熱するおそれがあった。そのため、フィルタ4の過熱が起こらないように燃料添加量を少なめに調整し、時間をかけて該フィルタ4の再生を行うことがあった。
In addition, since half of the total amount of PM is separately oxidized in the catalyst
一方、本実施例では、一度に酸化するPM量は従来のほぼ半分なので、そのときのフィルタ4の下流端の温度は従来よりも低くなる。そのため、フィルタ4が過熱するまでには、従来よりも余裕があり、燃料添加量を従来よりも増量させることができる。そのため、より高温下でフィルタ4の再生を行うことができるので、フィルタ4の再生時間を短縮させ、燃費の向上を図ることができる。
On the other hand, in the present embodiment, the amount of PM oxidized at one time is almost half that of the prior art, so the temperature at the downstream end of the
なお、本実施例においては、PMを除去する対象を触媒担持部42から触媒非担持部41へ変えるときに、排気の流れを、バイパス通路5から酸化触媒3へ直ちに切り替えていたが、これに代えて排気の流れの分配を徐々に切り替えるようにしてもよい。すなわち、最初は全量若しくはほとんどの排気をバイパス通路5へ流しておき、触媒担持部42でのPMの除去が進むに従い、酸化触媒3へ流す排気の量を徐々に多くしても良い。切替弁6の制御は、例えばフィルタ4よりも上流側と下流側との差圧、若しくはフィルタ4の再生開始からの経過時間に基づいて行うことができる。触媒担持部42に捕集されているPMの量と、切替弁6による排気の分配率と、の関係を予め実験等により求めてマップ化しておいてもよい。
In the present embodiment, when the target for PM removal is changed from the
また、本実施例においては、触媒非担持部41と触媒担持部42とがフィルタ4の中央を境に分かれているが、必ずしも中央で別れていなくてもよく、また、明確に分かれていなくてもよい。すなわち、フィルタ4の上流側から下流側に向かって徐々にNOx触媒の担持量を多くしていっても良い。
Further, in this embodiment, the catalyst
図2は、本実施例に係る内燃機関の排気浄化装置を適用する内燃機関1とその排気系の概略構成を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of the
なお、実施例1と同じ部材については、同じ番号を付して説明を省略する。 In addition, about the same member as Example 1, the same number is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.
内燃機関1よりも下流でかつフィルタ4よりも上流の排気通路2には、バーナ10が接続されている。このバーナ10は、該バーナ10に燃料を供給する燃料供給装置11および点火装置12を備えて構成されている。
A
このバーナ10は、燃料供給装置11が燃料を供給しつつ空気との混合気を形成させ、この混合気を点火装置12により点火させて燃焼させる。そして、高温の燃焼ガスが排気
通路2内へ流入する。このバーナ10により、フィルタ4若しくは触媒の温度を上昇させることができる。
The
そして、本実施例においては、フィルタ4の再生を行う際に、まずは点火装置12による点火を行わずに、燃料供給装置11から燃料を供給する。そうすると、燃焼が起こらないために、燃料が排気通路2へ流入する。排気通路2内に流入した燃料は、排気と共にフィルタ4に到達する。この燃料を含んだ排気がフィルタ4内に流入すると、まず触媒非担持部41を通過することになるが、この触媒非担持部41には触媒が担持されていないため、燃料はほとんど酸化されないまま、触媒担持部42に流入する。そして、燃料を多く含んだ排気が触媒担持部42を通過する際に、排気中に含まれる燃料がNOx触媒の作用により酸化される。そのため、触媒担持部42の温度が上昇するので、該触媒担持部42で捕集されているPMが酸化される。
In this embodiment, when the
このようにして、触媒担持部42に捕集されたPMが最初に除去される。この際、触媒非担持部41は触媒担持部42の上流側に位置していることにより、該触媒担持部42で発生した熱は触媒非担持部41に伝わり難いため、該触媒非担持部41の温度はあまり上昇しない。
In this way, the PM collected on the
そして、触媒担持部42において捕集されたPMが除去された後に、点火装置12による点火を行い、バーナ10内で混合気を燃焼させる。これにより、温度の高い燃焼ガスがバーナ10から排気通路2へ流入する。そして、この高温の燃焼ガスが排気と共にフィルタ4に流入し触媒非担持部41を通過すると、該触媒非担持部41において捕集されていたPMが酸化され除去される。
Then, after the PM collected in the
この際、排気の温度がさらに上昇するが、このときの温度上昇は触媒非担持部41で捕集されていたPMの分だけである。そして、この排気が触媒担持部42に流入したとしても、該触媒担持部42で捕集されていたPMは除去された後であるため、該触媒担持部42においては、排気の温度はほとんど上昇しない。そのため、触媒担持部42においてフィルタ4が過熱することが抑制される。
At this time, the temperature of the exhaust gas further rises, but the temperature rise at this time is only the amount of PM collected by the catalyst
このようにして、本実施例においては、フィルタ4の再生時に該フィルタ4の温度が過度に上昇することを抑制できる。
In this way, in this embodiment, it is possible to suppress an excessive increase in the temperature of the
また、触媒非担持部41若しくは触媒担持部42でそれぞれ全体の半分の量のPMが別々に酸化されるので、それぞれの箇所で発生する熱量は従来よりも小さい。そのため、それぞれの箇所でのフィルタ4の最高温度を従来よりも高くすることができるので、速やかにPMを酸化させることが可能となる。すなわち、本実施例では、一度に酸化するPM量は従来のほぼ半分なので、そのときのフィルタ4の下流端の温度は従来よりも低くなる。そのため、フィルタ4が過熱するまでには、従来よりも余裕があり、燃料添加量を従来よりも増量させることができる。そのため、より高温下でフィルタ4の再生を行うことができるので、フィルタ4の再生時間を短縮させ、燃費の向上を図ることができる。
In addition, since half of the total amount of PM is separately oxidized in the catalyst
なお、本実施例においては、触媒非担持部41と触媒担持部42とがフィルタ4の中央を境に分かれているが、必ずしも中央で別れていなくてもよく、また、明確に分かれていなくてもよい。すなわち、フィルタ4の上流側から下流側に向かって徐々にNOx触媒の担持量を多くしても良い。
In this embodiment, the catalyst
図3は、本実施例に係る内燃機関の排気浄化装置を適用する内燃機関1とその排気系の概略構成を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of the
なお、実施例1と同じ部材については、同じ番号を付して説明を省略する。 In addition, about the same member as Example 1, the same number is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.
酸化触媒3よりも下流でかつフィルタ4よりも上流の排気通路2には、該排気通路2内に還元剤たる燃料(軽油)を噴射する第2燃料添加弁20が取り付けられている。この第2燃料添加弁20は、燃料添加弁7と同様に、ECU8からの信号により排気通路2内へ還元剤たる燃料を添加する。
A second
そして、本実施例においては、フィルタ4の再生を行う際に、まずは第2燃料添加弁20から燃料を供給する。このときには、燃料添加弁7からの燃料添加は行わない。そうすると、第2燃料添加弁20から排気通路2内へ添加された燃料は、排気と共にフィルタ4に到達する。この燃料を含んだ排気がフィルタ4内に流入すると、まず触媒非担持部41を通過することになるが、この触媒非担持部41には触媒が担持されていないため、燃料はほとんど酸化されないまま、触媒担持部42に流入する。そして、燃料を多く含んだ排気が触媒担持部42を通過する際に、排気中に含まれる燃料がNOx触媒の作用により酸化される。そのため、触媒担持部42の温度が上昇するので、該触媒担持部42で捕集されているPMが酸化される。
In this embodiment, when the
このようにして、触媒担持部42に捕集されたPMが最初に除去される。この際、触媒非担持部41は触媒担持部42の上流側に位置していることにより、該触媒担持部42で発生した熱は触媒非担持部41に伝わり難いため、該触媒非担持部41の温度はあまり上昇しない。
In this way, the PM collected on the
そして、触媒担持部42において捕集されたPMが除去された後に、第2燃料添加弁20からの燃料添加を停止すると共に燃料添加弁7から燃料添加を行う。
Then, after the PM collected in the
燃料添加弁7から排気通路2内に添加された燃料は、排気と共に酸化触媒3に流入する。そして、酸化触媒3内では、触媒の作用により燃料が酸化され熱が発生するため、該酸化触媒3内で排気の温度が上昇する。そのため、酸化触媒3から流出する排気の温度は高温となっている。そして、この高温の排気がフィルタ4に流入し、触媒非担持部41を高温の排気が通過すると、該触媒非担持部41において捕集されていたPMが酸化され除去される。
The fuel added from the
この際、排気の温度がさらに上昇するが、このときの温度上昇は触媒非担持部41で捕集されていたPMの分だけである。そして、この排気が触媒担持部42に流入したとしても、該触媒担持部42で捕集されていたPMは除去された後であり、また、排気中に含まれていた燃料も酸化触媒3で酸化されているため、該触媒担持部42においては、排気の温度はほとんど上昇しない。そのため、触媒担持部42においてフィルタ4が過熱することが抑制される。
At this time, the temperature of the exhaust gas further rises, but the temperature rise at this time is only the amount of PM collected by the catalyst
このようにして、本実施例においては、フィルタ4の再生時に該フィルタ4の温度が過度に上昇することを抑制できる。
In this way, in this embodiment, it is possible to suppress an excessive increase in the temperature of the
また、触媒非担持部41若しくは触媒担持部42でそれぞれ全体の半分の量のPMが別々に酸化されるので、それぞれの箇所で発生する熱量は従来よりも小さい。そのため、それぞれの箇所でのフィルタ4の最高温度を従来よりも高くすることができるので、速やかにPMを酸化させることが可能となる。すなわち、本実施例では、一度に酸化するPM量は従来のほぼ半分なので、そのときのフィルタ4の下流端の温度は従来よりも低くなる。そのため、フィルタ4が過熱するまでには、従来よりも余裕があり、燃料添加量を従来よりも増量させることができる。そのため、より高温下でフィルタ4の再生を行うことがで
きるので、フィルタ4の再生時間を短縮させ、燃費の向上を図ることができる。
In addition, since half of the total amount of PM is separately oxidized by the catalyst
なお、本実施例においては、PMを除去する対象を触媒担持部42から触媒非担持部41とするときに、第2燃料添加弁20から燃料添加弁7へと燃料添加を行う部材を切り替えていたが、これに代えて燃料添加量を徐々に変更してもよい。すなわち、最初は主に第2燃料添加弁20から燃料の添加を行い、触媒担持部42でのPMの除去が進むに従い、燃料添加弁7からの燃料添加量を多くしていっても良い。燃料添加量は、例えばフィルタ4よりも上流側と下流側との差圧、若しくはフィルタ4の再生開始からの経過時間に基づいて行う。
In this embodiment, when the PM removal target is the
また、本実施例においては、触媒非担持部41と触媒担持部42とがフィルタ4の中央を境に分かれているが、必ずしも中央で別れていなくてもよく、また、明確に分かれていなくてもよい。すなわち、フィルタ4の上流側から下流側に向かって徐々にNOx触媒の担持量を多くしていっても良い。
Further, in this embodiment, the catalyst
1 内燃機関
2 排気通路
3 酸化触媒
4 パティキュレートフィルタ
5 バイパス通路
6 切替弁
7 燃料添加弁
8 ECU
10 バーナ
11 燃料供給装置
12 点火装置
20 第2燃料添加弁
41 触媒非担持部
42 触媒担持部
1
10
Claims (3)
前記パティキュレートフィルタよりも上流から該パティキュレートフィルタに還元剤を供給する還元剤供給手段と、
前記パティキュレートフィルタよりも上流から該パティキュレートフィルタに粒子状物質を酸化させる高温の排気を供給する高温排気供給手段と、
を備え、
前記パティキュレートフィルタに捕集された粒子状物質を除去するときに、前記還元剤供給手段により前記パティキュレートフィルタへ還元剤を供給し、前記パティキュレートフィルタの前記下流側において捕集された粒子状物質が除去された後に、前記高温排気供給手段により前記パティキュレートフィルタへ高温の排気を供給することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 A particulate filter provided in an exhaust passage of the internal combustion engine and carrying a catalyst having an oxidizing ability on the downstream side;
Reducing agent supply means for supplying a reducing agent to the particulate filter from upstream of the particulate filter;
High-temperature exhaust gas supply means for supplying high-temperature exhaust gas that oxidizes particulate matter to the particulate filter from upstream of the particulate filter;
With
When removing the particulate matter collected by the particulate filter, the reducing agent is supplied to the particulate filter by the reducing agent supply means, and the particulate matter collected on the downstream side of the particulate filter. An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, wherein after the substance is removed , high temperature exhaust gas is supplied to the particulate filter by the high temperature exhaust gas supply means.
前記パティキュレートフィルタよりも上流から該パティキュレートフィルタに還元剤を供給する還元剤供給手段と、
前記パティキュレートフィルタよりも上流から該パティキュレートフィルタに粒子状物質を酸化させる高温の排気を供給する高温排気供給手段と、
前記パティキュレートフィルタよりも上流に備えられた酸化能力を有する触媒である酸化触媒と、
前記酸化触媒をバイパスするバイパス通路と、
を備え、
前記パティキュレートフィルタに捕集された粒子状物質を除去するときに、前記還元剤供給手段により前記パティキュレートフィルタへ還元剤を供給し、その後、前記高温排気供給手段により前記パティキュレートフィルタへ高温の排気を供給し、
前記パティキュレートフィルタに捕集された粒子状物質を除去するときであって前記還元剤供給手段により前記パティキュレートフィルタへ還元剤を供給するときには、前記バイパス通路に還元剤を流し、前記パティキュレートフィルタへ高温の排気を供給するときには、前記酸化触媒に還元剤を流すことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 A particulate filter provided in an exhaust passage of the internal combustion engine and carrying a catalyst having an oxidizing ability on the downstream side;
Reducing agent supply means for supplying a reducing agent to the particulate filter from upstream of the particulate filter;
High-temperature exhaust gas supply means for supplying high-temperature exhaust gas that oxidizes particulate matter to the particulate filter from upstream of the particulate filter;
An oxidation catalyst, which is a catalyst having an oxidation ability provided upstream of the particulate filter;
A bypass passage for bypassing the oxidation catalyst;
With
When removing the particulate matter collected by the particulate filter, the reducing agent supply means supplies a reducing agent to the particulate filter, and then the high temperature exhaust supply means supplies the particulate filter to a high temperature. Supply exhaust,
When removing the particulate matter trapped in the particulate filter and supplying the reducing agent to the particulate filter by the reducing agent supply means, the reducing agent is caused to flow through the bypass passage, and the particulate filter to when supplying the high-temperature exhaust, an exhaust purifying apparatus for an internal combustion engine you characterized by flowing the reducing agent to the oxidation catalyst.
前記パティキュレートフィルタよりも上流から該パティキュレートフィルタに還元剤を供給する還元剤供給手段と、
前記パティキュレートフィルタよりも上流から該パティキュレートフィルタに粒子状物質を酸化させる高温の排気を供給する高温排気供給手段と、
前記パティキュレートフィルタよりも上流に備えられた酸化能力を有する触媒である酸化触媒と、
を備え、
前記パティキュレートフィルタに捕集された粒子状物質を除去するときに、前記還元剤供給手段により前記パティキュレートフィルタへ還元剤を供給し、その後、前記高温排気供給手段により前記パティキュレートフィルタへ高温の排気を供給し、
前記パティキュレートフィルタに捕集された粒子状物質を除去するときであって前記還元剤供給手段により前記パティキュレートフィルタへ還元剤を供給するときには、前記酸化触媒よりも下流でかつ前記パティキュレートフィルタよりも上流から還元剤を供給し、前記パティキュレートフィルタへ高温の排気を供給するときには、前記酸化触媒よりも上流から還元剤を供給することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 A particulate filter provided in an exhaust passage of the internal combustion engine and carrying a catalyst having an oxidizing ability on the downstream side;
Reducing agent supply means for supplying a reducing agent to the particulate filter from upstream of the particulate filter;
High-temperature exhaust gas supply means for supplying high-temperature exhaust gas that oxidizes particulate matter to the particulate filter from upstream of the particulate filter;
An oxidation catalyst which is a catalyst having an oxidation ability provided upstream of the particulate filter ;
With
When removing the particulate matter collected by the particulate filter, the reducing agent supply means supplies a reducing agent to the particulate filter, and then the high temperature exhaust supply means supplies the particulate filter to a high temperature. Supply exhaust,
When removing the particulate matter trapped in the particulate filter and when supplying the reducing agent to the particulate filter by the reducing agent supply means, it is downstream of the oxidation catalyst and from the particulate filter. also supplying a reducing agent from upstream, when supplying the hot exhaust into the particulate filter, exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine you and supplying a reducing agent from upstream of the oxidation catalyst.
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