JP4811149B2 - Exhaust gas purification device for internal combustion engine - Google Patents
Exhaust gas purification device for internal combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- JP4811149B2 JP4811149B2 JP2006171030A JP2006171030A JP4811149B2 JP 4811149 B2 JP4811149 B2 JP 4811149B2 JP 2006171030 A JP2006171030 A JP 2006171030A JP 2006171030 A JP2006171030 A JP 2006171030A JP 4811149 B2 JP4811149 B2 JP 4811149B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- exhaust
- filter
- filter means
- exhaust gas
- passage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000000746 purification Methods 0.000 title claims description 23
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims description 15
- 239000013618 particulate matter Substances 0.000 claims description 71
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 claims description 63
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 claims description 63
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 53
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 39
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 35
- XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N sulfur monoxide Chemical compound S=O XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 9
- TXKMVPPZCYKFAC-UHFFFAOYSA-N disulfur monoxide Inorganic materials O=S=S TXKMVPPZCYKFAC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 6
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 2
- 239000002574 poison Substances 0.000 claims 1
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 claims 1
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N Nitric oxide Chemical compound O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 84
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 31
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 26
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 12
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 12
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 231100000572 poisoning Toxicity 0.000 description 4
- 230000000607 poisoning effect Effects 0.000 description 4
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 2
- 229910052815 sulfur oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 239000002828 fuel tank Substances 0.000 description 1
- 239000003502 gasoline Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Filtering Of Dispersed Particles In Gases (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
Description
本発明は、排気中の粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタを備えた内燃機関の排気浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine including a particulate filter that collects particulate matter in exhaust gas.
パティキュレートフィルタの後段にパティキュレートフィルタを経た排気ガス中に含まれるナノ粒子を酸化処理するための酸化触媒を設けると共に、この酸化触媒とパティキュレートフィルタとの間にオゾンを供給し得るようオゾン発生器を備えた排気浄化装置が知られている(特許文献1参照)。 Oxidation catalyst for oxidizing nanoparticles contained in the exhaust gas that passed through the particulate filter is provided after the particulate filter, and ozone is generated so that ozone can be supplied between the oxidation catalyst and the particulate filter. There is known an exhaust emission control device provided with a vacuum vessel (see Patent Document 1).
パティキュレートフィルタ(以下、フィルタと略称することもある。)に捕集された粒子状物質(PM)を酸化除去するPM再生処理はフィルタをPMが酸化除去される温度である例えば650°C以上に昇温して行うが、フィルタをこのような高い温度に昇温するとフィルタ表面にPMが吸着するために必要なエネルギである吸着エネルギが高くなるので、フィルタ表面にPMが吸着し難くなり、フィルタのPM捕集率が低下するおそれがある。そのため、PM再生処理時にはフィルタによって排気中のPMが十分に浄化されず、排気エミッションが悪化するおそれがある。 The PM regeneration process for oxidizing and removing particulate matter (PM) collected by a particulate filter (hereinafter sometimes abbreviated as “filter”) is a temperature at which PM is oxidized and removed, for example, 650 ° C. or higher. However, when the temperature of the filter is raised to such a high temperature, the adsorption energy, which is energy required for adsorbing PM on the filter surface, increases, so that it is difficult for PM to adsorb on the filter surface. There is a possibility that the PM collection rate of the filter is lowered. Therefore, at the time of PM regeneration processing, PM in exhaust gas is not sufficiently purified by the filter, and exhaust emission may be deteriorated.
そこで、本発明は、排気エミッションを悪化させることなくパティキュレートフィルタの機能再生処理を実行することが可能な内燃機関の排気浄化装置を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine that can execute a function regeneration process of a particulate filter without deteriorating exhaust emission.
本発明の内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関の排気通路に設けられて排気中の粒子状物質を捕集する第1フィルタ手段と、前記第1フィルタ手段よりも下流の排気通路から分岐する分岐通路と、前記分岐通路に設けられて排気中の粒子状物質を捕集する第2フィルタ手段と、前記分岐通路への排気の流入が阻止されるとともに前記排気通路から前記分岐通路が分岐する分岐部よりも下流の排気通路への排気の流入が許可される第1位置と前記分岐部よりも下流の排気通路への排気の流入が阻止されるとともに前記分岐通路への排気の流入が許可される第2位置とに切り替え可能な弁手段と、前記第1フィルタ手段を前記第1フィルタ手段に捕集されている粒子状物質が酸化除去される温度に昇温する第1再生処理時に前記弁手段を前記第2位置に切り替える動作制御手段と、前記第2フィルタ手段よりも上流の分岐通路内にオゾンを供給可能なオゾン供給手段と、を備え、前記動作制御手段は、前記第2フィルタ手段に捕集されている粒子状物質を前記オゾン供給手段から供給されたオゾンを利用して酸化除去する第2再生処理を行う場合、前記弁手段を前記第2位置に切り替え、その後前記第2フィルタ手段が前記第2再生処理時の目標温度に昇温されると前記弁手段を第1位置に切り替えるとともに前記分岐通路内にオゾンが供給されるように前記オゾン供給手段を動作させることにより、上述した課題を解決する(請求項1)。 An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention is provided with a first filter means that is provided in an exhaust passage of the internal combustion engine and collects particulate matter in the exhaust gas, and branches from an exhaust passage downstream of the first filter means. A branch passage; a second filter means provided in the branch passage for collecting particulate matter in the exhaust; and an inflow of exhaust gas to the branch passage is blocked, and the branch passage branches from the exhaust passage. The first position where the inflow of exhaust gas into the exhaust passage downstream of the branch portion is permitted, and the inflow of exhaust gas into the exhaust passage downstream of the branch portion is blocked and the inflow of exhaust gas into the branch passage is permitted. The valve means switchable to the second position, and the first filter means during the first regeneration process for raising the temperature to a temperature at which the particulate matter collected by the first filter means is oxidized and removed. The valve means is the second Comprising an operation control means for switching the location, and ozone supply means capable of supplying ozone into the upstream of the branch passage than said second filter means, said operation control means is trapped in the second filter means When performing the second regeneration process for oxidizing and removing the particulate matter using ozone supplied from the ozone supply means, the valve means is switched to the second position, and then the second filter means is the second filter means. When the temperature is raised to the target temperature during the regeneration process, the valve means is switched to the first position and the ozone supply means is operated so that ozone is supplied into the branch passage, thereby solving the above-described problem. (Claim 1).
本発明の排気浄化装置によれば、第1再生処理時は弁手段が第2位置に切り替えられるので、第1フィルタ手段を通過した排気が第2フィルタ手段に導かれる。そのため、第1再生処理によって第1フィルタ手段のPM捕集率が低下し、粒子状物質(PM)が第1フィルタ手段を通過したとしても第2フィルタ手段によってそのPMを捕集できる。従って、排気エミッションを悪化させることなく第1フィルタ手段に捕集されているPMを酸化除去する第1再生処理を行うことができる。 According to the exhaust gas purification apparatus of the present invention, the valve means is switched to the second position during the first regeneration process, so that the exhaust gas that has passed through the first filter means is guided to the second filter means. Therefore, the PM collection rate of the first filter means is reduced by the first regeneration process, and even if particulate matter (PM) passes through the first filter means, the PM can be collected by the second filter means. Therefore, it is possible to perform the first regeneration process for oxidizing and removing PM collected by the first filter means without deteriorating the exhaust emission.
また、本発明の排気浄化装置によれば、弁手段が第1位置に切り替えられてから分岐通路にオゾンが供給されるので、オゾン供給時は分岐通路への排気の流入が阻止される。この場合、分岐通路に供給されたオゾンが排気によって薄められることを抑制できるため、第2再生処理に使用されるオゾンの量を低減できる。また、オゾンの供給前は、弁手段を第2位置に切り替え排気によって第2フィルタ手段を目標温度に昇温するので、第2フィルタ手段を昇温するための機器を新に設けなくてもよい。 Further, according to the exhaust gas purification apparatus of the present invention, since ozone is supplied to the branch passage after the valve means is switched to the first position, the inflow of exhaust gas to the branch passage is prevented when ozone is supplied. In this case, since it is possible to suppress the ozone supplied to the branch passage from being diluted by the exhaust, the amount of ozone used for the second regeneration process can be reduced. Further, before supplying ozone, the valve means is switched to the second position and the second filter means is heated to the target temperature by exhaust, so that it is not necessary to provide a new device for raising the temperature of the second filter means. .
本発明の排気浄化装置の一形態において、前記第2フィルタ手段は、前記弁手段が前記第2位置に切り替えられた場合に前記第2フィルタ手段の温度が前記第2フィルタ手段による粒子状物質の捕集に適した所定の温度域内に維持される位置に設けられてもよい(請求項2)。このような位置に第2フィルタ手段を設けることにより、弁手段が第2位置に切り替えられて第2フィルタ手段が排気熱によって加熱されても第2フィルタ手段のPM捕集率の低下を防止できる。 In one form of the exhaust emission control device of the present invention, the second filter means is configured such that when the valve means is switched to the second position, the temperature of the second filter means causes the particulate matter generated by the second filter means. You may provide in the position maintained within the predetermined temperature range suitable for collection ( Claim 2 ). By providing the second filter means at such a position, even if the valve means is switched to the second position and the second filter means is heated by the exhaust heat, it is possible to prevent a decrease in the PM collection rate of the second filter means. .
本発明の排気浄化装置の一形態においては、前記第1フィルタ手段に吸蔵還元型NOx触媒が担持され、前記動作制御手段は、前記吸蔵還元型NOx触媒から硫黄酸化物を放出させるS被毒回復処理時に前記弁手段を前記第2位置に切り替えてもよい(請求項3)。吸蔵還元型NOx触媒から硫黄酸化物を放出させるためには、吸蔵還元型NOx触媒を粒子状物質が酸化除去される温度程度まで昇温する必要がある。そのため、S被毒回復処理時は、吸蔵還元型NOx触媒が担持されている第1フィルタ手段の温度が高温となり、第1フィルタ手段のPM捕集率が低下するおそれがある。そこで、弁手段を第2位置に切り替えて第1フィルタ手段を通過した排気を第2フィルタ手段に導き、排気エミッションの悪化を防止する。 In one form of the exhaust gas purification apparatus of the present invention, an NOx storage reduction catalyst is supported on the first filter means, and the operation control means recovers S poisoning by releasing sulfur oxide from the NOx storage reduction catalyst. The valve means may be switched to the second position during processing ( Claim 3 ). In order to release sulfur oxides from the NOx storage reduction catalyst, it is necessary to raise the temperature of the NOx storage reduction catalyst to a temperature at which particulate matter is oxidized and removed. Therefore, during the S poisoning recovery process, the temperature of the first filter means on which the NOx storage reduction catalyst is carried may become high, and the PM collection rate of the first filter means may be reduced. Therefore, the valve means is switched to the second position and the exhaust gas that has passed through the first filter means is guided to the second filter means to prevent the exhaust emission from deteriorating.
本発明の排気浄化装置の一形態においては、前記第2フィルタ手段に吸蔵還元型NOx触媒が担持されていてもよい(請求項4)。この場合、第2フィルタ手段によって排気中の窒素酸化物(NOx)、硫黄酸化物(SOx)なども浄化できる。 In one form of the exhaust emission control device of the present invention, an NOx storage reduction catalyst may be carried on the second filter means ( claim 4 ). In this case, nitrogen oxide (NOx), sulfur oxide (SOx), etc. in the exhaust gas can be purified by the second filter means.
以上に説明したように、本発明によれば、第1フィルタ手段に対して第1再生処理が実行される際に弁手段が第2位置に切り替えられるので、第1フィルタ手段を通過した排気が第2フィルタ手段に導かれる。そのため、第1フィルタ手段を通過したPMを第2フィルタ手段にて捕集することができる。従って、排気エミッションを悪化させることなく第1フィルタ手段の第1再生処理を実行できる。 As described above, according to the present invention, the valve means is switched to the second position when the first regeneration process is performed on the first filter means, so that the exhaust gas that has passed through the first filter means Guided to the second filter means. Therefore, PM that has passed through the first filter means can be collected by the second filter means. Therefore, the first regeneration process of the first filter means can be executed without deteriorating the exhaust emission.
図1は、本発明の一形態に係る排気浄化装置が組み込まれた内燃機関を示している。図1の内燃機関(以下、エンジンと呼ぶこともある。)1はディーゼルエンジンであり、車両に走行用動力源として搭載されるもので、複数(図1では4つ)のシリンダ2と、各シリンダ2に接続される吸気通路3及び排気通路4とを備えている。吸気通路3には、吸入空気量を調整するためのスロットルバルブ5、ターボ過給機6のコンプレッサ6a、及び吸気を冷却するインタークーラ7が設けられている。排気通路4には、ターボ過給機6のタービン6b及び排気浄化装置10が設けられている。また、図1に示したように排気通路4には分岐部4aから分岐する分岐通路8が接続され、分岐部4aには分岐通路8への排気の流入を阻止するとともに分岐部4aよりも下流の排気通路4への排気の流入を許可する第1位置(図1の位置A)と分岐部4aよりも下流の排気通路4への排気の流入を阻止するとともに分岐通路8への排気の流入を許可する第2位置(図1の位置B)とに切り替え可能な弁手段としての排気制御弁9が設けられている。排気通路4と吸気通路3とはEGR通路20で接続されており、EGR通路20にはEGRクーラ21及びEGR弁22が設けられている。また、エンジン1は、各シリンダ2にそれぞれ設けられるインジェクタ30と、各インジェクタ30に供給する高圧の燃料を蓄えるコモンレール31と、不図示の燃料タンクからコモンレール31に燃料を供給する燃料ポンプ32とを備えている。
FIG. 1 shows an internal combustion engine in which an exhaust emission control device according to one embodiment of the present invention is incorporated. An internal combustion engine (hereinafter also referred to as an engine) 1 in FIG. 1 is a diesel engine, which is mounted on a vehicle as a driving power source, and includes a plurality of (four in FIG. 1) cylinders 2, An
排気浄化装置10は、分岐部4aよりも上流の排気通路4に設けられる前段酸化触媒11及び第1フィルタ手段としてのメインパティキュレートフィルタ(以下、メインフィルタと略称することもある。)12と、分岐部4aよりも下流の排気通路4に設けられる後段酸化触媒13と、分岐通路8に設けられる第2フィルタ手段としてのサブパティキュレートフィルタ(以下、サブフィルタと略称することもある。)14と、排気通路4に燃料(軽油)を添加する燃料添加弁15とを備えている。メインフィルタ12には吸蔵還元型NOx触媒物質(以下、NOx触媒と略称することもある。)が担持されており、メインフィルタ12は吸蔵還元型NOx触媒としても機能する。後段酸化触媒13は、エンジン1の運転中、排気熱によってその温度が排気浄化性能を発揮する活性温度域に維持されるようにエンジン1の機関本体1aに近付けて設けられる。一方、サブフィルタ14は、排気制御弁9が第2位置に切り替えられて分岐通路8に排気が流入し、その排気の熱によって加熱されてもその温度がPMの捕集に適した所定の温度域(例えば500°C以下)に維持されるように設けられる。なお、パティキュレートフィルタ12、14、前段及び後段酸化触媒11、13、及び吸蔵還元型NOx触媒物質は、それぞれ排気の浄化に使用される公知のものと同様でよいため詳細な説明は省略する。
The
各フィルタ12、14に捕集されているPMの量が多くなると、そのPMによって排気が流れ難くなる。そのため、エンジン1ではフィルタ12、14をPMが酸化除去される目標温度域に昇温してPMを除去するPM再生が定期的に行われる。このように各フィルタ12、14のPMを酸化除去することにより、メインフィルタ12のPM再生が本発明の第1再生処理に相当し、サブフィルタ14のPM再生が本発明の第2再生処理に相当する。また、メインフィルタ12に担持されるNOx触媒は、排気中のSOxにより硫黄被毒されると排気浄化性能が低下する。そこで、NOx触媒の排気浄化性能を回復させるべくメインフィルタ12をNOx触媒からSOxが放出される放出温度域(例えば650°C以上)に昇温するとともにNOx触媒付近の排気の空燃比を理論空燃比又は理論空燃比よりもリッチにしてNOx触媒の硫黄被毒を解消するS再生が定期的に行われる。この他、NOx触媒付近の排気の空燃比を理論空燃比又は理論空燃比よりもリッチにしてNOx触媒に吸蔵されていたNOxを放出させて窒素に還元するNOx還元が定期的に行われる。以降、S再生及びPM再生をまとめて再生処理と呼ぶこともある。メインフィルタ12の再生処理は、燃料添加弁15から排気通路4に燃料が添加されることにより行われる。
When the amount of PM trapped in each of the
なお、吸蔵還元型NOx触媒物質はNOxを触媒にて保持できるものであればよく、吸収又は吸着いずれの態様でNOxが保持されるかは吸蔵の用語によって制限されない。また、SOxの被毒についてもその態様を問わないものである。さらに、NOxやSOxの放出についてもその態様を問わない。 It should be noted that the NOx storage reduction catalyst material only needs to be able to hold NOx in the catalyst, and whether it is absorbed or adsorbed is not limited by the term of storage. Moreover, the aspect of SOx poisoning is not limited. Furthermore, the mode of the release of NOx and SOx is not limited.
また、エンジン1は、オゾン供給手段としてのオゾン供給装置40を備えている。オゾン供給装置40は、オゾンを生成するオゾン生成器41と、オゾン生成器41に空気を供給するエアポンプ42と、オゾン生成器41にて生成されたオゾンをサブフィルタ14よりも上流の分岐通路8に導くオゾン供給通路43と、オゾン供給通路43を開閉する開閉弁44とを備えている。オゾン生成器41は、交流電源45と複数の電極46とを備え、エアポンプ42から供給された空気中の酸素をコロナ放電などの手段を利用してオゾンに変換する周知のものである。
The engine 1 includes an
排気制御弁9、燃料添加弁15及びオゾン供給装置40の動作はエンジンコントロールユニット(ECU)50によって制御される。ECU50は、マイクロプロセッサ及びその動作に必要なRAM、ROM等の周辺機器を含んだコンピュータとして構成される。ECU50は、各種センサから入力される信号に基づいて各インジェクタ30などの各種の装置を操作してエンジン1の運転状態を制御する周知のコンピュータユニットである。ECU50に接続されるセンサとしては、例えば前段酸化触媒11及びメインフィルタ12の上流側と下流側の排気の圧力の差に対応した信号を出力する第1差圧センサ51、前段酸化触媒11に流入する排気の温度に対応した信号を出力する第1排気温センサ52、メインフィルタ12の温度に対応した信号を出力するフィルタ温度センサ53、サブフィルタ14を通過した排気の温度に対応した信号を出力する第2排気温センサ54、サブフィルタ14の上流側と下流側の排気の圧力の差に対応した信号を出力する第2差圧センサ55などが設けられている。
The operations of the
上述したようにメインフィルタ12に対しては定期的に再生処理を、サブフィルタ14に対しては定期的にPM再生を実行する必要がある。そこで、ECU50は、メインフィルタ12に対して再生処理を実行すべきか否か判断し、再生処理を実行すべきと判断した場合は再生処理を実行するために必要な適量の燃料が排気通路4内に添加されるように燃料添加弁15の動作を制御する。例えば、ECU50は、メインフィルタ12の前後の差圧が予め設定した許容値以下に維持されるように第1差圧センサ51の出力信号を参照してメインフィルタ12に対してPM再生を実行すべきか否か判断し、PM再生を実行すべきと判断した場合はメインフィルタ12をPM再生時の目標温度域(650°C以上)に昇温するために必要な燃料が排気通路4内に添加されるように燃料添加弁15を動作させる。また、ECU50は同様にメインフィルタ12に対するS再生の実行の要否を判断し、S再生を実行すべきと判断した場合はS再生を実行するために必要な燃料を燃料添加弁15から添加させる。この他、ECU50はメインフィルタ12に対してNOx還元を実行する場合も燃料添加弁15を動作させる。なお、サブフィルタ14に対するPM再生に関しては後述する。
As described above, it is necessary to periodically perform regeneration processing for the
図2は、ECU50が排気制御弁9の動作を制御するためにエンジン1の運転中に所定の周期で繰り返し実行する排気制御弁制御ルーチンを示している。図2の制御ルーチンにおいてECU50は、まずステップS11でメインフィルタ12の再生処理、すなわちPM再生又はS再生が行われているか否か判断する。再生処理中か否かは例えば排気通路4に燃料を添加すべく燃料添加弁15が制御されているか否かに基づいて判断し、燃料を添加すべく燃料添加弁15が制御されている場合に再生処理中と判断する。メインフィルタ12が再生処理中と判断した場合はステップS12に進み、ECU50はメインフィルタ12の温度が所定の判定温度より高いか否か判断する。メインフィルタ12によるPMの捕集はメインフィルタ12の温度が所定の温度域(例えば500°C以下)の場合において良好に行われ、この温度域を外れるとメインフィルタ12のPM捕集率が低下する。そこで、所定の判定温度には所定の判定温度の上限値(例えば、500°C)が設定される。メインフィルタ12の温度が所定の判定温度より高いと判断した場合はステップS13に進み、ECU50は排気制御弁9を第2位置に切り替える。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
FIG. 2 shows an exhaust control valve control routine that the
ステップS11で否定判断した場合、又はステップS12で否定判断した場合はステップS14に進み、ECU50は排気制御弁9を第1位置に切り替える。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
If a negative determination is made in step S11 or a negative determination is made in step S12, the process proceeds to step S14, and the
排気制御弁9が第2位置に切り替えられるとメインフィルタ12を通過した排気が全てサブフィルタ14に導かれる。再生処理時はメインフィルタ12が判定温度よりも高い温度に昇温されるためメインフィルタ12のPM捕集率が低下するが、このように排気制御弁9を第2位置に切り替えることにより排気中のPMがメインフィルタ12を通過したとしてもサブフィルタ14によってそのPMを捕集できる。このように大気へのPMの排出を抑制できるので、排気エミッションを悪化させることなく、メインフィルタ12の再生処理を行うことができる。このように図2の制御ルーチンを実行して排気制御弁9の動作を制御することにより、ECU50は本発明の動作制御手段として機能する。
When the
なお、排気制御弁9は、メインフィルタ12に対する再生処理が終了した際、すぐに第1位置に切り替えなくてもよい。再生処理によってメインフィルタ12に捕集されていたPMやNOx触媒の硫黄酸化物が除去されるとメインフィルタ12の壁内に有る細孔の径が広がるため、再生処理の終了直後は一時的にメインフィルタ12のPM捕集率が低下するおそれがある。そこで、メインフィルタ12のPM捕集率が回復するまで、しばらく排気制御弁9を第2位置に維持してもよい。このように排気制御弁9を制御することにより、排気エミッションを改善できる。
The
図3は、ECU50がサブフィルタ14のPM再生を行うために実行するサブフィルタPM再生制御ルーチンを示している。図3の制御ルーチンは、エンジン1の運転中に所定の周期で繰り返し実行される。
FIG. 3 shows a sub-filter PM regeneration control routine that the
図3の制御ルーチンにおいてECU50は、まずステップS21においてサブフィルタ14のPM再生を実行する所定のPM再生条件が成立しているか否か判断する。PM再生条件が成立したか否かは例えば第2差圧センサ55の出力信号に基づいて判断され、サブフィルタ14の上流側と下流側の排気の圧力差が予め設定した許容上限値を超えた場合にPM再生条件が成立したと判断する。また、排気制御弁9が第2位置に切り替えられて排気がサブフィルタ14に導かれた時間の積算値が予め設定した閾値を超えた場合にPM再生条件が成立したと判断してもよい。
In the control routine of FIG. 3, the
サブフィルタ14のPM再生条件が成立していると判断した場合はステップS22に進み、ECU50はサブフィルタ14の温度がサブフィルタ14のPM再生を実行する際の目標温度域の下限温度未満か否か判断する。なお、サブフィルタ14の温度は、第2排気温センサ54の出力信号を参照して取得する。後述するように、サブフィルタ14のPM再生はオゾンを利用して行われる。オゾンは強い酸化力を有しているので、オゾンを利用する場合はオゾンを利用しない場合と比較して低い温度でPMを酸化させることができる。そのため、このステップS22で使用される所定の目標温度域には、オゾンを利用せずにPMを酸化除去する場合の目標温度域(例えば650°C以上)よりも低い温度範囲が設定される。このような温度範囲としては、例えば100°C〜200°Cが設定される。従って、目標温度域の下限温度には例えば100°Cが設定される。サブフィルタ14の温度が所定の目標温度域の下限温度未満と判断した場合はステップS23に進み、ECU50は排気制御弁9を第2位置に切り替える。その後、今回の制御ルーチンを終了する。なお、すでに排気制御弁9が第2位置に切り替えられていた場合は、その位置に維持される。このように排気制御弁9を第2位置に切り替えることにより、分岐通路8に排気を導くことができるので、この排気の熱によってサブフィルタ14を昇温することができる。
If it is determined that the PM regeneration condition of the sub-filter 14 is satisfied, the process proceeds to step S22, and the
一方、サブフィルタ14の温度が所定の目標温度域の下限温度以上、すなわちサブフィルタ14がオゾンを利用したPM再生の目標温度に昇温されたと判断した場合はステップS24に進み、ECU50は排気制御弁9を第1位置に切り替える。既に第1位置に切り替えられていた場合はその位置に維持される。なお、このように排気制御弁9を第1位置に切り替えて分岐通路8への排気の流入を阻止することによりサブフィルタ14の温度を下げることができるので、サブフィルタ14の温度が目標温度域の上限温度以上の場合は、排気制御弁9を第1位置に切り替えることによりサブフィルタ14の温度を目標温度域内に調整できる。そのため、サブフィルタ14が目標温度域の上限温度以上に昇温された場合もサブフィルタ14がオゾンを利用したPM再生の目標温度に昇温されたと判断できる。次のステップS25においてECU50は分岐通路8内にオゾンが供給されるようにオゾン供給装置40を動作させる。オゾンの供給は、オゾン生成器41及びエアポンプ42がそれぞれ起動されるとともに開閉弁44が開けられることによって行われる。なお、既にオゾン供給装置40が動作していた場合は、その動作を継続させる。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
On the other hand, if it is determined that the temperature of the sub-filter 14 is equal to or higher than the lower limit temperature of the predetermined target temperature range, that is, the sub-filter 14 has been heated to the target temperature for PM regeneration using ozone, the process proceeds to step S24, and the
ステップS21で否定判断した場合はステップS26に進み、ECU50は排気制御弁9を第1位置に切り替えるとともに、オゾン供給装置40を停止させて分岐通路8へのオゾン供給を停止する。オゾン供給の停止は、オゾン生成器41及びエアポンプ42がそれぞれ停止されるとともに開閉弁44が閉じられることによって行われる。既に排気制御弁9が第1位置に切り替えられ、かつオゾン供給装置40が停止していた場合はその状態が維持される。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
When a negative determination is made in step S21, the process proceeds to step S26, where the
このサブフィルタ再生制御ルーチンでは分岐通路8にオゾンを供給してサブフィルタ14のPM再生を行う場合、排気制御弁9が第1位置に切り替えられて分岐通路8への排気の流入が阻止されるので、分岐通路8に供給されたオゾンが排気によって薄められることを抑制できる。そのため、サブフィルタ14のPM再生に使用されるオゾンの量を低減できる。また、排気制御弁9を第2位置に切り替え、排気熱によってサブフィルタ14の昇温を行うので、加熱手段を設けることなくサブフィルタ14の昇温を行うことができる。
In this sub-filter regeneration control routine, when ozone is supplied to the branch passage 8 and PM regeneration of the sub-filter 14 is performed, the
本発明は上述した各形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。例えば、本発明はディーゼルエンジンに限らず、ガソリンその他の燃料を利用する各種の内燃機関に適用してよい。排気浄化装置に設けられる排気浄化触媒は酸化触媒に限定されない。酸化触媒の代わりに吸蔵還元型NOx触媒など排気の浄化に使用される種々の触媒を設けてよい。また、メインフィルタには触媒が担持されていないパティキュレートフィルタが設けられてもよい。さらにサブフィルタに吸蔵還元型NOx触媒物質が担持されていてもよい。 This invention is not limited to each form mentioned above, It can implement with a various form. For example, the present invention is not limited to a diesel engine, and may be applied to various internal combustion engines that use gasoline or other fuels. The exhaust purification catalyst provided in the exhaust purification device is not limited to the oxidation catalyst. Various catalysts used for exhaust purification, such as a NOx storage reduction catalyst, may be provided instead of the oxidation catalyst. The main filter may be provided with a particulate filter that does not carry a catalyst. Further, the NOx storage reduction catalyst material may be supported on the sub-filter.
1 内燃機関
4 排気通路
4a 分岐部
8 分岐通路
9 排気制御弁(弁手段)
10 排気浄化装置
12 メインパティキュレートフィルタ(第1フィルタ手段)
14 サブパティキュレートフィルタ(第2フィルタ手段)
40 オゾン供給装置(オゾン供給手段)
50 エンジンコントロールユニット(動作制御手段)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Internal combustion engine 4
10
14 Sub-particulate filter (second filter means)
40 Ozone supply device (ozone supply means)
50 Engine control unit (operation control means)
Claims (4)
前記動作制御手段は、前記第2フィルタ手段に捕集されている粒子状物質を前記オゾン供給手段から供給されたオゾンを利用して酸化除去する第2再生処理を行う場合、前記弁手段を前記第2位置に切り替え、その後前記第2フィルタ手段が前記第2再生処理時の目標温度に昇温されると前記弁手段を第1位置に切り替えるとともに前記分岐通路内にオゾンが供給されるように前記オゾン供給手段を動作させることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 A first filter means provided in an exhaust passage of the internal combustion engine for collecting particulate matter in the exhaust; a branch passage branched from the exhaust passage downstream of the first filter means; and provided in the branch passage. Second filter means for collecting particulate matter in the exhaust, and exhaust to the exhaust passage downstream from the branch portion where the branch passage branches from the exhaust passage while the inflow of exhaust into the branch passage is blocked A valve that can be switched between a first position where the inflow of the exhaust gas is permitted and a second position where the inflow of the exhaust gas to the exhaust passage downstream of the branching portion is prevented and the inflow of the exhaust gas to the branching passage is permitted And control of switching the valve means to the second position during a first regeneration process in which the first filter means is heated to a temperature at which the particulate matter collected by the first filter means is oxidized and removed. and means, before And a ozone supply means capable of supplying ozone into the upstream of the branch passage than the second filter means,
When the operation control means performs a second regeneration process of oxidizing and removing particulate matter collected by the second filter means using ozone supplied from the ozone supply means, the valve means is After switching to the second position, when the second filter means is heated to the target temperature during the second regeneration process, the valve means is switched to the first position and ozone is supplied into the branch passage. An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, wherein the ozone supply means is operated .
前記動作制御手段は、前記吸蔵還元型NOx触媒から硫黄酸化物を放出させるS被毒回復処理時に前記弁手段を前記第2位置に切り替えることを特徴とする請求項1又は2に記載の内燃機関の排気浄化装置。 The NOx storage reduction catalyst is supported on the first filter means,
3. The internal combustion engine according to claim 1 , wherein the operation control unit switches the valve unit to the second position during an S poison recovery process for releasing sulfur oxide from the NOx storage reduction catalyst. Exhaust purification equipment.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006171030A JP4811149B2 (en) | 2006-06-21 | 2006-06-21 | Exhaust gas purification device for internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006171030A JP4811149B2 (en) | 2006-06-21 | 2006-06-21 | Exhaust gas purification device for internal combustion engine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008002308A JP2008002308A (en) | 2008-01-10 |
JP4811149B2 true JP4811149B2 (en) | 2011-11-09 |
Family
ID=39006909
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006171030A Expired - Fee Related JP4811149B2 (en) | 2006-06-21 | 2006-06-21 | Exhaust gas purification device for internal combustion engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4811149B2 (en) |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60139013U (en) * | 1984-02-28 | 1985-09-13 | いすゞ自動車株式会社 | Internal combustion engine exhaust purification device |
JPH0621538B2 (en) * | 1985-11-20 | 1994-03-23 | 日産自動車株式会社 | Exhaust particulate treatment device for internal combustion engine |
JP2567624Y2 (en) * | 1991-03-25 | 1998-04-02 | カルソニック株式会社 | Diesel engine exhaust particulate treatment equipment |
JP2000320321A (en) * | 1999-05-10 | 2000-11-21 | Nissan Diesel Motor Co Ltd | Exhaust emission control device for diesel engine |
DE10241063A1 (en) * | 2002-09-05 | 2004-03-11 | Robert Bosch Gmbh | Catalytic process and assembly to reduce diesel engine particle and nitrogen emissions by dosed admixture of plasma particles and ozone |
-
2006
- 2006-06-21 JP JP2006171030A patent/JP4811149B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2008002308A (en) | 2008-01-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4270170B2 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
JP3870815B2 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
JP4232823B2 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
WO2006103915A1 (en) | Exhaust gas purification device | |
JP2004339993A (en) | Exhaust emission control system of internal combustion engine | |
JP2004176663A (en) | Exhaust emission control device for internal combustion engine | |
JP2014077431A (en) | Exhaust gas purification system for vehicle and regeneration method | |
JP4430705B2 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
JP2008002319A (en) | Exhaust emission control system for internal combustion engine | |
JP2008101575A (en) | Exhaust emission control device for internal combustion engine | |
US7950225B2 (en) | Exhaust control system for an internal combustion engine | |
JP2004324454A (en) | Exhaust emission control device of internal combustion engine | |
JP2007126995A (en) | Exhaust gas recirculation system of internal combustion engine | |
JP4811149B2 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
JP2009287515A (en) | Controller of internal combustion engine | |
JP4709733B2 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
WO2016132875A1 (en) | Exhaust gas purification system for internal combustion engine, internal combustion engine, and exhaust gas purification method for internal combustion engine | |
JP2010101303A (en) | Exhaust emission control device of internal combustion engine | |
JP4888134B2 (en) | Exhaust gas purification system for internal combustion engine | |
JP5321255B2 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
JP2011001944A (en) | Exhaust gas circulation apparatus of internal combustion engine | |
WO2006095918A1 (en) | Exhaust gas purification system for internal combustion engine | |
JP2004176636A (en) | Exhaust emission control device for internal combustion engine | |
JP4613787B2 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
JP4631680B2 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20090304 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20110114 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110118 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110216 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20110726 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20110808 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140902 Year of fee payment: 3 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |