JP2002227688A - ディーゼルエンジンの排気浄化装置 - Google Patents
ディーゼルエンジンの排気浄化装置Info
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- Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ディーゼルエンジン１の排気通路５に、ディ
ーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）７と、ＮＯ
ｘトラップ触媒８とを備える場合に、ＤＰＦ７の再生
（ＰＭの燃焼除去）と、ＮＯｘトラップ触媒８にトラッ
プされているＮＯｘの脱離浄化とをほぼ同時に効率良く
行う。 【解決手段】 排気通路５の上流側に酸化触媒６を配置
し、ＤＰＦ７の再生時期と判断されたときに、酸化触媒
６でのＨＣ、ＣＯの酸化反応による反応熱にり、ＤＰＦ
７の温度を上昇させる。この際、ＮＯｘトラップ触媒８
のＮＯｘトラップ量が所定値以上の場合は、排気空燃比
をリッチとリーンとに繰り返し制御し、所定値未満の場
合は、排気空燃比をストイキに制御する。昇温後は、排
気空燃比をリーンに制御する。
ーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）７と、ＮＯ
ｘトラップ触媒８とを備える場合に、ＤＰＦ７の再生
（ＰＭの燃焼除去）と、ＮＯｘトラップ触媒８にトラッ
プされているＮＯｘの脱離浄化とをほぼ同時に効率良く
行う。 【解決手段】 排気通路５の上流側に酸化触媒６を配置
し、ＤＰＦ７の再生時期と判断されたときに、酸化触媒
６でのＨＣ、ＣＯの酸化反応による反応熱にり、ＤＰＦ
７の温度を上昇させる。この際、ＮＯｘトラップ触媒８
のＮＯｘトラップ量が所定値以上の場合は、排気空燃比
をリッチとリーンとに繰り返し制御し、所定値未満の場
合は、排気空燃比をストイキに制御する。昇温後は、排
気空燃比をリーンに制御する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ディーゼルエンジ
ンの排気浄化装置に関する。
ンの排気浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ディーゼルエンジンにおいて、排気通路
に、ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）を
配置して、排気中に含まれるパティキュレート（ＰＭ）
を捕集し、フィルタの再生時期において、捕集されてい
るパティキュレートを酸素と予め定められた熱負荷（温
度）とにより燃焼除去することが公知である。
に、ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）を
配置して、排気中に含まれるパティキュレート（ＰＭ）
を捕集し、フィルタの再生時期において、捕集されてい
るパティキュレートを酸素と予め定められた熱負荷（温
度）とにより燃焼除去することが公知である。
【０００３】また、希薄燃焼を行う内燃機関において、
排気通路に、カリウム、ナトリウム、リチウム、セシウ
ム等のアルカリ金属、バリウム、カルシウム等のアルカ
リ土類、又は、ランタン、イットリウム等の希土類をＮ
Ｏｘトラップ剤として用いたＮＯｘトラップ触媒を配置
し、これに流入する排気の空燃比をリーンにすることで
ＮＯｘをトラップ（吸着もしくは吸収）し、リッチにす
ることでトラップされているＮＯｘを放出浄化すること
が公知である。
排気通路に、カリウム、ナトリウム、リチウム、セシウ
ム等のアルカリ金属、バリウム、カルシウム等のアルカ
リ土類、又は、ランタン、イットリウム等の希土類をＮ
Ｏｘトラップ剤として用いたＮＯｘトラップ触媒を配置
し、これに流入する排気の空燃比をリーンにすることで
ＮＯｘをトラップ（吸着もしくは吸収）し、リッチにす
ることでトラップされているＮＯｘを放出浄化すること
が公知である。
【０００４】従って、ディーゼルエンジンにおいて、排
気通路にパティキュレートフィルタとＮＯｘトラップ触
媒とを配置することで、排気中のパティキュレートとＮ
Ｏｘとを除去することができる。しかし、パティキュレ
ートフィルタの再生は予め定められた熱負荷以上で行わ
れ、その熱負荷と同等以上の熱負荷がＮＯｘトラップ触
媒に与えられると、ＮＯｘトラップ触媒はトラップした
ＮＯｘを自然放出し、ＮＯｘをトラップできない。よっ
て、パティキュレートフィルタの再生を行う際には、排
気中に含まれるＮＯｘの他にＮＯｘトラップ触媒から自
然放出した大量のＮＯｘが大気中に排出されることとな
る。
気通路にパティキュレートフィルタとＮＯｘトラップ触
媒とを配置することで、排気中のパティキュレートとＮ
Ｏｘとを除去することができる。しかし、パティキュレ
ートフィルタの再生は予め定められた熱負荷以上で行わ
れ、その熱負荷と同等以上の熱負荷がＮＯｘトラップ触
媒に与えられると、ＮＯｘトラップ触媒はトラップした
ＮＯｘを自然放出し、ＮＯｘをトラップできない。よっ
て、パティキュレートフィルタの再生を行う際には、排
気中に含まれるＮＯｘの他にＮＯｘトラップ触媒から自
然放出した大量のＮＯｘが大気中に排出されることとな
る。
【０００５】そのため、特開２０００−１４５５０６号
公報に記載の技術では、予めＮＯｘトラップ触媒にトラ
ップされているＮＯｘを放出浄化し、その後にパティキ
ュレートフィルタの再生を行う方法をとっている。
公報に記載の技術では、予めＮＯｘトラップ触媒にトラ
ップされているＮＯｘを放出浄化し、その後にパティキ
ュレートフィルタの再生を行う方法をとっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
方法では、ＮＯｘを放出浄化した後、排気の空燃比をリ
ーンにすることで、パティキュレートフィルタへ酸素を
供給し、捕集されたパティキュレートと酸素との燃焼に
より熱負荷を発生しており、リーン空燃比で流入する排
気中のＮＯｘは発生する熱負荷によりＮＯｘトラップ触
媒にトラップされずに大気中に排出され、更に、パティ
キュレートフィルタの昇温中にトラップしたＮＯｘも排
出される。
方法では、ＮＯｘを放出浄化した後、排気の空燃比をリ
ーンにすることで、パティキュレートフィルタへ酸素を
供給し、捕集されたパティキュレートと酸素との燃焼に
より熱負荷を発生しており、リーン空燃比で流入する排
気中のＮＯｘは発生する熱負荷によりＮＯｘトラップ触
媒にトラップされずに大気中に排出され、更に、パティ
キュレートフィルタの昇温中にトラップしたＮＯｘも排
出される。
【０００７】本発明は、このような従来の問題点に鑑
み、パティキュレートフィルタの昇温中にＮＯｘトラッ
プ触媒の下流にＮＯｘが排出されるのを防止することを
目的とする。
み、パティキュレートフィルタの昇温中にＮＯｘトラッ
プ触媒の下流にＮＯｘが排出されるのを防止することを
目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】このため、請求項１の発
明では、エンジンの排気通路に配置され、排気中のパテ
ィキュレートを捕集するパティキュレートフィルタと、
該パティキュレートフィルタの下流側の排気通路に配置
され、排気空燃比がリーンのときに排気中のＮＯｘをト
ラップし、排気空燃比がリッチのときにトラップされて
いるＮＯｘを放出浄化するＮＯｘトラップ触媒と、を備
えるディーゼルエンジンの排気浄化装置において、前記
パティキュレートフィルタの再生時期を判断する再生時
期判断手段と、再生時期と判断されたときに、前記パテ
ィキュレートフィルタの温度を上昇させる昇温手段と、
再生時期と判断されたときに、前記昇温手段により前記
パティキュレートフィルタの温度を上昇させる間は排気
空燃比をリッチ側に制御し、昇温後は排気空燃比をリー
ンに制御する空燃比制御手段と、を設けたことを特徴と
する。
明では、エンジンの排気通路に配置され、排気中のパテ
ィキュレートを捕集するパティキュレートフィルタと、
該パティキュレートフィルタの下流側の排気通路に配置
され、排気空燃比がリーンのときに排気中のＮＯｘをト
ラップし、排気空燃比がリッチのときにトラップされて
いるＮＯｘを放出浄化するＮＯｘトラップ触媒と、を備
えるディーゼルエンジンの排気浄化装置において、前記
パティキュレートフィルタの再生時期を判断する再生時
期判断手段と、再生時期と判断されたときに、前記パテ
ィキュレートフィルタの温度を上昇させる昇温手段と、
再生時期と判断されたときに、前記昇温手段により前記
パティキュレートフィルタの温度を上昇させる間は排気
空燃比をリッチ側に制御し、昇温後は排気空燃比をリー
ンに制御する空燃比制御手段と、を設けたことを特徴と
する。
【０００９】請求項２の発明では、請求項１の発明を前
提として、前記昇温手段として、前記パティキュレート
フィルタの上流側の排気通路に配置され、排気空燃比が
リッチ又はストイキのときに排気中のＨＣ、ＣＯを酸化
する酸化触媒を備えることを特徴とする。請求項３の発
明では、請求項２の発明を前提として、前記空燃比制御
手段は、前記昇温手段により前記パティキュレートフィ
ルタの温度を上昇させる間において、前記ＮＯｘトラッ
プ触媒のＮＯｘトラップ量が所定値以上のときは、排気
空燃比をリッチとリーンとに繰り返し制御し、ＮＯｘト
ラップ量が所定値未満のときは、排気空燃比をストイキ
に制御することを特徴とする。
提として、前記昇温手段として、前記パティキュレート
フィルタの上流側の排気通路に配置され、排気空燃比が
リッチ又はストイキのときに排気中のＨＣ、ＣＯを酸化
する酸化触媒を備えることを特徴とする。請求項３の発
明では、請求項２の発明を前提として、前記空燃比制御
手段は、前記昇温手段により前記パティキュレートフィ
ルタの温度を上昇させる間において、前記ＮＯｘトラッ
プ触媒のＮＯｘトラップ量が所定値以上のときは、排気
空燃比をリッチとリーンとに繰り返し制御し、ＮＯｘト
ラップ量が所定値未満のときは、排気空燃比をストイキ
に制御することを特徴とする。
【００１０】請求項４の発明では、請求項１〜３の発明
において、前記ＮＯｘトラップ触媒は、カリウム、ナト
リウム、リチウム、セシウムのようなアルカリ金属、バ
リウム、カルシウムのようなアルカリ土類、ランタン、
イットリウムのような希土類から選ばれた少なくとも１
つと、白金、パラジウムのような貴金属とを含有してな
ることを特徴とする。
において、前記ＮＯｘトラップ触媒は、カリウム、ナト
リウム、リチウム、セシウムのようなアルカリ金属、バ
リウム、カルシウムのようなアルカリ土類、ランタン、
イットリウムのような希土類から選ばれた少なくとも１
つと、白金、パラジウムのような貴金属とを含有してな
ることを特徴とする。
【００１１】
【発明の効果】請求項１の発明によれば、パティキュレ
ートフィルタの再生時期と判断されたときに、パティキ
ュレートフィルタの温度を上昇させるが、かかる昇温中
は排気空燃比をリッチ側に制御することで、ＮＯｘトラ
ップ触媒に還元剤（ＨＣ、ＣＯ）を供給して、これにト
ラップされているＮＯｘを放出浄化することができ、ま
た同時に排気中のＮＯｘも浄化できる。そして、昇温後
は排気空燃比をリーンに制御することで、十分な酸素の
供給によりパティキュレートフィルタに捕集されている
パティキュレートを確実かつ速やかに燃焼除去すること
ができる。
ートフィルタの再生時期と判断されたときに、パティキ
ュレートフィルタの温度を上昇させるが、かかる昇温中
は排気空燃比をリッチ側に制御することで、ＮＯｘトラ
ップ触媒に還元剤（ＨＣ、ＣＯ）を供給して、これにト
ラップされているＮＯｘを放出浄化することができ、ま
た同時に排気中のＮＯｘも浄化できる。そして、昇温後
は排気空燃比をリーンに制御することで、十分な酸素の
供給によりパティキュレートフィルタに捕集されている
パティキュレートを確実かつ速やかに燃焼除去すること
ができる。
【００１２】このように、パティキュレートフィルタの
再生のための昇温中に、ＮＯｘトラップ触媒にトラップ
されているＮＯｘの浄化に加えて、排気中のＮＯｘも浄
化でき、パティキュレートフィルタの再生中のＮＯｘ排
出量を大幅に低減できる。請求項２の発明によれば、パ
ティキュレートフィルタの上流側に酸化触媒を配置し
て、排気空燃比がリッチ又はストイキのときに酸化触媒
にて排気中のＨＣ、ＣＯの酸化により発生する反応熱に
よって、パティキュレートフィルタを昇温させること
で、ヒータ等を設けることなく、効果的に昇温させるこ
とができる。
再生のための昇温中に、ＮＯｘトラップ触媒にトラップ
されているＮＯｘの浄化に加えて、排気中のＮＯｘも浄
化でき、パティキュレートフィルタの再生中のＮＯｘ排
出量を大幅に低減できる。請求項２の発明によれば、パ
ティキュレートフィルタの上流側に酸化触媒を配置し
て、排気空燃比がリッチ又はストイキのときに酸化触媒
にて排気中のＨＣ、ＣＯの酸化により発生する反応熱に
よって、パティキュレートフィルタを昇温させること
で、ヒータ等を設けることなく、効果的に昇温させるこ
とができる。
【００１３】請求項３の発明によれば、パティキュレー
トフィルタを昇温させる間において、ＮＯｘトラップ触
媒のＮＯｘトラップ量が所定値以上のときは、ＮＯｘト
ラップ触媒にトラップされているＮＯｘの放出浄化に多
くの還元剤を必要とするため、排気空燃比をリッチに制
御することで、排気中のＨＣ、ＣＯを増大させ、酸化触
媒でのＨＣ、ＣＯの酸化反応による反応熱によってパテ
ィキュレートフィルタを昇温させつつ、酸化触媒にて酸
化されずに残ったＨＣ、ＣＯを還元剤として、ＮＯｘト
ラップ触媒にてＮＯｘの放出浄化を行うことができる。
トフィルタを昇温させる間において、ＮＯｘトラップ触
媒のＮＯｘトラップ量が所定値以上のときは、ＮＯｘト
ラップ触媒にトラップされているＮＯｘの放出浄化に多
くの還元剤を必要とするため、排気空燃比をリッチに制
御することで、排気中のＨＣ、ＣＯを増大させ、酸化触
媒でのＨＣ、ＣＯの酸化反応による反応熱によってパテ
ィキュレートフィルタを昇温させつつ、酸化触媒にて酸
化されずに残ったＨＣ、ＣＯを還元剤として、ＮＯｘト
ラップ触媒にてＮＯｘの放出浄化を行うことができる。
【００１４】但し、リッチ状態を継続すると、当然に還
元剤であるＨＣ、ＣＯが増大し、ＮＯｘトラップ触媒に
トラップされているＮＯｘの放出浄化は進行するが、酸
化触媒にて酸素不足により酸化反応が減少して十分な昇
温が得られないので、排気空燃比を適当な間隔でリッチ
とリーンとに繰り返し制御する。これにより、ＨＣ、Ｃ
Ｏの酸化反応をリーン空燃比で確保しつつ、多くのＮＯ
ｘをトラップしているＮＯｘトラップ触媒への還元剤の
供給をリッチ空燃比で確保できる。
元剤であるＨＣ、ＣＯが増大し、ＮＯｘトラップ触媒に
トラップされているＮＯｘの放出浄化は進行するが、酸
化触媒にて酸素不足により酸化反応が減少して十分な昇
温が得られないので、排気空燃比を適当な間隔でリッチ
とリーンとに繰り返し制御する。これにより、ＨＣ、Ｃ
Ｏの酸化反応をリーン空燃比で確保しつつ、多くのＮＯ
ｘをトラップしているＮＯｘトラップ触媒への還元剤の
供給をリッチ空燃比で確保できる。
【００１５】その一方、ＮＯｘトラップ触媒のＮＯｘト
ラップ量が所定値未満のときは、ＮＯｘの放出浄化に多
くの還元剤を必要としないため、過度にＨＣ、ＣＯを供
給しないように、排気空燃比をストイキに制御すること
で、酸化触媒での反応熱によりパティキュレートフィル
タを昇温させつつ、ＮＯｘトラップ触媒での必要なＮＯ
ｘの放出浄化を行うことができる。
ラップ量が所定値未満のときは、ＮＯｘの放出浄化に多
くの還元剤を必要としないため、過度にＨＣ、ＣＯを供
給しないように、排気空燃比をストイキに制御すること
で、酸化触媒での反応熱によりパティキュレートフィル
タを昇温させつつ、ＮＯｘトラップ触媒での必要なＮＯ
ｘの放出浄化を行うことができる。
【００１６】請求項４の発明によれば、ＮＯｘトラップ
触媒に、リーンでの確実なＮＯｘトラップ機能と、リッ
チでの確実なＮＯｘ浄化機能とを持たせることができ
る。
触媒に、リーンでの確実なＮＯｘトラップ機能と、リッ
チでの確実なＮＯｘ浄化機能とを持たせることができ
る。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は本発明の一実施形態を示す
ディーゼルエンジンのシステム図である。ディーゼルエ
ンジン１において、吸気通路２側には、吸気絞り弁３が
設けられており、空気は吸気絞り弁３の制御を受けて各
気筒の燃焼室内へ流入する。燃料は、各気筒の燃料噴射
弁４から燃焼室内へ直接噴射される。燃焼室内に流入し
た空気と噴射された燃料はここで圧縮着火により燃焼
し、排気は排気通路５へ流出する。
に基づいて説明する。図１は本発明の一実施形態を示す
ディーゼルエンジンのシステム図である。ディーゼルエ
ンジン１において、吸気通路２側には、吸気絞り弁３が
設けられており、空気は吸気絞り弁３の制御を受けて各
気筒の燃焼室内へ流入する。燃料は、各気筒の燃料噴射
弁４から燃焼室内へ直接噴射される。燃焼室内に流入し
た空気と噴射された燃料はここで圧縮着火により燃焼
し、排気は排気通路５へ流出する。
【００１８】排気通路５には、排気浄化のため、上流側
から順に、酸化触媒６、ディーゼルパティキュレートフ
ィルタ（以下ＤＰＦという）７、ＮＯｘトラップ触媒８
を配置してある。酸化触媒６は、排気空燃比がリッチ又
はストイキのときに排気中のＨＣ、ＣＯを酸化すること
ができ、その酸化反応により反応熱を生じることから、
ＤＰＦ７の上流側に設けて、ＤＰＦ７に対する昇温手段
として用いる。
から順に、酸化触媒６、ディーゼルパティキュレートフ
ィルタ（以下ＤＰＦという）７、ＮＯｘトラップ触媒８
を配置してある。酸化触媒６は、排気空燃比がリッチ又
はストイキのときに排気中のＨＣ、ＣＯを酸化すること
ができ、その酸化反応により反応熱を生じることから、
ＤＰＦ７の上流側に設けて、ＤＰＦ７に対する昇温手段
として用いる。
【００１９】ＤＰＦ７は、排気中のパティキュレート
（以下ＰＭという）を捕集することができる。ＮＯｘト
ラップ触媒８は、カリウム、ナトリウム、リチウム、セ
シウム等のアルカリ金属、バリウム、カルシウム等のア
ルカリ土類、ランタン、イットリウム等の希土類から選
ばれた少なくとも１つと、白金、パラジウムのような貴
金属とを含有してなり、排気空燃比がリーンのときにＮ
Ｏｘをトラップ（吸着もしくは吸収）し、排気空燃比が
リッチのときにトラップされているＮＯｘを放出浄化す
る機能を有している。
（以下ＰＭという）を捕集することができる。ＮＯｘト
ラップ触媒８は、カリウム、ナトリウム、リチウム、セ
シウム等のアルカリ金属、バリウム、カルシウム等のア
ルカリ土類、ランタン、イットリウム等の希土類から選
ばれた少なくとも１つと、白金、パラジウムのような貴
金属とを含有してなり、排気空燃比がリーンのときにＮ
Ｏｘをトラップ（吸着もしくは吸収）し、排気空燃比が
リッチのときにトラップされているＮＯｘを放出浄化す
る機能を有している。
【００２０】コントロールユニット１０には、エンジン
１の制御のため、図示しないエンジン回転数Ｎｅ検出用
の回転数センサ、アクセル開度ＡＰＯ検出用のアクセル
開度センサ等から、信号が入力されている。また、特に
本実施形態では、ＤＰＦ７の入口側及び出口側にそれぞ
れ排気圧力Ｐin，Ｐout 検出用の排気圧力センサ１１，
１２が設けられ、また、ＤＰＦ７の入口側（又は内部）
に排気温度Ｔin検出用の排気温度センサ１３が設けら
れ、更に、ＮＯｘトラップ触媒８の出口側に排気中のＮ
Ｏｘ濃度を検出するＮＯｘセンサ１４が設けられてお
り、これらの信号もコントロールユニット１０に入力さ
れている。
１の制御のため、図示しないエンジン回転数Ｎｅ検出用
の回転数センサ、アクセル開度ＡＰＯ検出用のアクセル
開度センサ等から、信号が入力されている。また、特に
本実施形態では、ＤＰＦ７の入口側及び出口側にそれぞ
れ排気圧力Ｐin，Ｐout 検出用の排気圧力センサ１１，
１２が設けられ、また、ＤＰＦ７の入口側（又は内部）
に排気温度Ｔin検出用の排気温度センサ１３が設けら
れ、更に、ＮＯｘトラップ触媒８の出口側に排気中のＮ
Ｏｘ濃度を検出するＮＯｘセンサ１４が設けられてお
り、これらの信号もコントロールユニット１０に入力さ
れている。
【００２１】コントロールユニット１０は、これらの入
力信号に基づいて、燃料噴射弁４への燃料噴射時期及び
噴射量制御のための燃料噴射指令信号、吸気絞り弁３の
開度制御のための開度指令信号等を出力する。また、特
に本実施形態では、ＤＰＦ７の再生の要否を判断して、
再生時期の場合に、所定の再生処理を行うようにしてお
り、かかるＤＰＦ再生制御について、以下に詳細に説明
する。
力信号に基づいて、燃料噴射弁４への燃料噴射時期及び
噴射量制御のための燃料噴射指令信号、吸気絞り弁３の
開度制御のための開度指令信号等を出力する。また、特
に本実施形態では、ＤＰＦ７の再生の要否を判断して、
再生時期の場合に、所定の再生処理を行うようにしてお
り、かかるＤＰＦ再生制御について、以下に詳細に説明
する。
【００２２】図２はコントロールユニット１０にて実行
されるＤＰＦ再生制御のフローチャートである。ステッ
プ１（図にはＳ１と記す。以下同様）では、ＤＰＦ７の
再生時期の判断のため、排気圧力センサ１１，１２によ
りＤＰＦ７の入口側排気圧力Ｐin及び出口側排気圧力Ｐ
out を検出し、その圧力差ΔＰ＝Ｐin−Ｐout を算出す
る。
されるＤＰＦ再生制御のフローチャートである。ステッ
プ１（図にはＳ１と記す。以下同様）では、ＤＰＦ７の
再生時期の判断のため、排気圧力センサ１１，１２によ
りＤＰＦ７の入口側排気圧力Ｐin及び出口側排気圧力Ｐ
out を検出し、その圧力差ΔＰ＝Ｐin−Ｐout を算出す
る。
【００２３】そして、ステップ２では、前記圧力差ΔＰ
を予め定められた値Ｐ１と比較し、ΔＰ≧Ｐ１（再生時
期）か否かを判定する。ＤＰＦ７に所定捕集量以上のＰ
Ｍが捕集されれば、ＤＰＦ７の目詰まりを生じること
で、前記圧力差ΔＰが増大するからである。従って、Δ
Ｐ＜Ｐ１の場合は、未だ再生時期ではないと判断して、
本フローを終了するが、ΔＰ≧Ｐ１の場合は、再生時期
であると判断して、ステップ３以降へ進む。
を予め定められた値Ｐ１と比較し、ΔＰ≧Ｐ１（再生時
期）か否かを判定する。ＤＰＦ７に所定捕集量以上のＰ
Ｍが捕集されれば、ＤＰＦ７の目詰まりを生じること
で、前記圧力差ΔＰが増大するからである。従って、Δ
Ｐ＜Ｐ１の場合は、未だ再生時期ではないと判断して、
本フローを終了するが、ΔＰ≧Ｐ１の場合は、再生時期
であると判断して、ステップ３以降へ進む。
【００２４】ステップ３では、ＮＯｘセンサ１４の出力
より、ＮＯｘトラップ触媒８の出口側での排気中のＮＯ
ｘ濃度を検出する。ステップ４では、検出されたＮＯｘ
トラップ触媒８の出口側での排気中のＮＯｘ濃度が所定
濃度Ｃmax 以上か否かを判定する。ＮＯｘトラップ触媒
８のＮＯｘトラップ量が所定トラップ量以上になると、
排気中のＮＯｘの一部がＮＯｘトラップ触媒８をこれに
トラップされることなく通過して、その出口側のＮＯｘ
濃度が増大するからである。
より、ＮＯｘトラップ触媒８の出口側での排気中のＮＯ
ｘ濃度を検出する。ステップ４では、検出されたＮＯｘ
トラップ触媒８の出口側での排気中のＮＯｘ濃度が所定
濃度Ｃmax 以上か否かを判定する。ＮＯｘトラップ触媒
８のＮＯｘトラップ量が所定トラップ量以上になると、
排気中のＮＯｘの一部がＮＯｘトラップ触媒８をこれに
トラップされることなく通過して、その出口側のＮＯｘ
濃度が増大するからである。
【００２５】従って、ＮＯｘトラップ触媒８出口側のＮ
Ｏｘ濃度が所定濃度Ｃmax 以上のときは、ＮＯｘトラッ
プ触媒８のＮＯｘトラップ量が所定トラップ量以上（ト
ラップ限界）であると判断して、ステップ５へ進み、逆
に、ＮＯｘトラップ触媒８出口側のＮＯｘ濃度が所定濃
度Ｃmax 未満のときは、ＮＯｘトラップ触媒８のＮＯｘ
トラップ量が所定トラップ量未満であると判断して、ス
テップ６へ進む。
Ｏｘ濃度が所定濃度Ｃmax 以上のときは、ＮＯｘトラッ
プ触媒８のＮＯｘトラップ量が所定トラップ量以上（ト
ラップ限界）であると判断して、ステップ５へ進み、逆
に、ＮＯｘトラップ触媒８出口側のＮＯｘ濃度が所定濃
度Ｃmax 未満のときは、ＮＯｘトラップ触媒８のＮＯｘ
トラップ量が所定トラップ量未満であると判断して、ス
テップ６へ進む。
【００２６】尚、エンジン１の運転条件より推定される
エンジン１からのＮＯｘ排出量を積算することで、ＮＯ
ｘトラップ量を算出し、これに基づいて判断するように
してもよい。ステップ５では、ＮＯｘトラップ触媒８の
ＮＯｘトラップ量が所定トラップ量以上（トラップ限
界）であるので、適当な短い間隔で、リッチ運転とリー
ン運転とを交互に繰り返す。すなわち、例えば吸気絞り
弁３の開度制御により、排気空燃比が交互にリッチとリ
ーンとになるように、空燃比制御を行う。但し、トータ
ルでの空燃比はリッチとなるようにする。
エンジン１からのＮＯｘ排出量を積算することで、ＮＯ
ｘトラップ量を算出し、これに基づいて判断するように
してもよい。ステップ５では、ＮＯｘトラップ触媒８の
ＮＯｘトラップ量が所定トラップ量以上（トラップ限
界）であるので、適当な短い間隔で、リッチ運転とリー
ン運転とを交互に繰り返す。すなわち、例えば吸気絞り
弁３の開度制御により、排気空燃比が交互にリッチとリ
ーンとになるように、空燃比制御を行う。但し、トータ
ルでの空燃比はリッチとなるようにする。
【００２７】ＤＰＦ７を昇温させる間において、ＮＯｘ
トラップ触媒８のＮＯｘトラップ量が所定トラップ量以
上のときは、ＮＯｘトラップ触媒８にトラップされてい
るＮＯｘの放出浄化に多くの還元剤を必要とするため、
トータルでの排気空燃比をリッチに制御することで、排
気中のＨＣ、ＣＯを増大させ、酸化触媒６でのＨＣ、Ｃ
Ｏの酸化反応による反応熱によってＤＰＦ７を昇温させ
つつ、酸化触媒６にて酸化されずに残ったＨＣ、ＣＯを
還元剤として、ＮＯｘトラップ触媒８にてＮＯｘの放出
浄化を行うのである。
トラップ触媒８のＮＯｘトラップ量が所定トラップ量以
上のときは、ＮＯｘトラップ触媒８にトラップされてい
るＮＯｘの放出浄化に多くの還元剤を必要とするため、
トータルでの排気空燃比をリッチに制御することで、排
気中のＨＣ、ＣＯを増大させ、酸化触媒６でのＨＣ、Ｃ
Ｏの酸化反応による反応熱によってＤＰＦ７を昇温させ
つつ、酸化触媒６にて酸化されずに残ったＨＣ、ＣＯを
還元剤として、ＮＯｘトラップ触媒８にてＮＯｘの放出
浄化を行うのである。
【００２８】尚、排気空燃比を適当な間隔でリッチとリ
ーンとに繰り返し制御しているのは、リッチ運転のみで
トータルでの排気空燃比をリッチにしようとすると、当
然に還元剤であるＨＣ、ＣＯが増大し、ＮＯｘトラップ
触媒８にトラップされているＮＯｘの放出浄化は進行す
るものの、酸化触媒６にて酸素不足により酸化反応が減
少して十分な昇温が得られなくなるためである。
ーンとに繰り返し制御しているのは、リッチ運転のみで
トータルでの排気空燃比をリッチにしようとすると、当
然に還元剤であるＨＣ、ＣＯが増大し、ＮＯｘトラップ
触媒８にトラップされているＮＯｘの放出浄化は進行す
るものの、酸化触媒６にて酸素不足により酸化反応が減
少して十分な昇温が得られなくなるためである。
【００２９】これにより、ＨＣ、ＣＯの酸化反応をリー
ン空燃比で確保しつつ、多くのＮＯｘをトラップしてい
るＮＯｘトラップ触媒８への還元剤をリッチ空燃比で確
保できる。ステップ６では、ＮＯｘトラップ触媒８のＮ
Ｏｘトラップ量が所定トラップ量未満であるので、スト
イキ運転を行う。すなわち、例えば吸気絞り弁３の開度
制御により、排気空燃比がストイキとなるように、空燃
比制御を行う。
ン空燃比で確保しつつ、多くのＮＯｘをトラップしてい
るＮＯｘトラップ触媒８への還元剤をリッチ空燃比で確
保できる。ステップ６では、ＮＯｘトラップ触媒８のＮ
Ｏｘトラップ量が所定トラップ量未満であるので、スト
イキ運転を行う。すなわち、例えば吸気絞り弁３の開度
制御により、排気空燃比がストイキとなるように、空燃
比制御を行う。
【００３０】ＮＯｘトラップ触媒８のＮＯｘトラップ量
が所定トラップ量未満のときは、ＮＯｘの放出浄化に多
くの還元剤を必要としないため、過度にＨＣ、ＣＯを供
給しないように、排気空燃比をストイキに制御すること
で、酸化触媒６での反応熱によりＤＰＦ７を昇温させつ
つ、ＮＯｘトラップ触媒８での必要なＮＯｘの放出浄化
を行うのである。
が所定トラップ量未満のときは、ＮＯｘの放出浄化に多
くの還元剤を必要としないため、過度にＨＣ、ＣＯを供
給しないように、排気空燃比をストイキに制御すること
で、酸化触媒６での反応熱によりＤＰＦ７を昇温させつ
つ、ＮＯｘトラップ触媒８での必要なＮＯｘの放出浄化
を行うのである。
【００３１】このように、ＤＰＦ７の再生のための昇温
中に、ＮＯｘトラップ触媒８にトラップされているＮＯ
ｘの浄化に加えて、排気中のＮＯｘも浄化でき、ＤＰＦ
７の再生中のＮＯｘ排出量を大幅に低減できる。ステッ
プ５又は６の後は、ステップ７へ進む。ステップ７で
は、排気温度センサ１３により、ＤＰＦ７の入口側（又
は内部）の排気温度Ｔinを検出する。
中に、ＮＯｘトラップ触媒８にトラップされているＮＯ
ｘの浄化に加えて、排気中のＮＯｘも浄化でき、ＤＰＦ
７の再生中のＮＯｘ排出量を大幅に低減できる。ステッ
プ５又は６の後は、ステップ７へ進む。ステップ７で
は、排気温度センサ１３により、ＤＰＦ７の入口側（又
は内部）の排気温度Ｔinを検出する。
【００３２】そして、ステップ８では、前記排気温度Ｔ
inが所定温度Ｔmax 以上になったか否か、すなわち、Ｄ
ＰＦ７の温度がＰＭの燃焼に必要な温度まで上昇したか
否かを判定する。この判定の結果、Ｔin＜Ｔmax であれ
ば、昇温が不十分であるため、ステップ５又は６へ戻
る。すなわち、ＮＯｘトラップ量が所定トラップ量以上
でリッチ運転とリーン運転とを繰り返しているのであれ
ば、ステップ５へ戻ってリッチ運転とリーン運転との繰
り返しを継続し、ＮＯｘトラップ量が所定トラップ量未
満でストイキ運転を行っているのであれば、ステップ６
へ戻ってストイキ運転を継続し、ＤＰＦ７の昇温を続け
る。
inが所定温度Ｔmax 以上になったか否か、すなわち、Ｄ
ＰＦ７の温度がＰＭの燃焼に必要な温度まで上昇したか
否かを判定する。この判定の結果、Ｔin＜Ｔmax であれ
ば、昇温が不十分であるため、ステップ５又は６へ戻
る。すなわち、ＮＯｘトラップ量が所定トラップ量以上
でリッチ運転とリーン運転とを繰り返しているのであれ
ば、ステップ５へ戻ってリッチ運転とリーン運転との繰
り返しを継続し、ＮＯｘトラップ量が所定トラップ量未
満でストイキ運転を行っているのであれば、ステップ６
へ戻ってストイキ運転を継続し、ＤＰＦ７の昇温を続け
る。
【００３３】これに対し、Ｔin≧Ｔmax 、すなわち、Ｄ
ＰＦ７の温度がＰＭの燃焼に必要な温度まで上昇したと
判断されると、ステップ９へ進む。ステップ９では、リ
ーン運転に切換える。すなわち、例えば吸気絞り弁３の
開度制御により、排気空燃比がリーンとなるように、空
燃比制御を行う。このように、昇温後は、排気空燃比を
リーンに制御することで、十分な酸素の供給によりＤＰ
Ｆ７に捕集されているＰＭを確実かつ速やかに燃焼除去
するのである。
ＰＦ７の温度がＰＭの燃焼に必要な温度まで上昇したと
判断されると、ステップ９へ進む。ステップ９では、リ
ーン運転に切換える。すなわち、例えば吸気絞り弁３の
開度制御により、排気空燃比がリーンとなるように、空
燃比制御を行う。このように、昇温後は、排気空燃比を
リーンに制御することで、十分な酸素の供給によりＤＰ
Ｆ７に捕集されているＰＭを確実かつ速やかに燃焼除去
するのである。
【００３４】ステップ１０では、ＤＰＦ７の再生が終了
し、ＤＰＦ７が再びＰＭを捕集できる状態に回復したか
否かの判断のため、排気圧力センサ１１，１２によりＤ
ＰＦ７の入口側排気圧力Ｐin及び出口側排気圧力Ｐout
を検出し、その圧力差ΔＰ＝Ｐin−Ｐout を算出する。
そして、ステップ１１では、前記圧力差ΔＰを予め定め
られた値Ｐ２と比較し、ΔＰ≦Ｐ２（再生終了）か否か
を判定する。ＤＰＦ７に捕集されているＰＭが燃焼除去
されれば、ＤＰＦ７の目詰まりが解消されて、前記圧力
差ΔＰが減少するからである。尚、当然にＰ２＜Ｐ１で
ある。
し、ＤＰＦ７が再びＰＭを捕集できる状態に回復したか
否かの判断のため、排気圧力センサ１１，１２によりＤ
ＰＦ７の入口側排気圧力Ｐin及び出口側排気圧力Ｐout
を検出し、その圧力差ΔＰ＝Ｐin−Ｐout を算出する。
そして、ステップ１１では、前記圧力差ΔＰを予め定め
られた値Ｐ２と比較し、ΔＰ≦Ｐ２（再生終了）か否か
を判定する。ＤＰＦ７に捕集されているＰＭが燃焼除去
されれば、ＤＰＦ７の目詰まりが解消されて、前記圧力
差ΔＰが減少するからである。尚、当然にＰ２＜Ｐ１で
ある。
【００３５】従って、ΔＰ＞Ｐ２の場合は、未だ再生終
了ではないと判断して、ステップ９へ戻りリーン燃焼を
継続するが、ΔＰ≦Ｐ２の場合は、再生終了と判断し
て、本フローを終了する。以上の制御を行うことによ
り、ＤＰＦ７の再生（ＰＭの燃焼除去）とＮＯｘトラッ
プ触媒８にトラップされているＮＯｘの放出浄化とがほ
ぼ同時に行われ、ＤＰＦ７が再度ＰＭを捕集できる状態
に、またＮＯｘトラップ触媒８もＮＯｘをトラップし得
る状態に回復する。
了ではないと判断して、ステップ９へ戻りリーン燃焼を
継続するが、ΔＰ≦Ｐ２の場合は、再生終了と判断し
て、本フローを終了する。以上の制御を行うことによ
り、ＤＰＦ７の再生（ＰＭの燃焼除去）とＮＯｘトラッ
プ触媒８にトラップされているＮＯｘの放出浄化とがほ
ぼ同時に行われ、ＤＰＦ７が再度ＰＭを捕集できる状態
に、またＮＯｘトラップ触媒８もＮＯｘをトラップし得
る状態に回復する。
【００３６】尚、ステップ１、２の部分が再生時期判断
手段に相当し、ステップ３〜１１（特にステップ５、
６、９）の部分が空燃比制御手段に相当する。
手段に相当し、ステップ３〜１１（特にステップ５、
６、９）の部分が空燃比制御手段に相当する。
【図１】 本発明の一実施形態を示すディーゼルエンジ
ンのシステム図
ンのシステム図
【図２】 ＤＰＦ再生制御のフローチャート
１ ディーゼルエンジン ２ 吸気通路 ３ 吸気絞り弁 ４ 燃料噴射弁 ５ 排気通路 ６ 酸化触媒 ７ ＤＰＦ ８ ＮＯｘトラップ触媒 １０ コントロールユニット １１，１２ 排気圧力センサ １３ 排気温度センサ １４ ＮＯｘセンサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０１Ｎ 3/02 ３２１ Ｆ０１Ｎ 3/02 ３２１Ｋ ４Ｄ０４８ 3/08 ＺＡＢＡ 3/08 ＺＡＢ 3/18 Ｂ 3/18 3/24 Ｅ 3/24 Ｒ 3/28 ３０１Ｃ 3/28 ３０１ ３０１Ｅ Ｆ０２Ｄ 41/02 ３５５ Ｆ０２Ｄ 41/02 ３５５ 45/00 ３１４Ｚ 45/00 ３１４ Ｂ０１Ｄ 53/36 １０３Ｂ Ｆターム(参考） 3G084 AA01 AA03 BA05 BA09 BA24 DA10 DA27 EA11 EB01 EB22 FA00 FA10 FA27 FA28 FA33 3G090 AA01 CA01 CA02 CA03 DA04 DA10 DA12 DA18 DA20 EA02 EA04 3G091 AA02 AA18 AA28 AB02 AB06 AB09 AB13 BA00 BA14 BA15 BA19 BA38 CA18 CB02 CB03 CB07 DA01 DA02 DB07 DB10 EA01 EA07 EA17 EA30 EA32 EA33 FB10 FB11 FB12 GB02Y GB03Y GB04Y GB05W HA10 HA15 HA16 HA18 HA36 HA37 HA42 3G301 HA02 HA04 HA06 JA24 JA25 JA26 JB09 LA03 LB11 MA01 NA06 NA07 NA08 NE13 NE14 NE15 PD01B PD01Z PD11B PD11Z PD14B PD14Z PE01B PE01Z PF03B PF03Z 4D019 AA01 BC07 4D048 AA06 AA13 AA14 AA18 AB01 AB02 AB07 BA01Y BA02X BA14X BA15X BA18X BA19Y BA30X BA31X BA32Y BA33Y BA34Y BA41X BD01 CC32 CC38 CC47 CD05 DA01 DA02 DA03 DA06 DA07 DA08 DA20 EA04
Claims (4)
- 【請求項１】エンジンの排気通路に配置され、排気中の
パティキュレートを捕集するパティキュレートフィルタ
と、該パティキュレートフィルタの下流側の排気通路に
配置され、排気空燃比がリーンのときに排気中のＮＯｘ
をトラップし、排気空燃比がリッチのときにトラップさ
れているＮＯｘを放出浄化するＮＯｘトラップ触媒と、
を備えるディーゼルエンジンの排気浄化装置において、 前記パティキュレートフィルタの再生時期を判断する再
生時期判断手段と、 再生時期と判断されたときに、前記パティキュレートフ
ィルタの温度を上昇させる昇温手段と、 再生時期と判断されたときに、前記昇温手段により前記
パティキュレートフィルタの温度を上昇させる間は排気
空燃比をリッチ側に制御し、昇温後は排気空燃比をリー
ンに制御する空燃比制御手段と、 を設けたことを特徴とするディーゼルエンジンの排気浄
化装置。 - 【請求項２】前記昇温手段として、前記パティキュレー
トフィルタの上流側の排気通路に配置され、排気空燃比
がリッチ又はストイキのときに排気中のＨＣ、ＣＯを酸
化する酸化触媒を備えることを特徴とする請求項１記載
のディーゼルエンジンの排気浄化装置。 - 【請求項３】前記空燃比制御手段は、前記昇温手段によ
り前記パティキュレートフィルタの温度を上昇させる間
において、前記ＮＯｘトラップ触媒のＮＯｘトラップ量
が所定値以上のときは、排気空燃比をリッチとリーンと
に繰り返し制御し、ＮＯｘトラップ量が所定値未満のと
きは、排気空燃比をストイキに制御することを特徴とす
る請求項２記載のディーゼルエンジンの排気浄化装置。 - 【請求項４】前記ＮＯｘトラップ触媒は、アルカリ金
属、アルカリ土類、希土類から選ばれた少なくとも１つ
と、貴金属とを含有してなることを特徴とする請求項１
〜請求項３のいずれか１つに記載のディーゼルエンジン
の排気浄化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001026036A JP2002227688A (ja) | 2001-02-01 | 2001-02-01 | ディーゼルエンジンの排気浄化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001026036A JP2002227688A (ja) | 2001-02-01 | 2001-02-01 | ディーゼルエンジンの排気浄化装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002227688A true JP2002227688A (ja) | 2002-08-14 |
Family
ID=18890926
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001026036A Pending JP2002227688A (ja) | 2001-02-01 | 2001-02-01 | ディーゼルエンジンの排気浄化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002227688A (ja) |
Cited By (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO2005088108A1 (en) | 2004-03-11 | 2005-09-22 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Regeneration controller for exhaust purification apparatus of internal combustion engine |
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-
2001
- 2001-02-01 JP JP2001026036A patent/JP2002227688A/ja active Pending
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