JP2010255487A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】内燃機関10の排気通路12には、NOx触媒14とDPF16とを配置する。オゾン供給装置20は、第1供給通路26からNOx触媒14の上流側にオゾンを供給する機能と、第2供給通路28からDPF16の上流側に供給する気体を空気とオゾンの何れかに切換える機能とを備える。そして、NOxの還元処理中には、燃料添加弁32によりNOx触媒14の周囲を還元雰囲気に保持する。また、還元処理中には、第2供給通路28からDPF16の上流側に空気を供給し、DPF16の周囲を酸化雰囲気に保持する。これにより、NOx触媒14によりNOxを効率よく還元しつつ、DPF16の位置ではHCとCOを効率よく酸化することができる。
【選択図】図1
Description
前記NOx触媒の下流側に設けられ、排気ガス中の粒子状物質を捕集するPMフィルタと、
前記NOx触媒の上流側に活性酸素を供給することが可能な第1の供給手段と、
前記NOx触媒の下流側で、かつ前記PMフィルタの上流側となる位置に、少なくとも空気を供給することが可能な第2の供給手段と、
前記NOx触媒または排気ガスの温度である排気系温度が所定の温度よりも低温であるときに、前記第1の供給手段により前記NOx触媒に活性酸素を供給する低温時吸着制御手段と、
前記排気系温度が前記所定の温度以上であるときに、前記NOx触媒の周囲を還元雰囲気に保持することによりNOxの還元処理を行うNOx還元制御手段と、
前記排気系温度が前記所定の温度以上であり、かつ前記NOxの還元処理が行われるときに、前記第2の供給手段により前記PMフィルタの上流側に空気を供給する空気供給制御手段と、
を備えることを特徴とする。
前記排気系温度が前記所定温度よりも低温であるときに、前記空気・活性酸素切換供給手段により前記補助触媒の上流側に活性酸素を供給する酸素吸蔵制御手段と、
を備える構成としている。
[実施の形態1の構成]
以下、図1を参照しつつ、本発明の実施の形態1について説明する。図1は、本発明の実施の形態1のシステム構成を説明するための全体構成図である。本実施の形態のシステムは、例えばディーゼルエンジンからなる内燃機関10を備えており、その排気通路12には、NOx触媒14とDPF16とが設けられている。
NOx触媒14は、例えば250℃以下の低温な状態でも、オゾンが存在することにより、排気ガス中のNOxを効率よく吸着することができる。また、この低温状態では、オゾンの熱分解が抑制されるから、オゾンを有効に活用することができる。このため、本実施の形態では、例えば内燃機関の冷間運転時等のように、排気系温度が250℃程度の所定温度よりも低温であるときに、NOx吸着処理を実施する。そして、NOx吸着処理では、オゾン供給装置20によりオゾンを生成し、このオゾンを第1供給通路26からNOx触媒14の上流側に供給する構成としている。
NOx触媒14に吸着されたNOxの還元反応は、特定の環境状態において効率よく進行する。特定の環境状態とは、排気系温度が前述した所定温度(250℃程度)以上となり、かつNOx触媒14の周囲が還元雰囲気に保持されている状態である。このため、本実施の形態では、暖機運転の完了等により排気系温度が前記所定温度以上となり、かつ触媒14に吸着されたNOxの吸着量が十分であると判定したときに、NOx還元処理を実施する。
DPF16の上流側に配置された酸化触媒18は、酸素吸蔵能(OSC能)を有している。このため、NOx還元処理を行う前には、これに先立って第2供給通路28からオゾンを供給し、オゾンを酸化触媒18に予め吸蔵(貯蔵)しておくことができる。この貯蔵動作は、排気系温度が前記所定温度よりも低い状態、即ち、オゾンの熱分解が抑制される温度状態において実行するのが好ましい。
DPF16に十分な量のPMが捕集された状態となり、かつ排気系温度が前記所定温度よりも低い場合には、PM酸化処理を実行する。ここで、PMの捕集量は、例えばDPF16の上流側の排気圧と下流側の排気圧との圧力差に基いて算出することができる。即ち、ECU40には、PMの捕集量が増えるにつれて大きくなる前記圧力差の特性データが予め記憶されている。このため、ECU40は、圧力センサ等を用いて前記圧力差を検出することにより、PMの捕集量を算出することができる。
次に、図2乃至図5を参照しつつ、本実施の形態の作用効果について説明する。まず、本願発明者は、NOxの還元処理中にDPF16の上流側に空気を供給することの作用効果について、実験1により確認を行った。この実験1とは、NOxの還元処理中に、第2供給通路28からDPF16の上流側に空気を供給した場合と、当該空気供給を行わない場合のそれぞれについて、DPF16の下流側で排気成分を測定するものである。
図6は、本発明の実施の形態1において、ECUにより実行される制御を示すフロチャートである。この図に示すルーチンは、内燃機関の運転中に繰返し実行される。図6に示すルーチンでは、まず、排気系温度が前述した所定温度よりも低温であるか否かを判定し、この判定が不成立のときには、後述のステップ112に移行する(ステップ100)。
12 排気通路
14 NOx触媒
16 DPF(PMフィルタ)
18 酸化触媒(補助触媒)
20 オゾン供給装置(空気・活性酸素切換供給手段、第1,第2の供給手段)
22 オゾン生成部
24 空気供給部
26 第1供給通路
28 第2供給通路
30 温度センサ
32 燃料添加弁
40 ECU
Claims (5)
- 内燃機関の排気ガス中に含まれるNOxを吸着して浄化するNOx触媒と、
前記NOx触媒の下流側に設けられ、排気ガス中の粒子状物質を捕集するPMフィルタと、
前記NOx触媒の上流側に活性酸素を供給することが可能な第1の供給手段と、
前記NOx触媒の下流側で、かつ前記PMフィルタの上流側となる位置に、少なくとも空気を供給することが可能な第2の供給手段と、
前記NOx触媒または排気ガスの温度である排気系温度が所定の温度よりも低温であるときに、前記第1の供給手段により前記NOx触媒に活性酸素を供給する低温時吸着制御手段と、
前記排気系温度が前記所定の温度以上であるときに、前記NOx触媒の周囲を還元雰囲気に保持することによりNOxの還元処理を行うNOx還元制御手段と、
前記排気系温度が前記所定の温度以上であり、かつ前記NOxの還元処理が行われるときに、前記第2の供給手段により前記PMフィルタの上流側に空気を供給する空気供給制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 - 前記第2の供給手段は、前記PMフィルタの上流側に供給する気体を空気と活性酸素の何れかに切換えることが可能な空気・活性酸素切換供給手段である請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。
- 前記PMフィルタに捕集されたPMの酸化処理を行うときに、前記空気・活性酸素切換供給手段により前記PMフィルタの上流側に活性酸素を供給するPM酸化制御手段を備えてなる請求項2に記載の内燃機関の排気浄化装置。
- 酸素吸蔵能を有する触媒成分により形成され、前記PMフィルタの上流側に設けられた補助触媒と、
前記排気系温度が前記所定温度よりも低温であるときに、前記空気・活性酸素切換供給手段により前記補助触媒の上流側に活性酸素を供給する酸素吸蔵制御手段と、
を備えてなる請求項2または3に記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 前記PMフィルタは、前記補助触媒が一体化された触媒一体型のディーゼルパーティキュレートフィルタである請求項4に記載の内燃機関の排気浄化装置。
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