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JP4094966B2 - Exhaust purification device - Google Patents
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JP4094966B2 - Exhaust purification device - Google Patents

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JP4094966B2 JP2003025857A JP2003025857A JP4094966B2 JP 4094966 B2 JP4094966 B2 JP 4094966B2 JP 2003025857 A JP2003025857 A JP 2003025857A JP 2003025857 A JP2003025857 A JP 2003025857A JP 4094966 B2 JP4094966 B2 JP 4094966B2
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排気浄化装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
ディーゼルエンジンから排出されるパティキュレート(Particulate Matter:粒子状物質)は、炭素質から成る煤と、高沸点炭化水素成分から成るSOF分(Soluble Organic Fraction:可溶性有機成分)とを主成分とし、更に微量のサルフェート(ミスト状硫酸成分)を含んだ組成を成すものであるが、この種のパティキュレートの低減対策としては、排気ガスが流通する排気管の途中に、パティキュレートフィルタを装備することが従来より行われている。
【0003】
この種のパティキュレートフィルタは、コージェライト等のセラミックから成る多孔質のハニカム構造となっており、格子状に区画された各流路の入口が交互に目封じされ、入口が目封じされていない流路については、その出口が目封じされるようになっており、各流路を区画する多孔質薄壁を透過した排気ガスのみが下流側へ排出されるようにしてある。
【0004】
そして、排気ガス中のパティキュレートは、前記多孔質薄壁の内側表面に捕集されて堆積するので、目詰まりにより排気抵抗が増加しないうちにパティキュレートを適宜に燃焼除去してパティキュレートフィルタの再生を図る必要があるが、通常のディーゼルエンジンの運転状態においては、パティキュレートが自己燃焼するほどの高い排気温度が得られる機会が少ない為、例えばアルミナに白金を担持させたものに適宜な量のセリウム等の希土類元素を添加して成る酸化触媒を一体的に担持させた触媒再生型のパティキュレートフィルタの実用化が進められている。
【0005】
即ち、このような触媒再生型のパティキュレートフィルタを採用すれば、捕集されたパティキュレートの酸化反応が促進されて着火温度が低下し、従来より低い排気温度でもパティキュレートを燃焼除去することが可能となるのである。
【0006】
ただし、斯かる触媒再生型のパティキュレートフィルタを採用した場合であっても、排気温度の低い運転領域では、パティキュレートの処理量よりも捕集量が上まわってしまうので、このような低い排気温度での運転状態が続くと、パティキュレートフィルタの再生が良好に進まずに該パティキュレートフィルタが過捕集状態に陥る虞れがあり、パティキュレートの堆積量が増加してきた段階でパティキュレートフィルタより上流側の排気ガス中に燃料を添加してパティキュレートフィルタの強制再生を行うことが考えられている。
【0007】
つまり、パティキュレートフィルタより上流側でポスト噴射等により燃料を添加すれば、その添加された燃料により発生したHCガスがパティキュレートフィルタの酸化触媒上で酸化反応し、その反応熱により触媒床温度が上げられてパティキュレートが燃やし尽くされ、パティキュレートフィルタの再生化が図られることになる。
【0008】
尚、この種のパティキュレートフィルタの強制再生を図る方法に関しては、未公開の先行出願である下記の特許文献1や特許文献2にもとりあげられている。
【0009】
【特許文献1】
特願2001−355061号
【特許文献2】
特願2002−20374号
【0010】
また、特に捕集済みパティキュレートの酸化反応を支援する目的でパティキュレートフィルタの前段にフロースルー型の酸化触媒を備えた排気浄化装置では、パティキュレートフィルタの前段の酸化触媒にてHCガスが酸化反応して反応熱を生じ、その反応熱で昇温した排気ガスがパティキュレートフィルタへと導入されることになるので、より低い排気温度からパティキュレートフィルタの強制再生を実現することが可能となる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来においては、後段のパティキュレートフィルタに担持せしめる酸化触媒と、前段のフロースルー型の酸化触媒とを同じ触媒原料で製造するのが通常であったため、両方に担持させるべき触媒原料に白金等の貴金属が多量に必要となり、実施コストが高騰してしまうという問題があった。
【0012】
本発明は、上述の実情に鑑みてなされたものであり、触媒再生型のパティキュレートフィルタの前段に酸化触媒を装備した排気浄化装置における実施コストを低減することを目的としている。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明は、内燃機関からの排気ガスが流通する排気管の途中にフィルタケースを介装し、該フィルタケース内の前段にフロースルー型の酸化触媒を収容し且つその後段に触媒再生型のパティキュレートフィルタを収容した排気浄化装置において、後段のパティキュレートフィルタに担持せしめる触媒原料の単位体積当たりの貴金属量を、前段の酸化触媒に担持せしめる触媒原料の単位体積当たりの貴金属量よりも少なくし、前記酸化触媒より上流側で排気ガス中に燃料を添加する燃料添加手段を備えたことを特徴とするものである。
【0014】
而して、このようにすれば、前段の酸化触媒に担持せしめる触媒原料と同じ触媒原料を後段のパティキュレートフィルタに担持させていた従来方式と比較して、後段のパティキュレートフィルタに担持せしめる触媒原料に要するコストが安価なものとなり、触媒再生型のパティキュレートフィルタの前段に酸化触媒を装備した排気浄化装置における実施コストが従来より大幅に低減されることになる。
【0015】
他方、前段の酸化触媒に担持せしめる触媒原料と同じ触媒原料を後段のパティキュレートフィルタに担持させなくても、該パティキュレートフィルタを支障なく再生し得ることに関しては、本発明者らによる鋭意研究を経て確認された事項となっている。
【0016】
即ち、触媒再生型のパティキュレートフィルタの前段に酸化触媒が装備されている場合には、前段の酸化触媒での酸化反応により生じた反応熱で昇温した排気ガスがパティキュレートフィルタへ導入され、この昇温した排気ガスの導入によりパティキュレートフィルタの触媒床温度が前方部分から後方部分にかけて高温化されてパティキュレートの酸化処理が全域で良好に促進されることになる。
【0017】
このため、後段のパティキュレートフィルタにおいては、全域で行われるパティキュレートの酸化処理に伴う反応熱で自身の触媒床温度が安定して高温維持されることになり、後段のパティキュレートフィルタに担持せしめる単位体積当たりの貴金属量を前段の酸化触媒側より少なくしても、捕集したパティキュレートを支障なく燃やし尽くしてパティキュレートフィルタの良好な再生化を図ることが可能となるのである。
【0018】
また、本発明においては、燃料添加手段として内燃機関の各気筒に燃料を噴射する燃料噴射装置を採用し、気筒内への燃料噴射を制御して排気ガス中に未燃燃料分を多く残すことで燃料添加を実行するように構成しても良い。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【0020】
図1〜図3は本発明を実施する形態の一例を示すもので、図1中における1はターボチャージャ2を装備したディーゼルエンジンを示しており、エアクリーナ3から導かれた吸気4が吸気管5を通し前記ターボチャージャ2のコンプレッサ2aへと送られ、該コンプレッサ2aで加圧された吸気4がインタークーラ6へと送られて冷却され、該インタークーラ6から更に吸気マニホールド7へと吸気4が導かれてディーゼルエンジン1の各気筒8(図1では直列6気筒の場合を例示している)に分配されるようになっている。
【0021】
更に、このディーゼルエンジン1の各気筒8から排出された排気ガス9は、排気マニホールド10を介しターボチャージャ2のタービン2bへと送られ、該タービン2bを駆動した排気ガス9が排気管11を介し車外へ排出されるようにしてある。
【0022】
そして、この排気管11の途中には、フィルタケース12が介装されており、該フィルタケース12内における後段には、酸化触媒を一体的に担持して成る触媒再生型のパティキュレートフィルタ13が収容されており、その構造を図2により模式的に示す如く、このパティキュレートフィルタ13は、セラミックから成る多孔質のハニカム構造となっており、格子状に区画された各流路13a(セル)の入口が交互に目封じされ、入口が目封じされていない流路13aについては、その出口が目封じされるようになっており、各流路13aを区画する多孔質薄壁13bを透過した排気ガス9のみが下流側へ排出されるようにしてある。
【0023】
また、フィルタケース12内におけるパティキュレートフィルタ13の直前位置には、図3に拡大して示す如きハニカム構造を有するフロースルー型の酸化触媒14が収容されており、この酸化触媒14には、前後方向に開通する多数の流路14a(セル)がセル壁14bにより画定されている。
【0024】
そして、後段のパティキュレートフィルタ13に担持せしめる触媒原料の単位体積当たりの貴金属量X[g/L]は、前段の酸化触媒14に担持せしめる触媒原料の単位体積当たりの貴金属量Y[g/L]よりも少なくしてある。
【0025】
ここで、前段の酸化触媒14に担持せしめる触媒原料の単位体積当たりの貴金属量Y[g/L]は、添加燃料により生じるHCガスを目標温度で支障なく酸化反応させ得るように適切に設定される一方、後段のパティキュレートフィルタ13に担持せしめる触媒原料の単位体積当たりの貴金属量X[g/L]は、後述する支障のない再生化が確保できる範囲内で前記貴金属量Y[g/L]より極力少なくなるように設定されることになる。
【0026】
また、ここに図示している例においては、エンジン制御コンピュータ(ECU:Electronic Control Unit)を成す制御装置15に、アクセル開度をディーゼルエンジン1の負荷として検出するアクセルセンサ16(負荷センサ)からのアクセル開度信号16aと、ディーゼルエンジン1の機関回転数を検出する回転センサ17からの回転数信号17aとが入力されるようになっており、これらのアクセル開度信号16a及び回転数信号17aに基づき、ディーゼルエンジン1の各気筒8に燃料を噴射する燃料噴射装置18に向け燃料噴射信号18aが出力されるようになっている。
【0027】
ここで、前記燃料噴射装置18は、各気筒8毎に装備される複数のインジェクタ19により構成されており、これら各インジェクタ19の電磁弁が前記燃料噴射信号18aにより適宜に開弁制御されて燃料の噴射タイミング(開弁時期)及び噴射量(開弁時間)が適切に制御されるようになっている。
【0028】
他方、前記制御装置15では、アクセル開度信号16a及び回転数信号17aに基づき通常モードの燃料噴射信号18aが決定されるようになっている一方、パティキュレートフィルタ13の再生制御を行う必要が生じた際に、通常モードから再生モードに切り替わり、圧縮上死点(クランク角0゜)付近で行われる燃料のメイン噴射に続いて圧縮上死点より遅い非着火のタイミング(開始時期がクランク角90゜〜120゜の範囲)でポスト噴射を行うような燃料噴射信号18aが決定されるようになっている。
【0029】
つまり、このようにメイン噴射に続いて圧縮上死点より遅い非着火のタイミングでポスト噴射が行われると、このポスト噴射により排気ガス9中に未燃の燃料(主としてHC:炭化水素)が添加されることになり、この未燃の燃料により生じたHCガスがパティキュレートフィルタ13表面の酸化触媒上で酸化反応し、その反応熱により触媒床温度が上昇してパティキュレートフィルタ13内のパティキュレートが燃焼除去されることになる。
【0030】
而して、パティキュレートフィルタ13の再生制御を行う必要が生じた際に、制御装置15にて再生モードが選択されて、制御装置15により燃料の噴射パターンが通常モードから再生モードに切り替えられ、メイン噴射に続き圧縮上死点より遅い非着火のタイミングでポスト噴射を行う噴射パターンが採用される結果、該ポスト噴射により排気ガス9中に未燃のまま添加された燃料が熱分解により高濃度のHCガスとなって酸化触媒14で酸化反応することにより反応熱を生じ、この反応熱により酸化触媒14を通過する排気ガス9が大幅に昇温され、この酸化触媒14を経て昇温した排気ガス9がパティキュレートフィルタ13に導入されることにより該パティキュレートフィルタ13の全域が高温化され、これによりパティキュレートが良好に燃焼除去されてパティキュレートフィルタ13の再生が図られることになる。
【0031】
ここで、補足して説明しておくと、もし仮にパティキュレートフィルタ13の前段に酸化触媒14が配置されていなかった場合には、燃料添加により生成された高濃度のHCガスがパティキュレートフィルタ13の触媒表面で酸化反応することになるが、このような形式での実質的な酸化反応はパティキュレートフィルタ13の後方部分に偏りがちであり、パティキュレートフィルタ13の後方部分ばかりが高温化して前方部分にパティキュレートの燃え残りが生じ易くなってしまう。
【0032】
これに対し、パティキュレートフィルタ13の前段に酸化触媒14を配置しておけば、該酸化触媒14中における酸化反応が後方部分に偏ってしまっても、そこを通過した排気ガス9の温度さえ高くできれば、該排気ガス9の導入によりパティキュレートフィルタ13を前方部分から後方部分にかけての全域に亘り高温化することが可能となるのである。
【0033】
そして、このようにパティキュレートフィルタ13の全域が高温化してパティキュレートの酸化処理が全域で良好に促進されると、その酸化処理に伴う反応熱でパティキュレートフィルタ13自身の触媒床温度が安定して高温維持されることになり、この結果、後段のパティキュレートフィルタ13に担持せしめる単位体積当たりの貴金属量X[g/L]を、前段の酸化触媒14に担持せしめる単位体積当たりの貴金属量Y[g/L]よりも少なくしても、捕集したパティキュレートを支障なく燃やし尽くしてパティキュレートフィルタ13の良好な再生化を図ることが可能となる。
【0034】
従って、上記形態例によれば、前段の酸化触媒14に担持せしめる触媒原料と同じ触媒原料を後段のパティキュレートフィルタ13に担持させていた従来方式と比較して、後段のパティキュレートフィルタ13に担持せしめる触媒原料に要するコストが安価なものとなり、触媒再生型のパティキュレートフィルタ13の前段に酸化触媒14を装備した排気浄化装置における実施コストを従来より著しく低減することができる。
【0035】
尚、本発明の排気浄化装置は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、先の形態例においては、燃料添加手段として燃料噴射装置を採用し、圧縮上死点付近で行われる燃料のメイン噴射に続いて圧縮上死点より遅い非着火のタイミングでポスト噴射を行うことで排気ガス中に燃料を添加するようにしているが、気筒内へのメイン噴射の時期を通常より遅らせることで排気ガス中に燃料を添加するようにしても良く、更には、このように気筒内への燃料噴射を制御して排気ガス中に未燃燃料分を多く残すことにより燃料添加を行う手段だけでなく、排気管の適宜位置(排気マニホールドでも可)に燃料添加手段としてインジェクタを貫通装着し、このインジェクタにより排気ガス中に燃料を直噴して添加するようにしても良いこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【0036】
【発明の効果】
上記した本発明の排気浄化装置によれば、前段の酸化触媒に担持せしめる触媒原料と同じ触媒原料を後段のパティキュレートフィルタに担持させていた従来方式と比較して、後段のパティキュレートフィルタに担持せしめる触媒原料に要するコストが安価なものとなり、触媒再生型のパティキュレートフィルタの前段に酸化触媒を装備した排気浄化装置における実施コストを従来より著しく低減することができるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を実施する形態の一例を示す概略図である。
【図2】図1のパティキュレートフィルタの構造を模式的に示す断面図である。
【図3】図1の酸化触媒の構造を一部を切り欠いて示す斜視図である。
【符号の説明】
1 ディーゼルエンジン(内燃機関)
8 気筒
9 排気ガス
12 フィルタケース
13 パティキュレートフィルタ
14 酸化触媒
18 燃料噴射装置(燃料添加手段)
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an exhaust emission control device.
[0002]
[Prior art]
Particulate matter (particulate matter) discharged from a diesel engine is mainly composed of soot made of carbonaceous matter and SOF content (Soluble Organic Fraction) made of high-boiling hydrocarbon components. The composition contains a small amount of sulfate (mist-like sulfuric acid component). As a measure to reduce this type of particulates, a particulate filter is installed in the middle of the exhaust pipe through which the exhaust gas flows. It has been done conventionally.
[0003]
This type of particulate filter has a porous honeycomb structure made of a ceramic such as cordierite, and the inlets of the flow paths partitioned in a lattice pattern are alternately sealed, and the inlets are not sealed. About the flow path, the exit is sealed, and only the exhaust gas which permeate | transmitted the porous thin wall which divides each flow path is discharged | emitted downstream.
[0004]
Then, the particulates in the exhaust gas are collected and deposited on the inner surface of the porous thin wall, so that the particulates are appropriately burned and removed before the exhaust resistance increases due to clogging. It is necessary to regenerate, but in normal diesel engine operating conditions, there are few opportunities to obtain exhaust temperatures that are high enough for the particulates to self-combust. For example, an appropriate amount for platinum-supported alumina A catalyst regeneration type particulate filter in which an oxidation catalyst formed by adding a rare earth element such as cerium is integrally supported is being put to practical use.
[0005]
That is, if such a catalyst regeneration type particulate filter is employed, the oxidation reaction of the collected particulates is promoted to lower the ignition temperature, and the particulates can be burned and removed even at an exhaust temperature lower than the conventional one. It becomes possible.
[0006]
However, even when such a catalyst regeneration type particulate filter is used, the trapped amount exceeds the particulate processing amount in the operation region where the exhaust temperature is low, so such a low exhaust gas. If the operation state at the temperature continues, the particulate filter may not be regenerated well, and the particulate filter may fall into an excessive collection state, and the particulate filter is in a stage where the amount of accumulated particulates has increased. It has been considered that the particulate filter is forcibly regenerated by adding fuel to the exhaust gas further upstream.
[0007]
That is, if fuel is added by post-injection or the like upstream of the particulate filter, the HC gas generated by the added fuel undergoes an oxidation reaction on the oxidation catalyst of the particulate filter, and the heat of reaction causes the catalyst bed temperature to increase. The particulates are burned out and the particulate filter is regenerated.
[0008]
A method for forcibly regenerating this type of particulate filter is also described in the following Patent Document 1 and Patent Document 2, which are unpublished prior applications.
[0009]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application No. 2001-355061 [Patent Document 2]
Japanese Patent Application No. 2002-20374
In addition, in an exhaust purification system equipped with a flow-through type oxidation catalyst in front of the particulate filter, particularly for the purpose of supporting the oxidation reaction of collected particulates, the HC gas is oxidized by the oxidation catalyst in the previous stage of the particulate filter. The reaction generates heat of reaction, and the exhaust gas heated by the reaction heat is introduced into the particulate filter, so that it is possible to achieve forced regeneration of the particulate filter from a lower exhaust temperature. .
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the past, it was usual to produce the oxidation catalyst supported on the particulate filter in the subsequent stage and the flow-through type oxidation catalyst in the previous stage with the same catalyst raw material, so platinum catalyst was to be supported on both. A large amount of precious metals such as these are required, and there is a problem that the implementation cost increases.
[0012]
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to reduce the implementation cost in an exhaust purification apparatus equipped with an oxidation catalyst in the previous stage of a catalyst regeneration type particulate filter.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides a filter case in the middle of an exhaust pipe through which exhaust gas from an internal combustion engine circulates. A flow-through type oxidation catalyst is accommodated in the front stage of the filter case, and a catalyst regeneration type partition is provided in the subsequent stage. In the exhaust gas purification apparatus containing the curate filter, the amount of noble metal per unit volume of the catalyst raw material supported on the downstream particulate filter is less than the amount of noble metal per unit volume of the catalyst raw material supported on the preceding oxidation catalyst , Fuel addition means for adding fuel to the exhaust gas upstream of the oxidation catalyst is provided .
[0014]
Thus, in this way, compared with the conventional method in which the same catalyst raw material as the catalyst raw material supported on the preceding stage oxidation catalyst is supported on the subsequent particulate filter, the catalyst supported on the subsequent particulate filter. The cost required for the raw material becomes low, and the implementation cost in the exhaust gas purification apparatus in which the oxidation catalyst is provided in the front stage of the catalyst regeneration type particulate filter is significantly reduced as compared with the prior art.
[0015]
On the other hand, with regard to the fact that the particulate filter can be regenerated without hindrance even if the same catalyst raw material as the catalyst raw material supported on the preceding oxidation catalyst is not supported on the subsequent particulate filter, the inventors have conducted intensive research. It has been confirmed through the process.
[0016]
That is, when the catalyst regeneration type particulate filter is equipped with an oxidation catalyst in the previous stage, the exhaust gas heated by the reaction heat generated by the oxidation reaction in the previous stage oxidation catalyst is introduced into the particulate filter, By introducing the exhaust gas whose temperature has been increased, the catalyst bed temperature of the particulate filter is increased from the front part to the rear part, and the oxidation treatment of the particulates is favorably promoted in the entire region.
[0017]
For this reason, in the latter-stage particulate filter, its own catalyst bed temperature is stably maintained at a high temperature by the reaction heat accompanying the particulate oxidation treatment performed in the entire region, and is supported on the latter-stage particulate filter. Even if the amount of the precious metal per unit volume is smaller than that of the preceding oxidation catalyst side, the collected particulates can be burned out without any trouble, and the particulate filter can be regenerated well.
[0018]
In the present invention, employing a fuel injector for injecting fuel into each cylinder of the internal combustion engine as fuel addition means, leaving a lot of unburned fuel by controlling the fuel injection into the cylinder in the exhaust gas Thus, the fuel may be added.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0020]
1 to 3 show an example of an embodiment for carrying out the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a diesel engine equipped with a turbocharger 2, and intake air 4 guided from an air cleaner 3 is an intake pipe 5. And the intake air 4 pressurized by the compressor 2a is sent to the intercooler 6 to be cooled, and the intake air 4 further flows from the intercooler 6 to the intake manifold 7. It is guided and distributed to each cylinder 8 of the diesel engine 1 (the case of in-line 6 cylinders is illustrated in FIG. 1).
[0021]
Further, the exhaust gas 9 discharged from each cylinder 8 of the diesel engine 1 is sent to the turbine 2b of the turbocharger 2 through the exhaust manifold 10, and the exhaust gas 9 that has driven the turbine 2b passes through the exhaust pipe 11. It is designed to be discharged outside the vehicle.
[0022]
A filter case 12 is interposed in the middle of the exhaust pipe 11, and a catalyst regeneration type particulate filter 13 that integrally carries an oxidation catalyst is provided in the rear stage in the filter case 12. As shown schematically in FIG. 2, the particulate filter 13 has a porous honeycomb structure made of ceramic, and each flow path 13 a (cell) partitioned in a lattice shape. The flow passages 13a in which the inlets are alternately sealed and the entrances are not sealed are sealed in the outlets, and permeate through the porous thin walls 13b partitioning the flow passages 13a. Only the exhaust gas 9 is discharged downstream.
[0023]
A flow-through type oxidation catalyst 14 having a honeycomb structure as shown in an enlarged view in FIG. 3 is accommodated in the filter case 12 immediately before the particulate filter 13. A large number of flow paths 14a (cells) opened in the direction are defined by the cell walls 14b.
[0024]
Then, the amount X [g / L] of noble metal per unit volume of the catalyst raw material supported on the particulate filter 13 at the subsequent stage is the amount Y [g / L of noble metal per unit volume of the catalyst raw material supported on the preceding oxidation catalyst 14. ].
[0025]
Here, the amount of noble metal Y [g / L] per unit volume of the catalyst raw material supported on the preceding oxidation catalyst 14 is appropriately set so that the HC gas generated by the added fuel can be oxidized at the target temperature without any trouble. On the other hand, the amount X [g / L] of the noble metal per unit volume of the catalyst raw material supported on the particulate filter 13 in the latter stage is within the range in which the regeneration without any trouble described later can be secured. ] Is set to be less as much as possible.
[0026]
In the example shown here, a control device 15 constituting an engine control computer (ECU: Electronic Control Unit) is connected to an accelerator sensor 16 (load sensor) that detects the accelerator opening as a load of the diesel engine 1. An accelerator opening signal 16a and a rotation speed signal 17a from a rotation sensor 17 that detects the engine rotation speed of the diesel engine 1 are input. The accelerator opening signal 16a and the rotation speed signal 17a are input to the accelerator opening signal 16a. Based on this, a fuel injection signal 18 a is output to a fuel injection device 18 that injects fuel into each cylinder 8 of the diesel engine 1.
[0027]
Here, the fuel injection device 18 is composed of a plurality of injectors 19 provided for each cylinder 8, and the electromagnetic valves of these injectors 19 are appropriately controlled to open by the fuel injection signal 18a. The injection timing (valve opening timing) and the injection amount (valve opening time) are appropriately controlled.
[0028]
On the other hand, in the control device 15, the fuel injection signal 18a in the normal mode is determined based on the accelerator opening signal 16a and the rotation speed signal 17a. On the other hand, it is necessary to perform regeneration control of the particulate filter 13. In this case, the mode is switched from the normal mode to the regeneration mode, and the non-ignition timing (start timing is 90 ° crank angle) after the main injection of fuel performed near the compression top dead center (crank angle 0 °). The fuel injection signal 18a is determined so as to perform the post-injection in the range of .degree.
[0029]
That is, when post-injection is performed at a non-ignition timing later than the compression top dead center following main injection, unburned fuel (mainly HC: hydrocarbon) is added to the exhaust gas 9 by this post-injection. As a result, the HC gas generated by the unburned fuel undergoes an oxidation reaction on the oxidation catalyst on the surface of the particulate filter 13, and the catalyst bed temperature rises due to the reaction heat, thereby causing the particulate matter in the particulate filter 13. Will be burned off.
[0030]
Thus, when it becomes necessary to perform regeneration control of the particulate filter 13, the regeneration mode is selected by the control device 15, and the fuel injection pattern is switched from the normal mode to the regeneration mode by the control device 15. As a result of adopting an injection pattern in which post-injection is performed at the timing of non-ignition later than the compression top dead center following main injection, fuel added unburned into exhaust gas 9 by the post-injection is highly concentrated by thermal decomposition As a result, the exhaust gas 9 passing through the oxidation catalyst 14 is significantly heated by the oxidation reaction by the oxidation catalyst 14 and is heated by the oxidation catalyst 14. When the gas 9 is introduced into the particulate filter 13, the entire area of the particulate filter 13 is heated to a high temperature. It is satisfactorily burned off so that the regeneration of the particulate filter 13 is achieved.
[0031]
Here, if it supplementarily demonstrates, if the oxidation catalyst 14 is not arrange | positioned in the front | former stage of the particulate filter 13, the high concentration HC gas produced | generated by fuel addition will be the particulate filter 13. However, the substantial oxidation reaction in this type tends to be biased toward the rear part of the particulate filter 13, and only the rear part of the particulate filter 13 is heated to the front. Particulate burnout is likely to occur in the part.
[0032]
On the other hand, if the oxidation catalyst 14 is arranged in front of the particulate filter 13, even if the oxidation reaction in the oxidation catalyst 14 is biased toward the rear part, the temperature of the exhaust gas 9 passing therethrough is high. If possible, the introduction of the exhaust gas 9 makes it possible to increase the temperature of the particulate filter 13 over the entire region from the front portion to the rear portion.
[0033]
Then, when the temperature of the entire area of the particulate filter 13 is increased and the oxidation process of the particulates is favorably promoted throughout the entire area, the catalyst bed temperature of the particulate filter 13 itself is stabilized by the reaction heat accompanying the oxidation process. As a result, the noble metal amount X [g / L] per unit volume supported on the subsequent particulate filter 13 is changed to the noble metal amount Y per unit volume supported on the preceding oxidation catalyst 14. Even if the amount is less than [g / L], the collected particulates can be burned out without any hindrance, and the particulate filter 13 can be favorably regenerated.
[0034]
Therefore, according to the above-described embodiment, the same catalyst raw material as the catalyst raw material supported on the preceding oxidation catalyst 14 is supported on the subsequent particulate filter 13 as compared with the conventional method in which the latter particulate filter 13 supports the same catalyst raw material. The cost required for the catalyst raw material to be squeezed becomes low, and the implementation cost in the exhaust gas purification apparatus in which the oxidation catalyst 14 is provided in the preceding stage of the catalyst regeneration type particulate filter 13 can be significantly reduced.
[0035]
The exhaust emission control device of the present invention is not limited to the above-described embodiment. In the above embodiment, the fuel injection device is used as the fuel addition means, and the fuel is performed near the compression top dead center. Fuel is added to the exhaust gas by performing post-injection at a timing of non-ignition later than the compression top dead center following the main injection of the engine, but the timing of main injection into the cylinder is delayed from normal The fuel may be added to the exhaust gas, and only the means for adding fuel by controlling the fuel injection into the cylinder and leaving a large amount of unburned fuel in the exhaust gas. In addition, an injector may be provided as a fuel addition means at an appropriate position of the exhaust pipe (or an exhaust manifold is acceptable), and fuel may be directly injected into the exhaust gas by this injector, It is of course that various changes and modifications may be made without departing from the scope and spirit of the present invention.
[0036]
【The invention's effect】
According to the above-described exhaust purification apparatus of the present invention, the same catalyst raw material as the catalyst raw material to be carried on the preceding oxidation catalyst is carried on the subsequent particulate filter as compared with the conventional method in which the latter particulate filter is carried. The cost required for the catalyst raw material to be reduced is low, and it is possible to achieve an excellent effect that the implementation cost in the exhaust purification apparatus equipped with an oxidation catalyst in the previous stage of the catalyst regeneration type particulate filter can be remarkably reduced as compared with the prior art.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing an example of an embodiment for carrying out the present invention.
2 is a cross-sectional view schematically showing the structure of the particulate filter shown in FIG. 1. FIG.
FIG. 3 is a perspective view showing the structure of the oxidation catalyst of FIG. 1 with a part cut away.
[Explanation of symbols]
1 Diesel engine (internal combustion engine)
8 cylinder 9 exhaust gas 12 filter case 13 particulate filter 14 oxidation catalyst 18 fuel injection device (fuel addition means)

Claims (2)

内燃機関からの排気ガスが流通する排気管の途中にフィルタケースを介装し、該フィルタケース内の前段にフロースルー型の酸化触媒を収容し且つその後段に触媒再生型のパティキュレートフィルタを収容した排気浄化装置において、後段のパティキュレートフィルタに担持せしめる触媒原料の単位体積当たりの貴金属量を、前段の酸化触媒に担持せしめる触媒原料の単位体積当たりの貴金属量よりも少なくし、前記酸化触媒より上流側で排気ガス中に燃料を添加する燃料添加手段を備えたことを特徴とする排気浄化装置。A filter case is placed in the middle of an exhaust pipe through which exhaust gas from the internal combustion engine flows, and a flow-through type oxidation catalyst is accommodated in the front stage of the filter case, and a catalyst regeneration type particulate filter is accommodated in the subsequent stage. In the exhaust gas purification apparatus, the amount of the noble metal per unit volume of the catalyst raw material supported on the particulate filter in the subsequent stage is less than the amount of the noble metal per unit volume of the catalyst raw material supported on the preceding oxidation catalyst. An exhaust emission control device comprising fuel addition means for adding fuel to exhaust gas upstream . 内燃機関の各気筒に燃料を噴射する燃料噴射装置を燃料添加手段として採用し、気筒内への燃料噴射を制御して排気ガス中に未燃燃料分を多く残すことで燃料添加を実行するように構成したことを特徴とする請求項に記載の排気浄化装置。A fuel injection device that injects fuel into each cylinder of the internal combustion engine is adopted as a fuel addition means, and fuel addition is performed by controlling fuel injection into the cylinder and leaving a large amount of unburned fuel in the exhaust gas. The exhaust emission control device according to claim 1 , wherein the exhaust purification device is configured as described above.
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