JP2005163699A - Particulate filter regeneration method - Google Patents
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Abstract
【課題】パティキュレートフィルタの酸化触媒上で添加HCが処理しきれなくなるような事態を確実に回避し得るようにしたパティキュレートフィルタの再生方法を提供する。
【解決手段】排気管4途中に装備した触媒再生型のパティキュレートフィルタ6より上流側で排出ガス3中にHCを添加し、その添加HCが触媒上で酸化反応した時の反応熱により捕集済みパティキュレートを燃焼させてパティキュレートフィルタ6の強制再生を図る方法に関し、HC添加を制御することでフィルタ床温度をパティキュレートの自己燃焼温度より低い触媒活性温度以上の温度条件で所要時間に亘り保持し、これによりパティキュレートの大半を触媒作用による自己着火からの自然延焼で緩慢に焼却せしめ、然る後、更なるHC添加によりフィルタ床温度をパティキュレートの自己燃焼温度以上に昇温させて仕上げ焼却する。
【選択図】図1The present invention provides a particulate filter regeneration method capable of reliably avoiding a situation in which added HC cannot be completely processed on an oxidation catalyst of a particulate filter.
SOLUTION: HC is added to exhaust gas 3 upstream of a catalyst regeneration type particulate filter 6 installed in the middle of an exhaust pipe 4 and collected by reaction heat when the added HC undergoes an oxidation reaction on the catalyst. With regard to a method for forcibly regenerating the particulate filter 6 by burning the spent particulates, the filter bed temperature is controlled over the required time under a temperature condition higher than the catalyst activation temperature lower than the self-combustion temperature of the particulates by controlling the addition of HC. By this, most of the particulates are slowly incinerated by spontaneous fire from self-ignition by catalysis, and after that, the filter bed temperature is raised above the self-combustion temperature of the particulates by further HC addition. Finish incineration.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、パティキュレートフィルタの再生方法に関するものである。 The present invention relates to a method for regenerating a particulate filter.
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、排出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。 Particulate matter (particulate matter) discharged from a diesel engine is mainly composed of soot composed of carbonaceous matter and SOF content (Soluble Organic Fraction) composed of high-boiling hydrocarbon components. The composition contains a small amount of sulfate (mist-like sulfuric acid component). As a measure to reduce this kind 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.
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出ガスのみが下流側へ排出されるようにしてある。 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.
そして、排出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。 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.
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。 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.
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出ガス中にHC(炭化水素)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。 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 to perform forced regeneration of the particulate filter by adding HC (hydrocarbon) to the exhaust gas further upstream.
つまり、パティキュレートフィルタより上流側でHCを添加すれば、その添加されたHC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、その反応熱によりフィルタ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。 In other words, if HC is added upstream of the particulate filter, the added HC undergoes an oxidation reaction on the oxidation catalyst of the particulate filter, and the heat of reaction raises the filter bed temperature and burns out the particulate. Thus, regeneration of the particulate filter is achieved.
尚、この種のパティキュレートフィルタの積極的な強制再生を図る方法に関しては、下記の特許文献1や特許文献2にも取り上げられており、これらの文献中の説明では、エンジンの燃料噴射装置に対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HC添加を実行するようにしている。
しかしながら、従来においては、フィルタ床温度を捕集済みパティキュレートの自己燃焼温度(約600℃程度)まで上昇させるのに必要な量のHC添加を最初から実行し、これ以降はフィルタ床温度を自己燃焼温度に保持するべく初期のHC添加量より少し減らした量でHC添加を継続してパティキュレートフィルタを強制再生するようにしていたため、パティキュレートフィルタの多孔質薄壁に対するパティキュレートの接触部分が、約600℃程度の高温下で酸化触媒の助勢を受けて数分のうちに先行焼却されてしまい、ここに大きな隙間が形成されることでパティキュレートの堆積層が浮き上がり且つバラバラに分断され、排出ガスの流れにより多孔質薄壁から剥がれて各流路の後方に吹き溜まり、その吹き溜まったパティキュレートが異常燃焼を起こす結果、この異常燃焼による過熱でパティキュレートフィルタに触媒劣化を招く虞れがあった。 However, conventionally, the amount of HC required to raise the filter bed temperature to the self-combustion temperature of the collected particulates (about 600 ° C.) is executed from the beginning. Since the particulate filter was forcibly regenerated by continuing to add HC with an amount slightly reduced from the initial HC addition amount to maintain the combustion temperature, the contact portion of the particulate filter with the porous thin wall of the particulate filter In this case, it is burned in advance within a few minutes with the assistance of the oxidation catalyst at a high temperature of about 600 ° C., and a large gap is formed here, so that the particulate deposition layer is lifted and divided apart, It is peeled off from the porous thin wall by the flow of exhaust gas and blown up behind each flow path. Results causes abnormal combustion, there is a possibility of causing deterioration of the catalyst on the particulate filter by overheating due to the abnormal combustion.
本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、パティキュレートの異常燃焼を未然に回避してパティキュレートフィルタに触媒劣化を招く虞れを解消することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to eliminate abnormal combustion of particulates and to eliminate the possibility of causing catalyst deterioration in the particulate filter.
本発明は、排気管途中に装備した触媒再生型のパティキュレートフィルタより上流側で排出ガス中にHCを添加し、その添加HCが触媒上で酸化反応した時の反応熱により捕集済みパティキュレートを燃焼させてパティキュレートフィルタの強制再生を図る方法において、HC添加を制御することでフィルタ床温度をパティキュレートの自己燃焼温度より低い触媒活性温度以上の温度条件で所要時間に亘り保持し、これによりパティキュレートの大半を触媒作用による自己着火からの自然延焼で緩慢に焼却せしめ、然る後、更なるHC添加によりフィルタ床温度をパティキュレートの自己燃焼温度以上に昇温させて仕上げ焼却することを特徴とするものである。 The present invention adds HC to the exhaust gas upstream of the catalyst regeneration type particulate filter equipped in the middle of the exhaust pipe, and the particulates collected by the reaction heat when the added HC undergoes an oxidation reaction on the catalyst. In the method for forcibly regenerating the particulate filter by burning the particulate filter, by controlling the addition of HC, the filter bed temperature is maintained for a required time at a temperature condition higher than the catalyst activation temperature lower than the particulate self-combustion temperature. The majority of the particulates are slowly incinerated by spontaneous fire from self-ignition by catalysis, and after that, the filter bed temperature is raised above the self-combustion temperature of the particulates by further HC addition and finish incineration It is characterized by.
而して、このようにすれば、パティキュレートの大半が自然延焼により緩慢に焼却されていき、一気に燃やし尽くせる量まで減少したところで自己燃焼温度で仕上げ焼却されることになるので、従来の如きパティキュレートの堆積層が多孔質薄壁から剥がれて各流路の後方に吹き溜まるような現象が起こらなくなり、パティキュレートの異常燃焼が未然に回避されることになる。 Thus, in this way, most of the particulates are slowly incinerated by natural fire spreading, and when they are reduced to the amount that can be burned out at once, they are finished incinerated at the self-combustion temperature. The phenomenon that the deposited layer of the curate is peeled off from the porous thin wall and accumulated behind each flow path does not occur, and abnormal combustion of the particulate is avoided beforehand.
即ち、パティキュレートの自然延焼も酸化触媒の助勢により多孔質薄壁の触媒表面に沿って進行することになるが、最初から高温の自己燃焼温度まで上昇させた場合の如き大きな隙間が多孔質薄壁との間に急速に形成されてしまう現象が起こらず、その所々が多孔質薄壁に接触したまま堆積場所に留まりつつ自然延焼が緩慢に進行していくことになる。 In other words, the spontaneous spread of particulates also proceeds along the catalyst surface of the porous thin wall with the aid of the oxidation catalyst, but a large gap as in the case where the temperature is increased from the beginning to the high self-combustion temperature is lost. The phenomenon of rapid formation with the wall does not occur, and the natural fire spreads slowly while staying at the deposition site while the portions are in contact with the porous thin wall.
そして、パティキュレートフィルタの多孔質薄壁に堆積しているパティキュレートは、多孔質薄壁からの浮き上がりや分断を起こさずにその層厚が徐々に薄くなるように燃えていき、パティキュレートの大半が自然延焼により焼却されたところで自己燃焼温度で仕上げ焼却されて一気に燃やし尽くされることになる。 Particulates deposited on the porous thin wall of the particulate filter burn so that the layer thickness gradually decreases without raising or dividing from the porous thin wall, and most of the particulates. When it is incinerated by natural fire spreading, it is incinerated at the self-combustion temperature and burned out at once.
尚、パティキュレートの大半を触媒作用による自己着火からの自然延焼により緩慢に焼却させているので、パティキュレートの自己着火や仕上げ焼却を促すようなHC添加を限定的に実行するだけで済み、これによりHC添加量が必要最小限に抑制されて燃費の悪化が極力回避されることになる。 Since most of the particulates are slowly incinerated by spontaneous fire from self-ignition by catalysis, it is only necessary to carry out limited addition of HC to promote self-ignition of particulates and finish incineration. Thus, the amount of HC added is suppressed to the necessary minimum, and deterioration of fuel consumption is avoided as much as possible.
また、本発明においては、パティキュレートの大半を自然延焼により緩慢に焼却させるための温度条件に昇温させるにあたり、当該温度条件に満たない所定温度まではメイン噴射直後の燃焼可能なタイミングでのアフタ噴射、又は該アフタ噴射と排気絞りを併用することにより昇温し、次いで、圧縮上死点後90〜120゜付近でポスト噴射を行うことによりHC添加してパティキュレートフィルタにHCミストを含浸せしめ、然る後、圧縮上死点後50〜70゜付近でポスト噴射を行うことにより前記温度条件まで昇温させることが好ましい。 Further, in the present invention, when raising the temperature to a temperature condition for slowly incinerating most of the particulates by natural flame spread, the after-treatment at a combustible timing immediately after the main injection up to a predetermined temperature that does not satisfy the temperature condition. Increase the temperature by injection or by using the after injection and exhaust throttle together, and then add HC by post-injection around 90-120 ° after compression top dead center to impregnate the particulate filter with HC mist. After that, it is preferable to raise the temperature to the above temperature condition by performing post-injection around 50 to 70 ° after compression top dead center.
更に、本発明をより具体的に実施するに際しては、パティキュレートの大半を自然延焼により緩慢に焼却させるための温度条件が約350〜580℃であることが好ましく、また、パティキュレートを仕上げ焼却させるための更なるHC添加を、圧縮上死点後50〜120゜付近でのポスト噴射により行うと良い。 Furthermore, when more specifically practicing the present invention, it is preferable that the temperature condition for slowly incinerating most of the particulates by natural fire is about 350 to 580 ° C., and the particulates are finish incinerated. Further HC addition for this purpose may be performed by post-injection around 50 to 120 ° after compression top dead center.
上記した本発明のパティキュレートフィルタの再生方法によれば、パティキュレートの堆積層が多孔質薄壁から剥がれて各流路の後方に吹き溜まるような現象が起こらなくなり、その吹き溜まったパティキュレートの異常燃焼を未然に回避することができるので、この異常燃焼による過熱でパティキュレートフィルタに触媒劣化を招く虞れを解消することができ、しかも、パティキュレートの自己着火や仕上げ焼却を促すようなHC添加を限定的に実行するだけで済むので、HC添加量を必要最小限に抑制することができて燃費の悪化を極力回避することもできる等種々の優れた効果を奏し得る。 According to the above-described method for regenerating a particulate filter of the present invention, a phenomenon in which a particulate deposition layer is peeled off from a porous thin wall and blown up behind each flow path does not occur. Since abnormal combustion can be avoided in advance, the possibility of catalyst deterioration in the particulate filter due to overheating due to this abnormal combustion can be eliminated, and HC that promotes self-ignition of particulates and finish incineration Since the addition only needs to be executed in a limited manner, various excellent effects can be obtained, such as the amount of HC added can be suppressed to the minimum necessary and deterioration of fuel consumption can be avoided as much as possible.
以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1〜図3は本発明を実施する形態の一例を示すもので、本形態例のパティキュレートフィルタの再生方法においては、図1に示す如く、自動車のディーゼルエンジン1から排気マニホールド2を介して排出された排出ガス3が流通している排気管4のマフラ5内に、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6を収容させた場合(パティキュレートフィルタ6の前段に酸化触媒が別途配置することも可)を例示しており、該パティキュレートフィルタ6を抱持するフィルタケース7がマフラ5の外筒を成すようになっている。
1 to 3 show an example of an embodiment of the present invention. In the particulate filter regeneration method of the present embodiment, as shown in FIG. 1, an
即ち、このフィルタケース7の内部には、図2に拡大して示す如きパティキュレートフィルタ6が収容されており、このパティキュレートフィルタ6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6a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6a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6aを区画する多孔質薄壁6bを透過した排出ガス3のみが下流側へ排出されるようにしてある。
That is, a
そして、ここに図示している例では、フィルタケース7の出口側に温度センサ8が装備され、該温度センサ8の検出信号8aがエンジン制御コンピュータ(ECU:Electronic Control Unit)を成す制御装置9に対し入力されるようになっており、この制御装置9においては、温度センサ8の検出値をフィルタ床温度の代用値として、以下に詳述する如きパティキュレートフィルタ6の強制再生におけるHC添加制御に利用するようにしてある。
In the example shown here, a temperature sensor 8 is provided on the outlet side of the
また、この制御装置9は、エンジン制御コンピュータを兼ねていることから燃料の噴射に関する制御も担うようになっており、より具体的には、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11(負荷センサ)からのアクセル開度信号11a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12からの回転数信号12aとに基づき、ディーゼルエンジン1の各気筒に燃料を噴射する燃料噴射装置10に向け燃料噴射信号10aが出力されるようになっている。
Further, since the
ここで、前記燃料噴射装置10は、各気筒毎に装備される複数のインジェクタにより構成されており、これら各インジェクタの電磁弁が前記燃料噴射信号10aにより適宜に開弁制御されて燃料の噴射タイミング及び噴射量が適切に制御されるようになっている。
Here, the
他方、前記制御装置9では、アクセル開度信号11a及び回転数信号12aに基づき通常モードの燃料噴射信号10a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6の強制再生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適宜なタイミングでポスト噴射を行うような噴射パターンの燃料噴射信号10aが決定されるようになっている。
On the other hand, in the
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出ガス3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、この未燃の燃料がパティキュレートフィルタ6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6内のパティキュレートが燃焼除去されることになる。
That is, when post injection is performed at a timing later than the compression top dead center following main injection, unburned fuel (mainly HC: hydrocarbon) is added to the
ただし、本形態例においては、パティキュレートフィルタ6に堆積したパティキュレートが、自己燃焼温度(約600℃程度)より低い触媒活性温度以上の温度条件(約350〜580℃)でパティキュレートが自然延焼していくという知見に基づき、前記制御装置9によりポスト噴射(HC添加)を制御することでフィルタ床温度を前記温度条件で所要時間に亘り保持し、これによりパティキュレートの大半を触媒作用による自己着火からの自然延焼で緩慢に焼却せしめ、然る後、更なるHC添加によりフィルタ床温度をパティキュレートの自己燃焼温度まで昇温させて仕上げ焼却するようにしている。
However, in this embodiment, the particulates spontaneously spread under a temperature condition (about 350 to 580 ° C.) where the particulates deposited on the
また、再生モードに切り替わった際に、パティキュレートを自然延焼させるための温度条件に満たない場合には、制御装置9からの燃料噴射信号10aにより、燃料噴射装置10にメイン噴射直後の燃焼可能なタイミングでアフタ噴射を実行させると共に、制御装置9からの開度指令信号13aにより、パティキュレートフィルタ6の上流側にある排気ブレーキ13を排気絞り手段として絞り込ませるようにしてある。
Further, when the temperature condition for spontaneously spreading the particulates is not satisfied when the regeneration mode is switched, the
而して、パティキュレートフィルタ6の強制再生が必要となった際に、制御装置9が通常モードから再生モードに切り替わると、パティキュレートを自然延焼させるための温度条件(約350〜580℃)に満たない所定温度(約240℃)までは、燃料噴射装置10によるアフタ噴射が実行され、アフタ噴射による燃料が出力に転換され難いタイミングで燃焼することでディーゼルエンジン1の熱効率が下がり、燃料の発熱量のうちの動力に利用されない熱量が増えて排気温度の上昇が図られる。
Thus, when forced regeneration of the
また、このアフタ噴射の実行に対応して排気ブレーキ13も絞り込まれると更に良く、これより上流側の排出ガス3が昇圧されることで排気温度が上昇され、しかも、排気抵抗が高まることにより気筒内に比較的温度の低い吸気が流入し難くなって比較的温度の高い排出ガス3の残留量が増加し、この比較的温度の高い排出ガス3を多く含む気筒内の空気が次の圧縮行程で圧縮されて爆発行程を迎えることでも更なる排気温度の上昇が図られる。
Further, it is better that the
そして、これらのアフタ噴射及び排気絞りにより排出ガス3が所定温度まで昇温したら、圧縮上死点後90〜120゜付近の比較的遅いタイミングでポスト噴射を約5〜10秒程度行い、これにより排出ガス3中に添加されたHCミストをパティキュレートフィルタ6に含浸せしめ、然る後、圧縮上死点後50〜70゜付近の比較的早いタイミングでポスト噴射を約5秒程度行うことで排出ガス3の温度を約350〜400℃程度まで昇温させる。
When the
即ち、圧縮上死点後50〜70゜付近の比較的早いタイミングでポスト噴射を実行すると、該ポスト噴射の燃料が気筒内で着火して排出ガス3の温度が約350〜400℃程度まで高まることになる。
That is, when post injection is executed at a relatively early timing around 50 to 70 ° after compression top dead center, the fuel of the post injection is ignited in the cylinder and the temperature of the
この結果、約350〜400℃程度まで昇温した排出ガス3の熱で前記のパティキュレートフィルタ6に含浸させたHCミストが酸化反応し、その反応熱により一気にフィルタ床温度が上昇して捕集済みパティキュレートが触媒作用により自己着火し、ここから自然延焼により緩慢に燃え広がっていくことになる。
As a result, the HC mist impregnated in the
そして、パティキュレートの自然延焼が本格化するまで前記アフタ噴射及び排気絞りを適宜に併用しながら自然延焼に必要な温度条件を所要時間に亘り保持し、これによりパティキュレートの大半を自然延焼により緩慢に焼却させる。 And until the natural flame spread of particulates becomes full-scale, the temperature conditions necessary for the natural flame spread are maintained for the required time while appropriately using the after-injection and the exhaust throttle, thereby slowing the majority of the particulates by the natural flame spread. Incinerate.
然る後、パティキュレートフィルタ6の出口温度が350℃を超え、図3にグラフで示す如く、パティキュレートフィルタ6の酸化触媒のHC浄化率が100%を超える温度以上となっていることが温度センサ8の検出値に基づいて確認されたら、圧縮上死点後50〜120゜付近のタイミングで更なるポスト噴射を行い、これによりフィルタ床温度をパティキュレートの約600℃程度の自己燃焼温度まで昇温させて仕上げ焼却させる。
Thereafter, the temperature at which the outlet temperature of the
このようにパティキュレートフィルタ6の強制再生を実行すれば、パティキュレートの大半が自然延焼により緩慢に焼却されていき、一気に燃やし尽くせる量まで減少したところで自己燃焼温度で仕上げ焼却されることになるので、従来の如きパティキュレートの堆積層が多孔質薄壁6bから剥がれて各流路6aの後方に吹き溜まるような現象が起こらなくなり、パティキュレートの異常燃焼が未然に回避されることになる。
If forced regeneration of the
即ち、従来においては、最初から高温の自己燃焼温度まで上昇させて一気にパティキュレートを焼却しようとしていたため、図4に模式的に示す如く、黒塗りで示す捕集済みパティキュレートの多孔質薄壁6bに対する接触部分が、約600℃程度の高温下で酸化触媒の助勢を受けて数分のうちに先行焼却されてしまい、ここに大きな隙間が形成されることでパティキュレートの堆積層が浮き上がり且つバラバラに分断され、次いで、図5に模式的に示す如く、排出ガス3の流れにより多孔質薄壁6bから剥がれて各流路6aの後方に吹き溜まり、その吹き溜まったパティキュレートが異常燃焼を起こす虞れがあった。
That is, in the prior art, since the particulates were tried to be incinerated at once by raising the temperature to the high self-combustion temperature from the beginning, as shown schematically in FIG. 4, the porous thin wall of the collected particulates shown in black The contact portion with respect to 6b is pre-incinerated within a few minutes with the assistance of the oxidation catalyst at a high temperature of about 600 ° C., and a large gap is formed here, so that the particulate deposition layer rises and Next, as shown schematically in FIG. 5, the gas is separated from the porous thin wall 6b by the flow of the
これに対し、パティキュレートの自然延焼も酸化触媒の助勢により多孔質薄壁6bの触媒表面に沿って進行することになるが、最初から高温の自己燃焼温度まで上昇させた場合の如き大きな隙間が多孔質薄壁6bとの間に急速に形成されてしまう現象が起こらず、その所々が多孔質薄壁6bに接触したまま堆積場所に留まりつつ自然延焼が緩慢に進行していくことになる。 On the other hand, the spontaneous spreading of particulates also proceeds along the catalyst surface of the porous thin wall 6b with the aid of the oxidation catalyst, but there is a large gap as in the case where the temperature is raised from the beginning to the high self-combustion temperature. The phenomenon of rapid formation between the porous thin wall 6b does not occur, and natural fire spread proceeds slowly while the portions remain in contact with the porous thin wall 6b and remain at the deposition site.
そして、パティキュレートフィルタ6の多孔質薄壁6bに堆積しているパティキュレートは、図6〜図8に模式的に示す如く、多孔質薄壁6bからの浮き上がりや分断を起こさずにその層厚が徐々に薄くなるように燃えていき、図中に黒塗りで示すパティキュレートの大半が自然延焼により焼却されたところで自己燃焼温度で仕上げ焼却されて一気に燃やし尽くされることになる。尚、例え仕上げ燃焼で、再度図4、5の現象が起こっても、後部に溜まる煤量が少いため、触媒が熱劣化するほどの高温にはならない。
Then, the particulates deposited on the porous thin wall 6b of the
従って、上記形態例によれば、パティキュレートの堆積層が多孔質薄壁6bから剥がれて各流路6aの後方に吹き溜まるような現象が起こらなくなり、その吹き溜まったパティキュレートの異常燃焼を未然に回避することができるので、この異常燃焼による過熱でパティキュレートフィルタ6に触媒劣化を招く虞れを解消することができる。
Therefore, according to the above-described embodiment, a phenomenon in which the particulate deposition layer is peeled off from the porous thin wall 6b and sprayed to the rear of each
しかも、パティキュレートの大半を触媒作用によるHCの酸化熱による自己着火からの自然延焼により緩慢に焼却させているので、パティキュレートの自己着火や仕上げ焼却を促すようなHC添加を限定的に実行するだけで済み、これによりHC添加量を必要最小限に抑制することができて燃費の悪化を極力回避することもできる。 In addition, since most of the particulates are slowly incinerated by spontaneous fire from self-ignition due to the oxidative heat of HC by catalysis, HC addition that promotes self-ignition of particulates and finish incineration is limitedly performed. Thus, the amount of HC added can be suppressed to the minimum necessary, and the deterioration of fuel consumption can be avoided as much as possible.
尚、本発明のパティキュレートフィルタの再生方法は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、パティキュレートフィルタより上流側で排出ガス中にHCを添加する手段として、燃料噴射装置の噴射パターンを切り替えることによりメイン噴射に続いて圧縮上死点より遅い着火しないタイミングでポスト噴射を行う場合を例示しているが、この種のHC添加の手段としては、例えば、排気マニホールドから排気管にかけての排気流路中における何れかの場所にHC添加用のインジェクタを別途配設し、このインジェクタによりHCを排出ガス中に添加することも可能であること、また、排気流量を適宜に絞り込む排気絞り手段には必ずしも排気ブレーキを利用しなくても良く、排気管の途中に排気絞り弁を別途配設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。 The method for regenerating a particulate filter according to the present invention is not limited to the above-described embodiment. As a means for adding HC to the exhaust gas upstream of the particulate filter, the injection pattern of the fuel injection device is used. As an example of this type of HC addition, for example, from the exhaust manifold to the exhaust pipe, the post injection is performed at a timing that does not ignite later than the compression top dead center following the main injection. It is possible to separately provide an injector for adding HC at any location in the exhaust flow path, and to add HC to the exhaust gas by this injector, and to reduce the exhaust flow rate appropriately It is not always necessary to use an exhaust brake, and an exhaust throttle valve may be separately provided in the middle of the exhaust pipe. It, other, can of course be modified in various ways without departing from the gist of the present invention.
3 排出ガス
4 排気管
6 パティキュレートフィルタ
8 温度センサ
8a 検出信号
9 制御装置
10 燃料噴射装置
10a 燃料噴射信号
13 排気ブレーキ
13a 開度指令信号
3
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