JPH09222009A - 内燃機関の排気微粒子浄化装置 - Google Patents
内燃機関の排気微粒子浄化装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】アイドリング時など、排気温度が特に低い運転
条件においても、再生に長時間を要したり、電力供給量
を増大させることなく、フィルタの再生を良好に行うこ
とのできる内燃機関の排気微粒子浄化装置を提供する。 【解決手段】 内燃機関の排気流路途中に設けられて排
気中に含まれる微粒子を捕集する触媒担持フィルタ３
の、排気の流れに対して上流側に触媒コンバータ２を設
け、該触媒コンバータ２に電気的に発熱して触媒コンバ
ータ２の触媒を部分的に活性化することのできる部分加
熱ヒータ２１を付設する。排気温度が触媒活性化温度よ
りも低い運転条件でフィルタ３の再生を行う場合には、
部分加熱ヒータ２１に通電して触媒コンバータ２を部分
的に活性化し、さらに燃料噴射弁４にて触媒コンバータ
上流の排気流路１中に未燃焼の燃料を供給して、これを
活性化した触媒で酸化させる。燃料供給量は、触媒の活
性状態が安定するまでは活性化した触媒が活性状態を維
持できる程度の少量に制御されるので、装置温度を低下
させることがなく、その後、燃料供給量を増加すること
で活性化領域を全体に広げることができる。
条件においても、再生に長時間を要したり、電力供給量
を増大させることなく、フィルタの再生を良好に行うこ
とのできる内燃機関の排気微粒子浄化装置を提供する。 【解決手段】 内燃機関の排気流路途中に設けられて排
気中に含まれる微粒子を捕集する触媒担持フィルタ３
の、排気の流れに対して上流側に触媒コンバータ２を設
け、該触媒コンバータ２に電気的に発熱して触媒コンバ
ータ２の触媒を部分的に活性化することのできる部分加
熱ヒータ２１を付設する。排気温度が触媒活性化温度よ
りも低い運転条件でフィルタ３の再生を行う場合には、
部分加熱ヒータ２１に通電して触媒コンバータ２を部分
的に活性化し、さらに燃料噴射弁４にて触媒コンバータ
上流の排気流路１中に未燃焼の燃料を供給して、これを
活性化した触媒で酸化させる。燃料供給量は、触媒の活
性状態が安定するまでは活性化した触媒が活性状態を維
持できる程度の少量に制御されるので、装置温度を低下
させることがなく、その後、燃料供給量を増加すること
で活性化領域を全体に広げることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ディーゼルエンジ
ン等、内燃機関の排気中に含まれる微粒子をフィルタに
捕集して排気を浄化する内燃機関の排気微粒子浄化装置
に関し、特に、捕集した微粒子を燃焼除去してフィルタ
を再生する手段に関するものである。
ン等、内燃機関の排気中に含まれる微粒子をフィルタに
捕集して排気を浄化する内燃機関の排気微粒子浄化装置
に関し、特に、捕集した微粒子を燃焼除去してフィルタ
を再生する手段に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ディーゼルエンジン等の内燃機関より排
出される排気中には、カーボン粒子等の可燃性の微粒子
が含まれており、これをフィルタに捕集して排気を浄化
する一方、捕集した微粒子を定期的に燃焼除去してフィ
ルタを再生することが行われている。このフィルタの再
生手段としては、例えば、フィルタに酸化触媒を担持さ
せておき、高温の排気によって触媒温度を活性化温度以
上に上昇させると同時に、フィルタに燃料を供給し、燃
料の酸化反応熱によって捕集した微粒子を加熱、燃焼さ
せる方法が知られている。
出される排気中には、カーボン粒子等の可燃性の微粒子
が含まれており、これをフィルタに捕集して排気を浄化
する一方、捕集した微粒子を定期的に燃焼除去してフィ
ルタを再生することが行われている。このフィルタの再
生手段としては、例えば、フィルタに酸化触媒を担持さ
せておき、高温の排気によって触媒温度を活性化温度以
上に上昇させると同時に、フィルタに燃料を供給し、燃
料の酸化反応熱によって捕集した微粒子を加熱、燃焼さ
せる方法が知られている。
【０００３】しかしながら、上記方法では、内燃機関の
低回転、低負荷運転時のように、排気温度が低い運転条
件では、触媒を活性化温度以上に温度上昇させることが
難しい。このため、燃料を供給しても触媒が活性化して
いないため、燃料が酸化反応を起こさず、捕集した微粒
子を加熱燃焼させることができない。その結果、フィル
タが目詰まりを起こして排気圧力が増大し、内燃機関の
性能を低下させる懸念があった。
低回転、低負荷運転時のように、排気温度が低い運転条
件では、触媒を活性化温度以上に温度上昇させることが
難しい。このため、燃料を供給しても触媒が活性化して
いないため、燃料が酸化反応を起こさず、捕集した微粒
子を加熱燃焼させることができない。その結果、フィル
タが目詰まりを起こして排気圧力が増大し、内燃機関の
性能を低下させる懸念があった。
【０００４】これに対し、本発明者等は先に、図６に示
すように、排気流路１途中に設けた触媒担持フィルタ３
の上流側に、周辺の触媒を部分的に加熱するための部分
加熱ヒータ２を設けた排気微粒子浄化装置を提案した
（特願平６−１７６６８４号）。部分加熱ヒータ２は、
例えばメタルハニカム型の触媒担体の一部を電気的に発
熱するように構成してなり、通電により触媒を部分的に
加熱して活性化することができる。
すように、排気流路１途中に設けた触媒担持フィルタ３
の上流側に、周辺の触媒を部分的に加熱するための部分
加熱ヒータ２を設けた排気微粒子浄化装置を提案した
（特願平６−１７６６８４号）。部分加熱ヒータ２は、
例えばメタルハニカム型の触媒担体の一部を電気的に発
熱するように構成してなり、通電により触媒を部分的に
加熱して活性化することができる。
【０００５】上記構成において、排気温度が触媒活性化
温度より低い運転条件でフィルタの再生を行う場合、ま
ず、部分加熱ヒータ２に電力を供給して触媒の一部を活
性化する（図６、７参照）。そして部分加熱ヒータ２に
対向する排気流路１壁に設けた燃料噴射弁４から、始め
は少量の燃料を噴射し、その後徐々に燃料供給量を増加
して、燃料の酸化反応熱によりフィルタ３の触媒全体を
活性化し、低回転、低負荷運転時のフィルタ３の再生を
可能にしようとするものである。
温度より低い運転条件でフィルタの再生を行う場合、ま
ず、部分加熱ヒータ２に電力を供給して触媒の一部を活
性化する（図６、７参照）。そして部分加熱ヒータ２に
対向する排気流路１壁に設けた燃料噴射弁４から、始め
は少量の燃料を噴射し、その後徐々に燃料供給量を増加
して、燃料の酸化反応熱によりフィルタ３の触媒全体を
活性化し、低回転、低負荷運転時のフィルタ３の再生を
可能にしようとするものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
再生方法では、アイドリング時など排気温度が特に低い
運転条件において、燃料供給量を十分に少なくしないと
フィルタの再生ができないという問題がある。これは、
排気温度が低いとこれを昇温するために必要な燃料供給
量が多くなり、その分蒸発潜熱も大きくなるためで、部
分加熱ヒータ２の壁面温度が低下して触媒を活性化する
に必要な熱量が得られず、フィルタの再生を行うことが
困難となる（図８に（ａ）として示す）。
再生方法では、アイドリング時など排気温度が特に低い
運転条件において、燃料供給量を十分に少なくしないと
フィルタの再生ができないという問題がある。これは、
排気温度が低いとこれを昇温するために必要な燃料供給
量が多くなり、その分蒸発潜熱も大きくなるためで、部
分加熱ヒータ２の壁面温度が低下して触媒を活性化する
に必要な熱量が得られず、フィルタの再生を行うことが
困難となる（図８に（ａ）として示す）。
【０００７】そこで、部分加熱ヒータ２の壁面温度が低
下しないように、燃料供給量を十分に少なくし、さらに
供給量を増加させる場合も十分にゆっくり増加させるよ
うな設定としなければならないが（図８（ｂ））、再生
に長い時間がかかり、実用的ではない。これを避けるに
は、部分加熱ヒータ２への電力供給量を増大させる必要
があり、経済性に問題がある。
下しないように、燃料供給量を十分に少なくし、さらに
供給量を増加させる場合も十分にゆっくり増加させるよ
うな設定としなければならないが（図８（ｂ））、再生
に長い時間がかかり、実用的ではない。これを避けるに
は、部分加熱ヒータ２への電力供給量を増大させる必要
があり、経済性に問題がある。
【０００８】しかして、本発明は、アイドリング時な
ど、排気温度が特に低い運転条件においても、再生に長
時間を要したり、電力供給量を増大させることなく、フ
ィルタの再生を良好に行うことのできる内燃機関の排気
微粒子浄化装置を提供することにある。
ど、排気温度が特に低い運転条件においても、再生に長
時間を要したり、電力供給量を増大させることなく、フ
ィルタの再生を良好に行うことのできる内燃機関の排気
微粒子浄化装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１の構成におい
て、内燃機関の微粒子浄化装置は、内燃機関の排気流路
途中に設けられて排気中に含まれる微粒子を捕集する触
媒担持フィルタの、排気の流れに対して上流側に触媒コ
ンバータを有し、該触媒コンバータには排気温度が触媒
活性化温度よりも低い運転条件でフィルタの再生を行う
時に電気的に発熱して上記触媒コンバータの触媒を部分
的に活性化することのできる部分加熱ヒータが付設され
ている。また、浄化装置は、上記触媒コンバータより上
流側の排気流路中に未燃焼の燃料を供給する燃料供給手
段と、燃料供給量の制御手段を備え、制御手段は、上記
触媒コンバータの触媒活性状態に基づいて、燃料供給量
を、触媒の活性状態が安定するまでは活性化した触媒が
活性状態を維持できる程度の少量とし、その後、燃料供
給量を増加させるように制御するようになしてある（請
求項１）。
て、内燃機関の微粒子浄化装置は、内燃機関の排気流路
途中に設けられて排気中に含まれる微粒子を捕集する触
媒担持フィルタの、排気の流れに対して上流側に触媒コ
ンバータを有し、該触媒コンバータには排気温度が触媒
活性化温度よりも低い運転条件でフィルタの再生を行う
時に電気的に発熱して上記触媒コンバータの触媒を部分
的に活性化することのできる部分加熱ヒータが付設され
ている。また、浄化装置は、上記触媒コンバータより上
流側の排気流路中に未燃焼の燃料を供給する燃料供給手
段と、燃料供給量の制御手段を備え、制御手段は、上記
触媒コンバータの触媒活性状態に基づいて、燃料供給量
を、触媒の活性状態が安定するまでは活性化した触媒が
活性状態を維持できる程度の少量とし、その後、燃料供
給量を増加させるように制御するようになしてある（請
求項１）。
【００１０】フィルタの再生は、内燃機関が高回転、高
負荷の運転条件にあるときのように、排気温度が触媒活
性化温度以上の場合には、燃料供給手段によって排気流
路中に未燃焼の燃料を供給すれば、燃料が触媒によって
酸化されるため、その酸化反応熱によってフィルタ上に
堆積した微粒子を加熱、燃焼させることができる。とこ
ろが、内燃機関が低回転、低負荷の運転条件にあるとき
のように、排気温度が触媒活性化温度よりも低い場合に
は、燃料を供給しても触媒が活性化していないため、燃
料が酸化されず、フィルタの再生ができない。
負荷の運転条件にあるときのように、排気温度が触媒活
性化温度以上の場合には、燃料供給手段によって排気流
路中に未燃焼の燃料を供給すれば、燃料が触媒によって
酸化されるため、その酸化反応熱によってフィルタ上に
堆積した微粒子を加熱、燃焼させることができる。とこ
ろが、内燃機関が低回転、低負荷の運転条件にあるとき
のように、排気温度が触媒活性化温度よりも低い場合に
は、燃料を供給しても触媒が活性化していないため、燃
料が酸化されず、フィルタの再生ができない。
【００１１】このようなとき、本発明請求項１の構成で
は、触媒担持フィルタ上流側の触媒コンバータに付設さ
れる部分加熱ヒータに電力を供給して、ヒータ近傍の触
媒を加熱し、触媒コンバータの触媒を部分的に活性化す
る。部分加熱ヒータの温度が安定したところで、燃料供
給手段によって、ヒータ近傍の触媒温度が活性化温度よ
りも低くならない程度の少量の燃料を供給すると、燃料
が部分的に活性化した触媒で酸化され、その反応熱を受
けて触媒活性化領域が次第に広がる。ここで、燃料供給
量は、一度活性化した触媒が活性状態を維持できる程度
の少量に制御されているので、部分加熱ヒータの壁面温
度を低下させることなく、活性化領域を徐々に広げて、
触媒コンバータからフィルタの一部にまで拡大すること
ができる。
は、触媒担持フィルタ上流側の触媒コンバータに付設さ
れる部分加熱ヒータに電力を供給して、ヒータ近傍の触
媒を加熱し、触媒コンバータの触媒を部分的に活性化す
る。部分加熱ヒータの温度が安定したところで、燃料供
給手段によって、ヒータ近傍の触媒温度が活性化温度よ
りも低くならない程度の少量の燃料を供給すると、燃料
が部分的に活性化した触媒で酸化され、その反応熱を受
けて触媒活性化領域が次第に広がる。ここで、燃料供給
量は、一度活性化した触媒が活性状態を維持できる程度
の少量に制御されているので、部分加熱ヒータの壁面温
度を低下させることなく、活性化領域を徐々に広げて、
触媒コンバータからフィルタの一部にまで拡大すること
ができる。
【００１２】触媒の活性状態が安定したところで、燃料
供給量を増加させていくと、燃料は広がった触媒活性化
領域で酸化され、その反応熱を受けてさらに触媒活性化
領域が広がり、最終的にはフィルタ全体の触媒が活性化
される。燃料は触媒コンバータとフィルタ全体の触媒で
酸化され、この反応熱によってフィルタ上に堆積した微
粒子を着火温度以上に昇温し、燃焼させてフィルタを再
生することができる。
供給量を増加させていくと、燃料は広がった触媒活性化
領域で酸化され、その反応熱を受けてさらに触媒活性化
領域が広がり、最終的にはフィルタ全体の触媒が活性化
される。燃料は触媒コンバータとフィルタ全体の触媒で
酸化され、この反応熱によってフィルタ上に堆積した微
粒子を着火温度以上に昇温し、燃焼させてフィルタを再
生することができる。
【００１３】より具体的には、上記触媒コンバータまた
は触媒担持フィルタの下流側に排気温度を検出する手段
を設け、上記制御手段が、その検出結果に基づいて、触
媒コンバータの触媒が活性状態を維持できる燃料供給量
および活性状態が安定するまでの時間を算出するように
構成すればよい（請求項２）。
は触媒担持フィルタの下流側に排気温度を検出する手段
を設け、上記制御手段が、その検出結果に基づいて、触
媒コンバータの触媒が活性状態を維持できる燃料供給量
および活性状態が安定するまでの時間を算出するように
構成すればよい（請求項２）。
【００１４】さらに、上記制御手段が、触媒の活性状態
が安定したかどうかを上記検出手段で検出される排気温
度が上昇、安定したかどうかで判断し、排気温度の上昇
が安定した時点から燃料供給量を増加させるように設定
すれば（請求項３）、触媒の活性状態が安定するまでの
燃料供給時間をより適切な長さとすることができる。
が安定したかどうかを上記検出手段で検出される排気温
度が上昇、安定したかどうかで判断し、排気温度の上昇
が安定した時点から燃料供給量を増加させるように設定
すれば（請求項３）、触媒の活性状態が安定するまでの
燃料供給時間をより適切な長さとすることができる。
【００１５】また、上記触媒コンバータは触媒担持部分
が、供給される全燃料を燃焼するに十分な長さを有して
いる構成とすることもできる（請求項４）。このとき、
供給される燃料が全て触媒コンバータ内で燃焼するの
で、触媒担持フィルタ前後での温度差を小さくできる。
これにより、フィルタ内で燃料を燃焼させる構成に比
べ、微粒子の燃え残りを低減・防止でき、また、フィル
タ後方での異常高温などによるフィルタ損傷を防止でき
る利点がある。
が、供給される全燃料を燃焼するに十分な長さを有して
いる構成とすることもできる（請求項４）。このとき、
供給される燃料が全て触媒コンバータ内で燃焼するの
で、触媒担持フィルタ前後での温度差を小さくできる。
これにより、フィルタ内で燃料を燃焼させる構成に比
べ、微粒子の燃え残りを低減・防止でき、また、フィル
タ後方での異常高温などによるフィルタ損傷を防止でき
る利点がある。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
面を参照して説明する。図１において、内燃機関の排気
流路１は、途中に大径部を設けてあって、該大径部内に
排気の流れに対し上流側から触媒コンバータ２、触媒担
持フィルタ３が間隔をおいて配設してある。
面を参照して説明する。図１において、内燃機関の排気
流路１は、途中に大径部を設けてあって、該大径部内に
排気の流れに対し上流側から触媒コンバータ２、触媒担
持フィルタ３が間隔をおいて配設してある。
【００１７】上記触媒担持フィルタ３は、例えばコージ
ェライト等の多孔質セラミックよりなり、これにγ−ア
ルミナ等をコーティングした上、ＰｔまたはＰｄ−Ｒｈ
等の酸化触媒を担持させてなる。該フィルタ３は、排気
の流れ方向に多数のセルを有し、これら各セルの、排ガ
ス導入側または導出側のいずれかの端部を千鳥格子状に
閉鎖した構造となしてある。そして、導入された排ガス
が多孔質の隔壁を通して各セル間を流通する間にカーボ
ン粒子等の微粒子を捕集するものである。
ェライト等の多孔質セラミックよりなり、これにγ−ア
ルミナ等をコーティングした上、ＰｔまたはＰｄ−Ｒｈ
等の酸化触媒を担持させてなる。該フィルタ３は、排気
の流れ方向に多数のセルを有し、これら各セルの、排ガ
ス導入側または導出側のいずれかの端部を千鳥格子状に
閉鎖した構造となしてある。そして、導入された排ガス
が多孔質の隔壁を通して各セル間を流通する間にカーボ
ン粒子等の微粒子を捕集するものである。
【００１８】上記触媒コンバータ２は、例えばステンレ
ス鋼等の耐熱性金属箔よりなる帯状の平板と波板を積層
した後、棒状の中心電極周りに渦巻き状に巻き付けてな
るハニカム構造のメタル担体に、γ−アルミナ等をコー
ティングした上、ＰｔまたはＰｄ−Ｒｈ等の酸化触媒を
担持させて構成される。
ス鋼等の耐熱性金属箔よりなる帯状の平板と波板を積層
した後、棒状の中心電極周りに渦巻き状に巻き付けてな
るハニカム構造のメタル担体に、γ−アルミナ等をコー
ティングした上、ＰｔまたはＰｄ−Ｒｈ等の酸化触媒を
担持させて構成される。
【００１９】上記触媒コンバータ２は、その上流側端部
に、通電により発熱して触媒を部分的に活性化するため
の部分加熱ヒータ２１を有している。上記触媒コンバー
タ２は、メタル担体を構成する平板と波板を、例えばろ
う付け等によって接合し、巻き重ねられた層間を短絡す
るようにした接合領域と、平板と波板を互いに絶縁を保
持するようにして巻き、電流が渦巻き状に流れるように
した非接合領域とからなり、このうち接合領域では電流
が短絡して流れるため電気抵抗が小さく、電気抵抗が大
きい非接合領域において集中的に発熱を生じる。従っ
て、部分加熱ヒータ２１を形成する部分が非接合領域と
なるように上記メタル担体を形成すれば、触媒コンバー
タ２の一部に容易に部分加熱ヒータ２１を設けることが
でき、中心電極から外周の環状電極の間に通電すること
により、部分加熱ヒータ２１が発熱して周辺の触媒を加
熱し、活性化することができる。
に、通電により発熱して触媒を部分的に活性化するため
の部分加熱ヒータ２１を有している。上記触媒コンバー
タ２は、メタル担体を構成する平板と波板を、例えばろ
う付け等によって接合し、巻き重ねられた層間を短絡す
るようにした接合領域と、平板と波板を互いに絶縁を保
持するようにして巻き、電流が渦巻き状に流れるように
した非接合領域とからなり、このうち接合領域では電流
が短絡して流れるため電気抵抗が小さく、電気抵抗が大
きい非接合領域において集中的に発熱を生じる。従っ
て、部分加熱ヒータ２１を形成する部分が非接合領域と
なるように上記メタル担体を形成すれば、触媒コンバー
タ２の一部に容易に部分加熱ヒータ２１を設けることが
でき、中心電極から外周の環状電極の間に通電すること
により、部分加熱ヒータ２１が発熱して周辺の触媒を加
熱し、活性化することができる。
【００２０】ここで、部分加熱ヒータ２１は上記触媒コ
ンバータ２の上流側端面全面に設ける必要はなく、その
一部、例えば全体に斑点状に設置してもよく、少量の電
力でその周辺の触媒を部分的に活性化して早期に燃料の
酸化反応を行うことができる。
ンバータ２の上流側端面全面に設ける必要はなく、その
一部、例えば全体に斑点状に設置してもよく、少量の電
力でその周辺の触媒を部分的に活性化して早期に燃料の
酸化反応を行うことができる。
【００２１】また、上記触媒コンバータ２の担体とし
て、コージェライト等の多孔質セラミックをハニカム状
に成形したセラミック担体を用い、その上流側端部の適
当箇所にカンタル線等を固定支持させて、上記部分加熱
ヒータ２１を形成することもできる。
て、コージェライト等の多孔質セラミックをハニカム状
に成形したセラミック担体を用い、その上流側端部の適
当箇所にカンタル線等を固定支持させて、上記部分加熱
ヒータ２１を形成することもできる。
【００２２】上記触媒コンバータ２よりさらに上流側の
排気流路１は、直角に屈曲せしめてあって、上記部分加
熱ヒータ２１に対向する上記直角部の排気流路１壁に、
燃料供給手段たる燃料噴射弁４が設けてある。該燃料噴
射弁４は図略の燃料供給系に接続されている。また、上
記触媒コンバータ２と、上記触媒担持フィルタ３の間に
は、サーミスタ等よりなる温度センサ５が設置されてお
り、上記触媒コンバータ２通過後の排気温度を測定でき
るようにしてある。なお、温度センサ５を上記触媒担持
フィルタ３の下流側に設置する構成としてもよい。
排気流路１は、直角に屈曲せしめてあって、上記部分加
熱ヒータ２１に対向する上記直角部の排気流路１壁に、
燃料供給手段たる燃料噴射弁４が設けてある。該燃料噴
射弁４は図略の燃料供給系に接続されている。また、上
記触媒コンバータ２と、上記触媒担持フィルタ３の間に
は、サーミスタ等よりなる温度センサ５が設置されてお
り、上記触媒コンバータ２通過後の排気温度を測定でき
るようにしてある。なお、温度センサ５を上記触媒担持
フィルタ３の下流側に設置する構成としてもよい。
【００２３】上記部分加熱ヒータ２１、燃料噴射弁４、
温度センサ５は、制御手段たるコントローラ６に接続さ
れており、温度センサ５で測定される排気温度に基づい
て、部分加熱ヒータ２１への通電、燃料噴射弁４による
燃料の供給を制御できるようにしてある。
温度センサ５は、制御手段たるコントローラ６に接続さ
れており、温度センサ５で測定される排気温度に基づい
て、部分加熱ヒータ２１への通電、燃料噴射弁４による
燃料の供給を制御できるようにしてある。
【００２４】図２に、上記構成の微粒子浄化装置におけ
る燃料供給量の制御方法を示す。フィルタの再生開始
時、上記温度センサ５の測定結果から排気温度が触媒活
性化温度よりも低いと判断すると、コントローラ６から
の信号により、上記部分加熱ヒータ２１に電力を供給
し、上記触媒コンバータ２に担持された触媒を部分的に
活性化させる（図２（ａ））。
る燃料供給量の制御方法を示す。フィルタの再生開始
時、上記温度センサ５の測定結果から排気温度が触媒活
性化温度よりも低いと判断すると、コントローラ６から
の信号により、上記部分加熱ヒータ２１に電力を供給
し、上記触媒コンバータ２に担持された触媒を部分的に
活性化させる（図２（ａ））。
【００２５】次に、コントローラ６が排気流量またはエ
ンジン回転数、排気温度から、触媒コンバータ２の触媒
活性化領域の壁面温度が、供給した燃料の蒸発潜熱のた
めに触媒活性化温度以下とならない燃料供給量Ｆを算出
する。そして、この燃料供給量Ｆの燃料を、予め決めら
れた時間Ｔｓだけ燃料噴射弁４から排気流路１内に供給
する。ここで、燃料供給時間Ｔｓは、燃料供給量Ｆの燃
料が燃焼して発生する反応熱により、触媒コンバータ２
の温度が上昇、安定するまでの時間以上となるようにす
る。
ンジン回転数、排気温度から、触媒コンバータ２の触媒
活性化領域の壁面温度が、供給した燃料の蒸発潜熱のた
めに触媒活性化温度以下とならない燃料供給量Ｆを算出
する。そして、この燃料供給量Ｆの燃料を、予め決めら
れた時間Ｔｓだけ燃料噴射弁４から排気流路１内に供給
する。ここで、燃料供給時間Ｔｓは、燃料供給量Ｆの燃
料が燃焼して発生する反応熱により、触媒コンバータ２
の温度が上昇、安定するまでの時間以上となるようにす
る。
【００２６】触媒コンバータ２の温度が安定した後は、
さらに多くの燃料を供給しても、その温度を触媒活性化
温度以上に維持できるので、その後、徐々に燃料供給量
を増加させる。これにより、触媒活性化領域を触媒コン
バータ２の全体とフィルタ３の一部にまで拡大する（図
２（ｂ））。そしてさらに、燃料供給量を、触媒活性化
温度を維持できる程度の予め決められた割合で増加させ
ていくと、触媒活性化領域を、触媒コンバータ２とフィ
ルタ３の大部分に拡大することができる（図２
（ｃ））。
さらに多くの燃料を供給しても、その温度を触媒活性化
温度以上に維持できるので、その後、徐々に燃料供給量
を増加させる。これにより、触媒活性化領域を触媒コン
バータ２の全体とフィルタ３の一部にまで拡大する（図
２（ｂ））。そしてさらに、燃料供給量を、触媒活性化
温度を維持できる程度の予め決められた割合で増加させ
ていくと、触媒活性化領域を、触媒コンバータ２とフィ
ルタ３の大部分に拡大することができる（図２
（ｃ））。
【００２７】これ以後は、燃料供給量を、排気微粒子の
燃焼温度に昇温できる量まで、それまでと同じ割合で増
しても、または直ちに増加しても、触媒活性化温度を下
回ることはない。そして、供給される燃料は、触媒コン
バータ２とフィルタ３内で酸化され、この反応熱により
フィルタ３上に堆積している排気微粒子を着火温度以上
にし、燃焼させてフィルタを再生することができる。
燃焼温度に昇温できる量まで、それまでと同じ割合で増
しても、または直ちに増加しても、触媒活性化温度を下
回ることはない。そして、供給される燃料は、触媒コン
バータ２とフィルタ３内で酸化され、この反応熱により
フィルタ３上に堆積している排気微粒子を着火温度以上
にし、燃焼させてフィルタを再生することができる。
【００２８】図３に本発明の第２の実施の形態における
燃料供給量の制御方法を示す。本実施の形態では、上記
図１の装置構成において、コントローラ６による燃料供
給量Ｆの供給時間の制御を、触媒コンバータ２の下流に
設置した温度センサ５の出力を利用して行うものであ
る。
燃料供給量の制御方法を示す。本実施の形態では、上記
図１の装置構成において、コントローラ６による燃料供
給量Ｆの供給時間の制御を、触媒コンバータ２の下流に
設置した温度センサ５の出力を利用して行うものであ
る。
【００２９】すなわち、上記第１の実施の形態同様にし
て燃料供給量Ｆの燃料供給を開始した後（図３
（ａ））、燃料供給により触媒活性化領域が広がってい
くが、ここで触媒コンバータ２の温度が安定したかどう
かを温度センサ５の出力が上昇、安定したかどうかによ
り推定する。そして、触媒コンバータ２の温度が安定、
すなわち触媒活性化領域の拡大が安定したと判断した
ら、その時点から、燃料供給量をさらに増加させる。以
後、上記第１の実施の形態と同様にフィルタの再生を行
うものである（図３（ｂ）、（ｃ））。
て燃料供給量Ｆの燃料供給を開始した後（図３
（ａ））、燃料供給により触媒活性化領域が広がってい
くが、ここで触媒コンバータ２の温度が安定したかどう
かを温度センサ５の出力が上昇、安定したかどうかによ
り推定する。そして、触媒コンバータ２の温度が安定、
すなわち触媒活性化領域の拡大が安定したと判断した
ら、その時点から、燃料供給量をさらに増加させる。以
後、上記第１の実施の形態と同様にフィルタの再生を行
うものである（図３（ｂ）、（ｃ））。
【００３０】このように制御することにより、上記第１
の実施の形態よりもさらに触媒コンバータ２の温度を安
定化させるまでの燃料供給時間ｔを適切な長さにでき、
むだに長い時間、燃料を供給することがなくなるという
利点がある。
の実施の形態よりもさらに触媒コンバータ２の温度を安
定化させるまでの燃料供給時間ｔを適切な長さにでき、
むだに長い時間、燃料を供給することがなくなるという
利点がある。
【００３１】図４に本発明の第３の実施の形態における
微粒子浄化装置の構成を示す。本実施の形態では、部分
加熱ヒータ２１を有する触媒コンバータ２の長さをごく
短くし、その下流に燃料供給範囲において全燃料を燃焼
するに十分な長さを有する触媒コンバータ７を設けてお
り、主にこの触媒コンバータ７内で排気を昇温するよう
になしてある。なお、上記触媒コンバータ２と触媒コン
バータ７とは、必ずしも別体とする必要はなく、触媒コ
ンバータ２の触媒担持部が必要な十分な長さとなるよう
に構成してもよい。
微粒子浄化装置の構成を示す。本実施の形態では、部分
加熱ヒータ２１を有する触媒コンバータ２の長さをごく
短くし、その下流に燃料供給範囲において全燃料を燃焼
するに十分な長さを有する触媒コンバータ７を設けてお
り、主にこの触媒コンバータ７内で排気を昇温するよう
になしてある。なお、上記触媒コンバータ２と触媒コン
バータ７とは、必ずしも別体とする必要はなく、触媒コ
ンバータ２の触媒担持部が必要な十分な長さとなるよう
に構成してもよい。
【００３２】このような構成においても、触媒コンバー
タの活性状態に基づいた燃料供給量の制御が有効であ
り、図５にその燃料供給量の制御方法を示す。上記構成
において、フィルタ３の再生開始時、温度センサ５によ
り排気温度が触媒活性化温度よりも低いと判断すると、
コントローラ６からの信号により上記部分加熱ヒータ２
１に電力を供給し、担持される触媒を部分的に活性化さ
せる。
タの活性状態に基づいた燃料供給量の制御が有効であ
り、図５にその燃料供給量の制御方法を示す。上記構成
において、フィルタ３の再生開始時、温度センサ５によ
り排気温度が触媒活性化温度よりも低いと判断すると、
コントローラ６からの信号により上記部分加熱ヒータ２
１に電力を供給し、担持される触媒を部分的に活性化さ
せる。
【００３３】次に、コントローラ６が排気流量またはエ
ンジン回転数、排気温度から、触媒コンバータ２の触媒
活性化領域の壁面温度が、供給した燃料の蒸発潜熱のた
めに触媒活性化温度以下とならない燃料供給量Ｆを算出
し、燃料供給を開始する（図５（ａ））。そして、この
燃料供給量Ｆの燃料を予め決められた時間Ｔｓだけ燃料
供給装置から供給する。これにより触媒コンバータ２の
温度が上昇し、さらに多くの燃料を供給しても触媒コン
バータ２の温度は触媒活性化温度以上を維持できるよう
になる。
ンジン回転数、排気温度から、触媒コンバータ２の触媒
活性化領域の壁面温度が、供給した燃料の蒸発潜熱のた
めに触媒活性化温度以下とならない燃料供給量Ｆを算出
し、燃料供給を開始する（図５（ａ））。そして、この
燃料供給量Ｆの燃料を予め決められた時間Ｔｓだけ燃料
供給装置から供給する。これにより触媒コンバータ２の
温度が上昇し、さらに多くの燃料を供給しても触媒コン
バータ２の温度は触媒活性化温度以上を維持できるよう
になる。
【００３４】そこで、徐々に予め決められた勾配で燃料
供給量を増加させると、触媒コンバータ７の触媒が活性
化し、燃料供給量の増加とともに触媒活性化領域が広が
って（図５（ｂ））、最終的には、触媒コンバータ７全
体の触媒を活性化できる（図５（ｃ））。以後、さらに
燃料供給量をそれまでと同じ割合または直ちに排気微粒
子の燃焼温度に昇温できる量まで増加させると、触媒コ
ンバータ７内で燃料が酸化され、その反応熱によりフィ
ルタに流入する排気温度を煤の燃焼温度以上に昇温し、
フィルタを再生できる。
供給量を増加させると、触媒コンバータ７の触媒が活性
化し、燃料供給量の増加とともに触媒活性化領域が広が
って（図５（ｂ））、最終的には、触媒コンバータ７全
体の触媒を活性化できる（図５（ｃ））。以後、さらに
燃料供給量をそれまでと同じ割合または直ちに排気微粒
子の燃焼温度に昇温できる量まで増加させると、触媒コ
ンバータ７内で燃料が酸化され、その反応熱によりフィ
ルタに流入する排気温度を煤の燃焼温度以上に昇温し、
フィルタを再生できる。
【００３５】上記構成では、全燃料を燃焼するに十分な
長さを有する触媒コンバータ７を設けて、主にこの触媒
コンバータ７内で排気を昇温するようにしたので、触媒
担持フィルタ前後での温度差を小さくできる。これによ
り、フィルタ内で燃料を燃焼させる構成に比べ、微粒子
の燃え残りを低減・防止でき、また、フィルタ後方での
異常高温などによるフィルタ損傷を防止できる利点があ
る。
長さを有する触媒コンバータ７を設けて、主にこの触媒
コンバータ７内で排気を昇温するようにしたので、触媒
担持フィルタ前後での温度差を小さくできる。これによ
り、フィルタ内で燃料を燃焼させる構成に比べ、微粒子
の燃え残りを低減・防止でき、また、フィルタ後方での
異常高温などによるフィルタ損傷を防止できる利点があ
る。
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す排気微粒子浄
化装置の全体概略断面図である。
化装置の全体概略断面図である。
【図２】第１の実施の形態における燃料供給量の制御方
法を説明するための図である。
法を説明するための図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態における燃料供給量
の制御方法を説明するための図である。
の制御方法を説明するための図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態を示す排気微粒子浄
化装置の全体概略断面図である。
化装置の全体概略断面図である。
【図５】第３の実施の形態における燃料供給量の制御方
法を説明するための図である。
法を説明するための図である。
【図６】従来の排気微粒子浄化装置の全体概略断面図で
ある。
ある。
【図７】従来の燃料供給量の制御方法を説明するための
図である。
図である。
【図８】従来の燃料供給量制御における燃料供給量と時
間の関係を示す図である。
間の関係を示す図である。
１ 排気流路 ２ 触媒コンバータ ２１ 部分加熱ヒータ ３ 触媒担持フィルタ ４ 燃料噴射弁（燃料供給手段） ５ 温度センサ（検出手段） ６ コントローラ ７ 触媒コンバータ
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｄ 43/00 ３０１ Ｆ０２Ｄ 43/00 ３０１Ｔ
Claims (4)
- 【請求項１】 内燃機関の排気流路途中に設けられて排
気中に含まれる微粒子を捕集する触媒担持フィルタと、
内燃機関の排気の流れに対して上記フィルタの上流側に
設けられた触媒コンバータと、該触媒コンバータに付設
され排気温度が触媒活性化温度よりも低い運転条件でフ
ィルタの再生を行う時に電気的に発熱して上記触媒コン
バータの触媒を部分的に活性化することのできる部分加
熱ヒータと、上記触媒コンバータより上流側の排気流路
中に未燃焼の燃料を供給する燃料供給手段と、上記触媒
コンバータの触媒活性状態に基づいて、燃料供給量を、
触媒の活性状態が安定するまでは活性化した触媒が活性
状態を維持できる程度の少量とし、その後、燃料供給量
を増加させるように制御する制御手段とを具備すること
を特徴とする内燃機関の排気微粒子浄化装置。 - 【請求項２】 上記触媒コンバータまたは触媒担持フィ
ルタの下流側に排気温度を検出する手段を設け、その検
出結果に基づいて、上記制御手段が上記触媒コンバータ
の触媒が活性状態を維持できる燃料供給量および活性状
態が安定するまでの時間を算出するようにした請求項１
記載の内燃機関の排気微粒子浄化装置。 - 【請求項３】 上記制御手段が、触媒の活性状態が安定
したかどうかを上記検出手段で検出される排気温度が上
昇、安定したかどうかで判断し、排気温度の上昇が安定
した時点から燃料供給量を増加させるものである請求項
２記載の内燃機関の排気微粒子浄化装置。 - 【請求項４】 上記触媒コンバータの触媒担持部分が、
供給される全燃料を燃焼するに十分な長さを有している
請求項１ないし３記載の内燃機関の排気微粒子浄化装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8053913A JPH09222009A (ja) | 1996-02-15 | 1996-02-15 | 内燃機関の排気微粒子浄化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8053913A JPH09222009A (ja) | 1996-02-15 | 1996-02-15 | 内燃機関の排気微粒子浄化装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09222009A true JPH09222009A (ja) | 1997-08-26 |
Family
ID=12955961
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8053913A Withdrawn JPH09222009A (ja) | 1996-02-15 | 1996-02-15 | 内燃機関の排気微粒子浄化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09222009A (ja) |
Cited By (30)
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