JP2002038933A - Exhaust emission control device of internal combustion engine - Google Patents

Exhaust emission control device of internal combustion engine

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JP2002038933A
JP2002038933A JP2000223060A JP2000223060A JP2002038933A JP 2002038933 A JP2002038933 A JP 2002038933A JP 2000223060 A JP2000223060 A JP 2000223060A JP 2000223060 A JP2000223060 A JP 2000223060A JP 2002038933 A JP2002038933 A JP 2002038933A
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internal combustion
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress fuel consumption by performing S-poisoning recovering process when an internal combustion engine is in decelerative operation while the function of NOX catalyst is well secured. SOLUTION: An exhaust emission control device of an internal combustion engine is equipped with a NOX catalyst of storage reduction type to absorb NOX in the exhaust gas when the exhaust air-fuel ratio is lean, emit the absorbed NOX when the oxygen concentration in the exhaust gas is reduced and perform reductive purification of the NOX by addition of a reducing agent, and an ECU 35 as a temperature raising means to raise the temperature of the NOX catalyst within the range to suit NOX purification in the case the S-poisoning of NOX catalyst is to be recovered when the engine 1 is in the accelerative operation or in the steady running condition and to turn the temperature of the NOX catalyst into a temperature suitable for S-poisoning recovery by turning lean the exhaust air-fuel ratio when the engine 1 is in the decelerative operation.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の排気浄
化装置に係り、特に、排気中の窒素酸化物(以下特に断
らない限り「NOx」という。)を除去するNOx触媒
を有する排気浄化装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine, and more particularly to an exhaust gas purifying apparatus having a NOx catalyst for removing nitrogen oxides (hereinafter referred to as "NOx" unless otherwise specified) in exhaust gas. About.

【0002】[0002]

【従来の技術】内燃機関の排気ガスを浄化する排気浄化
装置として、カリウムK 、ナトリウムNa ,リチウム
Li 、セシウムCs のようなアルカリ金属、バリウム
Ba、カルシウムCa のようなアルカリ土類、ランタ
ンLa 、イットリウムY のような希土類から選ばれた
少なくとも一つと、白金Pt のような貴金属とから成
るNOx触媒を使用した排気浄化装置が知らている。
2. Description of the Related Art As an exhaust gas purifying device for purifying exhaust gas of an internal combustion engine, alkali metals such as potassium K, sodium Na, lithium Li, cesium Cs, alkaline earths such as barium Ba, calcium Ca, lanthanum La, 2. Description of the Related Art An exhaust emission control device using a NOx catalyst comprising at least one selected from rare earth elements such as yttrium Y and a noble metal such as platinum Pt is known.

【0003】吸蔵還元型NOx触媒は、ディーゼルエン
ジン等の圧縮着火式内燃機関やリーンバーンガソリンエ
ンジン等の希薄燃焼式内燃機関から排出される排気を浄
化可能な触媒である。
[0003] The NOx storage reduction catalyst is a catalyst capable of purifying exhaust gas discharged from a compression ignition type internal combustion engine such as a diesel engine or a lean burn type internal combustion engine such as a lean burn gasoline engine.

【0004】吸蔵還元型NOx触媒は、当該触媒内に流
入する排気ガスの空燃比(以下「排気空燃比(排気A/
F)」という。)がリーンのときはNOxを吸収し、流
入排気の酸素濃度が低下するとそれまで吸収していたN
Oxを放出するというNOxの吸放出作用を行う。
[0004] The NOx storage reduction catalyst uses an air-fuel ratio of exhaust gas flowing into the catalyst (hereinafter referred to as "exhaust air-fuel ratio (exhaust A / A
F) ". ) Is lean, absorbs NOx, and when the oxygen concentration in the inflow exhaust decreases, the N
NOx is released and released by releasing Ox.

【0005】前記圧縮着火式内燃機関や希薄燃焼式内燃
機関では、それらの定常運転状態における排気空燃比が
リーンであるから、吸蔵還元型NOx触媒をこれら内燃
機関の排気浄化装置に適用すると排気中のNOxがNOx
触媒に吸収される。しかし、その吸収能力には限界があ
るのでやがて飽和し、それ以上吸収できなくなってNO
xがリークしてしまう虞がある。
In the compression ignition type internal combustion engine and the lean burn type internal combustion engine, the exhaust air-fuel ratio in their steady operation state is lean. NOx is NOx
Absorbed by the catalyst. However, its absorption capacity is limited, so it eventually saturates and cannot be absorbed any more, and NO
x may leak.

【0006】リーク回避のためにはNOx吸収能力を回
復させなければならない。そのためにはそれまで吸蔵還
元型NOx触媒が吸収していたNOxを放出させて吸蔵還
元型NOx触媒のNOx吸収能力を回復させる必要があ
る。
[0006] In order to avoid leaks, the NOx absorption capacity must be restored. For this purpose, it is necessary to release the NOx that has been absorbed by the NOx storage reduction catalyst to restore the NOx absorption capacity of the NOx storage reduction catalyst.

【0007】そこで吸蔵還元型NOx触媒が飽和状態に
なる前に流入排気ガスの空燃比を所定タイミングでリッ
チにして酸素濃度を極度に低下させて吸蔵還元型NOx
触媒からNOxを放出させることにより、そのNOx吸
収能力の回復(以下「吸蔵還元型NOx触媒の再生」と
いう。)を行うようにしている。
Therefore, before the storage reduction type NOx catalyst becomes saturated, the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is made rich at a predetermined timing to reduce the oxygen concentration extremely, thereby reducing the storage reduction type NOx.
By releasing NOx from the catalyst, the NOx absorption capacity is restored (hereinafter referred to as "regeneration of the NOx storage reduction catalyst").

【0008】しかし単なるNOxの放出だけでは吸蔵還
元型NOx触媒の再生はできてもNOx触媒本来の機能
であるNOx浄化はできずエミッションの悪化につなが
る。そこで例えば排気ポートに燃料噴射弁を備え付け、
この燃料噴射弁から内燃機関の運転状態に応じて連続的
あるいは間欠的に機関燃料を噴射して当該機関燃料を還
元剤として吸蔵還元型NOx触媒に添加することで放出
されたNOxをN2に還元し、もってNOx浄化を行
う。
[0008] However, even if the NOx catalyst can be regenerated only by the simple release of NOx, NOx purification, which is the original function of the NOx catalyst, cannot be performed, leading to deterioration of emission. Therefore, for example, a fuel injection valve is provided at the exhaust port,
The released NOx by adding from the fuel injection valve in the NOx storage reduction catalyst the engine fuel is injected continuously or intermittently engine fuel in accordance with the operation state of the internal combustion engine as a reducing agent to N 2 It is reduced, and NOx purification is performed.

【0009】ところで機関燃料は硫黄成分を多く含んで
いるので燃焼すると硫黄酸化物(以下特に断らない限り
「SOx」という。)を生成する。そして、SOxはN
Oxと同じメカニズムで吸蔵還元型NOx触媒に吸収され
てしまう。
[0009] Since engine fuel contains a large amount of sulfur components, it burns to produce sulfur oxides (hereinafter referred to as "SOx" unless otherwise specified). And SOx is N
It is absorbed by the NOx storage reduction catalyst by the same mechanism as Ox.

【0010】SOx は安定な硫酸塩を形成するため一
般に分解、放出されにくく、吸蔵還元型NOx触媒に蓄
積されやすい。
SOx generally forms a stable sulfate, so it is generally difficult to decompose and release it, and SOx is easily accumulated in the NOx storage reduction catalyst.

【0011】するとSOxを吸収した分、吸蔵還元型N
Ox触媒のNOx浄化率が低下し、吸蔵還元型NOx触媒
の機能であるNOx浄化に支障を来す現象、いわゆるS
被毒を生じる虞がある。よってS被毒状態にある吸蔵還
元型NOx触媒は回復させる必要があり、そのための処
理を吸蔵還元型NOx触媒のS被毒回復処理という。
Then, the amount of absorbed and reduced N
A phenomenon in which the NOx purification rate of the Ox catalyst is reduced, which hinders NOx purification, which is a function of the NOx storage reduction catalyst, is called S
Poisoning may occur. Therefore, it is necessary to recover the NOx storage reduction catalyst in the S poisoning state, and the process for this is called S poisoning recovery processing of the NOx storage reduction catalyst.

【0012】しかし、上述のように吸蔵還元型NOx触
媒内に蓄積された硫酸塩は比較的安定的であるため、吸
蔵還元型NOx触媒がその再生を行なう温度(例えば、
500 ℃程度)にあったのでは吸蔵還元型NOx触媒が
吸収したSOx を放出させることは困難である。
However, since the sulfate accumulated in the NOx storage reduction catalyst is relatively stable as described above, the temperature at which the NOx storage reduction catalyst performs regeneration (for example,
(About 500 ° C.), it is difficult to release SOx absorbed by the NOx storage reduction catalyst.

【0013】S被毒回復処理を行うには、吸蔵還元型N
Ox触媒の再生を行う前記温度よりも高い例えば600
〜700℃程度の高温度にまで吸蔵還元型NOx触媒の
温度を高めるとともに排気空燃比をストイキあるいはリ
ッチに定期的にすることで対処する。
[0013] To perform the S poisoning recovery process, the storage reduction type N
For example, 600 higher than the temperature at which the Ox catalyst is regenerated.
This problem is dealt with by increasing the temperature of the NOx storage reduction catalyst to a high temperature of about 700 ° C. and periodically making the exhaust air-fuel ratio stoichiometric or rich.

【0014】一方、ディーゼルエンジンは従来からある
ガソリンエンジンに比べて排気温度が低く、S被毒回復
処理を行うに必要な前記高温度にするのは困難である。
On the other hand, the exhaust temperature of a diesel engine is lower than that of a conventional gasoline engine, and it is difficult to achieve the high temperature required for performing the S poisoning recovery process.

【0015】またディーゼルエンジンが例えば高負荷運
転状態にある場合、すなわちディーゼルエンジンにとっ
ては高温となる状態でディーゼルエンジンが作動してい
る時に排気空燃比をストイキやリッチにすると、すす
や、未燃燃料成分などの粒子状物質であるいわゆるパテ
ィキュレートマター(以下特に断らない限り「PM」と
いう。)等の微粒子が排出され易くなる。よって、当該
高温時に排気空燃比をストイキやリッチにすることはで
きない。
If the exhaust air-fuel ratio is set to stoichiometric or rich when the diesel engine is in a high-load operation state, that is, when the diesel engine is operating at a high temperature, the unburned fuel becomes Fine particles such as so-called particulate matter (hereinafter referred to as "PM" unless otherwise specified), which is particulate matter such as components, are easily discharged. Therefore, the exhaust air-fuel ratio cannot be made stoichiometric or rich at the high temperature.

【0016】よって前記高温時に何らかの手法で吸蔵還
元型NOx触媒の温度(以下「触媒床温」という。)を
上げ、さらに煤等の微粒子の排出されにくい軽負荷運転
時に排気空燃比をストイキやリッチにすることでS被毒
を回復するようにしている。
Therefore, the temperature of the NOx storage reduction catalyst (hereinafter referred to as "catalyst bed temperature") is raised by some method at the high temperature, and the exhaust air-fuel ratio is increased during a light load operation in which particulates such as soot are hardly discharged. To recover S poisoning.

【0017】[0017]

【発明が解決しようとする課題】しかし、S被毒回復処
理を行うに適した前記温度の確保のためにディーゼルエ
ンジンを例えば加速運転すると、その運転状態における
機関出力を維持するために燃料噴射量が増え、よって燃
費面で好ましくない。
However, when the diesel engine is accelerated, for example, to secure the temperature suitable for performing the S poisoning recovery process, the fuel injection amount is maintained in order to maintain the engine output in the operating state. Increases, which is not desirable in terms of fuel efficiency.

【0018】本発明は上記実情に鑑みてなされたもので
あり、その解決しようとする課題は、NOx触媒の機能
を確保しつつ、内燃機関が減速走行している時にS被毒
回復処理を行うことで燃料消費を抑制することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and a problem to be solved is to perform the S poisoning recovery process when the internal combustion engine is running at a reduced speed while ensuring the function of the NOx catalyst. The purpose is to suppress fuel consumption.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明内燃機関の排気浄化装置は次の手段を採用し
た。
In order to solve the above-mentioned problems, the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention employs the following means.

【0020】(1)本発明内燃機関の排気浄化装置は、
排気空燃比がリーンのときに排気中のNOxを吸収し排
気中の酸素濃度が低下するとそれまで吸収していたNO
xを放出し還元剤の添加によってNOxの還元浄化を行
うNOx触媒と、このNOx触媒のS被毒を回復すべき
場合において、内燃機関が加速運転状態または定常運転
状態にある時は、前記NOx触媒をNOx浄化に適した
温度範囲内で温度上昇させ、前記内燃機関が減速運転状
態にある時に、排気空燃比をリーンにすることで前記N
Ox触媒の温度をS被毒回復に適した温度にする昇温手
段と、を有するようにした。
(1) The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention comprises:
When the exhaust air-fuel ratio is lean, NOx in the exhaust gas is absorbed, and when the oxygen concentration in the exhaust gas drops, the NO
When the internal combustion engine is in an accelerating operation state or a steady operation state, the NOx catalyst is used to release NO and reduce and purify NOx by adding a reducing agent. The temperature of the catalyst is raised within a temperature range suitable for NOx purification, and when the internal combustion engine is in a deceleration operation state, the exhaust air-fuel ratio is made lean to make the N
Temperature raising means for setting the temperature of the Ox catalyst to a temperature suitable for recovery from S poisoning.

【0021】ここで、内燃機関全体の制御を行うECU
について簡単に述べるとともに、本項の構成要素につい
て説明する。
Here, an ECU for controlling the entire internal combustion engine is provided.
And a brief description of the components of this section.

【0022】ECUは、周知のごとくデジタルコンピュ
ータからなり、双方向性バスによって相互に接続した、
中央処理制御装置であるCPU,読み出し専用メモリで
あるROM,ランダムアクセスメモリであるRAM,入
力ポート,出力ポート等から構成する。
The ECU comprises a digital computer, as is well known, interconnected by a bidirectional bus.
It comprises a CPU as a central processing controller, a ROM as a read-only memory, a RAM as a random access memory, an input port, an output port and the like.

【0023】入力ポートは、内燃機関や車輌に取り付け
た各種センサと電気的に接続され、これら各種センサの
出力信号が入力ポートを介してECU内に入ると、これ
ら各センサに係るパラメータは一時的にRAMに記憶さ
れる。
The input ports are electrically connected to various sensors mounted on the internal combustion engine or the vehicle. When output signals of these various sensors enter the ECU through the input ports, the parameters related to these sensors are temporarily changed. Is stored in the RAM.

【0024】そして、CPUは専用メモリROMに記憶
しておいた各種アプリケーションプログラムを実行する
にあたり、双方向性バスを通じてランダムアクセスメモ
リRAMに記憶していた前記パラメータやROMに記憶
しておいたマップを必要に応じて呼び出し、前記パラメ
ータに基づいてCPUが必要とする演算処理を行い、こ
の演算処理の結果、出力ポートを介して内燃機関の各種
構成部材を作動する。
When the CPU executes the various application programs stored in the dedicated memory ROM, the CPU stores the parameters stored in the random access memory RAM via the bidirectional bus and the map stored in the ROM. It is called up as necessary and performs the necessary arithmetic processing by the CPU based on the parameters. As a result of this arithmetic processing, various components of the internal combustion engine are operated via the output port.

【0025】「NOx触媒」としては、選択還元型NO
x触媒や吸蔵還元型NOx触媒を例示できる。これらの触
媒に用いるNOx浄化用の還元剤は、軽油やガソリンな
どHC成分を含むもの、すなわち内燃機関の燃焼用に用
いる機関燃料を兼用するとよい。
As the "NOx catalyst", a selective reduction type NO
x catalysts and NOx storage reduction catalysts can be exemplified. The reducing agent for purifying NOx used in these catalysts preferably contains a HC component such as light oil or gasoline, that is, an engine fuel used for combustion of an internal combustion engine.

【0026】「昇温手段」としては、内燃機関が加速運
転状態または定常運転状態にある時は、前記NOx触媒
をNOx浄化に適した温度範囲内で上昇させ、前記内燃
機関が減速運転状態にある時は、排気空燃比をリーンに
することで前記NOx触媒の温度をS被毒回復に適した
温度にするように設定されたアプリケーションプログラ
ムを挙げられる。前記アプリケーションプログラムの実
行はCPUによってなされCPUの属性はECUにあ
る。よって、ECUのことを昇温手段ということもでき
る。
When the internal combustion engine is in an accelerating operation state or a steady operation state, the NOx catalyst is raised within a temperature range suitable for NOx purification, and the internal combustion engine is brought into a deceleration operation state. At one time, an application program set to make the exhaust air-fuel ratio lean so that the temperature of the NOx catalyst becomes a temperature suitable for S poisoning recovery. The application program is executed by the CPU, and the attribute of the CPU is in the ECU. Therefore, the ECU can also be referred to as a temperature raising unit.

【0027】「内燃機関が定常運転状態にある」とは、
アクセルの踏み込み量が一定でかつ機関回転数が一定の
状態での機関運転状態を意味する。
"The internal combustion engine is in a steady operation state"
This means an engine operating state in which the accelerator depression amount is constant and the engine speed is constant.

【0028】「NOx浄化に適した温度範囲」とは例え
ば200〜500°C程度の温度を挙げられる。
The "temperature range suitable for NOx purification" includes, for example, a temperature of about 200 to 500 ° C.

【0029】「S被毒回復に適した温度」とは例えば6
00〜700°C程度の温度を挙げられる「内燃機関」
としては、希薄燃焼式内燃機関であるリーンバーンガソ
リンエンジンや圧縮着火式内燃機関であるディーゼルエ
ンジンを例示できる。
The "temperature suitable for recovery from S poisoning" is, for example, 6
"Internal combustion engine" capable of raising a temperature of about 00 to 700 ° C
Examples thereof include a lean burn gasoline engine which is a lean burn type internal combustion engine and a diesel engine which is a compression ignition type internal combustion engine.

【0030】このような構成の本発明内燃機関の排気浄
化装置では、NOx触媒のS被毒を回復すべき場合にお
いて、内燃機関が加速運転状態または定常運転状態にあ
る時は、前記NOx触媒をNOx浄化に適した温度範囲
内で上昇にさせるので、その時に還元剤を添加すること
でNOxの還元浄化ができる。
In the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention as described above, when the S poisoning of the NOx catalyst is to be recovered, when the internal combustion engine is in an acceleration operation state or a steady operation state, the NOx catalyst is deactivated. Since the temperature is raised within a temperature range suitable for NOx purification, NOx can be reduced and purified by adding a reducing agent at that time.

【0031】また、内燃機関が減速運転状態にある時
に、排気空燃比をリーンにすることで排気中の酸素量を
増大できるため、当該増大した酸素が前記NOx触媒に
向けて供給されれば酸化反応を促進できる。この結果、
それだけ反応熱が多くなってNOx触媒の温度を上げら
れる。よってS被毒回復に適した温度にまで当該反応熱
を増加できるように前記酸素量を増大するように前記ア
プリケーションプログラムを設定しておけば、燃料を燃
焼することによる触媒温度の上昇を意図する必要がな
い。この結果、少ない燃料でもNOx触媒をS被毒回復
を行うに十分な温度にまで高められるようになるため燃
料消費量を減らすことができる。
Further, when the internal combustion engine is in a deceleration operation state, the amount of oxygen in the exhaust gas can be increased by making the exhaust air-fuel ratio lean, so that if the increased oxygen is supplied to the NOx catalyst, the oxygen is oxidized. The reaction can be accelerated. As a result,
As a result, the reaction heat increases and the temperature of the NOx catalyst can be increased. Therefore, if the application program is set so as to increase the amount of oxygen so that the reaction heat can be increased to a temperature suitable for recovery from S poisoning, it is intended to increase the catalyst temperature by burning fuel. No need. As a result, even with a small amount of fuel, the temperature of the NOx catalyst can be raised to a temperature sufficient for performing the S poisoning recovery, so that the fuel consumption can be reduced.

【0032】(2)また前記NOx触媒がS被毒回復に
適した温度に達した後は、所定時間、前記NOx触媒に
流れる排気ガスの空燃比をリッチにするとともに、前記
昇温手段は、前記NOx触媒の温度をS被毒回復処理に
適した温度に維持することが好ましい。
(2) After the temperature of the NOx catalyst reaches a temperature suitable for recovery from S poisoning, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing through the NOx catalyst is made rich for a predetermined time, and It is preferable to maintain the temperature of the NOx catalyst at a temperature suitable for the S poisoning recovery process.

【0033】ここで「所定時間」とは、S被毒状態にあ
る吸蔵還元型NOx触媒を回復させるに十分な時間をい
う。
Here, the "predetermined time" refers to a time sufficient for recovering the NO reduction catalyst in the S poisoned state.

【0034】所定時間、前記NOx触媒に流れる排気ガ
スの空燃比をリッチにするとともに、前記昇温手段は、
前記NOx触媒の温度をS被毒回復処理に適した温度に
維持することでS被毒回復処理を確実に実行できる。
For a predetermined period of time, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing through the NOx catalyst is made rich, and
By maintaining the temperature of the NOx catalyst at a temperature suitable for the S poisoning recovery process, the S poisoning recovery process can be reliably executed.

【0035】[0035]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る内燃機関の排
気浄化装置の実施態様について添付した図面に基づいて
説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0036】まず、図1を参照して本発明内燃機関の排
気浄化装置を採用した内燃機関の全体構成を説明する。
First, an overall configuration of an internal combustion engine employing the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine of the present invention will be described with reference to FIG.

【0037】図1に示す内燃機関1は、4つの気筒2を
有する水冷式の4ストローク・サイクル・ディーゼル機
関である。
The internal combustion engine 1 shown in FIG. 1 is a water-cooled four-stroke cycle diesel engine having four cylinders 2.

【0038】内燃機関1は、各気筒2の燃焼室に直接燃
料を噴射するインジェクタ3を備えており、各インジェ
クタ3は、燃料を所定圧まで蓄圧する蓄圧室(コモンレ
ール)4と接続してある。このコモンレール4は、該コ
モンレール4内の燃料の圧力に対応した電気信号を出力
するコモンレール圧センサ4aを備えており、また燃料
供給管5を介して燃料ポンプ6と連通している。
The internal combustion engine 1 has an injector 3 for directly injecting fuel into a combustion chamber of each cylinder 2, and each injector 3 is connected to an accumulator (common rail) 4 for accumulating fuel up to a predetermined pressure. . The common rail 4 includes a common rail pressure sensor 4 a that outputs an electric signal corresponding to the pressure of the fuel in the common rail 4, and communicates with a fuel pump 6 via a fuel supply pipe 5.

【0039】燃料ポンプ6は、内燃機関1の出力軸(ク
ランクシャフト)の回転トルクを駆動源として作動し、
この燃料ポンプ6の入力軸に取り付けたポンププーリ6
aと内燃機関1の出力軸(クランクシャフト)に取り付
けたクランクプーリ1aとがベルト7でつながってい
る。
The fuel pump 6 operates using the rotational torque of the output shaft (crankshaft) of the internal combustion engine 1 as a drive source.
Pump pulley 6 attached to the input shaft of this fuel pump 6
a and a crank pulley 1 a attached to an output shaft (crankshaft) of the internal combustion engine 1 are connected by a belt 7.

【0040】クランクシャフトが回転しその回転トルク
が燃料ポンプ6の入力軸にクランクプーリ1a−ベルト
7−ポンププーリ6aを介して伝わると、燃料ポンプ6
は、クランクシャフトから燃料ポンプ6の入力軸に伝わ
る回転トルクの大きさに応じたポンプ圧を生じ、このポ
ンプ圧に応じた量の燃料を燃料供給管5を介してコモン
レール4に送る。
When the crankshaft rotates and its rotational torque is transmitted to the input shaft of the fuel pump 6 via the crank pulley 1a-belt 7-pump pulley 6a, the fuel pump 6
Generates a pump pressure corresponding to the magnitude of the rotational torque transmitted from the crankshaft to the input shaft of the fuel pump 6, and sends the amount of fuel corresponding to the pump pressure to the common rail 4 via the fuel supply pipe 5.

【0041】コモンレール4に送られた燃料は所定圧ま
で蓄圧されて各気筒2のインジェクタ3に分配される。
そして、インジェクタ3に駆動電流が印加されると、イ
ンジェクタ3が開きインジェクタ3から気筒2内に燃料
を噴射する。
The fuel sent to the common rail 4 is accumulated to a predetermined pressure and distributed to the injectors 3 of each cylinder 2.
When a drive current is applied to the injector 3, the injector 3 opens and fuel is injected from the injector 3 into the cylinder 2.

【0042】次に、内燃機関1には、吸気枝管8を接続
してあり、吸気枝管8の各枝管は、各気筒2の燃焼室と
図示しない吸気ポートを介してつながっている。
Next, an intake branch pipe 8 is connected to the internal combustion engine 1, and each branch pipe of the intake branch pipe 8 is connected to a combustion chamber of each cylinder 2 via an intake port (not shown).

【0043】前記吸気枝管8は吸気管9と接続してお
り、吸気管9はその始端にエアクリーナボックス10を
有する。吸気管9のうちエアクリーナボックス10より
も下流部分には、吸気管9内を流れる吸気の質量に対応
した電気信号を出力するエアフローメータ11と、吸気
管9内を流れる吸気の温度に対応した電気信号を出力す
る吸気温度センサ12とを取り付けてある。
The intake branch pipe 8 is connected to an intake pipe 9, and the intake pipe 9 has an air cleaner box 10 at the start end thereof. An air flow meter 11 that outputs an electric signal corresponding to the mass of the intake air flowing through the intake pipe 9 and an electricity corresponding to the temperature of the intake air flowing through the intake pipe 9 are provided downstream of the air cleaner box 10 in the intake pipe 9. An intake air temperature sensor 12 for outputting a signal is attached.

【0044】前記吸気管9における吸気枝管8の上流近
傍には、吸気管9内を流れる吸気の流量を調節する吸気
絞り弁13を設けてある。吸気絞り弁13は、ステッパ
モータ等で構成された吸気絞り用アクチュエータ14と
連結されており、吸気絞り用アクチュエータ14の作動
によって開閉する。
An intake throttle valve 13 for adjusting the flow rate of intake air flowing through the intake pipe 9 is provided near the upstream of the intake branch pipe 8 in the intake pipe 9. The intake throttle valve 13 is connected to an intake throttle actuator 14 composed of a stepper motor or the like, and is opened and closed by the operation of the intake throttle actuator 14.

【0045】吸気管9のうちエアフローメータ11と吸
気絞り弁13との間には、排気の熱エネルギを駆動源と
して作動する遠心過給機(ターボチャージャ)15のコ
ンプレッサハウジング15aを設けてある。コンプレッ
サハウジング15aに流入した吸気は、該コンプレッサ
ハウジング15aに内装されたコンプレッサホイールの
回転によって圧縮されて高温度の吸気となる。この吸気
は、吸気管9のうちコンプレッサハウジング15aより
も下流に設けたインタークーラ16によって冷却され
る。これにより空気密度の低下が防止され内燃機関のパ
ワーダウンを図る。なお、コンプレッサホイールは遠心
過給機15の別の構成部材であり排気系に配置したター
ビンハウジング15bのタービンホイールと同軸でつな
がっている。
A compressor housing 15a of a centrifugal supercharger (turbocharger) 15, which operates using heat energy of exhaust gas as a drive source, is provided between the air flow meter 11 and the intake throttle valve 13 in the intake pipe 9. The intake air that has flowed into the compressor housing 15a is compressed by rotation of a compressor wheel provided inside the compressor housing 15a, and becomes high-temperature intake air. The intake air is cooled by an intercooler 16 provided in the intake pipe 9 downstream of the compressor housing 15a. As a result, a decrease in the air density is prevented, and the power of the internal combustion engine is reduced. The compressor wheel is another component of the centrifugal supercharger 15 and is coaxially connected to the turbine wheel of the turbine housing 15b disposed in the exhaust system.

【0046】インタークーラ16を経由することで冷却
された吸気は、吸気絞り弁13によって流量調節されて
吸気枝管8に流入する。吸気枝管8に流入した吸気は、
各枝管を介して各気筒2の燃焼室に向けて分配され、各
気筒2のインジェクタ3から噴射された燃料の燃焼に供
される。
The intake air cooled by passing through the intercooler 16 is flow-regulated by the intake throttle valve 13 and flows into the intake branch pipe 8. The intake air flowing into the intake branch pipe 8 is:
The fuel is distributed toward the combustion chamber of each cylinder 2 via each branch pipe, and is used for combustion of fuel injected from the injector 3 of each cylinder 2.

【0047】一方、内燃機関1には各気筒2の図示しな
い排気ポートを介して前記各気筒の燃焼室とつながって
いる排気枝管18を有する。
On the other hand, the internal combustion engine 1 has an exhaust branch pipe 18 connected to the combustion chamber of each cylinder via an exhaust port (not shown) of each cylinder 2.

【0048】排気枝管18は、前記遠心過給機15のタ
ービンハウジング15bと接続され、タービンハウジン
グ15bは排気管19と接続してある。そして排気管1
9の下流には図示しないマフラーを取り付けてある。
The exhaust branch pipe 18 is connected to the turbine housing 15 b of the centrifugal turbocharger 15, and the turbine housing 15 b is connected to the exhaust pipe 19. And the exhaust pipe 1
A muffler (not shown) is attached to the downstream of 9.

【0049】また、排気管19の途中には、排気中の有
害ガス成分を浄化するための排気浄化触媒を包蔵する排
気浄化装置としての触媒コンバータ20を配置してあ
る。そして、排気管19のうち触媒コンバータ20より
も下流には、排気空燃比に対応した電気信号を出力する
空燃比センサ23と、排気温度に対応した電気信号を出
力する排気温度センサ24とを取り付けてある。
In the middle of the exhaust pipe 19, there is arranged a catalytic converter 20 as an exhaust gas purifying device which contains an exhaust gas purifying catalyst for purifying harmful gas components in the exhaust gas. An air-fuel ratio sensor 23 that outputs an electric signal corresponding to the exhaust air-fuel ratio and an exhaust temperature sensor 24 that outputs an electric signal corresponding to the exhaust temperature are mounted downstream of the catalytic converter 20 in the exhaust pipe 19. It is.

【0050】また空燃比センサ23や排気温度センサ2
4よりも下流には、排気管19内における排気流量を調
節する排気絞り弁21を取り付けてある。排気絞り弁2
1は、ステッパモータ等で構成した排気絞り用アクチュ
エータ22とつながっており、排気絞り用アクチュエー
タ14が作動することで開閉する。
The air-fuel ratio sensor 23 and the exhaust temperature sensor 2
An exhaust throttle valve 21 for adjusting the exhaust flow rate in the exhaust pipe 19 is mounted downstream of the exhaust pipe 4. Exhaust throttle valve 2
Reference numeral 1 is connected to an exhaust throttle actuator 22 constituted by a stepper motor or the like, and is opened and closed when the exhaust throttle actuator 14 operates.

【0051】そして、各気筒2で燃焼された混合気は排
気ガスとなって排気ポート経由で排気枝管18に排出さ
れ、次いで排気枝管18から遠心過給機15のタービン
ハウジング15bに入る。タービンハウジング15bに
流入した排気ガスは、タービンハウジング15b内に回
転自在に支持されたタービンホイールを回転し、このタ
ービンホイールと同軸でつながっている前記コンプレッ
サハウジング15aのコンプレッサホイールを回転する
ことで吸入空気を高圧にする。
The air-fuel mixture burned in each cylinder 2 becomes exhaust gas, is discharged to the exhaust branch pipe 18 via the exhaust port, and then enters the turbine housing 15b of the centrifugal supercharger 15 from the exhaust branch pipe 18. The exhaust gas flowing into the turbine housing 15b rotates a turbine wheel rotatably supported in the turbine housing 15b, and rotates the compressor wheel of the compressor housing 15a which is coaxially connected to the turbine wheel. To a high pressure.

【0052】タービンハウジング15bから排出された
排気ガスは、排気管19を介して触媒コンバータ20に
流入し、そこで排気ガスに含まれる有害ガス成分を除去
又は浄化する。触媒コンバータ20にて有害ガス成分が
除去又は浄化された排気ガスは、排気絞り弁21により
必要に応じて流量調整され、マフラーを通った後、大気
中に放出される。
The exhaust gas discharged from the turbine housing 15b flows into the catalytic converter 20 via the exhaust pipe 19, and removes or purifies harmful gas components contained in the exhaust gas. Exhaust gas from which harmful gas components have been removed or purified by the catalytic converter 20 is adjusted in flow rate as required by an exhaust throttle valve 21, and is discharged into the atmosphere after passing through a muffler.

【0053】また、排気枝管18と吸気枝管8とは、排
気枝管18内を流れる排気の一部を吸気枝管8に再循環
させる排気再循環通路(以下「EGR通路」と称す
る。)25でつながっている。EGR通路25は、そこ
を流れる排気再循環ガス(以下、「EGRガス」と称す
る。)の流量変更をする流量調整弁(以下、「EGR
弁」と称する。)26を有する。EGR弁26は、電磁
弁などで構成され、印加電力の大きさに応じてその開度
が定まり、当該開度に応じてEGRガスの流量が変わ
る。
The exhaust branch pipe 18 and the intake branch pipe 8 recirculate a part of the exhaust flowing through the exhaust branch pipe 18 to the intake branch pipe 8 (hereinafter referred to as an “EGR passage”). ) 25 are connected. The EGR passage 25 has a flow rate adjusting valve (hereinafter, “EGR gas”) that changes the flow rate of exhaust gas recirculated gas (hereinafter, referred to as “EGR gas”) flowing therethrough.
"Valve". ) 26. The EGR valve 26 is configured by an electromagnetic valve or the like, and its opening is determined according to the magnitude of the applied power, and the flow rate of the EGR gas changes according to the opening.

【0054】また、EGR通路25のうちEGR弁26
よりも上流には、該EGR通路25内を流れるEGRガ
スを冷却するEGRクーラ27を設けてある。
The EGR valve 26 in the EGR passage 25
An EGR cooler 27 for cooling the EGR gas flowing in the EGR passage 25 is provided further upstream.

【0055】EGR弁26が開くと、EGR通路25が
導通状態となり、排気枝管18内を流れる排気ガスの一
部がEGR通路25に流入し、EGRクーラ27を経由
して吸気枝管8に流れる。
When the EGR valve 26 is opened, the EGR passage 25 becomes conductive, and a part of the exhaust gas flowing in the exhaust branch pipe 18 flows into the EGR passage 25 and passes through the EGR cooler 27 to the intake branch pipe 8. Flows.

【0056】その際にEGRクーラ27では、EGR通
路25内を流れるEGRガスと所定の冷媒との間で熱交
換が行われてEGRガスを冷却する。
At this time, in the EGR cooler 27, heat exchange is performed between the EGR gas flowing in the EGR passage 25 and a predetermined refrigerant to cool the EGR gas.

【0057】EGR通路25を介して排気枝管18から
吸気枝管8に還流したEGRガスは、吸気枝管8の上流
から流れてきた新気と混ざり合いながら各気筒2の燃焼
室に導かれ、インジェクタ3が噴射する燃料の燃焼に供
される。しかしながら、EGRガスには、水(H2O)
や二酸化炭素(CO2)などのように、自ら燃焼するこ
となく、且つ、吸熱性を有する不活性ガス成分が含まれ
ているため、EGRガスが混合気中に含有されると混合
気の燃焼温度が下がり、以て窒素酸化物(NOx)の発
生量を抑制する。
The EGR gas recirculated from the exhaust branch pipe 18 to the intake branch pipe 8 via the EGR passage 25 is guided to the combustion chamber of each cylinder 2 while mixing with fresh air flowing from the upstream of the intake branch pipe 8. , The fuel injected by the injector 3 is used for combustion. However, EGR gas contains water (H 2 O)
Since EGR gas contains an endothermic inert gas component such as carbon dioxide and carbon dioxide (CO 2 ) that does not burn itself and is endothermic, the combustion of the air-fuel mixture The temperature decreases, thereby suppressing the generation amount of nitrogen oxides (NOx).

【0058】更に、EGRクーラ27によりEGRガス
を冷却すると、その温度が低下してEGRガスの体積が
小さくなる。このため、EGRガスが燃焼室内に供給さ
れたときに該燃焼室内の雰囲気温度を上昇することを抑
制し、かつ燃焼室内に供給される新気の量が極端に減少
することがないので、内燃機関1の作動に支障を来すこ
ともない。
Further, when the EGR gas is cooled by the EGR cooler 27, the temperature of the EGR gas decreases, and the volume of the EGR gas decreases. For this reason, when the EGR gas is supplied into the combustion chamber, the temperature of the atmosphere in the combustion chamber is prevented from rising, and the amount of fresh air supplied into the combustion chamber does not extremely decrease. There is no hindrance to the operation of the engine 1.

【0059】また、内燃機関1は、触媒コンバータ20
より上流の排気通路を流れる排気中に還元剤としての燃
料(軽油)を添加する還元剤供給機構を備える。
The internal combustion engine 1 has a catalytic converter 20
There is provided a reducing agent supply mechanism for adding fuel (light oil) as a reducing agent to the exhaust gas flowing through the exhaust passage located further upstream.

【0060】この還元剤供給機構は、図1に示すよう
に、その噴孔が排気枝管18内に臨むよう内燃機関1の
シリンダヘッドに取り付けられ、所定圧以上の燃料が印
加されたときに開く還元剤噴射弁28と、前述した燃料
ポンプ6から吐出された燃料を前記還元剤噴射弁28へ
導く還元剤供給路29と、この還元剤供給路29の途中
に設けられ該還元剤供給通路29内を流れる燃料の流量
を調整する流量調整弁30と、この流量調整弁30より
上流の還元剤供給路29に設けられて該還元剤供給路2
9内の燃料の流れを遮断する遮断弁31とを備えてい
る。
As shown in FIG. 1, this reducing agent supply mechanism is mounted on the cylinder head of the internal combustion engine 1 so that its injection hole faces the exhaust branch pipe 18, and when fuel of a predetermined pressure or more is applied. A reducing agent injection valve 28 that opens; a reducing agent supply passage 29 that guides the fuel discharged from the fuel pump 6 to the reducing agent injection valve 28; and a reducing agent supply passage that is provided in the middle of the reducing agent supply passage 29. A flow control valve 30 for adjusting the flow rate of the fuel flowing through the inside of the fuel cell 29;
And a shutoff valve 31 for shutting off the flow of fuel in the fuel cell 9.

【0061】尚、還元剤噴射弁28は、該還元剤噴射弁
28の噴孔が排気枝管18におけるEGR通路25の接
続部位より下流であって、排気枝管18における4つの
枝管の集合部に最も近い気筒2の排気ポートに突出する
とともに、排気枝管18の集合部へ向くようにシリンダ
ヘッドに取り付けることが好ましい。
The reducing agent injection valve 28 is configured such that the injection hole of the reducing agent injection valve 28 is located downstream of the connection portion of the EGR passage 25 in the exhaust branch pipe 18, and a set of four branch pipes in the exhaust branch pipe 18. It is preferable that the projection is protruded from the exhaust port of the cylinder 2 closest to the cylinder head and is attached to the cylinder head so as to face the collecting part of the exhaust branch pipe 18.

【0062】これは、還元剤噴射弁28から噴射された
還元剤(未燃の燃料成分)がEGR通路25へ流入する
のを防止するとともに、還元剤が排気枝管18内に滞る
ことなく遠心過給機15のタービンハウジング15bへ
到達するようにするためである。
This prevents the reducing agent (unburned fuel component) injected from the reducing agent injection valve 28 from flowing into the EGR passage 25, and also prevents the reducing agent from being centrifuged in the exhaust branch pipe 18 without centrifugation. This is for the purpose of reaching the turbine housing 15b of the supercharger 15.

【0063】尚、図1に示す例では、内燃機関1の4つ
の気筒2のうち1番(#1)気筒2が排気枝管18の集
合部に最も近い位置にある関係で、1番(#1)気筒2
の排気ポートに還元剤噴射弁28を取り付けてあるが、
1番(#1)気筒2以外の気筒2が排気枝管18の集合
部と最も近い位置にあるときは、その気筒2の排気ポー
トに還元剤噴射弁28を取り付けるようにする。
In the example shown in FIG. 1, the first (# 1) cylinder 2 of the four cylinders 2 of the internal combustion engine 1 is located at the position closest to the gathering portion of the exhaust branch pipe 18, so that the first (# 1) cylinder 2 # 1) Cylinder 2
The reducing agent injection valve 28 is attached to the exhaust port of
When a cylinder 2 other than the first (# 1) cylinder 2 is located at the position closest to the collecting portion of the exhaust branch pipe 18, the reducing agent injection valve 28 is attached to the exhaust port of the cylinder 2.

【0064】このような還元剤供給機構では、流量調整
弁30が開くと、燃料ポンプ6から送られた高圧燃料が
還元剤供給路29を介して還元剤噴射弁28に印加され
る。そして、還元剤噴射弁28に印加される燃料の圧力
が所定圧以上に達すると、該還元剤噴射弁28が開弁し
て排気枝管18内に還元剤としての燃料を噴射する。
In such a reducing agent supply mechanism, when the flow control valve 30 is opened, the high-pressure fuel sent from the fuel pump 6 is applied to the reducing agent injection valve 28 via the reducing agent supply passage 29. When the pressure of the fuel applied to the reducing agent injection valve 28 reaches a predetermined pressure or more, the reducing agent injection valve 28 opens to inject fuel as a reducing agent into the exhaust branch pipe 18.

【0065】還元剤噴射弁28から排気枝管18内に噴
射された還元剤は、排気枝管18の上流から流れてきた
排気ととともにタービンハウジング15bに流入する。
タービンハウジング15b内に流入した排気と還元剤と
は、タービンホイールの回転によって撹拌されて均質に
混合されてリッチ空燃比の排気となる。
The reducing agent injected from the reducing agent injection valve 28 into the exhaust branch pipe 18 flows into the turbine housing 15b together with the exhaust gas flowing from the upstream of the exhaust branch pipe 18.
The exhaust gas and the reducing agent that have flowed into the turbine housing 15b are agitated by the rotation of the turbine wheel and are homogeneously mixed to become exhaust gas having a rich air-fuel ratio.

【0066】この排気は、タービンハウジング15bか
ら排気管19を介して触媒コンバータ20に流入し、触
媒コンバータ20の排気浄化触媒が吸蔵していた窒素酸
化物(NOx)を放出させつつ窒素(N2)に還元され
る。
This exhaust gas flows from the turbine housing 15b into the catalytic converter 20 via the exhaust pipe 19, and releases nitrogen oxides (NOx) stored by the exhaust purification catalyst of the catalytic converter 20 while releasing nitrogen (N 2). ).

【0067】その後、流量調整弁30が閉じて燃料ポン
プ6から還元剤噴射弁28への還元剤の供給が断たれる
と、還元剤噴射弁28に印加される燃料の圧力が前記所
定圧未満となり、その結果、還元剤噴射弁28が閉じて
排気枝管18内への還元剤の添加を停止する。
Thereafter, when the flow control valve 30 is closed and the supply of the reducing agent from the fuel pump 6 to the reducing agent injection valve 28 is stopped, the pressure of the fuel applied to the reducing agent injection valve 28 becomes lower than the predetermined pressure. As a result, the reducing agent injection valve 28 closes and the addition of the reducing agent into the exhaust branch pipe 18 is stopped.

【0068】上記内燃機関1には、該内燃機関1を制御
する電子制御ユニット(ECU:Electronic Control U
nit)35を有する。このECU35は、内燃機関1の
運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関1の運転状態
を制御するユニットであり、図示しない、双方向性バス
によって相互に接続された、中央処理制御装置CPU,
読み出し専用メモリROM,ランダムアクセスメモリR
AM,入力インタフェース回路、出力インタフェース回
路等から構成されている。
The internal combustion engine 1 has an electronic control unit (ECU: Electronic Control Unit) for controlling the internal combustion engine 1.
nit) 35. The ECU 35 is a unit that controls the operating state of the internal combustion engine 1 in accordance with the operating conditions of the internal combustion engine 1 and a driver's request, and is connected to a central processing control unit CPU (not shown) via a bidirectional bus. ,
Read only memory ROM, random access memory R
It comprises an AM, an input interface circuit, an output interface circuit and the like.

【0069】前記入力インタフェース回路は、コモンレ
ール圧センサ4a、エアフローメータ11、吸気温度セ
ンサ12、吸気管圧力センサ17、空燃比センサ23、
排気温度センサ24、還元剤圧力センサ32、クランク
ポジションセンサ33、水温センサ34、アクセル開度
センサ36等の各種センサと電気的に接続されている。
これら各種センサの出力信号が入力インタフェース回路
からECU35内に入ると、これらのパラメータは、一
時的にランダムアクセスメモリRAMに記憶される。そ
して、CPUが、これらのパラメータに基づいて必要と
する演算処理を、読み出し専用メモリROMに記憶して
おいた各種アプリケーションプログラムにしたがって実
行するにあたり、双方向性バスを通じてランダムアクセ
スメモリRAMが記憶していた前記パラメータやROM
に記憶しておいたマップを必要に応じて呼び出す。
The input interface circuit includes a common rail pressure sensor 4a, an air flow meter 11, an intake air temperature sensor 12, an intake pipe pressure sensor 17, an air-fuel ratio sensor 23,
It is electrically connected to various sensors such as an exhaust gas temperature sensor 24, a reducing agent pressure sensor 32, a crank position sensor 33, a water temperature sensor 34, and an accelerator opening sensor 36.
When output signals of these various sensors enter the ECU 35 from the input interface circuit, these parameters are temporarily stored in the random access memory RAM. When the CPU executes the necessary arithmetic processing based on these parameters according to various application programs stored in the read-only memory ROM, the random access memory RAM stores the random access memory RAM via the bidirectional bus. The above parameters and ROM
Call the map stored in as needed.

【0070】前記出力インタフェース回路は、前記各種
センサの出力信号に基づいて作動するインジェクタ3、
吸気絞り用アクチュエータ14、排気絞り用アクチュエ
ータ22、EGR弁26、流量調整弁30、遮断弁31
等の各種装置と電気的に接続され、これら各種装置は、
CPUの演算結果に基づいて適宜作動する。
The output interface circuit includes an injector 3 that operates based on output signals of the various sensors.
Intake throttle actuator 14, exhaust throttle actuator 22, EGR valve 26, flow control valve 30, shut-off valve 31
Are electrically connected to various devices such as
It operates appropriately based on the calculation result of the CPU.

【0071】次に、排気浄化装置である触媒コンバータ
20について具体的に説明する。
Next, the catalytic converter 20, which is an exhaust gas purifying apparatus, will be specifically described.

【0072】触媒コンバータ20は、ケース内に還元剤
の存在下で排気中の窒素酸化物(NOx)を浄化するN
Ox触媒を包蔵するものであり、このようなNOx触媒と
しては、選択還元型NOx触媒や吸蔵還元型NOx触媒等
を例示できるが、ここでは吸蔵還元型NOx触媒を例に
挙げて説明する。
The catalytic converter 20 purifies nitrogen oxides (NOx) in exhaust gas in the presence of a reducing agent in the case.
The NOx catalyst includes an Ox catalyst. Examples of such a NOx catalyst include a selective reduction type NOx catalyst and an occlusion reduction type NOx catalyst. Here, the occlusion reduction type NOx catalyst will be described as an example.

【0073】吸蔵還元型NOx触媒は、例えば、アルミ
ナ(Al23)を担体とし、この担体上に例えばカリウ
ム(K)、ナトリウム(Na)、リチウム(Li)、セ
シウム(Cs)のようなアルカリ金属と、バリウム(B
a)、カルシウム(Ca)、のようなアルカリ土類と、
ランタン(La)イットリウム(Y)のような希土類と
の中から選ばれた少なくとも1つと、白金(Pt)のよ
うな貴金属とを坦持して構成される。
The storage-reduction type NOx catalyst uses, for example, alumina (Al 2 O 3 ) as a carrier and, on the carrier, for example, potassium (K), sodium (Na), lithium (Li), cesium (Cs) or the like. Alkali metal and barium (B
a) alkaline earths such as calcium (Ca),
It is configured to support at least one selected from rare earths such as lanthanum (La) and yttrium (Y) and a noble metal such as platinum (Pt).

【0074】このような構成の吸蔵還元型NOx触媒
は、排気空燃比がリーン空燃比であるときは排気中の窒
素酸化物(NOx)を吸蔵し、吸蔵還元型NOx触媒に流
入する排気ガスの酸素濃度が低下し且つ還元剤が存在す
るときはそれまで吸蔵していた窒素酸化物(NOx)を
放出しつつ還元及び浄化する。
When the air-fuel ratio of the exhaust gas is the lean air-fuel ratio, the NOx storage-reduction catalyst having such a configuration stores nitrogen oxides (NOx) in the exhaust gas and reduces the amount of exhaust gas flowing into the NOx storage-reduction catalyst. When the oxygen concentration is reduced and a reducing agent is present, reduction and purification are performed while releasing nitrogen oxides (NOx) that have been stored up to that time.

【0075】尚、ここでいう排気空燃比とは、触媒コン
バータ20より上流の排気管19、燃焼室、吸気管9等
に供給された空気量の合計と燃料(炭化水素)量の合計
との比を意味するものとする。従って、触媒コンバータ
20より上流の排気系に燃料、還元剤、あるいは空気が
供給されない限り、排気空燃比は燃焼室に供給される混
合気の空燃比と一致する。
Here, the exhaust air-fuel ratio is defined as the sum of the amount of air supplied to the exhaust pipe 19, the combustion chamber, the intake pipe 9 and the like upstream of the catalytic converter 20, and the total amount of fuel (hydrocarbon). Shall mean the ratio. Therefore, as long as no fuel, reducing agent, or air is supplied to the exhaust system upstream of the catalytic converter 20, the exhaust air-fuel ratio matches the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber.

【0076】ここで、吸蔵還元型NOx触媒のNOx吸放
出メカニズムについて、アルミナからなる担体上に白金
(Pt)及びバリウム(Ba)が担持された吸蔵還元型
NOx触媒を例に挙げて説明する。
Here, the NOx absorption / desorption mechanism of the NOx storage reduction catalyst will be described with reference to an example of the NOx storage reduction catalyst in which platinum (Pt) and barium (Ba) are supported on a carrier made of alumina.

【0077】吸蔵還元型NOx触媒のNOx吸放出作用
は、おおよそ図2に示されるようなメカニズムで行われ
ていると考えられている。
It is considered that the NOx absorbing / releasing action of the NOx storage-reduction catalyst is performed by a mechanism shown in FIG.

【0078】先ず、吸蔵還元型NOx触媒は、該吸蔵還
元型NOx触媒に流入する排気の空燃比がリーン空燃比
となって排気中の酸素濃度が高まると、図2(A)に示
されるように、排気中の酸素(O2)がO2 -またはO2-
の形で白金(Pt)の表面上に付着し、排気中の一酸化
窒素(NO)が白金(Pt)の表面上でO2 -またはO2-
と反応して二酸化窒素(NO2)を形成する(2NO+
2→2NO2)。
First, in the NOx storage reduction catalyst, when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx storage reduction catalyst becomes a lean air-fuel ratio and the oxygen concentration in the exhaust gas increases, as shown in FIG. In addition, oxygen (O 2 ) in the exhaust gas changes to O 2 - or O 2-
And adheres to the surface of platinum (Pt) in the form of, and the nitrogen monoxide (NO) in the exhaust gas becomes O 2 - or O 2- on the surface of platinum (Pt).
To form nitrogen dioxide (NO 2 ) (2NO +
O 2 → 2NO 2 ).

【0079】二酸化窒素(NO2)は、白金(Pt)の
表面上で酸化されつつ酸化バリウム(BaO)と結合し
て硝酸イオン(NO3 -)を形成する。このように排気中
の窒素酸化物(NOx)は、硝酸イオン(NO3-)とし
て吸蔵還元型NOx触媒に吸蔵される。
The nitrogen dioxide (NO 2 ) is oxidized on the surface of platinum (Pt) and combines with barium oxide (BaO) to form nitrate ions (NO 3 ). Thus, the nitrogen oxides (NOx) in the exhaust gas are stored in the storage-reduction NOx catalyst as nitrate ions ( NO3- ).

【0080】このような作用をNOx吸蔵作用といい、
NOx吸蔵作用は、吸蔵還元型NOx触媒に流入する排気
空燃比がリーンであり、且つ吸蔵還元型NOx触媒のN
Ox吸蔵能力が飽和しない限り継続される。
Such an action is called a NOx occlusion action.
The NOx storage action is such that the exhaust air-fuel ratio flowing into the storage reduction type NOx catalyst is lean and the NOx of the storage reduction type NOx catalyst
It is continued as long as the Ox storage capacity is not saturated.

【0081】これに対して、流入排気の酸素濃度が低下
すると、二酸化窒素(NO2)の生成量が減少するた
め、酸化バリウム(BaO)と結合していた硝酸イオン
(NO 3-)が逆に二酸化窒素(NO2)や一酸化窒素
(NO)となって吸蔵還元型NOx触媒から離脱する。
On the other hand, the oxygen concentration of the inflow exhaust gas decreases.
Then, nitrogen dioxide (NOTwo)
Nitrate ions bound to barium oxide (BaO)
(NO 3-) Is conversely nitrogen dioxide (NOTwo) And nitric oxide
(NO) and desorbs from the NOx storage reduction catalyst.

【0082】すなわち、吸蔵還元型NOx触媒に流入す
る排気の酸素濃度が低下すると、硝酸イオン(NO3-
の形で吸蔵還元型NOx触媒に吸蔵されていた窒素酸化
物(NOx)が二酸化窒素(NO2)や一酸化窒素(N
O)となって吸蔵還元型NOx触媒から放出される。
That is, when the oxygen concentration of the exhaust gas flowing into the NOx storage reduction catalyst decreases, nitrate ions (NO 3− )
Nitrogen oxide (NOx) stored in the NOx storage reduction catalyst in the form of nitrogen dioxide (NO 2 ) or nitrogen monoxide (N
O) and is released from the NOx storage reduction catalyst.

【0083】吸蔵還元型NOx触媒から放出した窒素酸
化物(NOx)は、図2(B)に示すように、排気中に
含まれる還元成分(例えば、吸蔵還元型NOx触媒の白
金(Pt)上の酸素O2-またはO2-と反応して部分酸化
した炭化水素(HC)や一酸化炭素(CO)等の活性
種)と反応して窒素(N2)等に還元される。
As shown in FIG. 2B, nitrogen oxides (NOx) released from the NOx storage reduction catalyst are reduced on the reducing components (for example, platinum (Pt) of the NOx storage reduction catalyst) contained in the exhaust gas. Reacts with oxygen O 2− or O 2− (an active species such as partially oxidized hydrocarbon (HC) or carbon monoxide (CO)) and is reduced to nitrogen (N 2 ).

【0084】即ち、排気中の炭化水素(HC)及び一酸
化炭素(CO)は、白金(Pt)上でO2 -またはO2-
反応して酸化し、それにより白金(Pt)上のO2 -また
はO 2-が消費されてもなお炭化水素(HC)や一酸化炭
素(CO)が残存していれば、それらの炭化水素(H
C)や一酸化炭素(CO)が吸蔵還元型NOx触媒から
放出された窒素酸化物(NOx)及び内燃機関1から排
出された窒素酸化物(NOx)が窒素(N2)に還元され
る。
That is, hydrocarbon (HC) and monoacid in exhaust gas
Carbonized (CO) is converted to O 2 on platinum (Pt).Two -Or O2-When
Reacts and oxidizes, thereby causing O 2 on platinum (Pt)Two -Also
Is O 2-Hydrocarbons (HC) and carbon monoxide
If hydrogen (CO) remains, these hydrocarbons (H
C) and carbon monoxide (CO) from the NOx storage reduction catalyst
The released nitrogen oxides (NOx) and the emissions from the internal combustion engine 1
The released nitrogen oxides (NOx) are converted to nitrogen (NTwo)
You.

【0085】従って、吸蔵還元型NOx触媒に流入する
排気の空燃比を理論空燃比もしくはリッチ空燃比とする
ことにより、吸蔵還元型NOx触媒に吸蔵されていた窒
素酸化物(NOx)を放出させつつ還元することが可能
となる。
Accordingly, by setting the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx storage reduction catalyst to the stoichiometric air-fuel ratio or the rich air-fuel ratio, the nitrogen oxides (NOx) stored in the NOx storage reduction catalyst can be released. It is possible to reduce.

【0086】ところで、吸蔵還元型NOx触媒のNOx吸
蔵能力には限りがあるため、長期にわたってリーン空燃
比の排気が吸蔵還元型NOx触媒に流入すると、吸蔵還
元型NOx触媒のNOx吸蔵能力が飽和し、排気中の窒素
酸化物(NOx)が吸蔵還元型NOx触媒にて除去又は浄
化されずに大気中に放出されてしまう。
Since the NOx storage capacity of the NOx storage reduction catalyst is limited, when exhaust gas having a lean air-fuel ratio flows into the NOx catalyst over a long period of time, the NOx storage capacity of the NOx storage reduction catalyst is saturated. In addition, nitrogen oxides (NOx) in the exhaust gas are released to the atmosphere without being removed or purified by the NOx storage reduction catalyst.

【0087】しかしながら、例えばディーゼル機関で
は、大部分の運転領域においてリーン空燃比の混合気が
燃焼され、それに応じて大部分の運転領域において排気
の空燃比がリーン空燃比となるため、吸蔵還元型NOx
触媒のNOx吸蔵能力が飽和し、それ以上吸収できなく
なってNOxがリークしてしまう虞がある。
However, in a diesel engine, for example, a mixture having a lean air-fuel ratio is burned in most of the operating range, and the air-fuel ratio of the exhaust gas becomes a lean air-fuel ratio in most of the operating range. NOx
There is a possibility that the NOx storage capacity of the catalyst is saturated, the catalyst cannot be absorbed any more, and NOx leaks.

【0088】リーク回避のためにはNOx吸収能力を回
復させなければならず、そのためにはそれまで吸蔵還元
型NOx触媒が吸収していたNOxを放出させて吸蔵還元
型NOx触媒のNOx吸収能力を回復させる必要があ
る。
In order to avoid leakage, the NOx absorption capacity must be restored, and for that purpose, the NOx absorption capacity of the storage reduction type NOx catalyst is released by releasing the NOx absorbed by the storage reduction type NOx catalyst. You need to recover.

【0089】そこで吸蔵還元型NOx触媒が飽和状態に
なる前に流入排気ガスの空燃比を所定タイミングでリッ
チにして酸素濃度を極度に低下させて吸蔵還元型NOx
触媒からNOxを放出させることにより、そのNOx吸
収能力の回復を行う吸蔵還元型NOx触媒の再生処理を
行う必要がある。
Therefore, before the occlusion-reduction type NOx catalyst becomes saturated, the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is made rich at a predetermined timing to reduce the oxygen concentration extremely, thereby reducing the occlusion-reduction NOx.
It is necessary to perform a regeneration process of the NOx storage reduction catalyst for recovering the NOx absorption ability by releasing NOx from the catalyst.

【0090】しかし単なるNOxの放出を行うだけでは
吸蔵還元型NOx触媒の再生はできてもNOx触媒本来
の機能であるNOx浄化ができずエミッションの悪化に
つながる。そこで例えば排気ポートに燃料噴射弁を備え
付け、この燃料噴射弁から内燃機関の運転状態に応じて
連続的あるいは間欠的に機関燃料を噴射して当該機関燃
料を還元剤として吸蔵還元型NOx触媒に添加すること
で、放出されたNOxをN2に還元しもってNOx浄化
を行う。
However, the mere release of NOx can regenerate the NOx storage reduction catalyst, but cannot purify NOx, which is the original function of the NOx catalyst, which leads to deterioration of emission. Therefore, for example, a fuel injection valve is provided at the exhaust port, and the engine fuel is continuously or intermittently injected from the fuel injection valve according to the operation state of the internal combustion engine, and the engine fuel is added as a reducing agent to the NOx storage reduction catalyst. doing, performs NOx purification the released NOx with reduced to N 2.

【0091】ところで機関燃料は硫黄成分を多く含んで
いるので燃焼すると硫黄酸化物(以下特に断らない限り
「SOx」という。)を生成する。そして、SOxはN
Oxと同じメカニズムで吸蔵還元型NOx触媒に吸収され
る。
Incidentally, since the engine fuel contains a large amount of sulfur components, it burns to produce sulfur oxides (hereinafter referred to as "SOx" unless otherwise specified). And SOx is N
It is absorbed by the NOx storage reduction catalyst by the same mechanism as Ox.

【0092】SOx は安定な硫酸塩を形成するため、
分解および放出されにくく、吸蔵還元型NOx触媒に蓄
積されやすい。すると吸蔵還元型NOx触媒がSOxを吸
収した分、吸蔵還元型NOx触媒のNOx浄化率が低下
し、吸蔵還元型NOx触媒の機能であるNOx浄化に支障
を来す現象、いわゆるS被毒を生じる虞がある。よって
S被毒状態にある吸蔵還元型NOx触媒は回復させる必
要があり、そのための処理を吸蔵還元型NOx触媒のS
被毒回復処理という。
Since SOx forms a stable sulfate,
It is not easily decomposed and released, and easily accumulates in the NOx storage reduction catalyst. Then, the NOx purification rate of the NOx storage reduction catalyst is reduced by an amount corresponding to the absorption of the SOx by the NOx storage reduction catalyst, and a phenomenon that interferes with the NOx purification function of the NOx storage reduction catalyst, that is, a so-called S poisoning occurs. There is a fear. Therefore, it is necessary to recover the NOx storage reduction catalyst that is in the S poisoning state.
This is called poisoning recovery processing.

【0093】しかし、上述のように吸蔵還元型NOx触
媒内に蓄積された硫酸塩は比較的安定的であるため、吸
蔵還元型NOx触媒がその再生を行なう温度(例えば、
250〜500 ℃程度)にあったのでは吸蔵還元型N
Ox触媒が吸収したSOx を放出させることは困難であ
る。
However, since the sulfate accumulated in the NOx storage reduction catalyst is relatively stable as described above, the temperature at which the storage reduction NOx catalyst performs regeneration (for example,
(250-500 ° C).
It is difficult to release SOx absorbed by the Ox catalyst.

【0094】S被毒回復処理を行うには、吸蔵還元型N
Ox触媒の再生を行う前記温度よりも高い例えば600
〜700℃程度の高温度にまで吸蔵還元型NOx触媒の
温度を高めるとともに排気空燃比をストイキあるいはリ
ッチに定期的にすることで対処する。
To perform the S poisoning recovery process, the storage reduction type N
For example, 600 higher than the temperature at which the Ox catalyst is regenerated.
This problem is dealt with by increasing the temperature of the NOx storage reduction catalyst to a high temperature of about 700 ° C. and periodically making the exhaust air-fuel ratio stoichiometric or rich.

【0095】一方、ディーゼルエンジンは従来からある
ガソリンエンジンに比べて排気温度が低く、S被毒回復
処理を行うに必要な前記高温度にするのは困難である。
またディーゼルエンジンが例えば高負荷運転状態にある
場合、すなわちディーゼルエンジンにとっては高温とな
る状態でディーゼルエンジンが作動している時に排気空
燃比をストイキやリッチにすると、すすや、未燃燃料成
分などの粒子状物質であるPM等の微粒子が排出され易
くなる。よって、当該高温時に排気空燃比をストイキや
リッチにすることはできない。
On the other hand, the exhaust temperature of a diesel engine is lower than that of a conventional gasoline engine, and it is difficult to achieve the high temperature required for performing the S poisoning recovery process.
Also, when the diesel engine is in a high load operation state, for example, when the exhaust air-fuel ratio is made stoichiometric or rich when the diesel engine is operating at a high temperature for the diesel engine, soot, unburned fuel components, etc. Fine particles such as particulate matter, such as PM, are easily discharged. Therefore, the exhaust air-fuel ratio cannot be made stoichiometric or rich at the high temperature.

【0096】よって前記高温時に吸蔵還元型NOx触媒
の温度である触媒床温を上げ、さらに煤等の微粒子の排
出されにくい軽負荷運転時に排気空燃比をストイキやリ
ッチにすることでS被毒を回復することが考えられる。
Therefore, by raising the catalyst bed temperature which is the temperature of the NOx storage reduction catalyst at the high temperature and making the exhaust air-fuel ratio stoichiometric or rich at the time of light load operation in which particulates such as soot are hardly discharged, S poisoning is reduced. It is possible to recover.

【0097】しかし、S被毒回復処理を行うに適した前
記温度の確保のためにディーゼルエンジンを例えば加速
運転すると、その運転状態における機関出力を維持する
ために燃料噴射量が増え、よって燃費面で好ましくな
い。以上の問題点については従来技術の説明で既に述べ
た通りである。
However, when the diesel engine is accelerated, for example, in order to secure the temperature suitable for performing the S poisoning recovery process, the fuel injection amount increases in order to maintain the engine output in the operating state, and therefore the fuel consumption is reduced. Is not preferred. The above problems are as already described in the description of the prior art.

【0098】これに対し、本実施の形態に係る内燃機関
1は、吸蔵還元型NOx触媒の機能を確保しつつ、内燃
機関が減速走行している時にS被毒回復処理を行うこと
で燃費を良くするという技術である。
On the other hand, in the internal combustion engine 1 according to the present embodiment, while maintaining the function of the NOx storage reduction catalyst, the S poisoning recovery process is performed when the internal combustion engine is running at a reduced speed, thereby reducing fuel consumption. It is a technology that makes it better.

【0099】すなわち、内燃機関1が加速運転状態また
は定常運転状態にある時は、前記NOx触媒をNOx浄
化に適した温度範囲内で上昇させ、内燃機関1が減速運
転状態にある時は、排気空燃比をリーンにすることでN
Ox触媒の温度をS被毒回復に適した温度にする昇温手
段を内燃機関1は有する。
That is, when the internal combustion engine 1 is in an acceleration operation state or a steady operation state, the NOx catalyst is raised within a temperature range suitable for NOx purification, and when the internal combustion engine 1 is in a deceleration operation state, the exhaust gas is exhausted. By making the air-fuel ratio lean, N
The internal combustion engine 1 has a temperature raising means for setting the temperature of the Ox catalyst to a temperature suitable for recovery from S poisoning.

【0100】なお、「内燃機関1が加速運転状態または
定常運転状態にある」のうち「定常運転状態にある」と
は、ドライバによるアクセルの踏み込み量が一定でかつ
機関回転数が一定の状態での機関運転状態を意味する。
It should be noted that "in the steady operation state" of "the internal combustion engine 1 is in the acceleration operation state or the steady operation state" means that the accelerator pedal depression amount by the driver is constant and the engine speed is constant. Means the operating state of the engine.

【0101】次に図3のフローチャートを参照してEC
U35によるエンジン1のS被毒回復処理実行ルーチン
を実現するためのプログラムについて述べる。
Next, referring to the flowchart of FIG.
A program for realizing the S poisoning recovery process execution routine of the engine 1 by U35 will be described.

【0102】このプログラムは、以下に述べるステップ
101〜ステップ108からなる。また、これらのステ
ップからなるプログラムは、ECU35のROMに記憶
してあり必要に応じて呼び出される。前記各ステップに
おける処理は、すべてECU35のCPUによる。な
お、記号Sを用い、例えばステップ101であればS1
01と省略して示す。
This program comprises steps 101 to 108 described below. A program including these steps is stored in the ROM of the ECU 35 and is called up as needed. All the processes in the above steps are performed by the CPU of the ECU 35. Note that the symbol S is used.
It is abbreviated as 01.

【0103】燃料消費量から吸蔵還元型NOx触媒のS
被毒量を概算し、既定値以上に達している場合は、吸蔵
還元型NOx触媒がS被毒を回復すべき場合にあると判
断してこのルーチンに移行する。
From the fuel consumption, the S value of the NOx storage reduction catalyst was determined.
The poisoning amount is estimated, and if the poisoning amount has reached a predetermined value or more, it is determined that the occlusion reduction type NOx catalyst should recover S poisoning, and the routine shifts to this routine.

【0104】すなわちS101でS被毒回復処理の必要
性の有無を判定し、肯定判定すればS102に進み、否
定判定すれば本制御を終了する。なおS被毒回復のため
には、触媒床温が600°C以上で排気空燃比が14.
5以下である必要があり、当該条件を満足しなければS
被毒の回復はできない。
That is, it is determined in S101 whether or not the S poisoning recovery process is necessary. If the determination is affirmative, the process proceeds to S102. If the determination is negative, the control is terminated. In order to recover S poisoning, the exhaust gas air-fuel ratio should be 14.
5 or less, and if the condition is not satisfied, S
Poisoning cannot be recovered.

【0105】S102ではまず触媒床温を検出し、50
0°C以下の場合に昇温制御を実施する。すなわち50
0°Cよりも高いかどうかを判定し、否定判定すればS
103に進み、肯定判定した場合は否定判定するまでこ
の処理を繰り返す。
In S102, first, the catalyst bed temperature is detected,
When the temperature is 0 ° C or lower, the temperature rise control is performed. That is, 50
It is determined whether the temperature is higher than 0 ° C, and if a negative determination is made, S
Proceeding to 103, if a positive determination is made, this process is repeated until a negative determination is made.

【0106】触媒床温が500°Cよりも高い場合、S
103よりも後の処理に進まないようにしたのは、内燃
機関1が減速運転状態にある時に排気空燃比をリーンに
することで燃料の燃焼に期することなくNOx触媒の温
度をS被毒回復に適した前記600°C以上の温度にす
るという本発明の技術的思想にもとるからである。
If the catalyst bed temperature is higher than 500 ° C.,
The reason for not proceeding to the processing after 103 is that when the internal combustion engine 1 is in the deceleration operation state, the exhaust air-fuel ratio is made lean so that the temperature of the NOx catalyst becomes S poisoning without expecting fuel combustion. This is because the technical idea of the present invention that the temperature is set to 600 ° C. or more suitable for recovery is also taken.

【0107】なお、S被毒回復のための条件である60
0°Cからあまり離れていない500°Cに判定値を設定
することで無駄な燃費悪化を防止している。また500
°CはNOx触媒20の還元性能悪化の限界値であり、そ
れ以上の温度になると還元性能が悪化するけれどもNO
x浄化に適した温度ではある。なおNOx浄化に適した
温度範囲として250〜500°Cを挙げられる。
Note that the condition for recovery from S poisoning is 60.
By setting the determination value at 500 ° C, which is not so far from 0 ° C, useless deterioration of fuel efficiency is prevented. Also 500
° C is a limit value of deterioration of the reduction performance of the NOx catalyst 20, and when the temperature becomes higher than that, the reduction performance deteriorates.
x Temperature suitable for purification. In addition, 250-500 degreeC is mentioned as a temperature range suitable for NOx purification.

【0108】S103では触媒床温が500°C以下で
ある場合には昇温制御の実行を行うというものであり、
内燃機関の運転状態に応じて還元剤噴射弁28から噴射
される燃料による昇温制御、インジェクタ3が噴く主噴
射以外の副次的噴射であるいわゆるポスト噴射される燃
料による昇温制御、空燃比をリッチにするいわゆるエン
ジンリッチによる昇温制御のいずれかまたはこれらの組
み合わせにより機関運転状態に応じた昇温制御を行う。
この昇温制御により吸蔵還元型NOx触媒をNOx浄化
に適した温度範囲内にまで上昇させる。
In S103, when the catalyst bed temperature is 500 ° C. or lower, the temperature rise control is executed.
Temperature increase control by fuel injected from the reducing agent injection valve 28 according to the operation state of the internal combustion engine, temperature increase control by so-called post-injected fuel which is a secondary injection other than the main injection injected by the injector 3, air-fuel ratio The temperature rise control according to the engine operating state is performed by any one of the so-called engine rich control or the combination thereof, which makes the engine rich.
By this temperature increase control, the NOx storage reduction catalyst is raised to a temperature range suitable for NOx purification.

【0109】S104では内燃機関1が加速運転状態ま
たは定常運転状態にあるかどうかを判定し、肯定判定し
た場合は、S102に戻り、否定判定した場合、すなわ
ち内燃機関1が減速運転状態にある時はS105に進
む。
In S104, it is determined whether the internal combustion engine 1 is in an accelerating operation state or a steady operation state. If the judgment is affirmative, the process returns to S102. If the negative judgment is made, that is, if the internal combustion engine 1 is in a deceleration operation state. Goes to S105.

【0110】内燃機関1が減速運転状態にある時に進む
S105では排気空燃比を瞬時リーンにする。このよう
にすることで、吸蔵還元型NOx触媒は瞬間的に酸素過
剰な雰囲気状態におかれる。すなわち排気中の酸素量が
増大するため当該増大した酸素が前記吸蔵還元型NOx
触媒に向けて供給されるようになる。この結果、酸化反
応を促進させてそれだけ反応熱が多くなり吸蔵還元型N
Ox触媒の温度を上げられる。
In S105, which proceeds when the internal combustion engine 1 is in the deceleration operation state, the exhaust air-fuel ratio is made instantaneously lean. In this manner, the NOx storage reduction catalyst is instantaneously placed in an oxygen-excess atmosphere. That is, since the amount of oxygen in the exhaust gas increases, the increased oxygen is stored in the NOx storage-reduction type.
It is supplied to the catalyst. As a result, the oxidation reaction is accelerated, and the reaction heat is increased accordingly, and the occlusion reduction type N
The temperature of the Ox catalyst can be raised.

【0111】S106では触媒床温がS被毒回復に必要
な前記600°Cよりも高いかどうかを判定し、肯定判
定すればS107に進み、否定判定した場合はS105
に戻り、S106で肯定判定されるまで当該処理を繰り
返す。このようにすることで触媒床温を前記600°C
まで昇温制御する。S106は、内燃機関1が減速運転
状態にある時に排気空燃比が瞬時リーンな状態で行う処
理である(S104,S105参照)。よって、S10
4〜S106は、内燃機関1が減速運転状態にある時に
排気空燃比をリーンにすることで吸蔵還元型NOx触媒
の温度をS被毒回復に適した温度にする昇温手段といえ
る。またこのS104〜S106を含む本プログラムは
ROMに記憶され、ROMの属性はECU9にあるの
で、ECU35を内燃機関1が減速運転状態にある時は
排気空燃比をリーンにすることで吸蔵還元型NOx触媒
の温度をS被毒回復に適した温度にする昇温手段という
ことができる。また、当該昇温手段は内燃機関1が加速
運転状態または定常運転状態にある時は、前記NOx触
媒をNOx浄化に適した温度に維持する昇温手段でもあ
る(S102、S103、S104参照)。
In S106, it is determined whether or not the catalyst bed temperature is higher than 600 ° C. necessary for recovery from S poisoning. If the determination is affirmative, the process proceeds to S107; if the determination is negative, S105 is performed.
And the process is repeated until an affirmative determination is made in S106. By doing so, the catalyst bed temperature is raised to the above 600 ° C.
Control the temperature up to S106 is a process performed when the exhaust air-fuel ratio is instantaneously lean when the internal combustion engine 1 is in the deceleration operation state (see S104 and S105). Therefore, S10
4 to S106 can be said to be temperature raising means for setting the temperature of the NOx storage reduction catalyst to a temperature suitable for recovery from S poisoning by making the exhaust air-fuel ratio lean when the internal combustion engine 1 is in the deceleration operation state. The program including S104 to S106 is stored in the ROM, and the attribute of the ROM is in the ECU 9. Therefore, when the internal combustion engine 1 is in the deceleration operation state, the ECU 35 sets the exhaust air-fuel ratio to lean so that the storage reduction NOx This can be referred to as a temperature raising means for setting the temperature of the catalyst to a temperature suitable for recovery from S poisoning. The temperature raising means is also a temperature raising means for maintaining the NOx catalyst at a temperature suitable for NOx purification when the internal combustion engine 1 is in an acceleration operation state or a steady operation state (see S102, S103, S104).

【0112】S107では還元剤噴射弁28からの燃料
噴射の実行またはエンジンリッチの実行により排気空燃
比をS103で行った昇温制御と同じ昇温制御を行うこ
とで所定時間、リッチにする。
In S107, by performing the fuel injection from the reducing agent injection valve 28 or executing the engine rich, the exhaust air-fuel ratio is made rich for a predetermined time by performing the same temperature control as that performed in S103.

【0113】S108では、S107での所定時間を図
示しない適宜のタイマでカウントする。この所定時間は
実験により、また適宜の演算式を用いることによって得
たものである。そして、当該所定時間が経過した後にS
被毒回復制御が終了する。
In S108, the predetermined time in S107 is counted by an appropriate timer (not shown). This predetermined time is obtained by an experiment and by using an appropriate arithmetic expression. Then, after the elapse of the predetermined time, S
The poisoning recovery control ends.

【0114】このような構成の内燃機関1によれば次の
ような作用効果を奏する。
According to the internal combustion engine 1 having such a configuration, the following operational effects can be obtained.

【0115】NOx触媒のS被毒を回復すべき場合にお
いて、内燃機関1が加速運転状態または定常運転状態に
ある時は、吸蔵還元型NOx触媒をNOx浄化に適した
温度範囲に属する例えば500°Cに上昇させるので、
その時に還元剤を添加することでNOxの還元浄化がで
きる。
In the case where the S poisoning of the NOx catalyst is to be recovered, when the internal combustion engine 1 is in the accelerating operation state or the steady operation state, the NOx storage-reduction catalyst is set to, for example, 500 ° C. which belongs to a temperature range suitable for NOx purification. To C
At that time, reduction and purification of NOx can be performed by adding a reducing agent.

【0116】また、内燃機関1が減速運転状態にある時
に、排気空燃比をリーンにすることで排気中の酸素量を
増大できるため、当該増大した酸素が吸蔵還元型NOx
触媒に向けて供給されれば酸化反応を促進できる。よっ
て、それだけ反応熱が多くなってNOx触媒の温度を上
げられるのでS被毒回復に適した温度にまで当該反応熱
を増加できるように前記酸素量を増大する(S105参
照)ことにより、これまでの技術のように燃料を燃焼す
ることによる触媒温度の上昇を意図する必要がない。こ
の結果、少ない燃料でもNOx触媒をS被毒回復処理を
行うに十分な温度にまで高めることができるため燃料消
費量を減らすことができる。
Further, when the internal combustion engine 1 is in the deceleration operation state, the amount of oxygen in the exhaust gas can be increased by making the exhaust air-fuel ratio lean, so that the increased oxygen is stored and reduced.
If supplied to the catalyst, the oxidation reaction can be promoted. Therefore, since the reaction heat increases and the temperature of the NOx catalyst can be increased, the amount of oxygen is increased so that the reaction heat can be increased to a temperature suitable for S poisoning recovery (see S105). It is not necessary to increase the catalyst temperature by burning the fuel as in the technique described in the above. As a result, even with a small amount of fuel, the temperature of the NOx catalyst can be raised to a temperature sufficient for performing the S poisoning recovery process, so that the fuel consumption can be reduced.

【0117】また タイマにて前記所定時間をカウント
し、その間、前記吸蔵還元型NOx触媒に流れる排気ガ
スの空燃比をリッチにするとともに、前記昇温手段であ
るECU35は、前記吸蔵還元型NOx触媒の温度をS
被毒回復処理に適した温度に維持することでS被毒回復
処理を確実に行える。
The timer counts the predetermined time. During this time, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing through the NOx storage reduction catalyst is made rich, and the ECU 35 serving as the temperature increasing means is configured to store the NOx catalyst in the NOx storage reduction catalyst. The temperature of
By maintaining the temperature suitable for the poisoning recovery process, the S poisoning recovery process can be reliably performed.

【0118】[0118]

【発明の効果】本出願内燃機関の排気浄化装置によれ
ば、NOx触媒の機能を確保しつつ、内燃機関が減速走
行している時にS被毒回復処理を行うことで燃料消費を
抑制することができる。
According to the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine of the present application, the fuel consumption is suppressed by performing the S poisoning recovery processing when the internal combustion engine is running at a reduced speed while securing the function of the NOx catalyst. Can be.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明内燃機関の排気浄化装置を適用した内燃
機関の全体構成を示す図
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of an internal combustion engine to which an exhaust gas purification device for an internal combustion engine of the present invention is applied.

【図2】吸蔵還元型NOx触媒のNOx吸放出作用図FIG. 2 is a diagram showing the NOx storage / release operation of a storage reduction type NOx catalyst.

【図3】内燃機関のS被毒回復処理実行ルーチンを実現
するためのプログラムを説明するためのフローチャート
FIG. 3 is a flowchart for explaining a program for realizing an S-poisoning recovery process execution routine of the internal combustion engine.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 内燃機関 2 気筒 3 インジェクタ 4 コモンレール 4a コモンレール圧センサ 5 燃料供給管 6 燃料ポンプ 6a ポンププーリ 1a クランクプーリ 7 ベルト 8 吸気枝管 9 吸気管 10 エアクリーナボックス 11 エアフローメータ 12 吸気温度センサ 13 吸気絞り弁 14 吸気絞り用アクチュエータ 15 遠心過給機 15a コンプレッサハウジング 16 インタークーラ 15b タービンハウジング 18 排気枝管 19 排気管 20 触媒コンバータ 23 空燃比センサ 24 排気温度センサ 22 排気絞り用アクチュエータ 21 排気絞り弁 25 EGR通路 26 EGR弁 27 EGRクーラ 28 還元剤噴射弁 29 還元剤供給路 30 流量調整弁 31 遮断弁 35 ECU 17 吸気管圧力センサ 32 還元剤圧力センサ 33 クランクポジションセンサ 34 水温センサ 35 ECU(昇温手段) 36 アクセル開度センサ REFERENCE SIGNS LIST 1 internal combustion engine 2 cylinder 3 injector 4 common rail 4 a common rail pressure sensor 5 fuel supply pipe 6 fuel pump 6 a pump pulley 1 a crank pulley 7 belt 8 intake branch pipe 9 intake pipe 10 air cleaner box 11 air flow meter 12 intake temperature sensor 13 intake throttle valve 14 intake Throttle actuator 15 Centrifugal supercharger 15a Compressor housing 16 Intercooler 15b Turbine housing 18 Exhaust branch pipe 19 Exhaust pipe 20 Catalytic converter 23 Air-fuel ratio sensor 24 Exhaust temperature sensor 22 Exhaust throttle actuator 21 Exhaust throttle valve 25 EGR passage 26 EGR valve 27 EGR cooler 28 Reducing agent injection valve 29 Reducing agent supply path 30 Flow control valve 31 Shutoff valve 35 ECU 17 Intake pipe pressure sensor 32 Reducing agent pressure sensor 33 Clamp Position sensor 34 water temperature sensor 35 ECU (heating device) 36 accelerator opening sensor

───────────────────────────────────────────────────── 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) F02D 41/12 355 F02D 41/12 355 43/00 301 43/00 301E 301T Fターム(参考) 3G084 AA01 BA07 BA09 BA20 CA04 CA06 DA02 DA10 FA02 FA07 FA10 FA20 FA27 FA29 3G091 AA10 AA11 AA18 AA28 AB06 BA11 CA01 CA18 CA27 DA02 DA04 DB10 EA08 EA17 EA30 EA34 FA17 FA18 FA19 FB10 FB12 GB02Y GB03Y GB04Y GB05W GB06W GB10X GB17X HA37 3G301 HA02 HA11 HA13 JA02 JA25 KA12 KA16 LA03 MA01 NE13 NE15 PA01Z PA10Z PB08Z PD03Z PD11Z PE08Z PF03Z──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) F02D 41/12 355 F02D 41/12 355 43/00 301 43/00 301E 301T F-term (Reference) 3G084 AA01 BA07 BA09 BA20 CA04 CA06 DA02 DA10 FA02 FA07 FA10 FA20 FA27 FA29 3G091 AA10 AA11 AA18 AA28 AB06 BA11 CA01 CA18 CA27 DA02 DA04 DB10 EA08 EA17 EA30 EA34 FA17 FA18 FA19 FB10 FB12 GB02Y GB03Y GB04Y GB05W GB06W GB13 GB10 GB3 LA03 MA01 NE13 NE15 PA01Z PA10Z PB08Z PD03Z PD11Z PE08Z PF03Z

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 排気空燃比がリーンのときに排気中のN
Oxを吸収し排気中の酸素濃度が低下するとそれまで吸
収していたNOxを放出し還元剤の添加によってNOx
の還元浄化を行うNOx触媒と、 このNOx触媒のS被毒を回復すべき場合において、内
燃機関が加速運転状態または定常運転状態にある時は、
前記NOx触媒をNOx浄化に適した温度範囲内で温度
上昇させ、前記内燃機関が減速運転状態にある時に、排
気空燃比をリーンにすることで前記NOx触媒の温度を
S被毒回復に適した温度にする昇温手段と、 を有する内燃機関の排気浄化装置。
When the exhaust air-fuel ratio is lean, N
When Ox is absorbed and the oxygen concentration in the exhaust decreases, NOx that has been absorbed is released and NOx is added by adding a reducing agent.
A NOx catalyst that performs reduction purification of the NOx catalyst, and when the S poisoning of the NOx catalyst is to be recovered, when the internal combustion engine is in an acceleration operation state or a steady operation state,
The temperature of the NOx catalyst is raised within a temperature range suitable for NOx purification, and when the internal combustion engine is in a deceleration operation state, the exhaust air-fuel ratio is made lean so that the temperature of the NOx catalyst is suitable for S poisoning recovery. An exhaust purification device for an internal combustion engine, comprising: a temperature raising means for raising a temperature.
【請求項2】前記NOx触媒がS被毒回復に適した温度
に達した後は、所定時間、前記NOx触媒に流れる排気
ガスの空燃比をリッチにするとともに、前記昇温手段
は、前記NOx触媒の温度をS被毒回復処理に適した温
度に維持することを特徴とする請求項1記載の内燃機関
の排気浄化装置。
2. After the temperature of the NOx catalyst has reached a temperature suitable for recovery from S poisoning, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing through the NOx catalyst is made rich for a predetermined time, and the temperature raising means is provided with the NOx catalyst. The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the temperature of the catalyst is maintained at a temperature suitable for the S poisoning recovery process.
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