JP2002332891A - Exhaust emission gas control device for internal combustion engine - Google Patents

Exhaust emission gas control device for internal combustion engine

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JP2002332891A
JP2002332891A JP2001142045A JP2001142045A JP2002332891A JP 2002332891 A JP2002332891 A JP 2002332891A JP 2001142045 A JP2001142045 A JP 2001142045A JP 2001142045 A JP2001142045 A JP 2001142045A JP 2002332891 A JP2002332891 A JP 2002332891A
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JP
Japan
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nox
fuel ratio
exhaust gas
internal combustion
air
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JP2001142045A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshihiko Nishiyama
利彦 西山
Kotaro Wakamoto
晃太郎 若本
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Komatsu Ltd
Original Assignee
Komatsu Ltd
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Publication date
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    • Y02T10/40Engine management systems

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exhaust emission gas control device for an internal combustion engine, capable of reducing NOx in exhaust gas and minimizing worsening of durability and of fuel consumption of the internal combustion engine. SOLUTION: The exhaust emission gas control device 1 comprises a catalyst controller 20 for controlling air/fuel ratio, in such a manner that a NOx storage and reduction catalyst device 10 stores NOx before the passage of a first preset time and then when a diesel engine 2 becomes a lower-load condition, the air/ fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx storage and reduction catalyst device 10 is changed close to theoretical air/fuel ratio, to cause the release of the NOx from the NOx storage and reduction catalyst device 10. Therefore, in the low-load condition, since pressure and temperature in the cylinder 31 become lower than in high-load condition, after the NOx storage and reduction catalyst device 10 stores the NOx to some degree, the stored NOx can be made to release from the NOx storage and reduction catalyst device 10 to minimize the worsening of the durability of the diesel engine 2.

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、内燃機関の排気ガ
ス浄化装置に係り、詳しくは、空燃比がリーンの排気ガ
スが流入するとNOxを吸蔵し、流入する排気ガスの酸
素濃度が低下すると吸蔵したNOxを放出するNOx吸
蔵還元触媒装置を備えた内燃機関の排気ガス浄化装置に
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 storing NOx when exhaust gas having a lean air-fuel ratio flows in, and storing it when the oxygen concentration of the flowing exhaust gas decreases. The present invention relates to an exhaust gas purification device for an internal combustion engine provided with a NOx storage reduction catalyst device that releases NOx.

【0002】[0002]

【背景技術】従来より、内燃機関(たとえばディーゼル
エンジン等)から排出される排気ガスのNOx低減を図
るため、当該内燃機関に排気ガス浄化装置を設けること
が知られている。この排気ガス浄化装置は、空燃比がリ
ーンの排気ガスが流入するとNOxを吸蔵し、流入する
排気ガスの酸素濃度が低下すると吸蔵したNOxを放出
するNOx吸蔵還元触媒装置を備え、このNOx吸蔵還
元触媒装置は、内燃機関の排気通路の途中に設置されて
いる。
2. Description of the Related Art It has been known that an internal combustion engine is provided with an exhaust gas purifying device in order to reduce NOx in exhaust gas discharged from an internal combustion engine (for example, a diesel engine or the like). This exhaust gas purifying device includes a NOx storage reduction catalyst device that stores NOx when an exhaust gas having a lean air-fuel ratio flows in and releases the stored NOx when the oxygen concentration of the flowing exhaust gas decreases. The catalyst device is installed in the exhaust passage of the internal combustion engine.

【0003】このような排気ガス浄化装置としては、特
許第2586739号公報に記載されたものが知られて
いる。この排気ガス浄化装置は、前述したNOx吸蔵還
元触媒装置と、このNOx吸蔵還元触媒装置に吸蔵され
ているNOx量を推定するNOx量推定手段と、このN
Ox量推定手段によって推定されたNOx量が予め設定
された所定値を超えたときにNOx吸蔵還元触媒装置か
らNOxを放出させる放出手段とを備えている。このう
ち、放出手段は、排気ガスが理論空燃比付近となるよう
に内燃機関のシリンダへの燃料供給量を増大させて、N
Ox吸蔵還元触媒装置に流入する排気ガスの酸素濃度を
低下させることで、NOx吸蔵還元触媒装置からNOx
を放出させている。
[0003] As such an exhaust gas purifying device, one described in Japanese Patent No. 2,586,739 is known. This exhaust gas purifying device includes the above-described NOx storage reduction catalyst device, NOx amount estimation means for estimating the amount of NOx stored in the NOx storage reduction catalyst device,
A release unit that releases NOx from the NOx storage reduction catalyst device when the NOx amount estimated by the Ox amount estimation unit exceeds a predetermined value. Among them, the discharging means increases the amount of fuel supplied to the cylinder of the internal combustion engine so that the exhaust gas is near the stoichiometric air-fuel ratio.
By reducing the oxygen concentration of the exhaust gas flowing into the Ox storage reduction catalyst device, the NOx storage reduction catalyst device
Has been released.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うな排気ガス浄化装置では、内燃機関の負荷状態に関係
なく、一律に、NOx吸蔵還元触媒装置に吸蔵されてい
ると推定されたNOx量が所定量を超えたとき、放出手
段によって、シリンダへの燃料供給量を増大させること
でNOx吸蔵還元触媒装置からNOxを放出させてい
る。つまり、内燃機関の負荷状態が低負荷にあるか、高
負荷にあるかに関係なく、全ての負荷域において同じ基
準でシリンダへの燃料供給量を増大させている。
By the way, in the exhaust gas purifying apparatus as described above, the NOx amount estimated to be stored in the NOx storing and reducing catalyst device is uniform regardless of the load state of the internal combustion engine. When the amount exceeds the predetermined amount, the NOx is released from the NOx storage reduction catalyst device by increasing the fuel supply amount to the cylinder by the release means. That is, regardless of whether the load state of the internal combustion engine is low load or high load, the fuel supply amount to the cylinder is increased on the same basis in all load ranges.

【0005】しかしながら、内燃機関の負荷状態が高負
荷にあるときには、シリンダ内圧力・温度が高く、この
ようなシリンダへの燃料供給量を増大させると、シリン
ダ内がかなりの高圧・高温となる。このため、内燃機関
の高負荷時において、シリンダへの燃料供給量の増大を
頻繁に行うと内燃機関自体の耐久性に不具合が生じる可
能性がある。特に、過給機付きの内燃機関であった場合
には、シリンダに供給される空気量が多いので、シリン
ダ内がより高温になって耐久性の問題がより心配され
る。また、シリンダから排出される空気量も多くなるか
ら、排気ガスの空燃比を理論空燃比付近にするには多量
の燃料をシリンダに供給することが必要となり、燃費が
悪化するという問題がある。
However, when the load condition of the internal combustion engine is high, the pressure and temperature in the cylinder are high. If the amount of fuel supplied to such a cylinder is increased, the pressure inside the cylinder becomes considerably high and high. For this reason, when the internal combustion engine is under a high load, if the fuel supply amount to the cylinders is frequently increased, there is a possibility that the durability of the internal combustion engine itself may be deteriorated. In particular, in the case of an internal combustion engine equipped with a supercharger, since the amount of air supplied to the cylinder is large, the temperature inside the cylinder becomes higher and the problem of durability is more worried. In addition, since the amount of air discharged from the cylinder also increases, it is necessary to supply a large amount of fuel to the cylinder in order to bring the air-fuel ratio of the exhaust gas close to the stoichiometric air-fuel ratio.

【0006】本発明の目的は、排気ガスのNOx低減を
図ることができるとともに、内燃機関の耐久性および燃
費の悪化を最小限にできる内燃機関の排気ガス浄化装置
を提供することにある。
It is an object of the present invention to provide an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine which can reduce NOx in exhaust gas and minimize deterioration of durability and fuel efficiency of the internal combustion engine.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段と作用効果】内燃機関の排
気通路の途中に配置され、かつ空燃比がリーンの排気ガ
スが流入するとNOxを吸蔵し、流入する排気ガスの酸
素濃度が低下すると吸蔵したNOxを放出するNOx吸
蔵還元触媒装置を備えた内燃機関の排気ガス浄化装置で
あって、前記内燃機関の負荷状態を検出する負荷検出手
段と、前記NOx吸蔵還元触媒装置に流入する前記内燃
機関の排気ガスの空燃比を理論空燃比近傍またはややリ
ッチに変更する空燃比変更手段と、前記空燃比変更手段
の動作を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、
第1所定時間経過後において、前記負荷検出手段で検出
した前記内燃機関の負荷状態が低負荷であると、前記空
燃比変更手段を作動させることを特徴とするものであ
る。
Means for Solving the Problems and Effects The NOx is stored when exhaust gas having a lean air-fuel ratio is disposed in the exhaust passage of the internal combustion engine, and is stored when the oxygen concentration of the flowing exhaust gas decreases. An exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine including a NOx storage reduction catalyst device for releasing NOx, wherein load detection means for detecting a load state of the internal combustion engine, and the internal combustion engine flowing into the NOx storage reduction catalyst device Air-fuel ratio changing means for changing the air-fuel ratio of the exhaust gas to near or slightly stoichiometric air-fuel ratio, and control means for controlling the operation of the air-fuel ratio changing means, the control means,
After a lapse of a first predetermined time, if the load state of the internal combustion engine detected by the load detecting means is low, the air-fuel ratio changing means is operated.

【0008】この発明によれば、NOx吸蔵還元触媒装
置で排気ガス中のNOxを吸蔵するとともに、空燃比変
更手段により、排気ガスの空燃比を理論空燃比近傍また
はややリッチに変更して、排気ガスの酸素濃度を低下さ
せ、NOx吸蔵還元触媒装置に吸蔵していたNOxを放
出、すなわち吸蔵していたNOxをN2として離脱させ
ることで、外部へ排出するNOx量の低減を図ってい
る。ここで、空燃比変更手段は、制御手段によって制御
されており、当該制御手段は、第1所定時間経過後にお
いて、内燃機関の負荷状態が低負荷であるときに、空燃
比変更手段を作動させてNOx吸蔵還元触媒装置からN
Oxを放出させている。つまり、少なくとも第1所定時
間が経過するまでの間は、NOx吸蔵還元触媒装置でN
Oxを吸蔵し、この後、内燃機関の負荷状態が低負荷に
なった場合に、たとえば、内燃機関のシリンダ内に供給
する燃料量を増やしたり、シリンダへの吸気量を減らし
たり等して、NOx吸蔵還元触媒装置に流入する排気ガ
スの空燃比を理論空燃比近傍またはややリッチに変更
し、NOx吸蔵還元触媒装置からNOxを放出させてい
る。このように、NOx吸蔵還元触媒装置である程度N
Oxを吸蔵した後、高負荷に比べてシリンダ内圧力・温
度が低い低負荷のときに、NOx吸蔵還元触媒装置から
吸蔵していたNOxを放出させているので、内燃機関の
耐久性の悪化を最小限にできる。また、過給機付きの内
燃機関に本発明の排気ガス浄化装置を採用すれば、シリ
ンダ内に多量の空気が供給される高負荷での空燃比変更
(つまり、排気ガスの空燃比を理論空燃比近傍またはや
やリッチに変更すること)を避けて、低負荷での空燃比
変更を行うことができるから、排気ガスの空燃比を理論
空燃比近傍またはややリッチに変更するための燃料量が
少なくてすみ、燃費の悪化を最小限にできる。
According to the present invention, the NOx in the exhaust gas is stored by the NOx storage reduction catalyst device, and the air-fuel ratio of the exhaust gas is changed to near the stoichiometric air-fuel ratio or slightly rich by the air-fuel ratio changing means. By reducing the oxygen concentration of the gas and releasing the NOx stored in the NOx storage reduction catalyst device, that is, releasing the stored NOx as N 2 , the amount of NOx discharged to the outside is reduced. Here, the air-fuel ratio changing unit is controlled by the control unit, and the control unit operates the air-fuel ratio changing unit when the load state of the internal combustion engine is low after the first predetermined time has elapsed. From the NOx storage reduction catalyst device to N
Ox is being released. That is, at least until the first predetermined time elapses, the NOx storage reduction catalyst
Ox is stored, and thereafter, when the load state of the internal combustion engine becomes low, for example, by increasing the amount of fuel supplied to the cylinder of the internal combustion engine or decreasing the amount of intake air to the cylinder, The air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx storage reduction catalyst device is changed to near the stoichiometric air-fuel ratio or slightly rich, and NOx is released from the NOx storage reduction catalyst device. As described above, the NOx storage reduction catalyst device
After the Ox is stored, the NOx stored and released from the NOx storage reduction catalyst device is released when the pressure and temperature in the cylinder are low and the load is low as compared with the high load, so that the durability of the internal combustion engine is deteriorated. Can be minimized. Further, if the exhaust gas purifying apparatus of the present invention is adopted for an internal combustion engine with a supercharger, the air-fuel ratio at high load where a large amount of air is supplied into the cylinder (that is, the air-fuel ratio of the exhaust It is possible to change the air-fuel ratio at low load while avoiding changing the fuel-fuel ratio to near or slightly rich), so that the amount of fuel for changing the air-fuel ratio of exhaust gas to near the stoichiometric air-fuel ratio or slightly rich is small. It is possible to minimize fuel consumption deterioration.

【0009】本発明の内燃機関の排気ガス浄化装置で
は、前記制御手段は、前記第1所定時間経過後から第2
所定時間に達するまでの間において、前記負荷検出手段
で検出した前記内燃機関の負荷状態が低負荷であると、
前記空燃比変更手段を作動させるとともに、前記第2所
定時間経過後において、前記内燃機関の負荷状態に関わ
らず、前記空燃比変更手段を作動させることが望まし
い。このような構成では、第1所定時間経過後から第2
所定時間に達するまでの間において、内燃機関の負荷状
態が低負荷であるときに、NOx吸蔵還元触媒装置から
NOxを放出させている。従って、第2所定時間に達す
るまでの間、たとえば、NOx吸蔵還元触媒装置のNO
x吸蔵可能容量近くまでNOxを吸蔵するまでの間、内
燃機関の負荷状態が低負荷となるのを待ち、低負荷とな
ったときに、空燃比を理論空燃比近傍またはややリッチ
に変更しているから、内燃機関の高負荷域における空燃
比変更手段の作動を極力避けることができ、内燃機関の
耐久性および燃費の悪化をより最小限にとどめることが
できる。一方、第2所定時間経過後において、内燃機関
の負荷状態に関わらず、NOx吸蔵還元触媒装置からN
Oxを放出させることで、吸蔵されるNOx量がNOx
吸蔵還元触媒装置のNOx吸蔵可能容量を超える前に、
NOxをNOx吸蔵還元触媒装置から放出させている。
これにより、内燃機関の高負荷での運転が続いても、N
Ox吸蔵還元触媒装置からNOxを確実に放出させるこ
とができて、排気ガス中のNOxを吸蔵するための空き
容量を常にNOx吸蔵還元触媒装置に持たせることがで
きる。
[0009] In the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, the control means may switch the second exhaust gas after the elapse of the first predetermined time.
Until the predetermined time is reached, if the load state of the internal combustion engine detected by the load detection means is low load,
It is desirable that the air-fuel ratio changing means be operated, and that the air-fuel ratio changing means be operated after the second predetermined time has elapsed, regardless of the load state of the internal combustion engine. In such a configuration, after the first predetermined time has elapsed, the second
Until the predetermined time is reached, NOx is released from the NOx storage reduction catalyst device when the load state of the internal combustion engine is low. Therefore, until the second predetermined time is reached, for example, the NOx storage reduction catalyst NO
Wait until the load condition of the internal combustion engine becomes a low load until the NOx is stored near the x storage capacity, and when the load becomes low, change the air-fuel ratio to near the stoichiometric air-fuel ratio or slightly rich. Therefore, the operation of the air-fuel ratio changing means in a high load region of the internal combustion engine can be avoided as much as possible, and deterioration of durability and fuel efficiency of the internal combustion engine can be minimized. On the other hand, after the lapse of the second predetermined time, regardless of the load state of the internal combustion engine, the NOx storage reduction catalyst device
By releasing Ox, the stored NOx amount becomes NOx
Before exceeding the NOx storage capacity of the storage reduction catalyst device,
NOx is released from the NOx storage reduction catalyst device.
As a result, even if the internal combustion engine continues to operate at a high load, N
NOx can be reliably released from the Ox storage reduction catalyst device, and the NOx storage reduction catalyst device can always have free space for storing NOx in the exhaust gas.

【0010】本発明の内燃機関の排気ガス浄化装置で
は、前記第2所定時間の長さは、前記第1所定時間の長
さの1.5〜2倍であることが望ましい。このようにす
れば、内燃機関が低負荷のときにNOx吸蔵還元触媒装
置からNOxを放出させる期間、すなわち第1所定時間
経過後から第2所定時間に達するまでの間を、ある程度
長くとることができるから、当該期間中に内燃機関の負
荷状態が低負荷になる確率が高くなる。従って、低負荷
のときに、NOxを放出させる確率が高くなるので、高
負荷でのNOxの放出を極力回避することができ、内燃
機関の耐久性の悪化を最小限にできる。
In the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, it is preferable that the length of the second predetermined time is 1.5 to 2 times the length of the first predetermined time. With this configuration, the period during which the NOx storage reduction catalyst device releases NOx when the internal combustion engine is under a low load, that is, the period from the lapse of the first predetermined time to the arrival of the second predetermined time, can be made somewhat longer. Therefore, the probability that the load state of the internal combustion engine becomes low during the period is increased. Therefore, when the load is low, the probability of releasing NOx increases, so that the release of NOx under a high load can be avoided as much as possible, and deterioration of the durability of the internal combustion engine can be minimized.

【0011】本発明の内燃機関の排気ガス浄化装置で
は、前記第2所定時間の長さは、前記NOx吸蔵還元触
媒装置がそのNOx吸蔵可能容量近傍までNOxを吸蔵
するのにかかる時間の長さであることが望ましい。この
ようにすれば、NOx吸蔵還元触媒装置に吸蔵されるN
Ox量が、NOx吸蔵可能容量近傍に達するまで、内燃
機関の負荷状態が低負荷となるのを待つことができ、内
燃機関の負荷状態を監視する期間を長くできる。従っ
て、当該負荷監視期間中に低負荷となる確率も高くな
り、低負荷のときにNOxを放出させることができる確
率も高くなるので、内燃機関の耐久性の悪化を最小限に
できる。
In the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, the length of the second predetermined time is a length of time required for the NOx storage reduction catalyst to store NOx up to the vicinity of the NOx storable capacity. It is desirable that By doing so, the N occluded in the NOx occlusion reduction catalyst device
Until the Ox amount reaches the vicinity of the NOx storable capacity, it is possible to wait until the load state of the internal combustion engine becomes low, and the period for monitoring the load state of the internal combustion engine can be lengthened. Therefore, the probability that the load becomes low during the load monitoring period increases, and the probability that NOx can be released at the time when the load is low increases. Therefore, deterioration of the durability of the internal combustion engine can be minimized.

【0012】本発明の内燃機関の排気ガス浄化装置で
は、前記第1所定時間および/または前記第2所定時間
の長さは、前記内燃機関を備えた車両の種類および車両
の作業モードのうち、少なくともいずれか一方に応じて
設定されることが望ましい。このように、車両の種類、
すなわち車種によって異なる、たとえば排気量や定格出
力等に応じて、第1所定時間および/または第2所定時
間の長さを設定すれば、排気量や定格出力等に応じて変
化する当該車両の排気ガス中に含まれるNOx量に対応
して、第1および/または第2所定時間を適切な長さに
設定できる。一方、車両の作業モード、たとえば、油圧
ショベルにおいて、通常走行を行うような負荷変動が小
さい作業モードや、掘削作業を行うような負荷変動が大
きい作業モード等に応じて、第1および/または第2所
定時間を設定すれば、作業モードごとに異なる負荷変動
のタイミングに対応して、第1および/または第2所定
時間を適切に設定でき、第1所定時間と第2所定時間と
の間に内燃機関が低負荷となる確率を高めることができ
る。
[0012] In the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, the length of the first predetermined time and / or the second predetermined time is determined according to the type of the vehicle equipped with the internal combustion engine and the work mode of the vehicle. It is desirable to set according to at least one of them. Thus, the type of vehicle,
That is, if the length of the first predetermined time and / or the second predetermined time is set depending on the type of vehicle, for example, the displacement and the rated output, the exhaust of the vehicle changes according to the displacement and the rated output. The first and / or second predetermined time can be set to an appropriate length according to the amount of NOx contained in the gas. On the other hand, depending on a work mode of the vehicle, for example, in a hydraulic shovel, a work mode in which a load change such as performing normal traveling is small, or a work mode in which a load change such as performing excavation work is large, the first and / or the second. If the second predetermined time is set, the first and / or the second predetermined time can be appropriately set in accordance with the timing of the load change that differs for each work mode, and the first predetermined time and the second predetermined time can be set between the first predetermined time and the second predetermined time. The probability that the internal combustion engine becomes a low load can be increased.

【0013】本発明の内燃機関の排気ガス浄化装置で
は、前記制御手段は、前記第1所定時間経過後から前記
空燃比変更手段の作動を開始させるまでの時間の長さに
応じて、前記空燃比変更手段を作動させる期間の長さを
設定することが望ましい。このようにすれば、第1所定
時間経過後から空燃比変更手段の作動を開始させるまで
の時間、すなわちNOx放出を開始するまでの時間が短
くて吸蔵したNOx量が少ないときに、排気ガスの空燃
比を理論空燃比近傍またはややリッチにする期間(空燃
比変更手段を作動させる期間)を短めにとることがで
き、NOx放出を開始するまでの時間が長くて吸蔵した
NOx量が多いときに、空燃比変更手段を作動させる期
間を長めにとることができるから、NOx吸蔵還元触媒
装置内に吸蔵したNOx量に応じて、NOxを放出させ
る時間の長さを適切に設定できる。
[0013] In the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, the control means may control the air-fuel ratio in accordance with a length of time from when the first predetermined time elapses to when the operation of the air-fuel ratio changing means is started. It is desirable to set the length of the period during which the fuel ratio changing means is operated. With this configuration, when the time until the operation of the air-fuel ratio changing means is started after the first predetermined time has elapsed, that is, the time until the start of NOx release is short and the amount of stored NOx is small, the exhaust gas When the air-fuel ratio is close to the stoichiometric air-fuel ratio or slightly rich (a period during which the air-fuel ratio changing means is operated), the time until the start of NOx release is long and the stored NOx amount is large. Since the period for operating the air-fuel ratio changing means can be made longer, the length of time for releasing NOx can be appropriately set according to the amount of NOx stored in the NOx storage reduction catalyst device.

【0014】また、本発明の内燃機関の排気ガス浄化装
置において、前記NOx吸蔵還元触媒装置に吸蔵されて
蓄積されるNOx量を算出するNOx量算出手段を備
え、前記制御手段は、前記NOx吸蔵還元触媒装置に吸
蔵されているNOx量に応じて、前記空燃比変更手段を
作動させる期間の長さを設定してもよい。このようにす
れば、NOx吸蔵還元触媒装置に吸蔵したNOx量に応
じて、NOxを放出させる時間の長さを適切に設定でき
るから、NOxを略全て放出しきれないという不具合
や、NOxを全て放出した後にも関わらず理論空燃比近
傍またはややリッチな空燃比の運転が継続するという不
具合を防止できる。
Further, in the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine of the present invention, there is provided NOx amount calculating means for calculating the amount of NOx stored and accumulated in the NOx storing and reducing catalyst device, and the control means comprises the NOx storing means. The length of the period during which the air-fuel ratio changing means is operated may be set according to the amount of NOx stored in the reduction catalyst device. According to this configuration, the length of time during which NOx is released can be appropriately set in accordance with the amount of NOx stored in the NOx storage reduction catalyst device. Even if the air-fuel ratio is released, it is possible to prevent a problem that the operation at the air-fuel ratio near the stoichiometric air-fuel ratio or a slightly rich air-fuel ratio continues.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図1には、本発明の実施形態に係
るシステムが示され、このシステムは、排気ガス浄化装
置1およびこの排気ガス浄化装置1が装着された内燃機
関としてのディーゼルエンジン2とを備えている。ま
ず、システムの概略について説明する。排気ガス浄化装
置1は、ディーゼルエンジン2の排気系統50の途中に
設置されたNOx吸蔵還元触媒装置10と、このNOx
吸蔵還元触媒装置10におけるNOxの吸蔵および放出
を制御する制御手段としての触媒コントローラ20とを
備えている。ディーゼルエンジン2は、圧縮した高温空
気中に燃料を噴射して自己着火させることで駆動力を発
生させる内燃機関であり、複数のシリンダ31(図1に
は、1つのシリンダ31のみを図示し、他のシリンダの
図示を省略する。)を有するエンジン本体30と、シリ
ンダ31に吸気を行うための吸気系統40と、シリンダ
31の排気を行うための排気系統50と、コンプレッサ
61およびタービン62を有する過給機60と、排気の
一部を抽出して吸気側に還流させる排気還流装置(EG
R装置)71とを備えている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a system according to an embodiment of the present invention. The system includes an exhaust gas purification device 1 and a diesel engine 2 as an internal combustion engine to which the exhaust gas purification device 1 is mounted. First, an outline of the system will be described. The exhaust gas purification device 1 includes a NOx storage reduction catalyst device 10 installed in the exhaust system 50 of the diesel engine 2 and the NOx storage reduction catalyst device 10.
A catalyst controller 20 is provided as control means for controlling storage and release of NOx in the storage reduction catalyst device 10. The diesel engine 2 is an internal combustion engine that generates a driving force by injecting fuel into compressed high-temperature air and self-igniting, and includes a plurality of cylinders 31 (only one cylinder 31 is illustrated in FIG. An engine body 30 having other cylinders is omitted), an intake system 40 for performing intake to the cylinder 31, an exhaust system 50 for performing exhaust of the cylinder 31, a compressor 61 and a turbine 62. A supercharger 60 and an exhaust gas recirculation device (EG which extracts a part of the exhaust gas and recirculates it to the intake side)
R device) 71.

【0016】次に、システムの詳細について説明する。
ディーゼルエンジン2のエンジン本体30において、各
シリンダ31上部には、シリンダ31内の燃焼室31A
の頂壁を形成するシリンダヘッド32がそれぞれ設けら
れ、このシリンダヘッド32には、吸気バルブ33、排
気バルブ34、および燃料噴射ノズル35が装着されて
いる。また、各シリンダ31には、シリンダヘッド32
を介して、吸気系統40を構成する吸気通路41および
排気系統50を構成する排気通路51がそれぞれ接続さ
れており、吸気バルブ33および排気バルブ34が上下
動することによりシリンダ31内の吸排気が行われるよ
うになっている。燃料噴射ノズル35は、図示しない燃
料噴射ポンプで加圧された燃料をシリンダ31内に噴射
・供給するものである。なお、本実施形態では、ディー
ゼルエンジン2の燃料噴射装置として、上述した燃料噴
射ノズル35および図示しない燃料噴射ポンプを有する
燃料噴射装置が採用されている。燃料噴射ノズル35か
らの燃料噴射量および燃料噴射時間は、燃料噴射ポンプ
の動作によって決定され、この燃料噴射ポンプの動作
は、エンジンコントローラ80によって制御されてい
る。なお、エンジンコントローラ80については、後に
詳細に説明する。
Next, details of the system will be described.
In the engine body 30 of the diesel engine 2, a combustion chamber 31A in the cylinder 31 is provided above each cylinder 31.
Each of the cylinder heads 32 is provided with an intake valve 33, an exhaust valve 34, and a fuel injection nozzle 35. Each cylinder 31 has a cylinder head 32
Are connected to each other via an intake passage 41 constituting the intake system 40 and an exhaust passage 51 constituting the exhaust system 50. The intake valve 33 and the exhaust valve 34 move up and down, so that the intake and exhaust in the cylinder 31 is reduced. Is being done. The fuel injection nozzle 35 is for injecting / supplying fuel pressurized by a fuel injection pump (not shown) into the cylinder 31. In the present embodiment, a fuel injection device having the above-described fuel injection nozzle 35 and a fuel injection pump (not shown) is employed as the fuel injection device for the diesel engine 2. The fuel injection amount and the fuel injection time from the fuel injection nozzle 35 are determined by the operation of the fuel injection pump, and the operation of the fuel injection pump is controlled by the engine controller 80. The engine controller 80 will be described later in detail.

【0017】吸気系統40は、前述した吸気通路41
と、この吸気通路41の途中に設けられたプリクリーナ
42およびエアクリーナ43とを含んで構成されてい
る。プリクリーナ42は、エアクリーナ43の上流側に
接続されており、ほこりが多い等作業環境の悪い場所で
利用される車両や機械のエンジン(たとえば建設機械の
エンジン)に用いられ、外部から取り入れた空気の荒ゴ
ミをエアクリーナ43に入る前に取り除いている。な
お、ディーゼルエンジン2の作業環境によってはプリク
リーナ42は設けられなくともよい。エアクリーナ43
は、プリクリーナ42を通過した空気のゴミやほこりを
取り除くものである。また、吸気通路41のエアクリー
ナ43とシリンダ31との間には、過給機60のコンプ
レッサ61が配置されている。
The intake system 40 includes the intake passage 41 described above.
And a pre-cleaner 42 and an air cleaner 43 provided in the middle of the intake passage 41. The pre-cleaner 42 is connected to the upstream side of the air cleaner 43, and is used for an engine of a vehicle or a machine (for example, an engine of a construction machine) used in a place having a bad working environment such as a large amount of dust, and air taken in from outside. Is removed before entering the air cleaner 43. The precleaner 42 may not be provided depending on the working environment of the diesel engine 2. Air cleaner 43
Is for removing dust and dirt from the air that has passed through the pre-cleaner 42. The compressor 61 of the supercharger 60 is disposed between the air cleaner 43 in the intake passage 41 and the cylinder 31.

【0018】排気系統50は、前述した排気通路51
と、この排気通路51の途中に設けられた触媒用ハウジ
ング52および排気マフラ53とを含んで構成されてい
る。触媒用ハウジング52は、排気マフラ53の上流側
に接続されている。この触媒用ハウジング52は、内部
に排気ガス浄化装置1のNOx吸蔵還元触媒装置10を
保持しており、触媒用ハウジング52の入口52Aから
流入した排気ガスがNOx吸蔵還元触媒装置10を通っ
て出口52Bから流出するようになっている。排気マフ
ラ53は、NOx吸蔵還元触媒装置10を通った排気ガ
スの消音のため、および排気ガスの温度を低下させるた
め等に設けられている。また、排気系統50の排気通路
51において、触媒用ハウジング52とシリンダ31と
の間には、過給機60のタービン62が配置されてい
る。
The exhaust system 50 includes the exhaust passage 51 described above.
And a catalyst housing 52 and an exhaust muffler 53 provided in the middle of the exhaust passage 51. The catalyst housing 52 is connected to an upstream side of the exhaust muffler 53. The catalyst housing 52 holds the NOx storage reduction catalyst device 10 of the exhaust gas purification device 1 therein, and the exhaust gas flowing from the inlet 52A of the catalyst housing 52 passes through the NOx storage reduction catalyst device 10 and exits. 52B. The exhaust muffler 53 is provided for silencing the exhaust gas that has passed through the NOx storage reduction catalyst device 10, for lowering the temperature of the exhaust gas, and the like. In the exhaust passage 51 of the exhaust system 50, a turbine 62 of a supercharger 60 is disposed between the catalyst housing 52 and the cylinder 31.

【0019】排気還流装置71は、ディーゼルエンジン
2の吸気通路41と排気通路51とを接続する還流路7
11と、この還流路711の管路の開き具合を調節する
EGRバルブ712と、吸気通路41の途中に配置され
た吸気絞り弁713とを有している。還流路711は、
一端が吸気通路41の吸気絞り弁713の下流側に接続
され、他端が排気通路51のタービン62の上流側に接
続されている。EGRバルブ712は、たとえば、還流
路711内に配置された円板を適宜回転させることによ
って管路の開き具合を調節し、これにより、排気通路5
1から吸気通路41へ還流させる排気ガス量を調節でき
るようになっている。吸気絞り弁713は、吸気通路4
1において、コンプレッサ61の下流側、かつ吸気通路
41と還流路711との接続地点よりも上流側に配置さ
れている。この吸気絞り弁713は、EGRバルブ71
2と同様な構成を有しており、たとえば、吸気通路41
内に配置された円板を適宜回転させることによって管路
の開き具合を調節し、これにより、シリンダ31への吸
気流量を調節できるようになっている。
The exhaust gas recirculation device 71 connects the intake passage 41 and the exhaust passage 51 of the diesel engine 2 to the recirculation passage 7.
11, an EGR valve 712 for adjusting the degree of opening of the conduit of the return path 711, and an intake throttle valve 713 disposed in the middle of the intake passage 41. The return path 711 is
One end is connected to the intake passage 41 downstream of the intake throttle valve 713, and the other end is connected to the exhaust passage 51 upstream of the turbine 62. The EGR valve 712 adjusts the degree of opening of the pipeline by, for example, appropriately rotating a disk disposed in the recirculation passage 711, and thereby the exhaust passage 5
The amount of exhaust gas to be recirculated from 1 to the intake passage 41 can be adjusted. The intake throttle valve 713 is connected to the intake passage 4.
1, it is disposed downstream of the compressor 61 and upstream of a connection point between the intake passage 41 and the recirculation passage 711. The intake throttle valve 713 is connected to the EGR valve 71.
2 has the same configuration as that of the intake passage 41, for example.
The degree of opening of the conduit is adjusted by appropriately rotating the disk disposed therein, whereby the flow rate of intake air to the cylinder 31 can be adjusted.

【0020】これらのEGRバルブ712および吸気絞
り弁713は、それぞれEGRバルブアクチュエータ7
14および吸気絞り弁アクチュエータ715によって駆
動するようになっており、これらの両アクチュエータ7
14,715は、エンジンコントローラ80によってそ
の動作が制御されている。なお、エンジンコントローラ
80については、後に詳細に説明する。このような構成
を有する排気還流装置71は、吸気絞り弁713で吸気
通路41を絞り、吸気圧を排気圧に対して負圧にするこ
とで作動する、すなわち排気を還流することができるよ
うになっている。
The EGR valve 712 and the intake throttle valve 713 are connected to the EGR valve actuator 7 respectively.
14 and an intake throttle valve actuator 715.
The operations of 14, 715 are controlled by the engine controller 80. The engine controller 80 will be described later in detail. The exhaust gas recirculation device 71 having such a configuration operates by restricting the intake passage 41 with the intake throttle valve 713 to make the intake pressure negative with respect to the exhaust pressure, that is, so that the exhaust gas can be recirculated. Has become.

【0021】排気ガス浄化装置1において、NOx吸蔵
還元触媒装置10は、空燃比がリーンの排気ガスが流入
するとNOxを吸蔵し、流入する排気ガスの酸素濃度が
低下すると吸蔵したNOxをN2として離脱させて放出
する触媒装置である。本実施形態では、このようなNO
x吸蔵還元触媒装置10のNOxの吸蔵および放出の制
御を、ディーゼルエンジン2から排出される排気ガスの
空燃比を制御することで行っており、ディーゼルエンジ
ン2の空燃比制御は、以下に説明する排気ガス浄化装置
1の触媒コントローラ20によって行っている。
In the exhaust gas purifying apparatus 1, the NOx storage reduction catalyst device 10 stores NOx when exhaust gas having a lean air-fuel ratio flows in, and stores NOx as N 2 when the oxygen concentration of the flowing exhaust gas decreases. A catalyst device that releases and releases. In the present embodiment, such NO
The control of the storage and release of NOx of the x storage reduction catalyst device 10 is performed by controlling the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from the diesel engine 2, and the air-fuel ratio control of the diesel engine 2 will be described below. This is performed by the catalyst controller 20 of the exhaust gas purification device 1.

【0022】触媒コントローラ20は、ディーゼルエン
ジン2の運転状況およびNOx吸蔵還元触媒装置10に
吸蔵されているNOx量に応じて、排気還流装置71で
還流する排気ガス量と、シリンダ31内に供給する燃料
量および吸気量とを制御し、これにより、ディーゼルエ
ンジン2の排気ガスの空燃比を制御している。ここで、
触媒コントローラ20は、ディーゼルエンジン2の運転
状況を検知するために、シリンダ31内に燃料を噴射す
る燃料噴射ポンプに設けられたガバナ、排気還流装置7
1のEGRバルブアクチュエータ714、および吸気絞
り弁アクチュエータ715等を制御するエンジンコント
ローラ80と電気的に接続されている。これにより、触
媒コントローラ20には、エンジンコントローラ80か
ら出力される、ディーゼルエンジン2の回転数を示すエ
ンジン回転数信号と、シリンダ31内に噴射・供給され
る燃料量を示す燃料噴射量信号と、ディーゼルエンジン
2を搭載した車両の作業モードを示す作業モード信号と
が入力されるようになっている。
The catalyst controller 20 supplies the amount of exhaust gas recirculated by the exhaust gas recirculation device 71 and the cylinder 31 according to the operating condition of the diesel engine 2 and the amount of NOx stored in the NOx storage reduction catalyst device 10. The fuel amount and the intake amount are controlled, and thereby the air-fuel ratio of the exhaust gas of the diesel engine 2 is controlled. here,
The catalyst controller 20 includes a governor provided in a fuel injection pump for injecting fuel into the cylinder 31 and an exhaust gas recirculation device 7 for detecting an operation state of the diesel engine 2.
It is electrically connected to the engine controller 80 that controls the EGR valve actuator 714, the intake throttle valve actuator 715, and the like. As a result, the catalyst controller 20 outputs an engine speed signal indicating the rotation speed of the diesel engine 2 and a fuel injection amount signal indicating the amount of fuel injected and supplied into the cylinder 31, which are output from the engine controller 80. A work mode signal indicating a work mode of the vehicle equipped with the diesel engine 2 is input.

【0023】ディーゼルエンジン2には、上述したエン
ジン回転数信号および燃料噴射量信号を得るために、図
示は省略するが、その回転数を検出する回転数センサ
と、シリンダ31内に噴射される燃料量を検出する負荷
検出手段としての燃料噴射量センサとが設けられてい
る。回転数センサは、ディーゼルエンジン2のエンジン
本体30に設けられたクランクシャフトやフライホイー
ル等の回転数(回転速度)に応じた信号をエンジンコン
トローラ80に出力するものである。
In order to obtain the above-described engine speed signal and fuel injection amount signal, the diesel engine 2 has a speed sensor for detecting the speed and a fuel injected into the cylinder 31 (not shown). A fuel injection amount sensor is provided as load detection means for detecting the amount. The rotation speed sensor outputs to the engine controller 80 a signal corresponding to the rotation speed (rotation speed) of a crankshaft, a flywheel, or the like provided on the engine main body 30 of the diesel engine 2.

【0024】燃料噴射量センサは、燃料噴射ポンプから
噴射される燃料の噴射量を調節するために、プランジャ
に対して摺動可能に設けられたコントロールラックの位
置を検出するものとなっており、コントロールラックの
位置に応じた信号をエンジンコントローラ80に出力す
るものである。なお、ディーゼルエンジン2の燃料噴射
装置として、コモンレールおよびインジェクタからなる
高圧燃料噴射装置を用いた場合には、燃料噴射量センサ
は、インジェクタの開き時間およびコモンレール内の燃
料圧力によって決まる燃料噴射量に応じた信号をエンジ
ンコントローラ80に出力するものとなる。
The fuel injection amount sensor detects the position of a control rack slidably provided with respect to the plunger in order to adjust the amount of fuel injected from the fuel injection pump. A signal corresponding to the position of the control rack is output to the engine controller 80. When a high-pressure fuel injection device including a common rail and an injector is used as the fuel injection device for the diesel engine 2, the fuel injection amount sensor detects the fuel injection amount determined by the injector opening time and the fuel pressure in the common rail. The output signal is output to the engine controller 80.

【0025】作業モード信号が示す車両の作業モードと
しては、たとえば、ディーゼルエンジン2を搭載した車
両がホイールローダである場合、積み込み作業を行うV
シェイプローディング(またはクロスドライブローディ
ング)、地面をならす整地作業、通常走行、アイドリン
グ等がある。これらの作業モードでは、それぞれ略一定
のサイクルでディーゼルエンジン2の負荷が変化するよ
うになっている。たとえば、Vシェイプローディングの
場合は、土等の作業対象物をバケット内にすくい込むと
きが高負荷となり、トラック等に作業対象物を積み込む
ときに低負荷となり、高負荷と低負荷とが一定のサイク
ルで繰り返されることとなる。このような作業モード
は、たとえば、運転者が作業モードを選択するスイッチ
を操作し、このスイッチから出力される信号がエンジン
コントローラ80に入力されることで、当該エンジンコ
ントローラ80において、現在の作業モードがいずれの
作業モードであるかを認識するものであってもよく、ま
た、ディーゼルエンジン2の回転数および負荷の状態を
検知して、各種作業モードの回転数および負荷状態のサ
イクルパターンに当てはめることにより、いずれの作業
モードであるかを認識するものであってもよい。
The work mode of the vehicle indicated by the work mode signal is, for example, when the vehicle equipped with the diesel engine 2 is a wheel loader,
There are shape loading (or cross drive loading), leveling work to level the ground, normal running, and idling. In these work modes, the load on the diesel engine 2 changes in a substantially constant cycle. For example, in the case of V-shape loading, when a work object such as soil is scooped into a bucket, a high load is applied. When the work object is loaded on a truck or the like, a low load is applied. It will be repeated in a cycle. For example, the driver operates a switch for selecting a work mode, and a signal output from the switch is input to the engine controller 80. May be used for recognizing which work mode is used. In addition, the state of the rotational speed and load of the diesel engine 2 may be detected and applied to the cycle pattern of the rotational speed and load state of various work modes. Thus, the operation mode may be recognized.

【0026】また、ディーゼルエンジン2には、触媒用
ハウジング52の入口52A付近の酸素濃度を測定し、
この酸素濃度に応じた信号を出力するO2センサ72が
設けられている。触媒コントローラ20は、このO2
ンサ72と電気的に接続されており、O2センサ72か
ら出力される排気ガス中の酸素濃度を示す酸素濃度信号
が入力されるようになっている。
In the diesel engine 2, the oxygen concentration near the inlet 52A of the catalyst housing 52 is measured.
An O 2 sensor 72 that outputs a signal corresponding to the oxygen concentration is provided. The catalyst controller 20 is adapted to the O 2 sensor 72 is electrically connected to the oxygen concentration signal indicating the concentration of oxygen in the exhaust gas output from the O 2 sensor 72 are inputted.

【0027】触媒コントローラ20は、図2に示すよう
に、エンジンコントローラ80から出力される各種信
号、およびO2センサ72から出力される酸素濃度信号
が入力される入力部21と、この入力部21からの信号
に基づいて演算処理を行う演算処理部22と、この演算
処理部22で行われる演算処理に必要な情報が記憶され
ている記憶部23と、演算処理部22での演算結果に基
づいて所定の信号をエンジンコントローラ80に出力す
る出力部24とを含んで構成されている。
As shown in FIG. 2, the catalyst controller 20 has an input section 21 to which various signals output from the engine controller 80 and an oxygen concentration signal output from the O 2 sensor 72 are input. An arithmetic processing unit 22 for performing arithmetic processing based on a signal from the CPU, a storage unit 23 in which information necessary for the arithmetic processing performed by the arithmetic processing unit 22 is stored, and an arithmetic processing unit And an output unit 24 for outputting a predetermined signal to the engine controller 80.

【0028】ここで、ディーゼルエンジン2に設けられ
たNOx吸蔵還元触媒装置10は、当該ディーゼルエン
ジン2の負荷状態、およびNOxを吸蔵した時間の長さ
に基づいて、NOxの吸蔵・放出を行うように、触媒コ
ントローラ20によって制御されている。具体的に説明
すると、NOx吸蔵還元触媒装置10は、図3に示すよ
うに、NOxを吸蔵し始めてから第1所定時間T1が経
過するまでは、ディーゼルエンジン2の負荷状態に関わ
らず、ディーゼルエンジン2の排気ガス中のNOxを吸
蔵するように制御されている。一方、第1所定時間T1
経過後から第2所定時間T2に達するまでの間では、デ
ィーゼルエンジン2が低負荷以外の負荷域にあるときに
排気ガス中のNOxを吸蔵するように制御されるととも
に、ディーゼルエンジン2の負荷状態が低負荷になる
と、NOx吸蔵還元触媒装置10に吸蔵したNOxを放
出するように制御されている。そして、第2所定時間T
2経過後では、ディーゼルエンジン2の負荷状態に関わ
らず、NOx吸蔵還元触媒装置10に吸蔵したNOxを
放出するように制御されている。
Here, the NOx storage-reduction catalyst device 10 provided in the diesel engine 2 stores and releases NOx based on the load state of the diesel engine 2 and the length of time during which NOx is stored. Is controlled by the catalyst controller 20. More specifically, as shown in FIG. 3, the NOx storage reduction catalyst device 10 starts storing NOx until the first predetermined time T1 has elapsed, regardless of the load state of the diesel engine 2. 2 is controlled to occlude NOx in the exhaust gas. On the other hand, the first predetermined time T1
During the period from the elapse to the time when the second predetermined time T2 is reached, when the diesel engine 2 is in a load region other than the low load, control is performed so as to store NOx in the exhaust gas, and the load state of the diesel engine 2 is controlled. Is controlled to release the NOx stored in the NOx storage reduction catalyst device 10 when the load becomes low. Then, the second predetermined time T
After the lapse of 2, the NOx stored in the NOx storage reduction catalyst device 10 is controlled to be released regardless of the load state of the diesel engine 2.

【0029】このようなNOx吸蔵還元触媒装置10を
備えたディーゼルエンジン2に対し、触媒コントローラ
20の演算処理部22は、NOx吸蔵還元触媒装置10
がNOxを吸蔵し始めてから第1所定時間T1が経過す
るまでは、エンジンコントローラ80に信号を出力せ
ず、シリンダ31内への燃料噴射量、吸気絞り弁713
の開度、およびEGRバルブ712の開度の調節は、エ
ンジンコントローラ80で制御されるようになってい
る。つまり、ディーゼルエンジン2における排気ガスの
空燃比制御が、エンジンコントローラ80によって行わ
れるようになっている。ここで、本実施形態では、エン
ジンコントローラ80は、通常、ディーゼルエンジン2
に対し、空燃比がリーンとなるように制御を行ってお
り、排気ガス中のNOxがNOx吸蔵還元触媒装置10
で吸蔵される。
For the diesel engine 2 equipped with such a NOx storage reduction catalyst device 10, the arithmetic processing unit 22 of the catalyst controller 20 controls the NOx storage reduction catalyst device 10
Does not output a signal to the engine controller 80 until the first predetermined time T1 has elapsed since the start of storing NOx, the fuel injection amount into the cylinder 31 and the intake throttle valve 713.
The adjustment of the opening of the EGR valve 712 and the opening of the EGR valve 712 are controlled by the engine controller 80. That is, the air-fuel ratio control of the exhaust gas in the diesel engine 2 is performed by the engine controller 80. Here, in the present embodiment, the engine controller 80 is usually
Is controlled so that the air-fuel ratio becomes lean, and NOx in the exhaust gas is reduced by the NOx storage reduction catalyst device 10.
Is occluded.

【0030】また、第1所定時間T1経過後から第2所
定時間T2が経過するまでの間では、演算処理部22
は、ディーゼルエンジン2が低負荷以外の負荷域にある
とき、エンジンコントローラ80に信号を出力せず、引
き続き、ディーゼルエンジン2における排気ガスの空燃
比制御が、エンジンコントローラ80によって行われ、
排気ガス中のNOxがNOx吸蔵還元触媒装置10で吸
蔵され続ける。一方、演算処理部22は、ディーゼルエ
ンジン2の負荷状態が低負荷になると、エンジンコント
ローラ80に信号を出力して、当該エンジンコントロー
ラ80を介して、ディーゼルエンジン2の空燃比制御を
行うようになっている。つまり、シリンダ31内への燃
料噴射量、吸気絞り弁713の開度、およびEGRバル
ブ712の開度の調節を行って、ディーゼルエンジン2
から排出される排気ガスの空燃比を理論空燃比近傍また
はややリッチに変更し、NOx吸蔵還元触媒装置10に
吸蔵されたNOxを外部に放出させている。
In the period from the lapse of the first predetermined time T1 to the lapse of the second predetermined time T2, the arithmetic processing unit 22
Does not output a signal to the engine controller 80 when the diesel engine 2 is in a load region other than the low load, the air-fuel ratio control of the exhaust gas in the diesel engine 2 is continuously performed by the engine controller 80,
NOx in the exhaust gas continues to be stored in the NOx storage reduction catalyst device 10. On the other hand, when the load state of the diesel engine 2 becomes low, the arithmetic processing unit 22 outputs a signal to the engine controller 80 and controls the air-fuel ratio of the diesel engine 2 via the engine controller 80. ing. That is, the amount of fuel injected into the cylinder 31, the opening of the intake throttle valve 713, and the opening of the EGR valve 712 are adjusted to make the diesel engine 2
The air-fuel ratio of exhaust gas discharged from the NOx is changed to near the stoichiometric air-fuel ratio or slightly rich, and NOx stored in the NOx storage reduction catalyst device 10 is released to the outside.

【0031】そして、第2所定時間T2経過後では、デ
ィーゼルエンジン2の負荷状態に関わらず、演算処理部
22は、エンジンコントローラ80を介して、シリンダ
31内への燃料噴射量、吸気絞り弁713の開度、およ
びEGRバルブ712の開度の調節を行い、ディーゼル
エンジン2から排出される排気ガスの空燃比を理論空燃
比近傍またはややリッチに変更して、NOx吸蔵還元触
媒装置10に吸蔵されたNOxを外部に放出させてい
る。なお、本発明の空燃比変更手段は、シリンダ31内
に燃料を噴射・供給する燃料噴射装置(燃料噴射ノズル
35、燃料噴射ポンプ、ガバナ等を有する装置)、排気
還流装置71、およびエンジンコントローラ80を含ん
で構成されている。
After the second predetermined time T2 has elapsed, the arithmetic processing unit 22 determines whether the fuel injection amount into the cylinder 31 or the intake throttle valve 713 via the engine controller 80 regardless of the load state of the diesel engine 2. And the opening of the EGR valve 712 is adjusted to change the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from the diesel engine 2 to a value close to the stoichiometric air-fuel ratio or slightly rich, so that the NOx storage-reduction catalyst device 10 stores the exhaust gas. NOx is released to the outside. The air-fuel ratio changing means of the present invention includes a fuel injection device (a device having a fuel injection nozzle 35, a fuel injection pump, a governor, etc.) for injecting / supplying fuel into the cylinder 31, an exhaust gas recirculation device 71, and an engine controller 80. It is comprised including.

【0032】このような演算処理部22の具体的な構成
について、以下に説明する。図2に戻って、NOx吸蔵
還元触媒装置10のNOxの吸蔵・放出を制御するため
に、演算処理部22は、ディーゼルエンジン2の負荷状
態を検出する負荷算出手段22Aと、NOx吸蔵還元触
媒装置10に吸蔵されているNOx量を算出するNOx
量算出手段22Bと、上述した第1および第2所定時間
T1,T2をそれぞれ設定する第1所定時間設定手段2
2Cおよび第2所定時間設定手段22Dと、設定された
第1および第2所定時間T1,T2をカウントする第1
タイマ22Eと、NOx吸蔵還元触媒装置10からNO
xを放出させるタイミングを決定するNOx放出時期決
定手段22Fと、吸気絞り弁713の開度を設定する吸
気絞り弁開度設定手段22Gと、EGRバルブ712の
開度を設定するEGRバルブ開度設定手段22Hと、シ
リンダ31内に噴射・供給する燃料量を設定する燃料噴
射量設定手段22Iと、ディーゼルエンジン2の排気ガ
スの空燃比を理論空燃比近傍に変更する時間の長さを設
定する理論空燃比運転時間設定手段22Jと、設定され
た理論空燃比運転時間をカウントする第2タイマ22K
と、ディーゼルエンジン2から排出される排気ガスの空
燃比を算出する空燃比算出手段22Lとを有している。
The specific configuration of the arithmetic processing unit 22 will be described below. Returning to FIG. 2, in order to control the NOx storage and release of the NOx storage reduction catalyst device 10, the arithmetic processing unit 22 includes a load calculation unit 22 </ b> A that detects a load state of the diesel engine 2, and a NOx storage reduction catalyst device. NOx for calculating the amount of NOx stored in the fuel cell 10
Quantity calculating means 22B and first predetermined time setting means 2 for setting the first and second predetermined times T1 and T2, respectively.
2C and a second predetermined time setting means 22D, and a first and second predetermined time T1 and T2 for counting the set first and second predetermined times T1 and T2.
When the timer 22E and the NOx storage reduction catalyst device 10
NOx release timing determining means 22F for determining the timing for releasing x, intake throttle valve opening setting means 22G for setting the opening of intake throttle valve 713, and EGR valve opening setting for setting the opening of EGR valve 712 Means 22H, fuel injection amount setting means 22I for setting the amount of fuel injected / supplied into the cylinder 31, and theory for setting the length of time for changing the air-fuel ratio of the exhaust gas of the diesel engine 2 to near the stoichiometric air-fuel ratio. Air-fuel ratio operation time setting means 22J, and a second timer 22K for counting the set theoretical air-fuel ratio operation time
And an air-fuel ratio calculation unit 22L that calculates the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from the diesel engine 2.

【0033】負荷算出手段22Aは、エンジンコントロ
ーラ80から出力される燃料噴射量信号に基づいて、デ
ィーゼルエンジン2の負荷状態が低負荷であるか低負荷
以外の負荷域にあるかを検出している。この負荷算出手
段22Aには、所定時間間隔で燃料噴射量信号が入力さ
れるようになっており、燃料噴射量信号が入力されるた
びに、負荷算出手段22Aは、ディーゼルエンジン2の
負荷状態を算出している。
The load calculating means 22A detects whether the load state of the diesel engine 2 is low or in a load range other than the low load, based on the fuel injection amount signal output from the engine controller 80. . The load calculation means 22A receives a fuel injection amount signal at predetermined time intervals. Each time the fuel injection amount signal is input, the load calculation means 22A changes the load state of the diesel engine 2. It has been calculated.

【0034】NOx量算出手段22Bは、エンジンコン
トローラ80から出力されるエンジン回転数信号、負荷
算出手段22Aから出力されるディーゼルエンジン2の
負荷情報、および図4に示すグラフの情報に基づいて、
NOx吸蔵還元触媒装置10で吸蔵されているNOx吸
蔵量を算出している。ここで、ディーゼルエンジン2か
ら排出されるNOx量を、NOx吸蔵還元触媒装置10
内に吸蔵・蓄積されたNOx量として推定している。図
4のグラフは、ディーゼルエンジン2のエンジンテスト
から求めた、単位時間単位馬力当たりに排出されるNO
x量と、エンジン負荷(縦軸)およびエンジン回転数
(横軸)との関係を示しており、グラフに示された各曲
線は同一NOx量を示している。本実施形態では、この
グラフがマップとして、触媒コントローラ20の記憶部
23に記憶されている。NOx量算出手段22Bでは、
エンジンコントローラ80からのエンジン回転数信号、
および負荷算出手段22Aからのエンジン負荷情報が入
力されると、記憶部23からマップを読み出し、図4の
グラフにおける運転ポイント(エンジン回転数およびエ
ンジン負荷によって決まるグラフ上の点)を求める。こ
の運転ポイントが分かると、マップに基づいて単位時間
単位馬力当たりに排出されるNOx量が求めることがで
きるようになる。そして、NOx量算出手段22Bは、
ディーゼルエンジン2が様々な運転ポイントで何時間運
転されたかを計測するとともに、各運転ポイントで稼働
した結果排出されるNOx量を積算することで、ディー
ゼルエンジン2から排出されるNOx量を算出し、この
算出結果を、NOx吸蔵還元触媒装置10のNOx吸蔵
量として推定している。
The NOx amount calculating means 22B is based on the engine speed signal output from the engine controller 80, the load information of the diesel engine 2 output from the load calculating means 22A, and the information of the graph shown in FIG.
The NOx storage amount stored in the NOx storage reduction catalyst device 10 is calculated. Here, the NOx amount discharged from the diesel engine 2 is determined by the NOx storage reduction catalyst device 10.
It is estimated as the amount of NOx occluded and stored inside. The graph of FIG. 4 shows the NO emitted per unit time per unit of horsepower obtained from the engine test of the diesel engine 2.
The relationship between the x amount, the engine load (vertical axis) and the engine speed (horizontal axis) is shown, and each curve shown in the graph shows the same NOx amount. In the present embodiment, this graph is stored in the storage unit 23 of the catalyst controller 20 as a map. In the NOx amount calculating means 22B,
An engine speed signal from the engine controller 80,
When the engine load information is input from the load calculator 22A, the map is read from the storage unit 23, and the operating point (point on the graph determined by the engine speed and the engine load) in the graph of FIG. 4 is obtained. When this operating point is known, the amount of NOx emitted per unit time per unit horsepower can be determined based on the map. Then, the NOx amount calculating means 22B
The amount of NOx emitted from the diesel engine 2 is calculated by measuring how many hours the diesel engine 2 has been operated at various operating points and integrating the amount of NOx emitted as a result of operating at each operating point, This calculation result is estimated as the NOx storage amount of the NOx storage reduction catalyst device 10.

【0035】図2に戻って、第1および第2所定時間設
定手段22C,22Dは、それぞれ第1および第2所定
時間T1,T2の長さを設定するものであり、第2所定
時間T2の長さを、第1所定時間T1の長さの1.5〜
2倍に設定している。これにより、第1所定時間T1と
第2所定時間T2との間の間隔を、ある程度長くとるこ
とができ、当該期間中にディーゼルエンジン2の負荷状
態が低負荷になる確率が高くなり、低負荷のときに、N
Oxを放出させる確率が高くなる。また、第2所定時間
設定手段22Cでは、第2所定時間T2の長さは、NO
x吸蔵還元触媒装置10がそのNOx吸蔵可能容量近傍
までNOxを吸蔵するのにかかる時間の長さと略同じに
設定するようになっている。これにより、NOx吸蔵還
元触媒装置10に吸蔵されるNOx量が、NOx吸蔵可
能容量近傍に達するまで、ディーゼルエンジン2の負荷
状態が低負荷となるのを待つことができ、ディーゼルエ
ンジン2の負荷状態を監視する期間を長くできる。従っ
て、当該負荷監視期間中に低負荷となる確率も高くな
り、低負荷のときにNOxを放出させることができる確
率も高くなる。
Returning to FIG. 2, the first and second predetermined time setting means 22C and 22D set the lengths of the first and second predetermined times T1 and T2, respectively. The length is set to 1.5 to the length of the first predetermined time T1.
It is set to double. As a result, the interval between the first predetermined time T1 and the second predetermined time T2 can be lengthened to some extent, and the probability that the load state of the diesel engine 2 becomes low during the period increases, and the low load At the time of N
The probability of releasing Ox increases. In the second predetermined time setting means 22C, the length of the second predetermined time T2 is NO
The length of time required for the x storage reduction catalyst device 10 to store NOx to the vicinity of the NOx storable capacity is set to be substantially the same as the length of time. Accordingly, it is possible to wait until the load state of the diesel engine 2 becomes low until the amount of NOx stored in the NOx storage reduction catalyst device 10 reaches the vicinity of the NOx storable capacity. Monitoring period can be extended. Therefore, the probability that the load becomes low during the load monitoring period increases, and the probability that NOx can be released during the low load increases.

【0036】さらに、第1および第2所定時間設定手段
22C,22Dは、エンジンコントローラ80から出力
される車両の作業モード信号、およびディーゼルエンジ
ン2が搭載された車両の種類に基づいて、それぞれ第1
および第2所定時間T1,T2の長さを設定している。
作業モードに基づいて、第1および第2所定時間T1,
T2を設定すれば、たとえば、そのときの作業モードに
おけるエンジン負荷のサイクルが、低負荷で一定時間作
業した後に高負荷で一定時間作業するサイクルであった
場合、低負荷作業時が、第1所定時間T1と第2所定時
間T2との間の時間にくるように設定できるようにな
り、第1所定時間T1と第2所定時間T2との間で、N
Ox吸蔵還元触媒装置10で吸蔵していたNOxを確実
に放出させることができるようになる。
Further, the first and second predetermined time setting means 22C and 22D respectively determine the first and second predetermined time based on the work mode signal of the vehicle output from the engine controller 80 and the type of the vehicle on which the diesel engine 2 is mounted.
And the lengths of the second predetermined times T1 and T2.
Based on the work mode, the first and second predetermined times T1,
If T2 is set, for example, when the cycle of the engine load in the work mode at that time is a cycle of working for a fixed time at a low load and then working for a fixed time at a high load, the low load work is performed at the first predetermined time. The time can be set so as to be between the time T1 and the second predetermined time T2, and N is set between the first predetermined time T1 and the second predetermined time T2.
The NOx stored in the Ox storage reduction catalyst device 10 can be reliably released.

【0037】さらに、車種情報、たとえば、当該車両の
排気量や定格出力等に基づいて、第1および第2所定時
間T1,T2を設定すれば、排気量や出力等に応じて変
化する当該車両の排気ガス中に含まれるNOx量に対応
して、第1および第2所定時間T1,T2を設定でき
る。なお、このような車種情報は、記憶部23で予め記
憶されている。
Furthermore, if the first and second predetermined times T1 and T2 are set based on vehicle type information, for example, the displacement and rated output of the vehicle, the vehicle changes according to the displacement and output. The first and second predetermined times T1 and T2 can be set in accordance with the amount of NOx contained in the exhaust gas. Note that such vehicle type information is stored in the storage unit 23 in advance.

【0038】第1タイマ22Eでは、上述のようにして
第1および第2所定時間設定手段22C,22Dで、そ
れぞれ第1および第2所定時間T1が設定された後、計
時が開始されるようになっている。
In the first timer 22E, after the first and second predetermined times T1 are set by the first and second predetermined time setting means 22C and 22D as described above, the timer is started. Has become.

【0039】NOx放出時期決定手段22Fでは、第1
タイマ22Eでカウントされる時間Taおよび負荷算出
手段22Aから入力されるディーゼルエンジン2の負荷
情報に基づいて、排気ガスの空燃比を理論空燃比近傍に
変更するタイミング、すなわち、NOx吸蔵還元触媒装
置10からNOxを放出させるタイミングを決定してい
る。そして、NOx放出時期決定手段22Fは、決定し
たタイミングと略同時に、吸気絞り弁開度設定手段22
G、EGRバルブ開度設定手段22H、および燃料噴射
量設定手段22Iへ所定の信号を出力するようになって
いる。具体的には、NOx放出時期決定手段22Fは、
第1タイマ22Eでのカウント時間Taが第1所定時間
T1から第2所定時間T2の間でかつ負荷算出手段22
Aで算出される負荷状態が低負荷のときと、第1タイマ
22Eでのカウント時間Taが第2所定時間T2を経過
したときとに、所定の信号を吸気絞り弁開度設定手段2
2G、EGRバルブ開度設定手段22H、および燃料噴
射量設定手段22Iへ出力するようになっている。
In the NOx release timing determining means 22F, the first
Timing for changing the air-fuel ratio of the exhaust gas to near the stoichiometric air-fuel ratio based on the time Ta counted by the timer 22E and the load information of the diesel engine 2 input from the load calculating means 22A, that is, the NOx storage reduction catalyst device 10 Is determined when NOx is released. At approximately the same time as the determined timing, the NOx release timing determining means 22F sets the intake throttle valve opening degree setting means 22F.
G, a predetermined signal is output to the EGR valve opening setting means 22H and the fuel injection amount setting means 22I. Specifically, the NOx release timing determination means 22F
The count time Ta of the first timer 22E is between the first predetermined time T1 and the second predetermined time T2, and the load calculating means 22
A predetermined signal is sent to the intake throttle valve opening degree setting means 2 when the load state calculated by A is low and when the count time Ta of the first timer 22E exceeds the second predetermined time T2.
2G, the output to the EGR valve opening setting means 22H and the fuel injection amount setting means 22I.

【0040】吸気絞り弁開度設定手段22G、EGRバ
ルブ開度設定手段22H、燃料噴射量設定手段22I
は、NOx放出時期決定手段22Fから出力された所定
の信号が入力されると、それぞれ吸気絞り弁713の開
度、EGRバルブ712の開度、およびシリンダ31内
への燃料噴射量を変更するために、第2タイマ22Kを
介して、エンジンコントローラ80に所定の信号を略同
時に出力するようになっている。ここで、各設定手段2
2G,22H,22Iは、NOx放出時期決定手段22
Fからの信号が入力された場合、吸気絞り弁713の開
度、EGRバルブ712の開度、および燃料噴射量を、
記憶部23に予め記憶された所定の数値に設定するよう
になっている。なお、所定の数値とは、排気ガスの空燃
比が理論空燃比近傍となる数値であり、このような数値
は、実験や計算等により予め求められる。エンジンコン
トローラ80は、各設定手段22G,22H,22Iか
らの信号が入力されると、各信号に基づいて、シリンダ
31内に燃料を噴射する燃料噴射ポンプに設けられたガ
バナ、排気還流装置71のEGRバルブアクチュエータ
714、および吸気絞り弁アクチュエータ715の動作
を制御し、シリンダ31内への燃料噴射量、吸気絞り弁
713の開度、およびEGRバルブ712の開度の調節
を行うようになっている。
Intake throttle valve opening setting means 22G, EGR valve opening setting means 22H, fuel injection amount setting means 22I
When the predetermined signal output from the NOx release timing determining means 22F is input, the opening degree of the intake throttle valve 713, the opening degree of the EGR valve 712, and the fuel injection amount into the cylinder 31 are changed. In addition, a predetermined signal is output to the engine controller 80 almost simultaneously via the second timer 22K. Here, each setting means 2
2G, 22H and 22I are NOx release timing determining means 22
When the signal from F is input, the opening degree of the intake throttle valve 713, the opening degree of the EGR valve 712, and the fuel injection amount are
A predetermined numerical value stored in the storage unit 23 in advance is set. The predetermined numerical value is a numerical value at which the air-fuel ratio of the exhaust gas is close to the stoichiometric air-fuel ratio, and such a numerical value is obtained in advance by experiments, calculations, and the like. When the signals from the setting units 22G, 22H, and 22I are input, the engine controller 80 controls the governor and the exhaust gas recirculation device 71 provided in the fuel injection pump that injects fuel into the cylinder 31 based on the signals. The operations of the EGR valve actuator 714 and the intake throttle valve actuator 715 are controlled to adjust the amount of fuel injected into the cylinder 31, the opening of the intake throttle valve 713, and the opening of the EGR valve 712. .

【0041】理論空燃比運転時間設定手段22Jは、デ
ィーゼルエンジン2における理論空燃比近傍での運転を
実施する期間(以下、理論空燃比運転時間Tt)の長さ
を設定するものであり、NOx量算出手段22Bからの
情報に基づいて設定している。NOx量算出手段22B
からのNOx吸蔵量情報に基づいて理論空燃比運転時間
Ttを設定すれば、NOx吸蔵還元触媒装置10に吸蔵
されているNOx量が少ないとき、放出させるのに時間
がかからないから理論空燃比運転時間Ttが短めに設定
でき、吸蔵されているNOx量が多ければ、放出させる
のに時間がかかるから理論空燃比運転時間Ttが長めに
設定できるようになる。このようにして設定された理論
空燃比運転時間Ttの情報は、第2タイマ22Kへ出力
される。
The stoichiometric air-fuel ratio operation time setting means 22J is for setting the length of a period during which the diesel engine 2 operates in the vicinity of the stoichiometric air-fuel ratio (hereinafter referred to as stoichiometric air-fuel ratio operation time Tt). The setting is made based on the information from the calculating means 22B. NOx amount calculating means 22B
If the stoichiometric air-fuel ratio operation time Tt is set on the basis of the NOx storage amount information from the NOx storage time, when the amount of NOx stored in the NOx storage reduction catalyst device 10 is small, it takes no time to release the stoichiometric air-fuel ratio. If Tt can be set short, and if the amount of stored NOx is large, it takes a long time to release, so that the stoichiometric air-fuel ratio operation time Tt can be set long. Information on the stoichiometric air-fuel ratio operation time Tt set in this way is output to the second timer 22K.

【0042】第2タイマ22Kでは、吸気絞り弁開度設
定手段22G、EGRバルブ開度設定手段22H、燃料
噴射量設定手段22Iから出力された信号が入力される
と、計時を開始する。第2タイマ22Kでのカウント時
間Tbが理論空燃比運転時間Ttに達するまで、エンジ
ンコントローラ80に対して理論空燃比近傍での運転を
ディーゼルエンジン2に継続させるように所定の信号を
出力する。一方、カウント時間Tbが理論空燃比運転時
間Ttを経過すると、エンジンコントローラ80に対す
る所定信号の出力を終了する。
The second timer 22K starts timing when signals output from the intake throttle valve opening setting means 22G, the EGR valve opening setting means 22H, and the fuel injection amount setting means 22I are input. Until the count time Tb of the second timer 22K reaches the stoichiometric air-fuel ratio operation time Tt, the engine controller 80 outputs a predetermined signal so that the diesel engine 2 continues to operate near the stoichiometric air-fuel ratio. On the other hand, when the count time Tb exceeds the stoichiometric air-fuel ratio operation time Tt, the output of the predetermined signal to the engine controller 80 ends.

【0043】空燃比算出手段22Lでは、O2センサ7
2からの酸素濃度情報に基づいて、排気ガスの空燃比を
算出し、この算出結果と理論空燃比の値との比較が行わ
れる。触媒コントローラ20によって、ディーゼルエン
ジン2の運転を理論空燃比近傍の運転に変更したとき
に、空燃比算出手段22Lで算出された空燃比の値が理
論空燃比近傍でないと、空燃比算出手段22Lは、空燃
比を修正するために、吸気絞り弁開度設定手段22G、
EGRバルブ開度設定手段22H、燃料噴射量設定手段
22Iへ信号を出力する。各設定手段22G,22H,
22Iは、空燃比算出手段22Lからの信号が入力され
ると、空燃比算出手段22Lで算出された空燃比の値
と、理論空燃比の値との比較情報に基づいて、排気ガス
の空燃比が理論空燃比近傍となるように、吸気絞り弁7
13の開度、および燃料噴射量の値を新たに設定し、第
2タイマ22Kを介して、新たな所定の信号をエンジン
コントローラ80に出力するようになっている。
In the air-fuel ratio calculating means 22L, the O 2 sensor 7
The air-fuel ratio of the exhaust gas is calculated on the basis of the oxygen concentration information from No. 2 and the calculation result is compared with the value of the stoichiometric air-fuel ratio. When the operation of the diesel engine 2 is changed to an operation near the stoichiometric air-fuel ratio by the catalyst controller 20 and the value of the air-fuel ratio calculated by the air-fuel ratio calculating means 22L is not near the stoichiometric air-fuel ratio, the air-fuel ratio calculating means 22L In order to correct the air-fuel ratio, the intake throttle valve opening degree setting means 22G,
A signal is output to the EGR valve opening setting means 22H and the fuel injection amount setting means 22I. Each setting means 22G, 22H,
When a signal is input from the air-fuel ratio calculating means 22L, the air-fuel ratio of the exhaust gas is calculated based on comparison information between the value of the air-fuel ratio calculated by the air-fuel ratio calculating means 22L and the value of the stoichiometric air-fuel ratio. So that the intake air throttle valve 7 is close to the stoichiometric air-fuel ratio.
13, the value of the opening and the value of the fuel injection amount are newly set, and a new predetermined signal is output to the engine controller 80 via the second timer 22K.

【0044】次に、本実施形態の作用を、図5のフロー
チャートを用いて説明する。ディーゼルエンジン2を始
動すると、触媒コントローラ20およびエンジンコント
ローラ80が起動する。起動した触媒コントローラ20
は、まず、ステップS11で、第1および第2所定時間
T1,T2を設定し、ステップS12へ進む。ステップ
S12では、第1タイマ22Eにおいて計時が開始さ
れ、ステップS13へ進む。ステップS13で、第1タ
イマ22Eのカウント時間Taが第1所定時間T1を経
過したか否かを判断し、カウント時間Taが第1所定時
間T1に達する前までは、エンジンコントローラ80に
よるディーゼルエンジン2の空燃比制御が行われ、通
常、空燃比がリーンの状態で運転する。一方、カウント
時間Taが第1所定時間T1を経過すると、ステップS
14へ進む。ステップS14では、カウント時間Taが
第2所定時間を経過したか否かを判断し、カウント時間
Taが第2所定時間T2に達していない場合は、ステッ
プS15へ進む。一方、カウント時間Tが第2所定時間
T2を経過すると、ステップS16へ進む。ステップS
15では、ディーゼルエンジン2の負荷状態が低負荷で
あるか否かを判断し、低負荷でない場合は、エンジンコ
ントローラ80によるディーゼルエンジン2の空燃比制
御が引き続き行われる。一方、ディーゼルエンジン2の
負荷状態が低負荷になると、ステップS16へ進む。ス
テップS16では、第1タイマ22Eによるカウントが
終了し、第1タイマ22Eがリセットされて、ステップ
S17へ進む。
Next, the operation of the present embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. When the diesel engine 2 is started, the catalyst controller 20 and the engine controller 80 start. The activated catalyst controller 20
First, in step S11, first and second predetermined times T1 and T2 are set, and the process proceeds to step S12. In step S12, the first timer 22E starts measuring time, and proceeds to step S13. In step S13, it is determined whether or not the count time Ta of the first timer 22E has exceeded a first predetermined time T1, and until the count time Ta reaches the first predetermined time T1, the diesel engine 2 is controlled by the engine controller 80. The air-fuel ratio control is performed, and the air-fuel ratio is normally operated in a lean state. On the other hand, when the count time Ta exceeds the first predetermined time T1, step S
Proceed to 14. In step S14, it is determined whether or not the count time Ta has passed a second predetermined time. If the count time Ta has not reached the second predetermined time T2, the process proceeds to step S15. On the other hand, when the count time T has passed the second predetermined time T2, the process proceeds to step S16. Step S
At 15, it is determined whether or not the load state of the diesel engine 2 is low. If the load is not low, the air-fuel ratio control of the diesel engine 2 by the engine controller 80 is continuously performed. On the other hand, when the load state of the diesel engine 2 becomes low, the process proceeds to step S16. In step S16, the count by the first timer 22E ends, the first timer 22E is reset, and the process proceeds to step S17.

【0045】ステップS17では、触媒コントローラ2
0によるディーゼルエンジン2の空燃比制御が開始さ
れ、当該触媒コントローラ20によって、吸気絞り弁お
よびEGRバルブ712の開度、シリンダ31内への燃
料噴射量が調節され、理論空燃比近傍でのディーゼルエ
ンジン2の運転が実施され、理論空燃比近傍での運転が
終了すると、ステップS18へ進む。ここで、触媒コン
トローラ20による理論空燃比近傍運転の実施は、図6
に示すフローチャートにならって行われる。まず、ステ
ップS21では、理論空燃比近傍運転の開始と略同時に
第2タイマ22Kによる理論空燃比運転時間Ttのカウ
ントが開始され、ステップS22へ進む。なお、理論空
燃比運転時間Ttは、理論空燃比近傍運転の開始前に、
理論空燃比運転時間設定手段22Jによって設定されて
いる。ステップS22では、空燃比算出手段22Lが、
2センサ72からの情報に基づいて、ディーゼルエン
ジン2の排気ガスの空燃比を求め、ステップS23へ進
む。ステップS23では、空燃比算出手段22Lで求め
た空燃比の値が、理論空燃比近傍であるか否かを確認
し、理論空燃比近傍でない場合は、ステップS24へ進
み、理論空燃比近傍である場合は、ステップS25へ進
む。
In step S17, the catalyst controller 2
0, the air-fuel ratio control of the diesel engine 2 is started, the opening degree of the intake throttle valve and the EGR valve 712, the fuel injection amount into the cylinder 31 are adjusted by the catalyst controller 20, and the diesel engine near the stoichiometric air-fuel ratio is adjusted. When the operation of No. 2 is performed and the operation near the stoichiometric air-fuel ratio ends, the process proceeds to step S18. Here, the operation near the stoichiometric air-fuel ratio by the catalyst controller 20 is performed as shown in FIG.
Is performed according to the flowchart shown in FIG. First, in step S21, the counting of the stoichiometric air-fuel ratio operation time Tt by the second timer 22K is started substantially simultaneously with the start of the operation near the stoichiometric air-fuel ratio, and the process proceeds to step S22. Note that the stoichiometric air-fuel ratio operation time Tt is set before starting the operation near the stoichiometric air-fuel ratio.
It is set by the stoichiometric air-fuel ratio operation time setting means 22J. In step S22, the air-fuel ratio calculation means 22L calculates
The air-fuel ratio of the exhaust gas of the diesel engine 2 is obtained based on the information from the O 2 sensor 72, and the process proceeds to step S23. In step S23, it is confirmed whether or not the value of the air-fuel ratio obtained by the air-fuel ratio calculation means 22L is near the stoichiometric air-fuel ratio. If not, the process proceeds to step S24, where the value is near the stoichiometric air-fuel ratio. In this case, the process proceeds to step S25.

【0046】ステップS24では、触媒コントローラ
は、空燃比算出手段22Lで求めた空燃比の値と、理論
空燃比の値との情報に基づいて、吸気絞り弁713およ
びEGRバルブ712の開度、シリンダ31内への燃料
噴射量を再調整することにより、ディーゼルエンジン2
の排気ガスの空燃比を、理論空燃比近傍となるように修
正を行い、ステップS25へ進む。ステップS25で
は、第2タイマ22Kによるカウント時間Tbが理論空
燃比運転時間Ttに達したか否かが確認され、カウント
時間Tbが理論空燃比運転時間Ttに達していないと、
ディーゼルエンジン2の理論空燃比近傍での運転が引き
続き行われ、前述のステップS22から始まる一連のス
テップを何度も繰り返す。一方、カウント時間Tbが理
論空燃比運転時間Ttに達すると、ステップS26へ進
む。ステップS26では、触媒コントローラ20による
ディーゼルエンジン2の空燃比制御が終了、すなわち、
理論空燃比近傍での運転が終了し、再びエンジンコント
ローラ80によるディーゼルエンジン2の空燃比制御が
開始される。
In step S24, the catalyst controller determines the opening degree of the intake throttle valve 713 and the EGR valve 712, the cylinder, based on the information of the air-fuel ratio value obtained by the air-fuel ratio calculating means 22L and the stoichiometric air-fuel ratio value. By re-adjusting the fuel injection amount into the diesel engine 2, the diesel engine 2
The air-fuel ratio of the exhaust gas is corrected so as to be close to the stoichiometric air-fuel ratio, and the process proceeds to step S25. In step S25, it is confirmed whether or not the count time Tb by the second timer 22K has reached the stoichiometric air-fuel ratio operation time Tt. If the count time Tb has not reached the stoichiometric air-fuel ratio operation time Tt,
The operation of the diesel engine 2 near the stoichiometric air-fuel ratio is continuously performed, and the series of steps starting from step S22 described above is repeated many times. On the other hand, when the count time Tb reaches the stoichiometric air-fuel ratio operation time Tt, the process proceeds to step S26. In step S26, the air-fuel ratio control of the diesel engine 2 by the catalyst controller 20 ends, that is,
The operation near the stoichiometric air-fuel ratio ends, and the air-fuel ratio control of the diesel engine 2 by the engine controller 80 is started again.

【0047】ステップS18では、ディーゼルエンジン
2が作動しているか否かを確認し、ディーゼルエンジン
2が停止していると、触媒コントローラ20も停止する
ので終了する。一方、ディーゼルエンジン2が作動し続
けていると、ステップS11へ戻り、ディーゼルエンジ
ン2が停止するまで、前述のステップ1から始まる一連
のステップを何度も繰り返す。
In step S18, it is checked whether or not the diesel engine 2 is operating. If the diesel engine 2 is stopped, the process ends because the catalyst controller 20 is also stopped. On the other hand, if the diesel engine 2 continues to operate, the process returns to step S11, and the series of steps starting from step 1 described above is repeated many times until the diesel engine 2 stops.

【0048】上述のような本実施形態によれば、次のよ
うな効果がある。本実施形態では、NOx吸蔵還元触媒
装置10で排気ガス中のNOxを吸蔵するとともに、触
媒コントローラ20によって、吸気絞り弁713および
EGRバルブ712の開度、シリンダ31内への燃料噴
射量を調整することにより、排気ガスの空燃比を理論空
燃比近傍に変更して、排気ガスの酸素濃度を低下させ、
NOx吸蔵還元触媒装置10に吸蔵していたNOxを放
出、すなわち吸蔵していたNOxをN2として離脱させ
ているので、外部へ排出するNOx量の低減を図ること
ができる。
According to the above-described embodiment, the following effects can be obtained. In the present embodiment, the NOx storage reduction catalyst device 10 stores NOx in the exhaust gas, and the catalyst controller 20 adjusts the opening degree of the intake throttle valve 713 and the EGR valve 712 and the amount of fuel injected into the cylinder 31. By changing the air-fuel ratio of the exhaust gas to near the stoichiometric air-fuel ratio, the oxygen concentration of the exhaust gas is reduced,
NOx storage reduction catalyst device 10 in occluded have been NOx emissions, i.e., since the occluded have the NOx is detached as N 2, it is possible to reduce the amount of NOx discharged to the outside.

【0049】本実施形態において、触媒コントローラ2
0は、エンジンコントローラ80を介して、少なくとも
第1所定時間T1が経過するまでの間は、NOx吸蔵還
元触媒装置10でNOxを吸蔵し、この後、ディーゼル
エンジン2の負荷状態が低負荷になった場合に、ディー
ゼルエンジン2のシリンダ31内に供給する燃料量や還
流させる排気ガス量を増やしたり、シリンダ31への吸
気量を減らしたり等して、NOx吸蔵還元触媒装置10
に流入する排気ガスの空燃比を理論空燃比近傍に変更
し、NOx吸蔵還元触媒装置10からNOxを放出させ
るように、NOx吸蔵還元触媒装置10のNOx吸蔵・
放出の制御を行っている。このように、NOx吸蔵還元
触媒装置10である程度NOxを吸蔵した後、高負荷に
比べてシリンダ31内圧力・温度が低い低負荷のとき
に、NOx吸蔵還元触媒装置10から吸蔵していたNO
xを放出させているので、ディーゼルエンジン2の耐久
性の悪化を最小限にできる。
In this embodiment, the catalyst controller 2
0 indicates that NOx is stored in the NOx storage reduction catalyst device 10 via the engine controller 80 at least until the first predetermined time T1 has elapsed, and thereafter the load state of the diesel engine 2 becomes low. In such a case, the amount of fuel supplied into the cylinder 31 of the diesel engine 2 or the amount of exhaust gas to be recirculated is increased, the amount of intake air to the cylinder 31 is reduced, and the like.
The NOx storage / reduction catalyst device 10 is configured to change the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the fuel cell to near the stoichiometric air-fuel ratio and to release NOx from the NOx storage-reduction catalyst device 10.
Release control. As described above, after the NOx storage reduction catalyst device 10 has absorbed NOx to some extent, the NOx stored and reduced from the NOx storage reduction catalyst device 10 when the pressure and temperature in the cylinder 31 are low and the load is low compared to the high load.
Since x is released, deterioration of the durability of the diesel engine 2 can be minimized.

【0050】過給機60付きのディーゼルエンジン2に
排気ガス浄化装置1を採用しているから、シリンダ31
内に多量の空気が供給される高負荷での空燃比変更(つ
まり、排気ガスの空燃比を理論空燃比近傍に変更するこ
と)を避けて、低負荷での空燃比変更を行うことができ
るから、排気ガスの空燃比を理論空燃比近傍に変更する
ための燃料量が少なくてすみ、燃費の悪化を最小限にで
きる。
Since the exhaust gas purifying device 1 is employed in the diesel engine 2 with the supercharger 60, the cylinder 31
The air-fuel ratio can be changed at a low load while avoiding a change in the air-fuel ratio at a high load in which a large amount of air is supplied (that is, changing the air-fuel ratio of the exhaust gas to near the stoichiometric air-fuel ratio). Therefore, the amount of fuel for changing the air-fuel ratio of the exhaust gas to near the stoichiometric air-fuel ratio can be reduced, and deterioration of fuel efficiency can be minimized.

【0051】触媒コントローラ20では、第1所定時間
T1経過後から第2所定時間T2に達するまでの間にお
いて、ディーゼルエンジン2の負荷状態が低負荷である
ときに、NOxを放出するように、NOx吸蔵還元触媒
装置10を制御している。従って、第2所定時間T2に
達するまでの間、たとえば、NOx吸蔵還元触媒装置1
0のNOx吸蔵可能容量近くまでNOxを吸蔵するまで
の間、ディーゼルエンジン2の負荷状態が低負荷となる
のを待ち、低負荷となったときに、空燃比を理論空燃比
近傍に変更しているから、ディーゼルエンジン2の高負
荷域における空燃比変更手段の作動を極力避けることが
でき、ディーゼルエンジン2の耐久性および燃費の悪化
をより最小限にとどめることができる。一方、第2所定
時間T2経過後において、ディーゼルエンジン2の負荷
状態に関わらず、NOx吸蔵還元触媒装置10からNO
xを放出させることで、吸蔵されるNOx量がNOx吸
蔵還元触媒装置10のNOx吸蔵可能容量を超える前
に、NOxをNOx吸蔵還元触媒装置10から放出させ
ている。これにより、ディーゼルエンジン2の高負荷で
の運転が続いても、NOx吸蔵還元触媒装置10からN
Oxを確実に放出させることができて、排気ガス中のN
Oxを吸蔵するための空き容量を常にNOx吸蔵還元触
媒装置10に持たせることができる。
The catalyst controller 20 controls the NOx so as to release NOx when the load state of the diesel engine 2 is low during a period from the lapse of the first predetermined time T1 to the arrival of the second predetermined time T2. The storage reduction catalyst device 10 is controlled. Therefore, until the second predetermined time T2 is reached, for example, the NOx storage reduction catalyst device 1
Wait until the load state of the diesel engine 2 becomes low until the NOx is stored near the NOx storage capacity of 0, and when the load becomes low, the air-fuel ratio is changed to near the stoichiometric air-fuel ratio. Therefore, the operation of the air-fuel ratio changing means in the high load region of the diesel engine 2 can be avoided as much as possible, and deterioration of the durability and fuel efficiency of the diesel engine 2 can be minimized. On the other hand, after the lapse of the second predetermined time T2, the NOx storage reduction catalyst device 10
By releasing x, NOx is released from the NOx storage reduction catalyst device 10 before the stored NOx amount exceeds the NOx storage capacity of the NOx storage reduction catalyst device 10. Accordingly, even if the operation of the diesel engine 2 at a high load continues, the NOx storage reduction catalyst device 10
Ox can be reliably released, and N
The NOx storage reduction catalyst device 10 can always have a free space for storing Ox.

【0052】ディーゼルエンジン2の排気ガス浄化装置
1では、第2所定時間T2の長さを、第1所定時間T1
の長さの1.5〜2倍に設定したので、ディーゼルエン
ジン2が低負荷のときにNOx吸蔵還元触媒装置10か
らNOxを放出させる期間、すなわち第1所定時間T1
経過後から第2所定時間T2に達するまでの間を、ある
程度長くとることができるから、当該期間中にディーゼ
ルエンジン2の負荷状態が低負荷になる確率が高くな
り、低負荷のときに、NOxを放出させる確率が高くな
るので、高負荷でのNOxの放出を極力回避することが
でき、ディーゼルエンジン2の耐久性の悪化を最小限に
できる。
In the exhaust gas purifying apparatus 1 of the diesel engine 2, the length of the second predetermined time T2 is changed to the first predetermined time T1.
Is set to 1.5 to 2 times the length of the NOx storage reduction catalyst device 10 when the diesel engine 2 is under a low load, that is, the first predetermined time T1
Since a certain period can be taken after the lapse of time until the second predetermined time T2 is reached, the probability that the load state of the diesel engine 2 becomes low during the period increases, and when the load is low, NOx Is increased, the emission of NOx under a high load can be avoided as much as possible, and deterioration of the durability of the diesel engine 2 can be minimized.

【0053】排気ガス浄化装置1では、第2所定時間T
2の長さは、NOx吸蔵還元触媒装置10がそのNOx
吸蔵可能容量近傍までNOxを吸蔵するのにかかる時間
の長さに設定したので、NOx吸蔵還元触媒装置10に
吸蔵されるNOx量が、NOx吸蔵可能容量近傍に達す
るまで、ディーゼルエンジン2の負荷状態が低負荷とな
るのを待つことができ、ディーゼルエンジン2の負荷状
態を監視する期間を長くできる。従って、当該負荷監視
期間中に低負荷となる確率も高くなり、低負荷のときに
NOxを放出させることができる確率も高くなるので、
ディーゼルエンジン2の耐久性の悪化を最小限にでき
る。
In the exhaust gas purifying apparatus 1, the second predetermined time T
2, the length of the NOx storage reduction catalyst device 10
Since the length of time required to occlude NOx to the vicinity of the storable capacity is set, the load state of the diesel engine 2 is maintained until the amount of NOx stored in the NOx occluding and reducing catalyst device 10 reaches the vicinity of the NOx storable capacity. Can be waited for a low load, and the period for monitoring the load state of the diesel engine 2 can be extended. Therefore, the probability that the load becomes low during the load monitoring period increases, and the probability that NOx can be released during the low load also increases.
Deterioration of the durability of the diesel engine 2 can be minimized.

【0054】本実施形態では、車両の種類、すなわちデ
ィーゼルエンジン2の種類によって異なる排気量や定格
出力等に応じて、第1所定時間T1および第2所定時間
T2の長さを設定しているため、排気量や定格出力等に
応じて変化する当該車両の排気ガス中に含まれるNOx
量に対応して、第1および第2所定時間T1,T2を適
切な長さに設定できる。また、車両の作業モードに応じ
て、第1および第2所定時間T1,T2を設定している
から、作業モードごとに異なる負荷変動のサイクルに対
応して、第1および第2所定時間T1,T2を適切に設
定でき、第1所定時間T1と第2所定時間T2との間に
ディーゼルエンジン2が低負荷となる確率を高めること
ができる。
In the present embodiment, the length of the first predetermined time T1 and the length of the second predetermined time T2 are set according to the displacement, the rated output, and the like that differ depending on the type of the vehicle, that is, the type of the diesel engine 2. NOx contained in the exhaust gas of the vehicle, which varies according to the displacement, rated output, etc.
The first and second predetermined times T1 and T2 can be set to appropriate lengths according to the amount. In addition, since the first and second predetermined times T1 and T2 are set according to the work mode of the vehicle, the first and second predetermined times T1 and T2 are set corresponding to different load fluctuation cycles for each work mode. T2 can be set appropriately, and the probability that the diesel engine 2 will have a low load between the first predetermined time T1 and the second predetermined time T2 can be increased.

【0055】触媒コントローラ20では、第1所定時間
T1経過後から理論空燃比近傍運転開始までの時間の長
さに応じて、理論空燃比近傍運転を実施する期間の長さ
を設定しているので、NOxを吸蔵し始めてから放出を
開始するまでの時間が短くて吸蔵したNOx量が少ない
ときに、排気ガスの空燃比を理論空燃比近傍にする期間
を短めにとることができ、NOxを吸蔵し始めてから放
出を開始するまでの時間が長くて吸蔵したNOx量が多
いときに、排気ガスの空燃比を理論空燃比近傍にする期
間を長めにとることができるから、NOx吸蔵還元触媒
装置10内に吸蔵したNOx量に応じて、NOxを放出
させる時間の長さを適切に設定できる。従って、NOx
を略全て放出しきれないという不具合や、NOxを全て
放出した後にも関わらず理論空燃比近傍の運転が継続さ
れるという不具合を防止できる。
The catalyst controller 20 sets the length of the period during which the operation near the stoichiometric air-fuel ratio is performed according to the length of time from the elapse of the first predetermined time T1 to the start of the operation near the stoichiometric air-fuel ratio. When the time from the start of storing NOx to the start of release is short and the amount of stored NOx is small, the period in which the air-fuel ratio of the exhaust gas is close to the stoichiometric air-fuel ratio can be shortened, and the NOx can be stored. When the amount of NOx occluded is long because the time from the start of the release to the start of the release is long, the period for keeping the air-fuel ratio of the exhaust gas close to the stoichiometric air-fuel ratio can be made longer, so that the NOx storage reduction catalyst device 10 The length of time during which NOx is released can be appropriately set according to the amount of NOx stored in the inside. Therefore, NOx
Can be prevented from being released almost completely, or the problem that the operation near the stoichiometric air-fuel ratio is continued even after all the NOx has been released can be prevented.

【0056】本実施形態では、ディーゼルエンジン2の
空燃比を理論空燃比近傍に変更するための理論空燃比変
更手段として、シリンダ31内への吸気量を減らす吸気
絞り弁713を用いているので、空燃比を理論空燃比近
傍に変更する際に増やす燃料量(シリンダ31内に供給
する燃料噴射量)を最小限にとどめることができ、燃費
の悪化を最小限にできる。
In this embodiment, the intake throttle valve 713 for reducing the amount of intake air into the cylinder 31 is used as stoichiometric air-fuel ratio changing means for changing the air-fuel ratio of the diesel engine 2 to near the stoichiometric air-fuel ratio. When the air-fuel ratio is changed to a value close to the stoichiometric air-fuel ratio, the amount of fuel to be increased (the amount of fuel injected into the cylinder 31) can be minimized, and deterioration of fuel efficiency can be minimized.

【0057】また、本実施形態では、ディーゼルエンジ
ン2の空燃比を理論空燃比近傍に変更するための理論空
燃比変更手段として、排気還流装置71を用い、排気ガ
スを還流させて、O2の少ない排気ガスの一部をシリン
ダ31内に供給することで、空燃比を理論空燃比近傍に
変更しているから、空燃比を理論空燃比近傍に変更する
際に増やす燃料量および吸気絞り量を少なくでき、燃費
および耐久性の悪化を最小限にできる。
[0057] Further, in the present embodiment, a theoretical air-fuel ratio changing means for changing the air-fuel ratio of the diesel engine 2 to near the stoichiometric air-fuel ratio, using the exhaust gas recirculation system 71, to reflux the exhaust gas, the O 2 Since the air-fuel ratio is changed to near the stoichiometric air-fuel ratio by supplying a part of the small exhaust gas into the cylinder 31, the fuel amount and the intake throttle amount to be increased when the air-fuel ratio is changed to near the stoichiometric air-fuel ratio are increased. Fuel consumption and durability can be minimized.

【0058】なお、本発明は前記実施形態に限定される
ものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変
形、改良は、本発明に含まれるものである。たとえば、
前記実施形態の排気還流装置71としては、吸気絞り弁
713の代わりに、排気路に設置された排気絞り弁、ま
たは、還流路711の途中に設置されかつ排気通路51
側から吸気通路41側へ排気ガスの一部を送風する送風
手段を備えたものであってもよい。
It should be noted that the present invention is not limited to the above embodiment, and modifications and improvements as long as the object of the present invention can be achieved are included in the present invention. For example,
As the exhaust gas recirculation device 71 of the above-described embodiment, instead of the intake throttle valve 713, an exhaust throttle valve installed in an exhaust passage, or an exhaust throttle 51 installed in the middle of the recirculation passage 711 and
It may be provided with a blowing means for blowing a part of the exhaust gas from the side to the intake passage 41 side.

【0059】第1所定時間および第2所定時間として
は、車種、作業モード等の情報に応じて設定されたもの
に限らず、これらの情報のいずれか1つの情報に基づい
て設定されたものであってもよく、あるいは、予め設定
された所定の時間であってもよい。また、第2所定時間
の長さは、必ずしも第1所定時間の長さの1.5〜2倍
である必要はなく、また、NOx吸蔵還元触媒装置がそ
のNOx吸蔵可能容量近傍までNOxを吸蔵するのにか
かる時間の長さよりも短い時間であってもよい。
The first predetermined time and the second predetermined time are not limited to those set in accordance with information such as a vehicle type and a work mode, but may be set based on any one of these pieces of information. Or a predetermined time set in advance. Further, the length of the second predetermined time does not necessarily have to be 1.5 to 2 times the length of the first predetermined time, and the NOx storage reduction catalyst device stores NOx up to near the NOx storageable capacity. The time may be shorter than the length of time required to perform.

【0060】空燃比変更手段を作動させる期間(理論空
燃比運転時間Tt)としては、前記NOx吸蔵還元触媒
装置に吸蔵されているNOx量に応じて設定されたもの
に限定されるものではなく、第1所定時間経過後から空
燃比変更手段の作動を開始させるまでの時間の長さに応
じて設定されたものであってもよい。このような場合、
第1所定時間経過後から空燃比変更手段の作動を開始さ
せるまでの時間、すなわちNOx放出を開始するまでの
時間が短くて吸蔵したNOx量が少ないときに、排気ガ
スの空燃比を理論空燃比近傍またはややリッチにする期
間(空燃比変更手段を作動させる期間)を短めにとるこ
とができ、NOx放出を開始するまでの時間が長くて吸
蔵したNOx量が多いときに、空燃比変更手段を作動さ
せる期間を長めにとることができるから、NOx吸蔵還
元触媒装置内に吸蔵したNOx量に応じて、NOxを放
出させる時間の長さを適切に設定できる。また、空燃比
変更手段を作動させる期間は、第1および第2所定時間
と同様に、予め設定された所定の時間であってもよい。
なお、前記実施形態では、理論空燃比運転時間設定手段
22Jは、NOx量算出手段で算出したNOx吸蔵量に
基づいて、理論空燃比運転時間Ttを設定するように構
成されているが、上述したように、NOx吸蔵量に基づ
いて理論空燃比運転時間Ttを設定しなくともよく、こ
のような場合は、触媒コントローラ20にNOx量算出
手段22Bを設けなくてもよい。
The period during which the air-fuel ratio changing means is operated (the stoichiometric air-fuel ratio operation time Tt) is not limited to the period set in accordance with the amount of NOx stored in the NOx storage reduction catalyst device. It may be set in accordance with the length of time from when the first predetermined time has elapsed to when the operation of the air-fuel ratio changing means is started. In such a case,
When the time until the operation of the air-fuel ratio changing means is started after the first predetermined time has elapsed, that is, the time until the start of NOx release is short and the amount of stored NOx is small, the air-fuel ratio of the exhaust gas is changed to the stoichiometric air-fuel ratio. The period in which the air-fuel ratio changing means is close to or slightly rich (the period in which the air-fuel ratio changing means is operated) can be shortened. Since the operation period can be made longer, the length of time for releasing NOx can be appropriately set according to the amount of NOx stored in the NOx storage reduction catalyst device. Further, the period during which the air-fuel ratio changing unit is operated may be a predetermined time set similarly to the first and second predetermined times.
In the above-described embodiment, the stoichiometric air-fuel ratio operation time setting unit 22J is configured to set the stoichiometric air-fuel ratio operation time Tt based on the NOx storage amount calculated by the NOx amount calculation unit. As described above, the stoichiometric air-fuel ratio operation time Tt does not need to be set based on the NOx storage amount. In such a case, the catalyst controller 20 does not need to include the NOx amount calculation means 22B.

【0061】前記実施形態では、触媒コントローラ20
は、エンジンコントローラ80を介して、ディーゼルエ
ンジン2の運転状況を検知するための各種情報を得ると
ともに、ディーゼルエンジン2の空燃比制御を行ってい
たが、エンジンコントローラ80を介さずに、ディーゼ
ルエンジン2の運転状況を検知するための各種情報の取
得、およびディーゼルエンジン2の空燃比制御を行うも
のであってもよい。このような場合、触媒コントローラ
20を、上述した、各種センサ、各種アクチュエータ、
燃料噴射装置のガバナ等と電気的に接続することとな
る。
In the above embodiment, the catalyst controller 20
Has obtained various information for detecting the operation status of the diesel engine 2 via the engine controller 80 and has performed the air-fuel ratio control of the diesel engine 2. It may perform various types of information acquisition for detecting the operating status of the vehicle and control the air-fuel ratio of the diesel engine 2. In such a case, the catalyst controller 20 is replaced with various sensors, various actuators,
It is electrically connected to the governor of the fuel injection device.

【0062】内燃機関の負荷を検出する方法としては、
シリンダ内へ供給する燃料噴射量を検出する燃料噴射量
センサからの信号に基づいて検出する方法に限らず、ク
ランクシャフト等のエンジン軸に設けたトルクメータに
よる負荷の検出や、本発明に係る内燃機関で駆動される
発電機の出力による負荷の検出、本発明の内燃機関で駆
動される車両のアクセル開度による負荷の検出等の方法
を採用してもよく、これらの場合も本発明に含まれる。
As a method for detecting the load of the internal combustion engine,
The method is not limited to the method of detecting the amount of fuel injected into the cylinder based on a signal from a fuel injection amount sensor that detects the amount of fuel to be supplied to the cylinder. A method of detecting a load based on an output of a generator driven by an engine, a method of detecting a load based on an accelerator opening of a vehicle driven by an internal combustion engine of the present invention, and the like may be employed. It is.

【0063】また、NOx量算出手段としては、エンジ
ン回転数およびエンジン負荷の情報に基づいて、内燃機
関から排出されるNOx量、すなわちNOx吸蔵還元触
媒装置に吸蔵されているNOx量を算出するものに限ら
ず、たとえば、排気通路内に設けられて、NOx吸蔵還
元触媒装置よりも上流側のNOx濃度を測定するととも
に、このNOx濃度に応じた信号を出力するNOxセン
サからの信号に基づいてNOx量を算出するものであっ
てもよい。
The NOx amount calculating means calculates the NOx amount discharged from the internal combustion engine, that is, the NOx amount stored in the NOx storage reduction catalyst device, based on information on the engine speed and the engine load. For example, the NOx sensor is provided in the exhaust passage, measures a NOx concentration upstream of the NOx storage reduction catalyst device, and outputs a signal corresponding to the NOx concentration. The amount may be calculated.

【0064】空燃比変更手段としては、吸気絞りと、シ
リンダ内に供給する燃料噴射量の増量との両手段のみに
よって、空燃比を理論空燃比近傍に変更するものであっ
てもよく、または、前記両手段のうちのいずれか一方の
みによって、空燃比を理論空燃比近傍に変更するもので
あってもよい。また、前記実施形態では、NOx吸蔵還
元触媒装置10からNOxを放出させるために、ディー
ゼルエンジン2の空燃比を理論空燃比近傍に変更した
が、空燃比をややリッチに変更してもよく、このような
場合も本発明に含まれる。
As the air-fuel ratio changing means, the air-fuel ratio may be changed to a value close to the stoichiometric air-fuel ratio only by the intake throttle and the increase of the fuel injection amount supplied to the cylinder. The air-fuel ratio may be changed to near the stoichiometric air-fuel ratio by only one of the two means. In the above-described embodiment, the air-fuel ratio of the diesel engine 2 is changed to near the stoichiometric air-fuel ratio in order to release NOx from the NOx storage reduction catalyst device 10. However, the air-fuel ratio may be changed to a slightly richer one. Such cases are also included in the present invention.

【0065】前記実施形態では、過給機として、排気で
駆動されるタービン式過給機を挙げたが、本発明に係る
過給機はこれに限定されるものではなく、専用に設けら
れた電動機等の駆動源で駆動される機械駆動式過給機で
あってもよい。また、内燃機関としては、圧縮点火式の
ディーゼルエンジンに限らず、ガソリンエンジン等の火
花点火式内燃機関であってもよく、また、過給を行わな
い自然吸気のものであってもよい。
In the above-described embodiment, the turbocharger driven by exhaust gas has been described as the supercharger. However, the supercharger according to the present invention is not limited to this and is provided exclusively. A mechanical drive type supercharger driven by a drive source such as an electric motor may be used. Further, the internal combustion engine is not limited to a compression ignition type diesel engine, but may be a spark ignition type internal combustion engine such as a gasoline engine, or may be a naturally aspirated type without supercharging.

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

【図1】本発明の第1実施形態に係るシステムを示す概
略構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a system according to a first embodiment of the present invention.

【図2】前記実施形態における触媒コントローラを示す
ブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing a catalyst controller in the embodiment.

【図3】前記実施形態の動作を説明するための図であ
る。
FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of the embodiment.

【図4】前記実施形態におけるディーゼルエンジンから
単位時間単位馬力当たりに排出されるNOx量を示すグ
ラフである。
FIG. 4 is a graph showing the amount of NOx emitted per unit time per unit horsepower from the diesel engine in the embodiment.

【図5】前記実施形態の動作を説明するためのフローチ
ャートである。
FIG. 5 is a flowchart for explaining the operation of the embodiment.

【図6】前記実施形態の動作を説明するためのフローチ
ャートである。
FIG. 6 is a flowchart for explaining the operation of the embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 排気ガス浄化装置 2 内燃機関であるディーゼルエンジン 10 NOx吸蔵還元触媒装置 20 制御手段である触媒コントローラ 22B NOx量算出手段 51 排気通路 71 排気還流装置(空燃比変更手段) 80 エンジンコントローラ(空燃比変更手段) T1 第1所定時間 T2 第2所定時間 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Exhaust gas purification apparatus 2 Diesel engine which is an internal combustion engine 10 NOx storage reduction catalyst device 20 Catalyst controller which is control means 22B NOx amount calculation means 51 Exhaust passage 71 Exhaust recirculation device (air-fuel ratio changing means) 80 Engine controller (air-fuel ratio changing) Means) T1 first predetermined time T2 second predetermined time

───────────────────────────────────────────────────── 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) F01N 3/28 301 F01N 3/28 301C F02D 41/14 310 F02D 41/14 310A Fターム(参考) 3G091 AA02 AA05 AA10 AA11 AA18 AB06 BA01 BA14 CA24 CB02 CB07 CB08 DC03 EA01 EA03 EA04 EA08 EA30 EA34 FA13 FB11 3G301 HA02 HA11 HA13 JA02 JA15 JA25 KA08 LA03 LB14 MA01 ND03 ND12 ND15 NE14 NE23 PA17Z PB04Z PD02A PE01Z PF11Z ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) F01N 3/28 301 F01N 3/28 301C F02D 41/14 310 F02D 41/14 310A F-term (Reference) 3G091 AA02 AA05 AA10 AA11 AA18 AB06 BA01 BA14 CA24 CB02 CB07 CB08 DC03 EA01 EA03 EA04 EA08 EA30 EA34 FA13 FB11 3G301 HA02 HA11 HA13 JA02 JA15 JA25 KA08 LA03 LB14 MA01 ND03 ND12 ND15 NE14 NE23 PD17ZP04

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 内燃機関(2)の排気通路(51)の途中に
配置され、かつ空燃比がリーンの排気ガスが流入すると
NOxを吸蔵し、流入する排気ガスの酸素濃度が低下す
ると吸蔵したNOxを放出するNOx吸蔵還元触媒装置
(10)を備えた内燃機関(2)の排気ガス浄化装置(1)で
あって、 前記内燃機関(2)の負荷状態を検出する負荷検出手段
と、 前記NOx吸蔵還元触媒装置(10)に流入する前記内燃
機関(2)の排気ガスの空燃比を理論空燃比近傍またはや
やリッチに変更する空燃比変更手段と、 前記空燃比変更手段の動作を制御する制御手段(20)と
を備え、 前記制御手段(20)は、第1所定時間(T1)経過後にお
いて、前記負荷検出手段で検出した前記内燃機関(2)の
負荷状態が低負荷であると、前記空燃比変更手段を作動
させることを特徴とする内燃機関(2)の排気ガス浄化装
置(1)。
1. An exhaust gas disposed at an intermediate position in an exhaust passage (51) of an internal combustion engine (2) and having a lean air-fuel ratio absorbs NOx, and absorbs NOx when the oxygen concentration of the flowing exhaust gas decreases. NOx storage reduction catalyst device that releases NOx
An exhaust gas purifying apparatus (1) for an internal combustion engine (2) comprising (10) a load detecting means for detecting a load state of the internal combustion engine (2); and a NOx storage reduction catalyst device (10). Air-fuel ratio changing means for changing the air-fuel ratio of the exhaust gas of the internal combustion engine (2) flowing into the vicinity of the stoichiometric air-fuel ratio or slightly rich; and control means (20) for controlling the operation of the air-fuel ratio changing means, The control means (20) activates the air-fuel ratio changing means when the load state of the internal combustion engine (2) detected by the load detection means is low after the first predetermined time (T1) has elapsed. An exhaust gas purification device (1) for an internal combustion engine (2), characterized in that:
【請求項2】 請求項1に記載の内燃機関(2)の排気ガ
ス浄化装置(1)において、 前記制御手段(20)は、前記第1所定時間(T1)経過後
から第2所定時間(T2)に達するまでの間において、前
記負荷検出手段で検出した前記内燃機関(2)の負荷状態
が低負荷であると、前記空燃比変更手段を作動させると
ともに、 前記第2所定時間(T2)経過後において、前記内燃機関
(2)の負荷状態に関わらず、前記空燃比変更手段を作動
させることを特徴とする内燃機関(2)の排気ガス浄化装
置(1)。
2. The exhaust gas purifying apparatus (1) for an internal combustion engine (2) according to claim 1, wherein the control means (20) is configured to execute a second predetermined time (T1) after a lapse of the first predetermined time (T1). Until T2), if the load state of the internal combustion engine (2) detected by the load detecting means is low, the air-fuel ratio changing means is activated, and the second predetermined time (T2) After the lapse, the internal combustion engine
An exhaust gas purifying apparatus (1) for an internal combustion engine (2), wherein the air-fuel ratio changing means is operated irrespective of the load state of (2).
【請求項3】 請求項2に記載の内燃機関(2)の排気ガ
ス浄化装置(1)において、 前記第2所定時間(T2)の長さは、前記第1所定時間
(T1)の長さの1.5〜2倍であることを特徴とする内
燃機関(2)の排気ガス浄化装置(1)。
3. The exhaust gas purifying apparatus (1) for an internal combustion engine (2) according to claim 2, wherein the length of the second predetermined time (T2) is equal to the first predetermined time.
(1) An exhaust gas purification device (1) for an internal combustion engine (2), wherein the length is 1.5 to 2 times the length of (T1).
【請求項4】 請求項2または請求項3に記載の内燃機
関(2)の排気ガス浄化装置(1)において、 前記第2所定時間(T2)の長さは、前記NOx吸蔵還元
触媒装置(10)がそのNOx吸蔵可能容量近傍までNO
xを吸蔵するのにかかる時間の長さであることを特徴と
する内燃機関(2)の排気ガス浄化装置(1)。
4. The exhaust gas purifying apparatus (1) for an internal combustion engine (2) according to claim 2, wherein the length of the second predetermined time (T2) is equal to the length of the NOx storage reduction catalyst device (T2). 10) is NO up to the vicinity of the NOx storable capacity.
An exhaust gas purifying apparatus (1) for an internal combustion engine (2), characterized in that it is a length of time required to store x.
【請求項5】 請求項2〜請求項4のいずれかに記載の
内燃機関(2)の排気ガス浄化装置(1)において、 前記第1所定時間(T1)および/または前記第2所定時
間(T2)の長さは、前記内燃機関(2)を備えた車両の種
類および車両の作業モードのうち、少なくともいずれか
一方に応じて設定されることを特徴とする内燃機関(2)
の排気ガス浄化装置(1)。
5. The exhaust gas purification device (1) for an internal combustion engine (2) according to claim 2, wherein the first predetermined time (T1) and / or the second predetermined time ( The length of T2) is set according to at least one of a type of a vehicle provided with the internal combustion engine (2) and a work mode of the vehicle.
Exhaust gas purifier (1).
【請求項6】 請求項1〜請求項5のいずれかに記載の
内燃機関(2)の排気ガス浄化装置(1)において、 前記制御手段(20)は、前記第1所定時間(T1)経過後
から前記空燃比変更手段の作動を開始させるまでの時間
の長さに応じて、前記空燃比変更手段を作動させる期間
の長さを設定することを特徴とする内燃機関(2)の排気
ガス浄化装置(1)。
6. The exhaust gas purifying apparatus (1) for an internal combustion engine (2) according to any one of claims 1 to 5, wherein the control means (20) determines that the first predetermined time (T1) has elapsed. An exhaust gas for an internal combustion engine (2), wherein the length of time during which the air-fuel ratio changing means is operated is set in accordance with the length of time until the operation of the air-fuel ratio changing means is started later. Purification device (1).
【請求項7】 請求項1〜請求項5のいずれかに記載の
内燃機関(2)の排気ガス浄化装置(1)において、 前記NOx吸蔵還元触媒装置(10)に吸蔵されて蓄積さ
れるNOx量を算出するNOx量算出手段(22B)を備
え、 前記制御手段(20)は、前記NOx吸蔵還元触媒装置
(10)に吸蔵されているNOx量に応じて、前記空燃比
変更手段を作動させる期間の長さを設定することを特徴
とする内燃機関(2)の排気ガス浄化装置(1)。
7. The exhaust gas purifying apparatus (1) for an internal combustion engine (2) according to claim 1, wherein NOx stored and accumulated in said NOx storage reduction catalyst device (10). A NOx amount calculating means (22B) for calculating the amount, wherein the control means (20) is provided with the NOx storage reduction catalyst device.
The exhaust gas purifying apparatus (1) for an internal combustion engine (2), wherein the length of the period during which the air-fuel ratio changing means is operated is set according to the amount of NOx stored in (10).
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