JP2004076682A - Exhaust emission control device for internal combustion engine - Google Patents

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JP2004076682A
JP2004076682A JP2002240442A JP2002240442A JP2004076682A JP 2004076682 A JP2004076682 A JP 2004076682A JP 2002240442 A JP2002240442 A JP 2002240442A JP 2002240442 A JP2002240442 A JP 2002240442A JP 2004076682 A JP2004076682 A JP 2004076682A
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Koji Yoshizaki
吉▲崎▼ 康二
Shizuo Sasaki
佐々木 静夫
Kazuhiro Ito
伊藤 和浩
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  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To supply secondary air to an exhaust emission control device with a simple structure. <P>SOLUTION: An NO<SB>x</SB>catalyst 22 is arranged in the exhaust passage of an internal combustion engine where the air-fuel ratio of air-fuel mixture to be burnt in a combustion engine is kept lean, and an auxiliary catalyst 23 having oxidizing ability is arranged in the exhaust passage on the downstream side of the NO<SB>x</SB>catalyst 22. An intake duct 13 between the compressor 15 of an exhaust air turbo charger and a cooling device 18 for cooling the air discharged from a compressor 15 is connected to an exhaust pipe 20b between the NO<SB>x</SB>catalyst 22 and the auxiliary catalyst 23 through a secondary air passage 31, and a secondary air control valve 33 is arranged in the secondary air passage 31. In order to reduce the accumulated SO<SB>x</SB>quantity in the NO<SB>x</SB>catalyst 22 when stopping the fuel supply in an engine decelerating operation, the secondary air control valve 33 is opened while temporarily holding the average air-fuel ratio of the exhaust gas carried into the NO<SB>x</SB>catalyst 22 in a rich state to supply the air discharged from the compressor 15 to the auxiliary catalyst 23 through the secondary air passage 31. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関の排気浄化装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、燃焼室内で燃焼せしめられる混合気の空燃比がリーンに維持される内燃機関の排気通路内に、流入する排気ガスの空燃比がリーンのときに流入する排気ガス中のNOを蓄え、流入する排気ガスの空燃比が低下したときに排気ガス中に還元剤が含まれていると蓄えているNOを還元して蓄えているNOの量が減少するNO触媒を配置し、NO触媒内に蓄えられているイオウの量を減少させるために、NO触媒内に流入する排気ガスの空燃比を一時的にリッチに保持するようにした内燃機関の排気浄化装置が知られている。
【0003】
この場合、NO触媒内の蓄積イオウ量を確実にかつ速やかに減少させるためには、NO触媒内に流入する排気ガスの空燃比のリッチ度合いを大きくするの好ましい。ところが、リッチ度合いを大きくするとNO触媒には過剰のHC,COが供給されることになり、従ってNO触媒から多量のHC,COが排出され、大気中に排出される恐れがある。また、リッチ度合いを大きくすると、NO触媒から排出される硫化水素HSの量が増大する恐れもある。
【0004】
そこで、NO触媒下流の排気通路内に酸化能を有する補助触媒を配置し、NO触媒内の蓄積イオウ量を減少させるために、NO触媒内に流入する排気ガスの空燃比を一時的にリッチに保持しながら、NO触媒と補助触媒間の排気通路内に二次空気を供給するようにした内燃機関の排気浄化装置が公知である(特開2000−110552号公報参照)。このようにすると補助触媒において多量のHC,CO,HSが酸化され、従って大気中に排出されるHC,CO,HSの量を低減することができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の排気浄化装置では空気ポンプを用いて二次空気を供給するようにしており、即ち空気ポンプを新たに設けなければならない。従って、排気浄化装置の構成が複雑になるばかりかコストも増大するという問題点がある。
【0006】
そこで本発明の目的は、簡単な構成でもって二次空気を供給することができる内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために1番目の発明によれば、燃焼室内で燃焼せしめられる混合気の空燃比がリーンに維持される内燃機関の排気通路内に、流入する排気ガスの空燃比がリーンのときに流入する排気ガス中のNOを蓄え、流入する排気ガスの空燃比が低下したときに排気ガス中に還元剤が含まれていると蓄えているNOを還元して蓄えているNOの量が減少するNO触媒を配置すると共に、該NO触媒下流の排気通路内に酸化能を有する補助触媒を配置した内燃機関の排気浄化装置において、吸気通路内に過給機のコンプレッサが配置されており、コンプレッサ下流の吸気通路と、NO触媒と補助触媒間の排気通路とを互いに連通する二次空気通路を設けると共に該二次空気通路内に二次空気制御弁を配置し、機関減速運転時の燃料供給停止時に、NO触媒内に流入する排気ガスの空燃比を一時的にリッチに保持しながら、二次空気制御弁を開弁してコンプレッサから吐出された空気をNO触媒と補助触媒間の排気通路内に二次空気通路を介して供給するようにしている。
【0008】
また、2番目の発明によれば1番目の発明において、前記コンプレッサ下流の吸気通路内に、コンプレッサから吐出された空気を冷却するための冷却装置が配置されており、前記二次空気通路の流入端をコンプレッサと冷却装置間の吸気通路内に開口させしている。
【0009】
前記課題を解決するために3番目の発明によれば、燃焼室内で燃焼せしめられる混合気の空燃比がリーンに維持される内燃機関の排気通路内に、流入する排気ガスの空燃比がリーンのときに流入する排気ガス中のNOを蓄え、流入する排気ガスの空燃比が低下したときに排気ガス中に還元剤が含まれていると蓄えているNOを還元して蓄えているNOの量が減少するNO触媒を配置すると共に、該NO触媒下流の排気通路内に酸化能を有する補助触媒を配置した内燃機関の排気浄化装置において、スロットル弁上流の吸気通路と、NO触媒と補助触媒間の排気通路とを互いに連通する二次空気通路を設けると共に該二次空気通路内に二次空気制御弁を配置し、排気通路内を流通する排気ガスの流量が予め定められた許容最大量よりも少ないときに、NO触媒内に流入する排気ガスの空燃比を一時的にリッチに保持しながら、二次空気制御弁を開弁しつつスロットル弁を一時的に開閉駆動してスロットル弁上流の吸気通路内に吸気脈動を強制的に発生せしめることにより、スロットル弁上流の吸気通路内の空気をNO触媒と補助触媒間の排気通路内に二次空気通路を介して供給するようにしている。
【0010】
また、4番目の発明によれば3番目の発明において、前記コンプレッサとスロットル弁間の吸気通路内に、コンプレッサから吐出された空気を冷却するための冷却装置が配置されており、前記二次空気通路の流入端を冷却装置とスロットル弁間の吸気通路内に開口させている。
【0011】
前記課題を解決するために5番目の発明によれば、燃焼室内で燃焼せしめられる混合気の空燃比がリーンに維持される内燃機関の排気通路内に、流入する排気ガスの空燃比がリーンのときに流入する排気ガス中のNOを蓄え、流入する排気ガスの空燃比が低下したときに排気ガス中に還元剤が含まれていると蓄えているNOを還元して蓄えているNOの量が減少するNO触媒を配置すると共に、該NO触媒下流の排気通路内に酸化能を有する補助触媒を配置した内燃機関の排気浄化装置において、加圧空気を蓄える空気タンクを具備すると共に、該空気タンクを、二次空気制御弁を介してNO触媒と補助触媒間の排気通路に接続し、NO触媒内に流入する排気ガスの空燃比を一時的にリッチに保持しながら、二次空気制御弁を開弁して空気タンク内の加圧空気をNO触媒と補助触媒間の排気通路内に供給するようにしている。
【0012】
また、6番目の発明によれば5番目の発明において、負圧タンク内に負圧を形成するための負圧ポンプが設けられており、該負圧ポンプを作動させたときに負圧ポンプから吐出される空気を空気タンク内に蓄えるようにしている。
【0013】
また、7番目の発明によれば1、3、又は5番目の発明において、NO触媒内に蓄えられているイオウの量を減少させるために、NO触媒内に流入する排気ガスの空燃比を一時的にリッチに保持するようにしている。
【0014】
また、8番目の発明によれば1、3、又は5番目の発明において、補助触媒内に流入する排気ガスの空燃比がリーンになるように二次空気を供給している。
【0015】
【発明の実施の形態】
図1は本発明を圧縮着火式内燃機関に適用した場合を示している。なお、本発明は火花点火式内燃機関にも適用することもできる。
【0016】
図1を参照すると、1は機関本体、2はシリンダブロック、3はシリンダヘッド、4はピストン、5は燃焼室、6は電気制御式燃料噴射弁、7は吸気弁、8は吸気ポート、9は排気弁、10は排気ポートをそれぞれ示す。吸気ポート8は対応する吸気枝管11を介してサージタンク12に連結され、サージタンク12は吸気ダクト13を介して排気ターボチャージャ14のコンプレッサ15の出口に連結される。吸気ダクト13内にはステップモータ16により駆動されるスロットル弁17が配置され、更にスロットル弁17上流の吸気ダクト13内には吸気ダクト13内を流れる吸入空気を冷却するための冷却装置18が配置される。本発明による実施例では、スロットル開度DTはほぼ全ての運転領域において最大開度DTmに維持され、要求負荷Lがかなり小さくなると最大開度DTmよりも小さくされ、要求負荷Lがゼロになると小さなアイドル開度DTiにされる。
【0017】
一方、排気ポート10は排気マニホルド19及び排気管20を介して排気ターボチャージャ14の排気タービン21の入口に連結され、排気タービン21の出口は排気管20aを介してケーシング22aに連結される。ケーシング22a内には、排気ガス中の微粒子を捕集するためのパティキュレートフィルタ22bが収容され、パティキュレートフィルタ22b上には後述するようにNO触媒22が担持されている。また、触媒コンバータ22は排気管20bを介してケーシング23aに連結され、このケーシング23a内には酸化能を有する補助触媒23が収容される。
【0018】
更に図1を参照すると、排気マニホルド19とサージタンク12とは排気ガス再循環(以下、EGRと称す)通路24を介して互いに連結され、EGR通路24内には電気制御式EGR制御弁25が配置される。また、EGR通路24周りにはEGR通路24内を流れるEGRガスを冷却するための冷却装置26が配置される。
【0019】
一方、各燃料噴射弁6は燃料供給管6aを介して燃料リザーバ、いわゆるコモンレール27に連結される。このコモンレール27内へは電気制御式の吐出量可変な燃料ポンプ28から燃料が供給され、コモンレール27内に供給された燃料は各燃料供給管6aを介して燃料噴射弁6に供給される。コモンレール27にはコモンレール27内の燃料圧を検出するための燃料圧センサ29が取付けられ、燃料圧センサ29の出力信号に基づいてコモンレール27内の燃料圧が目標燃料圧となるように燃料ポンプ28の吐出量が制御される。
【0020】
更に、NO触媒22と補助触媒23間の排気管20b内には、排気管20b内に二次空気を供給するための二次空気供給ノズル30が取り付けられる。二次空気供給ノズル30は二次空気通路31を介し、排気ターボチャージャ14のコンプレッサ15と冷却装置18間の吸気ダクト13に接続される。この二次空気通路31内には、吸気ダクト13から排気管20bに向けてのみ流通可能な逆止弁32と、通常閉弁状態に保持されている電気制御式二次空気制御弁33とが配置される。
【0021】
電子制御ユニット40はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス41によって互いに接続されたROM(リードオンリメモリ)42、RAM(ランダムアクセスメモリ)43、CPU(マイクロプロセッサ)44、入力ポート45及び出力ポート46を具備する。燃料圧センサ29の出力信号は対応するAD変換器47を介して入力ポート45に入力される。排気管20bにはNO触媒22から流出した排気ガスの温度を検出するための温度センサ48が取り付けられ、温度センサ48の出力電圧は対応するAD変換器47を介して入力ポート45に入力される。また、アクセルペダル50にはアクセルペダル50の踏み込み量に比例した出力電圧を発生する負荷センサ51が接続され、負荷センサ51の出力電圧は対応するAD変換器47を介して入力ポート45に入力される。ここで、NO触媒22から流出した排気ガスの温度はNO触媒22の温度を表しており、アクセルペダル50の踏み込み量は要求負荷を表している。更に入力ポート45にはクランクシャフトが例えば30°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ52が接続される。CPU44ではこの出力パルスに基づいて機関回転数が算出される。
【0022】
一方、出力ポート46は対応する駆動回路53を介して燃料噴射弁6、スロットル弁駆動用ステップモータ16、EGR制御弁25、燃料ポンプ28、及び二次空気制御弁33にそれぞれ接続される。
【0023】
本発明による実施例では、機関減速運転時に、機関出力を得るための燃料の供給が一時的に停止される。このことを図2に示される減速運転時制御ルーチンを参照しながら簡単に説明する。
【0024】
図2を参照すると、まずステップ100では燃料供給が停止されていることを表すフラグXFCがセットされている(XFC=1)か否かが判別される。フラグXFCは通常リセットされている(XFC=0)ので次いでステップ101に進み、要求負荷Lがゼロであるか否か、即ち機関減速運転時であるか否かが判別される。L>0のときには処理サイクルを終了し、燃料供給を継続する。これに対し、L=0のときには次いでステップ102に進み、機関回転数Nが第1のしきい値N1よりも高いか否かが判別される。N≦N1のときには処理サイクルを終了し、燃料供給を継続する。これに対し、N>N1のときには次いでステップ103に進み、燃料供給が停止される。続くステップ104ではEGR制御弁25が全開にされ、続くステップ105ではフラグXFCがセットされる(XFC=1)。
【0025】
フラグXFCがセットされたときにはステップ100からステップ106に進み、要求負荷Lがゼロよりも大きいか又は機関回転数Nが第2のしきい値N2(<N1)よりも低いか否か、即ち機関減速運転時でなくなったか又は機関回転数Nがかなり低くなったか否かが判別される。L=0かつN≧N2のときには処理サイクルを終了し、燃料供給を継続して停止する。これに対し、L>0又はN<N2のときには次いでステップ107に進み、燃料供給が再開される。続くステップ108ではEGR制御弁25の開度が通常制御される。即ち、機関運転状態例えば要求負荷L及び機関回転数Nに応じてEGR制御弁25の開度が制御される。続くステップ109ではフラグXFCがリセットされる(XFC=0)。
【0026】
一方、パティキュレートフィルタ22aの隔壁の両側面及び細孔内壁面上にはNO触媒22がそれぞれ担持されている。このNO触媒22は例えばアルミナを担体とし、この担体上に例えばカリウムK、ナトリウムNa、リチウムLi、セシウムCsのようなアルカリ金属、バリウムBa、カルシウムCaのようなアルカリ土類、ランタンLa、イットリウムYのような希土類から選ばれた少なくとも一つと、白金Pt、パラジウムPd、ロジウムRh、イリジウムIrのような貴金属とが担持されている。
【0027】
NO触媒は流入する排気ガスの平均空燃比がリーンのときにはNOを蓄え、流入する排気ガスの空燃比が低下したときに排気ガス中に還元剤が含まれていると蓄えているNOを還元して蓄えているNOの量を減少させる蓄積還元作用を行う。
【0028】
NO触媒の蓄積還元作用の詳細なメカニズムについては完全には明らかにされていない。しかしながら、現在考えられているメカニズムを、担体上に白金Pt及びバリウムBaを担持させた場合を例にとって簡単に説明すると次のようになる。
【0029】
即ち、NO触媒に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもかなりリーンになると流入する排気ガス中の酸素濃度が大巾に増大し、酸素OがO 又はO2−の形で白金Ptの表面に付着する。一方、流入する排気ガス中のNOは白金Ptの表面に付着し白金Ptの表面上でO 又はO2−と反応し、NOとなる(NO+O→NO+O、ここでOは活性酸素)。次いで生成されたNOの一部は白金Pt上でさらに酸化されつつNO触媒内に吸収されて酸化バリウムBaOと結合しながら、硝酸イオンNO の形でNO触媒内に拡散する。このようにしてNOがNO触媒内に蓄えられる。
【0030】
これに対し、NO触媒に流入する排気ガスの空燃比がリッチ又は理論空燃比になると、排気ガス中の酸素濃度が低下してNOの生成量が低下し、反応が逆方向(NO →NO+2O)に進み、斯くしてNO触媒内の硝酸イオンNO がNOの形でNO触媒から放出される。この放出されたNOは排気ガス中に還元剤即ちHC,COが含まれているとこれらHC,COと反応して還元せしめられる。このようにして白金Ptの表面上にNOが存在しなくなるとNO触媒から次から次へとNOが放出されて還元され、NO触媒内に蓄えられているNOの量が次第に減少する。
【0031】
なお、硝酸塩を形成することなくNOを蓄え、NOを放出することなくNOを還元するという見解もある。また、活性酸素Oに着目すれば、NO触媒はNOの蓄積及び放出に伴って活性酸素Oを生成する活性酸素生成触媒と見ることもできる。
【0032】
一方、補助触媒23は酸化能を有する限りどのような触媒から形成してもよく、上述したNO触媒から形成することもできるし、蓄積還元作用を有することなく例えば白金Ptを担持した貴金属触媒から形成することもできる。また、補助触媒23もパティキュレートフィルタ上に担持してもよい。
【0033】
さて、本発明による実施例において内燃機関はリーン空燃比のもとでの燃焼が継続して行われており、従ってNO触媒22内に流入する排気ガスの空燃比はリーンに維持されている。その結果、排気ガス中のNOはNO触媒22内に蓄えられる。
【0034】
時間の経過と共にNO触媒22内の蓄積NO量は次第に増大する。そこで本発明による実施例では、例えばNO触媒22内の蓄積NO量が許容量を越えたときにはNO触媒22内に蓄えられているNOを還元しNO触媒22内の蓄積NO量を減少させるために、NO触媒22内に流入する排気ガスの空燃比を一時的にリッチに切り替えるようにしている。
【0035】
ところで、排気ガス中にはイオウ分がSOの形で含まれており、NO触媒22内にはNOばかりでなくSOも蓄えられる。このSOのNO触媒22内への蓄積メカニズムはNOの蓄積メカニズムと同じであると考えられる。即ち、担体上に白金Pt及びバリウムBaを担持させた場合を例にとって簡単に説明すると、NO触媒22に流入する排気ガスの空燃比がリーンのときには上述したように酸素OがO 又はO2−の形で白金Ptの表面に付着しており、流入する排気ガス中のSOは白金Ptの表面に付着し白金Ptの表面上でO 又はO2−と反応し、SOとなる。次いで生成されたSOは白金Pt上でさらに酸化されつつNO触媒22内に吸収されて酸化バリウムBaOと結合しながら、硫酸イオンSO の形でNO触媒22内に拡散する。この硫酸イオンSO は次いでバリウムイオンBaと結合して硫酸塩BaSOを生成する。
【0036】
この硫酸塩BaSOは分解しにくく、NO触媒22内に流入する排気ガスの空燃比をただ単にリッチにしてもNO触媒22内の硫酸塩BaSOの量は減少しない。このため、時間が経過するにつれてNO触媒22内の硫酸塩BaSOの量が増大し、その結果NO触媒22が蓄えうるNOの量が減少することになる。
【0037】
ところが、NO触媒22の温度を例えば600℃以上に維持しつつNO触媒22に流入する排気ガスの平均空燃比を理論空燃比又はリッチにすると、NO触媒22内の硫酸塩BaSOが分解してSOの形でNO触媒22から放出される。この放出されたSOは排気ガス中に還元剤即ちHC,COが含まれているとこれらHC,COと反応してSOに還元せしめられる。このようにしてNO触媒22内に硫酸塩BaSOの形で蓄えられているSOの量が次第に減少し、このときNO触媒22からSOがSOの形で流出することがない。
【0038】
そこで本発明による実施例では、例えばNO触媒22内の蓄積SO量が許容量を越えたときには、NO触媒22内の蓄積SO量を減少させるために、NO触媒22の温度Tを要求温度TS例えば600℃以上に維持しつつ、NO触媒22に流入する排気ガスの平均空燃比を一時的にリッチに保持する蓄積SO量減少制御を行うようにしている。なお、NO触媒22内の蓄積SO量が許容量を越えたか否かは例えば燃料噴射弁6から供給された燃料及び追加の燃料の量の積算値に基づいて判断することができる。
【0039】
NO触媒22の温度Tを要求温度TS以上まで上昇させ要求温度TS以上に維持するには様々な方法がある。例えばNO触媒22の上流端に電気ヒータを配置して電気ヒータによりNO触媒22又はNO触媒22に流入する排気ガスを加熱する方法や、NO触媒22上流の排気通路内に燃料を二次的に噴射してこの燃料を燃焼させることによりNO触媒22を加熱する方法や、内燃機関から排出される排気ガスの温度を上昇させてNO触媒22の温度を上昇させる方法がある。
【0040】
一方、NO触媒22内に流入する排気ガスの平均空燃比AFEを理論空燃比又はリッチに切り替えるために、燃焼室5から排出される排気ガスの平均空燃比を理論空燃比又はリッチに切り替えることもできるし、又はNO触媒22上流の排気通路内に追加の燃料ないし還元剤を二次的に噴射することもできる。ここで、燃焼室5から排出される排気ガスの平均空燃比を理論空燃比又はリッチに切り替えるために、燃焼室5内で燃焼せしめられる混合気の平均空燃比を理論空燃比又はリッチに切り替えることもできるし、又は膨張行程中又は排気行程中に追加の燃料を噴射することもできる。
【0041】
本発明による実施例では、燃料噴射弁6から膨張行程又は排気行程に追加の燃料を噴射することにより燃焼室5から排出される排気ガスの空燃比をリッチに切り替え、それによりNO触媒22内に流入する排気ガスの平均空燃比がリッチに切り替えられるようにしている。
【0042】
どのような方法を採るにしても、蓄積SO量を確実にかつ速やかに減少させるためには、冒頭で述べたように、NO触媒22内に排気ガスの平均空燃比AFEをできるだけリッチにするのが好ましく、しかしながら排気ガスの平均空燃比AFEを大幅にリッチにするとNO触媒22から多量のHC,CO,HSが排出される恐れがある。
【0043】
そこで本発明による実施例では、NO触媒22下流に補助触媒23を配置し、NO触媒22内に流入する排気ガスの平均空燃比AFEがリッチに切り替えられているときには、補助触媒23内に流入する排気ガスの平均空燃比AFAがリーンになるように補助触媒23に二次空気を供給し、これらHC,CO,HSを例えばHO,CO,SOに酸化するようにしている。
【0044】
次に、図1に示される本発明による第1実施例を、図3を参照しながら詳しく説明する。
【0045】
図3において矢印Xは例えばNO触媒22内の蓄積SO量が許容量を越えたときを示している。蓄積SO量が許容量を越えると、NO触媒22の温度Tが要求温度TS以上まで上昇され、要求温度TS以上に保持される。次いで、図3において矢印Yで示されるように、要求負荷Lがゼロになりこのとき機関回転数Nが第1のしきい値N1よりも高いので、燃料供給が停止される。
【0046】
燃料供給が停止されると、NO触媒22内に流入する排気ガスの平均空燃比AFEがリッチに切り替えられる。機関減速運転時の燃料供給停止時には、スロットル開度DTが小さなアイドル開度DTiに維持されており、しかも図2を参照して説明したようにEGR制御弁25が全開にされているので、このときの吸入空気量はかなり少なくなっている。従って、排気ガスの平均空燃比AFEをリッチに切り替えるのに必要な追加の燃料の量を低減することができる。
【0047】
NO触媒22内に流入する排気ガスの平均空燃比AFEがリッチに切り替えられると、二次空気制御弁33が開弁される。機関減速運転時と言えども、排気ターボチャージャ14のコンプレッサ15は作動しており、即ちコンプレッサ15から吸気ダクト13内に加圧空気が吐出されている。また、冷却通路18内の流路抵抗は比較的高く、従ってコンプレッサ15と冷却装置18間の吸気ダクト13内の圧力は排気管20b内の圧力よりも高くなっている。従って、このとき二次空気制御弁33を開弁すれば、吸気ダクト13内の加圧空気を二次空気通路31及び二次空気供給ノズル30を介し、二次空気として補助触媒23に供給できることになる。
【0048】
この場合、図3に示されるように、補助触媒23内に流入する排気ガスの平均空燃比AFAがリーンになるように二次空気が供給される。その結果、NO触媒22内の蓄積SO量が確実にかつ速やかに減少し、しかしながら大気中に排出されるHC,CO,HSの量が低減されている。
【0049】
次いで、図3において矢印Zで示されるように、例えば機関回転数Nが第2のしきい値N2以下になり燃料供給が再開されると、NO触媒22内に流入する排気ガスの平均空燃比AFEがリーンに戻される。また、このとき二次空気制御弁33が閉弁され、従って二次空気の供給が停止される。
【0050】
ここで、二次空気制御弁33を開弁して吸気ダクト13内の空気を補助触媒23に供給するということは、機関に供給される空気の量が減少するということを意味している。しかしながら本発明による第1実施例では、燃料供給停止時に吸気ダクト13から二次空気を供給するようにしているので、燃焼に何ら影響を与えない。
【0051】
図4は上述した本発明による第1実施例の蓄積SO量減少制御を行うためのルーチンを示している。このルーチンは予め定められた設定時間毎の割り込みによって実行される。
【0052】
図4を参照すると、まずステップ120では蓄積SO量減少制御を実行すべきか否かが判別される。本発明による実施例では、NO触媒22内の蓄積SO量が許容量を越えてから、蓄積SO量が下限量例えばゼロになるまで、蓄積SO量減少制御を実行すべきと判断される。更に、パティキュレートフィルタ22bの微粒子酸化制御が完了してからNO触媒22の温度Tが要求温度TS以上に維持されているときにも、蓄積SO量減少制御を実行すべきと判断される。蓄積SO量減少制御を実行すべきでないときには次いでステップ121に進み、二次空気制御弁33が閉弁され又は閉弁状態に保持される。
【0053】
これに対し、蓄積SO量減少制御を実行すべきときにはステップ120からステップ122に進み、NO触媒22の温度Tが要求温度TS以上か否かが判別される。T<TSのときには次いでステップ123に進み、NO触媒22の温度Tを要求温度TS以上まで上昇させ要求温度TS以上に維持する昇温制御が行われる。次いでステップ121に進む。
【0054】
次いでT≧TSになるとステップ122からステップ124に進み、図2を参照して説明したフラグXFCがセットされている(XFC=1)か否かが判別される。フラグXFCがリセットされている(XFC=0)とき、即ち燃料供給が停止されていないときには次いでステップ121に進む。
【0055】
これに対し、フラグXFCがセットされている(XFC=1)とき、即ち燃料供給が停止されているときにはステップ124からステップ125に進み、NO触媒22内に流入する排気ガスの平均空燃比AFEがリッチに切り替えられ保持される。続くステップ126では二次空気制御弁33が開弁される。その結果、コンプレッサ15から吐出された空気が二次空気として補助触媒23に供給される。
【0056】
なお、図1に示される第1実施例では、二次空気通路31の流入端をコンプレッサ15と冷却装置18間の吸気ダクト13内に開口させている。二次空気通路31の流入端を冷却通路18とスロットル弁17間の吸気ダクト13内に開口させることも可能であるが、この場合には二次空気供給圧が若干低くなる。
【0057】
図5は本発明による第2実施例を示している。第2実施例は二次空気通路31の流入端がコンプレッサ15とスロットル弁17間の吸気ダクト13のうち、冷却装置18とスロットル弁17間の吸気ダクト13内に開口している点で、図1に示される第1実施例と構成を異にしている。次に、本発明による第2実施例を、図6を参照しながら詳しく説明する。
【0058】
図6において矢印Xは例えばNO触媒22内の蓄積SO量が許容量を越えたときを示している。蓄積SO量が許容量を越えると、NO触媒22の温度Tが要求温度TS以上まで上昇され、要求温度TS以上に保持される。次いで、図6において矢印Yで示されるように、要求負荷Lがゼロになりこのとき機関回転数Nが第1のしきい値N1よりも高いので、燃料供給が停止される。
【0059】
機関減速運転が開始されると、NO触媒22内に流入する排気ガスの平均空燃比AFEがリッチに切り替えられる。機関減速運転時には、スロットル開度DTが小さなアイドル開度DTiに維持されており、特に燃料供給停止時には図2を参照して説明したようにEGR制御弁25が全開にされているので、このときの吸入空気量はかなり少なくなっている。従って、排気ガスの平均空燃比AFEをリッチに切り替えるのに必要な追加の燃料の量を低減することができる。
【0060】
NO触媒22内に流入する排気ガスの平均空燃比AFEがリッチに切り替えられると、二次空気制御弁33が開弁される。更に、このときスロットル弁17がアイドル開度DTiから例えば最大開度DTmまで高速で開弁されアイドル開度DTiまで高速で閉弁される、スロットル弁の開閉駆動が間欠的に行われる。このようにすると、スロットル弁17上流の吸気ダクト13内に吸気脈動が強制的に形成され、具体的にはスロットル弁17において正圧波が形成される。この正圧波は二次空気通路31を介し二次空気供給ノズル30に到達し、斯くして補助触媒23に二次空気が間欠的に供給される。或いは、二次空気通路31内にも、二次空気通路31の流路面積や長さに応じた周波数を有する吸気脈動が形成され、これによっても補助触媒23に二次空気が間欠的に供給される。
【0061】
この場合、図6に示されるように、補助触媒23内に流入する排気ガスの平均空燃比AFAがリーンになるように二次空気が供給される。その結果、NO触媒22内の蓄積SO量が確実にかつ速やかに減少し、しかしながら大気中に排出されるHC,CO,HSの量が低減されている。
【0062】
また、燃焼室5内に供給される空気量が変動しないように、スロットル弁17の開閉駆動における駆動速度及び時間間隔などが設定されており、即ちスロットル弁17の開閉駆動が行われても、スロットル開度DTが実質的にアイドル開度DTiに維持されているのと同じになっている。その結果、機関減速運転時の燃料供給停止時はもちろん、燃料供給が再開された後にも、燃焼には影響がほとんど与えられない。図6に示される例では、例えば機関回転数Nが第2のしきい値N2よりも低くなって燃料供給が再開された後にも、NO触媒23内に流入する排気ガスの平均空燃比AFEが継続してリッチにされ、補助触媒23へ二次空気供給が継続して供給される。
【0063】
次いで、図6において矢印Zで示されるように、例えば機関減速運転でなくなると、NO触媒22内に流入する排気ガスの平均空燃比AFEがリーンに戻される。また、このとき二次空気制御弁33が閉弁され、スロットル弁17の開閉駆動も停止され、従って二次空気の供給が停止される。
【0064】
図7は上述した本発明による第2実施例の蓄積SO量減少制御を行うためのルーチンを示している。このルーチンは予め定められた設定時間毎の割り込みによって実行される。
【0065】
図7を参照すると、まずステップ140では蓄積SO量減少制御を実行すべきか否かが判別される。蓄積SO量減少制御を実行すべきでないときには次いでステップ141に進み、二次空気制御弁33が閉弁され又は閉弁状態に保持される。これに対し、蓄積SO量減少制御を実行すべきときにはステップ140からステップ142に進み、NO触媒22の温度Tが要求温度TS以上か否かが判別される。T<TSのときには次いでステップ143に進み、NO触媒22の温度Tを要求温度TS以上まで上昇させ要求温度TS以上に維持する昇温制御が行われる。次いでステップ141に進む。
【0066】
次いでT≧TSになるとステップ142からステップ144に進み、要求負荷Lがゼロであるか否かが判別される。L>0のとき、即ち機関減速運転でないときには次いでステップ141に進む。これに対し、L=0のとき、即ち機関減速運転時にはステップ144からステップ145に進み、NO触媒22内に流入する排気ガスの平均空燃比AFEがリッチに切り替えられ保持される。続くステップ146では二次空気制御弁33が開弁され、続くステップ147ではスロットル弁17が開閉弁駆動される。その結果、コンプレッサ15から吐出された空気が二次空気として補助触媒23に供給される。
【0067】
なお、図5に示される第2実施例では、二次空気通路31の流入端を冷却通路18とスロットル弁17間の吸気ダクト13内に開口させている。二次空気通路31の流入端をコンプレッサ15と冷却装置18間の吸気ダクト13内に開口させることも可能であるが、この場合には二次空気供給圧が若干低くなる。
【0068】
図8は本発明による第3実施例を示している。
【0069】
この第3実施例では、加圧空気を蓄えておくための空気タンク34が設けられ、この空気タンク34に二次空気通路31の流入端が連結されている。空気タンク34には逆止弁35を介し負圧ポンプ36の吐出口が連結され、負圧ポンプ36の吸込口は逆止弁37を介して負圧タンク38に連結されている。逆止弁35は負圧ポンプ36から空気タンク34に向けてのみ流通可能になっており、逆止弁37は負圧タンク38から負圧ポンプ36に向けてのみ流通可能になっている。
【0070】
負圧ポンプ36は例えば機関駆動式のポンプから構成され、負圧タンク38内に負圧を形成する。負圧を蓄えておくための負圧タンク38には例えばブレーキ倍力装置(図示しない)の負圧室が連結されており、従ってブレーキが操作される毎に負圧タンク38からブレーキ倍力装置に負圧が供給される。
【0071】
負圧タンク38内の負圧が増大されるときには負圧ポンプ36の吐出口から空気が吐き出され、この空気が空気タンク34内に蓄えられる。その結果、空気タンク34内の空気圧が次第に上昇する。なお、負圧ポンプ36の吐出口から空気が潤滑油と共に吐出される場合には、負圧ポンプ36と逆止弁35間にオイルセパレータを設けることもできる。
【0072】
空気タンク34内の空気圧が十分に高くなったときには、二次空気制御弁33を開弁すれば二次空気通路31及び二次空気供給ノズル30を介し、空気タンク34内の加圧空気が補助触媒23に供給される。この場合、空気タンク34は吸気通路及び排気通路から独立しており、従って空気圧が高い限り、あらゆるタイミングで補助触媒23に二次空気を供給することができる。しかしながら、NO触媒22内に流入する排気ガスの流量が少ないときに排気ガスの平均空燃比AFEをリッチに切り替えるのが好ましいのは上述したとおりであり、従って本発明による第3実施例では、機関減速運転時に補助触媒23に二次空気を供給しながら、NO触媒22内に流入する排気ガスの平均空燃比AFEがリッチに維持される。
【0073】
図9は上述した本発明による第3実施例の蓄積SO量減少制御を行うためのルーチンを示している。このルーチンは予め定められた設定時間毎の割り込みによって実行される。
【0074】
図9を参照すると、まずステップ160では蓄積SO量減少制御を実行すべきか否かが判別される。蓄積SO量減少制御を実行すべきでないときには次いでステップ161に進み、二次空気制御弁33が閉弁され又は閉弁状態に保持される。これに対し、蓄積SO量減少制御を実行すべきときにはステップ160からステップ162に進み、NO触媒22の温度Tが要求温度TS以上か否かが判別される。T<TSのときには次いでステップ163に進み、NO触媒22の温度Tを要求温度TS以上まで上昇させ要求温度TS以上に維持する昇温制御が行われる。次いでステップ161に進む。
【0075】
次いでT≧TSになるとステップ162からステップ164に進み、要求負荷Lがゼロであるか否かが判別される。L>0のとき、即ち機関減速運転でないときには次いでステップ161に進む。これに対し、L=0のとき、即ち機関減速運転時にはステップ164からステップ165に進み、NO触媒22内に流入する排気ガスの平均空燃比AFEがリッチに切り替えられ保持される。続くステップ166では二次空気制御弁33が開弁される。その結果、空気タンク34内の加圧空気が二次空気として補助触媒23に供給される。
【0076】
これまで述べてきた本発明による各実施例では、NO触媒22の蓄積SO量を減少させるためにNO触媒22内に流入する排気ガスの平均空燃比AFEをリッチにするときに、本発明を適用した場合を示している。しかしながら、NO触媒22内に蓄えられているNOを還元し蓄えられているNOの量を減少させるために排気ガスの平均空燃比AFEをリッチにするときにも、本発明を適用することができる。
【0077】
【発明の効果】
簡単な構成でもって二次空気を供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】内燃機関の全体図である。
【図2】減速運転時制御ルーチンを実行するためのフローチャートである。
【図3】本発明による第1実施例を説明するためのタイムチャートである。
【図4】本発明による第1実施例の蓄積SO量減少制御を実行するためのフローチャートである。
【図5】本発明による第2実施例を示す内燃機関の全体図である。
【図6】本発明による第2実施例を説明するためのタイムチャートである。
【図7】本発明による第2実施例の蓄積SO量減少制御を実行するためのフローチャートである。
【図8】本発明による第3実施例を示す内燃機関の全体図である。
【図9】本発明による第3実施例の蓄積SO量減少制御を実行するためのフローチャートである。
【符号の説明】
1…機関本体
13…吸気ダクト
15…排気ターボチャージャのコンプレッサ
17…スロットル弁
18…冷却装置
20a,20b…排気管
22…NO触媒
23…補助触媒
30…二次空気供給ノズル
31…二次空気通路
33…二次空気制御弁
34…空気タンク
36…負圧ポンプ
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an exhaust gas purification device for an internal combustion engine.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, NO in the exhaust gas flowing when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the exhaust passage of the internal combustion engine in which the air-fuel ratio of the air-fuel mixture burned in the combustion chamber is lean is kept lean.XNO when the reducing agent is contained in the exhaust gas when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas decreasesXNO stored and reducedXNO decreases the amount ofXPlace catalyst and NOXTo reduce the amount of sulfur stored in the catalyst, NOX2. Description of the Related Art There is known an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine which temporarily keeps an air-fuel ratio of exhaust gas flowing into a catalyst rich.
[0003]
In this case, NOXIn order to reliably and quickly reduce the amount of sulfur stored in the catalyst, NOXIt is preferable to increase the richness of the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst. However, if the rich degree is increased, NOXExcess HC and CO will be supplied to the catalyst, so that NOXA large amount of HC and CO is emitted from the catalyst and may be emitted into the atmosphere. When the rich degree is increased, NOXHydrogen sulfide H discharged from the catalyst2The amount of S may increase.
[0004]
So, NOXAn auxiliary catalyst having oxidizing ability is arranged in an exhaust passage downstream of the catalyst, and NOXIn order to reduce the amount of sulfur stored in the catalyst, NOXWhile temporarily keeping the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst rich, the NOX2. Description of the Related Art An exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine in which secondary air is supplied into an exhaust passage between a catalyst and an auxiliary catalyst is known (see JP-A-2000-110552). In this way, a large amount of HC, CO, H2S is oxidized, and therefore HC, CO, H discharged to the atmosphere2The amount of S can be reduced.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-mentioned exhaust gas purification apparatus, secondary air is supplied using an air pump, that is, an air pump must be newly provided. Therefore, there is a problem that not only the configuration of the exhaust gas purification device becomes complicated but also the cost increases.
[0006]
Accordingly, an object of the present invention is to provide an exhaust gas purification device for an internal combustion engine that can supply secondary air with a simple configuration.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, an air-fuel ratio of an air-fuel mixture burned in a combustion chamber is maintained in a lean air-fuel ratio in an exhaust passage of an internal combustion engine. NO in exhaust gas that sometimes flows inXNO when the reducing agent is contained in the exhaust gas when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas decreasesXNO stored and reducedXNO decreases the amount ofXA catalyst is arranged and the NOXIn an exhaust gas purification device for an internal combustion engine in which an auxiliary catalyst having oxidizing ability is arranged in an exhaust passage downstream of a catalyst, a compressor of a supercharger is arranged in an intake passage.XA secondary air passage is provided for communicating the exhaust passage between the catalyst and the auxiliary catalyst with each other, and a secondary air control valve is arranged in the secondary air passage.XWhile temporarily keeping the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst rich, the secondary air control valve is opened to reduce the air discharged from the compressor to NO.XThe air is supplied through a secondary air passage into an exhaust passage between the catalyst and the auxiliary catalyst.
[0008]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, a cooling device for cooling air discharged from the compressor is disposed in the intake passage downstream of the compressor, and a cooling device for cooling the secondary air passage. The end opens into the intake passage between the compressor and the cooling device.
[0009]
According to a third aspect of the present invention, an air-fuel ratio of an air-fuel mixture burned in a combustion chamber is maintained in a lean air-fuel ratio in an exhaust passage of an internal combustion engine. NO in exhaust gas that sometimes flows inXNO when the reducing agent is contained in the exhaust gas when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas decreasesXNO stored and reducedXNO decreases the amount ofXA catalyst is arranged and the NOXIn an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine in which an auxiliary catalyst having oxidizing ability is disposed in an exhaust passage downstream of a catalyst, an intake passage upstream of a throttle valve,XA secondary air passage is provided for communicating the exhaust passage between the catalyst and the auxiliary catalyst with each other, and a secondary air control valve is disposed in the secondary air passage. The flow rate of the exhaust gas flowing through the exhaust passage is predetermined. NO is less than the maximum allowableXWhile the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst is temporarily kept rich, the throttle valve is temporarily opened and closed while the secondary air control valve is opened, and the intake pulsation flows into the intake passage upstream of the throttle valve. , The air in the intake passage upstream of the throttle valve is reduced to NO.XThe air is supplied through a secondary air passage into an exhaust passage between the catalyst and the auxiliary catalyst.
[0010]
According to a fourth aspect, in the third aspect, a cooling device for cooling air discharged from the compressor is disposed in an intake passage between the compressor and the throttle valve, and the secondary air The inflow end of the passage opens into the intake passage between the cooling device and the throttle valve.
[0011]
According to a fifth aspect of the present invention, an air-fuel ratio of an air-fuel mixture burned in a combustion chamber is maintained in a lean air-fuel ratio in an exhaust passage of an internal combustion engine. NO in exhaust gas that sometimes flows inXNO when the reducing agent is contained in the exhaust gas when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas decreasesXNO stored and reducedXNO decreases the amount ofXA catalyst is arranged and the NOXIn an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine in which an auxiliary catalyst having an oxidizing ability is disposed in an exhaust passage downstream of a catalyst, an air tank for storing pressurized air is provided, and the air tank is connected to a NO.XConnected to the exhaust passage between the catalyst and the auxiliary catalyst, NOXWhile temporarily keeping the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst rich, the secondary air control valve is opened and the pressurized air in the air tank is reduced to NO.XThe gas is supplied into the exhaust passage between the catalyst and the auxiliary catalyst.
[0012]
According to a sixth aspect of the present invention, in the fifth aspect, a negative pressure pump for forming a negative pressure in the negative pressure tank is provided. The discharged air is stored in the air tank.
[0013]
Further, according to the seventh invention, in the first, third, or fifth invention, NOXTo reduce the amount of sulfur stored in the catalyst, NOXThe air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst is temporarily kept rich.
[0014]
According to the eighth invention, in the first, third or fifth invention, the secondary air is supplied such that the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the auxiliary catalyst becomes lean.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 shows a case where the present invention is applied to a compression ignition type internal combustion engine. The present invention can also be applied to a spark ignition type internal combustion engine.
[0016]
Referring to FIG. 1, 1 is an engine body, 2 is a cylinder block, 3 is a cylinder head, 4 is a piston, 5 is a combustion chamber, 6 is an electrically controlled fuel injection valve, 7 is an intake valve, 8 is an intake port, 9 Denotes an exhaust valve, and 10 denotes an exhaust port. The intake port 8 is connected to a surge tank 12 via a corresponding intake branch pipe 11, and the surge tank 12 is connected to an outlet of a compressor 15 of an exhaust turbocharger 14 via an intake duct 13. A throttle valve 17 driven by a step motor 16 is disposed in the intake duct 13, and a cooling device 18 for cooling intake air flowing through the intake duct 13 is disposed in the intake duct 13 upstream of the throttle valve 17. Is done. In the embodiment according to the present invention, the throttle opening DT is maintained at the maximum opening DTm in almost all the operation ranges. When the required load L becomes considerably small, the throttle opening DT is made smaller than the maximum opening DTm, and when the required load L becomes zero, the throttle opening DT becomes small. The idle opening degree DTi is set.
[0017]
On the other hand, the exhaust port 10 is connected to an inlet of an exhaust turbine 21 of the exhaust turbocharger 14 via an exhaust manifold 19 and an exhaust pipe 20, and an outlet of the exhaust turbine 21 is connected to a casing 22a via an exhaust pipe 20a. A particulate filter 22b for collecting fine particles in the exhaust gas is accommodated in the casing 22a, and a NO.XA catalyst 22 is supported. The catalytic converter 22 is connected to a casing 23a via an exhaust pipe 20b, and an auxiliary catalyst 23 having oxidizing ability is accommodated in the casing 23a.
[0018]
Still referring to FIG. 1, the exhaust manifold 19 and the surge tank 12 are connected to each other via an exhaust gas recirculation (hereinafter, referred to as EGR) passage 24, and an electrically controlled EGR control valve 25 is provided in the EGR passage 24. Be placed. Further, a cooling device 26 for cooling the EGR gas flowing in the EGR passage 24 is disposed around the EGR passage 24.
[0019]
On the other hand, each fuel injection valve 6 is connected to a fuel reservoir, a so-called common rail 27, via a fuel supply pipe 6a. Fuel is supplied into the common rail 27 from a fuel pump 28 of an electrically controlled variable discharge amount, and the fuel supplied into the common rail 27 is supplied to the fuel injection valve 6 through each fuel supply pipe 6a. A fuel pressure sensor 29 for detecting the fuel pressure in the common rail 27 is attached to the common rail 27, and the fuel pump 28 is controlled so that the fuel pressure in the common rail 27 becomes the target fuel pressure based on the output signal of the fuel pressure sensor 29. Is controlled.
[0020]
Furthermore, NOXA secondary air supply nozzle 30 for supplying secondary air into the exhaust pipe 20b is mounted in the exhaust pipe 20b between the catalyst 22 and the auxiliary catalyst 23. The secondary air supply nozzle 30 is connected to the intake duct 13 between the compressor 15 and the cooling device 18 of the exhaust turbocharger 14 via the secondary air passage 31. In the secondary air passage 31, a check valve 32 that can only flow from the intake duct 13 to the exhaust pipe 20b, and an electrically controlled secondary air control valve 33 that is normally kept closed. Be placed.
[0021]
The electronic control unit 40 is composed of a digital computer, and is connected to each other by a bidirectional bus 41 such as a ROM (Read Only Memory) 42, a RAM (Random Access Memory) 43, a CPU (Microprocessor) 44, an input port 45 and an output port 46. Is provided. The output signal of the fuel pressure sensor 29 is input to the input port 45 via the corresponding AD converter 47. NO in the exhaust pipe 20bXA temperature sensor 48 for detecting the temperature of the exhaust gas flowing out of the catalyst 22 is attached, and the output voltage of the temperature sensor 48 is input to the input port 45 via the corresponding AD converter 47. A load sensor 51 that generates an output voltage proportional to the amount of depression of the accelerator pedal 50 is connected to the accelerator pedal 50, and the output voltage of the load sensor 51 is input to the input port 45 via the corresponding AD converter 47. You. Where NOXThe temperature of the exhaust gas flowing out of the catalyst 22 is NOXIt represents the temperature of the catalyst 22, and the depression amount of the accelerator pedal 50 represents the required load. Further, the input port 45 is connected to a crank angle sensor 52 that generates an output pulse every time the crankshaft rotates, for example, by 30 °. The CPU 44 calculates the engine speed based on the output pulse.
[0022]
On the other hand, the output port 46 is connected to the fuel injection valve 6, the throttle valve driving step motor 16, the EGR control valve 25, the fuel pump 28, and the secondary air control valve 33 via the corresponding drive circuit 53, respectively.
[0023]
In the embodiment according to the present invention, the supply of fuel for obtaining the engine output is temporarily stopped during the engine deceleration operation. This will be briefly described with reference to a deceleration operation control routine shown in FIG.
[0024]
Referring to FIG. 2, first, in step 100, it is determined whether or not a flag XFC indicating that the fuel supply has been stopped is set (XFC = 1). Since the flag XFC is normally reset (XFC = 0), the routine proceeds to step 101, where it is determined whether or not the required load L is zero, that is, whether or not the engine is being decelerated. When L> 0, the processing cycle ends and fuel supply is continued. On the other hand, if L = 0, then the routine proceeds to step 102, where it is determined whether or not the engine speed N is higher than a first threshold value N1. When N ≦ N1, the processing cycle ends, and fuel supply is continued. On the other hand, if N> N1, then the routine proceeds to step 103, where the fuel supply is stopped. In the following step 104, the EGR control valve 25 is fully opened, and in the following step 105, the flag XFC is set (XFC = 1).
[0025]
When the flag XFC is set, the process proceeds from step 100 to step 106, where it is determined whether the required load L is greater than zero or the engine speed N is lower than a second threshold value N2 (<N1), that is, whether the engine It is determined whether or not the vehicle has not been decelerated or the engine speed N has become considerably low. When L = 0 and N ≧ N2, the processing cycle ends, and the fuel supply is continued and stopped. On the other hand, if L> 0 or N <N2, then the routine proceeds to step 107, where fuel supply is restarted. In the following step 108, the opening of the EGR control valve 25 is normally controlled. That is, the opening of the EGR control valve 25 is controlled in accordance with the engine operating state, for example, the required load L and the engine speed N. In the following step 109, the flag XFC is reset (XFC = 0).
[0026]
On the other hand, NO on both side surfaces of the partition wall of the particulate filter 22a and on the inner wall surface of the pores.XCatalysts 22 are respectively supported. This NOXThe catalyst 22 is made of, for example, alumina as a carrier. On this carrier, for example, alkali metals such as potassium K, sodium Na, lithium Li, and cesium Cs, alkaline earths such as barium Ba and calcium Ca, lanthanum La, and yttrium Y And at least one selected from rare earth elements and a noble metal such as platinum Pt, palladium Pd, rhodium Rh, and iridium Ir.
[0027]
NOXThe catalyst is NO when the average air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean.XNO when the reducing agent is contained in the exhaust gas when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas decreasesXNO stored and reducedXPerforms an accumulation reducing action to reduce the amount of
[0028]
NOXThe detailed mechanism of the accumulation and reduction of the catalyst has not been fully elucidated. However, the mechanism currently considered is briefly described below, taking the case where platinum Pt and barium Ba are carried on a carrier as an example.
[0029]
That is, NOXWhen the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst becomes considerably leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, the oxygen concentration in the exhaust gas flowing into the catalyst greatly increases, and the oxygen O2Is O2 Or O2-On the surface of platinum Pt. On the other hand, NO in the inflowing exhaust gas adheres to the surface of platinum Pt, and O on the surface of platinum Pt.2 Or O2-Reacts with NO2(NO + O2→ NO2+ O*, Where O*Is active oxygen). NO generated next2Is partially oxidized on platinum Pt while NOXWhile being absorbed in the catalyst and binding to barium oxide BaO, nitrate ions NO3 NO in the form ofXDiffusion into the catalyst. NO in this wayXIs NOXStored in the catalyst.
[0030]
In contrast, NOXWhen the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst becomes rich or stoichiometric, the oxygen concentration in the exhaust gas decreases and NO2Is reduced and the reaction proceeds in the opposite direction (NO3 → NO + 2O*) And thus NOXNitrate ion NO in catalyst3 Is NO in the form of NOXReleased from the catalyst. This released NOXIf the exhaust gas contains a reducing agent, that is, HC or CO, it reacts with these HC and CO to be reduced. Thus, NO on the surface of platinum PtXNO when no longer existsXNO from catalyst to catalystXIs released and reduced, and NOXNO stored in the catalystXGradually decreases.
[0031]
It should be noted that NO is formed without forming nitrate.XAnd store NOXNO without releasingXThere is also a view that it reduces Also, active oxygen O*Focusing on, NOXThe catalyst is NOXOf active oxygen O along with the accumulation and release of oxygen*It can also be regarded as an active oxygen generation catalyst that generates OH.
[0032]
On the other hand, the auxiliary catalyst 23 may be formed from any catalyst as long as it has oxidizing ability,XIt can be formed from a catalyst, or can be formed from a noble metal catalyst carrying platinum Pt, for example, without having an accumulation reducing action. Further, the auxiliary catalyst 23 may be supported on the particulate filter.
[0033]
Now, in the embodiment according to the present invention, the internal combustion engine is continuously burning under a lean air-fuel ratio, andXThe air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst 22 is kept lean. As a result, NO in the exhaust gasXIs NOXIt is stored in the catalyst 22.
[0034]
NO over timeXNO accumulated in the catalyst 22XThe amount increases gradually. Therefore, in the embodiment according to the present invention, for example, NOXNO accumulated in the catalyst 22XNO when the amount exceeds the allowable amountXNO stored in the catalyst 22XIs reduced to NOXNO accumulated in the catalyst 22XNO to reduce the amountXThe air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst 22 is temporarily switched to rich.
[0035]
By the way, the sulfur content in the exhaust gas is SOXIn the form of NOXNO in the catalyst 22XNot only SOXIs also stored. This SOXNOXThe mechanism of accumulation in the catalyst 22 is NOXIt is thought to be the same as the accumulation mechanism. That is, when the case where platinum Pt and barium Ba are supported on a carrier is briefly described as an example, NOXWhen the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst 22 is lean, the oxygen O2Is O2 Or O2-Is attached to the surface of platinum Pt in the form of2Adheres to the surface of platinum Pt, and O2 Or O2-Reacts with SO3It becomes. Then the generated SO3Is further oxidized on platinum PtXThe sulfate ions SO are absorbed in the catalyst 22 and combined with barium oxide BaO.4 NO in the form ofXIt diffuses into the catalyst 22. This sulfate ion SO4 Is then barium ion Ba+Combined with sulfate BaSO4Generate
[0036]
This sulfate BaSO4Is difficult to decompose, NOXEven if the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst 22 is simply rich, NOXSulfate BaSO in catalyst 224Does not decrease. Therefore, as time passes, NOXSulfate BaSO in catalyst 224Increases, resulting in NOXNO that can be stored in the catalyst 22XWill be reduced.
[0037]
However, NOXWhile maintaining the temperature of the catalyst 22 at, for example, 600 ° C. or higher, NOXWhen the average air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst 22 is set to the stoichiometric air-fuel ratio or rich, NOXSulfate BaSO in catalyst 224Is decomposed into SO3NO in the form ofXReleased from the catalyst 22. This released SO3If the exhaust gas contains a reducing agent, that is, HC or CO, it reacts with these HC and CO and reacts with SO.2It is reduced to. NO in this wayXSulfate BaSO in catalyst 224SO stored in the form ofXGradually decreases, and at this time NOXFrom catalyst 22 to SOXIs SO3No spill in the form of
[0038]
Therefore, in the embodiment according to the present invention, for example, NOXSO stored in catalyst 22XIf the amount exceeds the allowable amount, NOXSO stored in catalyst 22XNO to reduce the amountXWhile maintaining the temperature T of the catalyst 22 at the required temperature TS, for example, 600 ° C. or higher, NOXThe accumulated SO that temporarily keeps the average air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst 22 richXThe amount decrease control is performed. Note that NOXSO stored in catalyst 22XWhether or not the amount exceeds the allowable amount can be determined, for example, based on the integrated value of the amount of fuel supplied from the fuel injection valve 6 and the amount of additional fuel.
[0039]
NOXThere are various methods for raising the temperature T of the catalyst 22 to the required temperature TS or higher and maintaining it at the required temperature TS or higher. For example, NOXAn electric heater is arranged at the upstream end of the catalyst 22, and the electric heaterXCatalyst 22 or NOXA method for heating the exhaust gas flowing into the catalyst 22,XThe fuel is secondarily injected into the exhaust passage upstream of the catalyst 22 to burn the fuel, thereby reducing the NO.XThe method of heating the catalyst 22 or the method of increasing the temperature of the exhaust gas discharged from the internal combustion engine to NOXThere is a method of increasing the temperature of the catalyst 22.
[0040]
On the other hand, NOXIn order to switch the average air-fuel ratio AFE of the exhaust gas flowing into the catalyst 22 to the stoichiometric air-fuel ratio or rich, the average air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from the combustion chamber 5 can be switched to the stoichiometric air-fuel ratio or rich, Or NOXAdditional fuel or reductant may be injected secondary into the exhaust passage upstream of the catalyst 22. Here, in order to switch the average air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from the combustion chamber 5 to the stoichiometric air-fuel ratio or rich, the average air-fuel ratio of the air-fuel mixture burned in the combustion chamber 5 is switched to the stoichiometric air-fuel ratio or rich. Alternatively, additional fuel may be injected during the expansion or exhaust stroke.
[0041]
In the embodiment according to the present invention, the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from the combustion chamber 5 is switched to rich by injecting additional fuel from the fuel injection valve 6 during the expansion stroke or the exhaust stroke, and thereby the NO.XThe average air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst 22 is switched to be rich.
[0042]
Whatever method is used, the accumulated SOXIn order to reliably and quickly reduce the amount, as stated at the beginning, NOXIt is preferable to make the average air-fuel ratio AFE of the exhaust gas as rich as possible in the catalyst 22. However, if the average air-fuel ratio AFE of the exhaust gas is made significantly rich, NOXA large amount of HC, CO, H2S may be discharged.
[0043]
Therefore, in the embodiment according to the present invention, NOXAn auxiliary catalyst 23 is disposed downstream of the catalyst 22, and NOXWhen the average air-fuel ratio AFE of the exhaust gas flowing into the catalyst 22 is switched to rich, the secondary air is supplied to the auxiliary catalyst 23 so that the average air-fuel ratio AFA of the exhaust gas flowing into the auxiliary catalyst 23 becomes lean. Supply these HC, CO, H2S for example H2O, CO2, SO2To oxidize.
[0044]
Next, a first embodiment according to the present invention shown in FIG. 1 will be described in detail with reference to FIG.
[0045]
In FIG. 3, the arrow X is, for example, NOXSO stored in catalyst 22XThis indicates when the amount exceeds the allowable amount. Accumulated SOXIf the amount exceeds the allowable amount, NOXThe temperature T of the catalyst 22 is raised to the required temperature TS or higher, and is maintained at the required temperature TS or higher. Next, as indicated by an arrow Y in FIG. 3, the required load L becomes zero, and at this time, the engine speed N is higher than the first threshold value N1, so that the fuel supply is stopped.
[0046]
NO when fuel supply is stoppedXThe average air-fuel ratio AFE of the exhaust gas flowing into the catalyst 22 is switched to rich. When the fuel supply is stopped during the engine deceleration operation, the throttle opening DT is maintained at the small idle opening DTi, and the EGR control valve 25 is fully opened as described with reference to FIG. The amount of intake air at that time is considerably reduced. Therefore, it is possible to reduce the amount of additional fuel necessary for switching the average air-fuel ratio AFE of the exhaust gas to rich.
[0047]
NOXWhen the average air-fuel ratio AFE of the exhaust gas flowing into the catalyst 22 is switched to rich, the secondary air control valve 33 is opened. Even during the engine deceleration operation, the compressor 15 of the exhaust turbocharger 14 is operating, that is, the compressed air is discharged from the compressor 15 into the intake duct 13. Further, the flow path resistance in the cooling passage 18 is relatively high, so that the pressure in the intake duct 13 between the compressor 15 and the cooling device 18 is higher than the pressure in the exhaust pipe 20b. Therefore, at this time, if the secondary air control valve 33 is opened, the pressurized air in the intake duct 13 can be supplied to the auxiliary catalyst 23 as secondary air via the secondary air passage 31 and the secondary air supply nozzle 30. become.
[0048]
In this case, as shown in FIG. 3, the secondary air is supplied such that the average air-fuel ratio AFA of the exhaust gas flowing into the auxiliary catalyst 23 becomes lean. As a result, NOXSO stored in catalyst 22XHC, CO, H discharged into the atmosphere, although the amount decreases reliably and quickly2The amount of S has been reduced.
[0049]
Next, as shown by an arrow Z in FIG. 3, for example, when the engine speed N becomes equal to or less than the second threshold value N2 and fuel supply is restarted, NOXThe average air-fuel ratio AFE of the exhaust gas flowing into the catalyst 22 is returned to lean. At this time, the secondary air control valve 33 is closed, and the supply of the secondary air is stopped.
[0050]
Here, opening the secondary air control valve 33 and supplying the air in the intake duct 13 to the auxiliary catalyst 23 means that the amount of air supplied to the engine is reduced. However, in the first embodiment according to the present invention, since the secondary air is supplied from the intake duct 13 when the fuel supply is stopped, the combustion is not affected at all.
[0051]
FIG. 4 shows the storage SO of the first embodiment according to the present invention described above.X2 shows a routine for performing the amount decrease control. This routine is executed by interruption every predetermined set time.
[0052]
Referring to FIG. 4, first, at step 120, the accumulated SOXIt is determined whether or not to execute the amount reduction control. In the embodiment according to the present invention, NOXSO stored in catalyst 22XAfter the amount exceeds the allowable amount, the accumulated SOXUntil the amount reaches the lower limit amount, for example, zero, the accumulated SOXIt is determined that the amount reduction control should be executed. Further, after the particulate oxidation control of the particulate filter 22b is completed, NOXEven when the temperature T of the catalyst 22 is maintained at or above the required temperature TS, the accumulated SOXIt is determined that the amount reduction control should be executed. Accumulated SOXWhen the amount reduction control should not be executed, the process then proceeds to step 121, where the secondary air control valve 33 is closed or kept closed.
[0053]
In contrast, the accumulated SOXWhen the amount reduction control is to be executed, the process proceeds from step 120 to step 122, and NOXIt is determined whether the temperature T of the catalyst 22 is equal to or higher than the required temperature TS. If T <TS, then the routine proceeds to step 123, where NOXTemperature raising control is performed to raise the temperature T of the catalyst 22 to the required temperature TS or higher and maintain it at the required temperature TS or higher. Next, the routine proceeds to step 121.
[0054]
Next, when T ≧ TS, the process proceeds from step 122 to step 124, where it is determined whether or not the flag XFC described with reference to FIG. 2 is set (XFC = 1). When the flag XFC is reset (XFC = 0), that is, when the fuel supply is not stopped, the process proceeds to step 121.
[0055]
On the other hand, when the flag XFC is set (XFC = 1), that is, when the fuel supply is stopped, the process proceeds from step 124 to step 125, and NOXThe average air-fuel ratio AFE of the exhaust gas flowing into the catalyst 22 is switched to and maintained rich. In the following step 126, the secondary air control valve 33 is opened. As a result, the air discharged from the compressor 15 is supplied to the auxiliary catalyst 23 as secondary air.
[0056]
In the first embodiment shown in FIG. 1, the inflow end of the secondary air passage 31 is opened in the intake duct 13 between the compressor 15 and the cooling device 18. It is possible to open the inflow end of the secondary air passage 31 into the intake duct 13 between the cooling passage 18 and the throttle valve 17, but in this case, the secondary air supply pressure is slightly reduced.
[0057]
FIG. 5 shows a second embodiment according to the present invention. The second embodiment is different from the first embodiment in that the inflow end of the secondary air passage 31 is opened in the intake duct 13 between the cooling device 18 and the throttle valve 17 in the intake duct 13 between the compressor 15 and the throttle valve 17. 1 is different from the first embodiment shown in FIG. Next, a second embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to FIG.
[0058]
In FIG. 6, arrow X indicates, for example, NO.XSO stored in catalyst 22XThis indicates when the amount exceeds the allowable amount. Accumulated SOXIf the amount exceeds the allowable amount, NOXThe temperature T of the catalyst 22 is raised to the required temperature TS or higher, and is maintained at the required temperature TS or higher. Next, as indicated by an arrow Y in FIG. 6, the required load L becomes zero, and at this time the engine speed N is higher than the first threshold value N1, so that the fuel supply is stopped.
[0059]
When the engine deceleration operation is started, NOXThe average air-fuel ratio AFE of the exhaust gas flowing into the catalyst 22 is switched to rich. During the engine deceleration operation, the throttle opening DT is maintained at the small idle opening DTi, and particularly when the fuel supply is stopped, the EGR control valve 25 is fully opened as described with reference to FIG. The intake air volume is considerably reduced. Therefore, it is possible to reduce the amount of additional fuel necessary for switching the average air-fuel ratio AFE of the exhaust gas to rich.
[0060]
NOXWhen the average air-fuel ratio AFE of the exhaust gas flowing into the catalyst 22 is switched to rich, the secondary air control valve 33 is opened. Further, at this time, the opening / closing drive of the throttle valve is intermittently performed in which the throttle valve 17 is opened at a high speed from the idle opening DTi to, for example, the maximum opening DTm, and is closed at a high speed to the idle opening DTi. In this manner, intake pulsation is forcibly formed in the intake duct 13 upstream of the throttle valve 17, and specifically, a positive pressure wave is formed in the throttle valve 17. This positive pressure wave reaches the secondary air supply nozzle 30 via the secondary air passage 31, and thus the secondary air is intermittently supplied to the auxiliary catalyst 23. Alternatively, an intake pulsation having a frequency corresponding to the flow path area and length of the secondary air passage 31 is also formed in the secondary air passage 31, whereby the secondary air is also intermittently supplied to the auxiliary catalyst 23. Is done.
[0061]
In this case, as shown in FIG. 6, the secondary air is supplied such that the average air-fuel ratio AFA of the exhaust gas flowing into the auxiliary catalyst 23 becomes lean. As a result, NOXSO stored in catalyst 22XHC, CO, H discharged into the atmosphere, although the amount decreases reliably and quickly2The amount of S has been reduced.
[0062]
Further, a driving speed and a time interval in opening / closing driving of the throttle valve 17 are set so that the amount of air supplied into the combustion chamber 5 does not fluctuate, that is, even if opening / closing driving of the throttle valve 17 is performed, The throttle opening DT is substantially the same as the idle opening DTi. As a result, combustion is hardly affected, not only when fuel supply is stopped during engine deceleration operation, but also after fuel supply is restarted. In the example shown in FIG. 6, for example, even after the engine speed N becomes lower than the second threshold value N2 and fuel supply is restarted, NOXThe average air-fuel ratio AFE of the exhaust gas flowing into the catalyst 23 is continuously made rich, and the secondary air supply is continuously supplied to the auxiliary catalyst 23.
[0063]
Next, as shown by an arrow Z in FIG.XThe average air-fuel ratio AFE of the exhaust gas flowing into the catalyst 22 is returned to lean. Further, at this time, the secondary air control valve 33 is closed, the opening / closing drive of the throttle valve 17 is also stopped, and therefore the supply of the secondary air is stopped.
[0064]
FIG. 7 shows the storage SO of the second embodiment according to the present invention described above.X2 shows a routine for performing the amount decrease control. This routine is executed by interruption every predetermined set time.
[0065]
Referring to FIG. 7, first, at step 140, the accumulated SOXIt is determined whether or not to execute the amount reduction control. Accumulated SOXWhen the amount reduction control should not be executed, the routine proceeds to step 141, where the secondary air control valve 33 is closed or kept closed. In contrast, the accumulated SOXWhen the amount decrease control is to be executed, the process proceeds from step 140 to step 142, and NOXIt is determined whether the temperature T of the catalyst 22 is equal to or higher than the required temperature TS. When T <TS, the process proceeds to step 143, and NOXTemperature raising control is performed to raise the temperature T of the catalyst 22 to the required temperature TS or higher and maintain it at the required temperature TS or higher. Next, the routine proceeds to step 141.
[0066]
Next, when T ≧ TS, the process proceeds from step 142 to step 144, where it is determined whether the required load L is zero. If L> 0, that is, if it is not the engine deceleration operation, then the routine proceeds to step 141. On the other hand, when L = 0, that is, during the engine deceleration operation, the process proceeds from step 144 to step 145, and NOXThe average air-fuel ratio AFE of the exhaust gas flowing into the catalyst 22 is switched to and maintained rich. In the following step 146, the secondary air control valve 33 is opened, and in the following step 147, the throttle valve 17 is driven to open and close. As a result, the air discharged from the compressor 15 is supplied to the auxiliary catalyst 23 as secondary air.
[0067]
In the second embodiment shown in FIG. 5, the inflow end of the secondary air passage 31 is opened in the intake duct 13 between the cooling passage 18 and the throttle valve 17. It is possible to open the inflow end of the secondary air passage 31 into the intake duct 13 between the compressor 15 and the cooling device 18, but in this case, the secondary air supply pressure is slightly reduced.
[0068]
FIG. 8 shows a third embodiment according to the present invention.
[0069]
In the third embodiment, an air tank 34 for storing pressurized air is provided, and the inflow end of the secondary air passage 31 is connected to the air tank 34. A discharge port of a negative pressure pump 36 is connected to the air tank 34 via a check valve 35, and a suction port of the negative pressure pump 36 is connected to a negative pressure tank 38 via a check valve 37. The check valve 35 can flow only from the negative pressure pump 36 to the air tank 34, and the check valve 37 can flow only from the negative pressure tank 38 to the negative pressure pump 36.
[0070]
The negative pressure pump 36 is constituted by, for example, an engine-driven pump, and forms a negative pressure in the negative pressure tank 38. For example, a negative pressure chamber of a brake booster (not shown) is connected to the negative pressure tank 38 for storing the negative pressure, so that the brake booster is removed from the negative pressure tank 38 every time the brake is operated. Is supplied with a negative pressure.
[0071]
When the negative pressure in the negative pressure tank 38 is increased, air is discharged from the discharge port of the negative pressure pump 36, and the air is stored in the air tank 34. As a result, the air pressure in the air tank 34 gradually increases. When air is discharged from the discharge port of the negative pressure pump 36 together with the lubricating oil, an oil separator may be provided between the negative pressure pump 36 and the check valve 35.
[0072]
When the air pressure in the air tank 34 becomes sufficiently high, if the secondary air control valve 33 is opened, the pressurized air in the air tank 34 is assisted through the secondary air passage 31 and the secondary air supply nozzle 30. The catalyst 23 is supplied. In this case, the air tank 34 is independent of the intake passage and the exhaust passage, so that secondary air can be supplied to the auxiliary catalyst 23 at any timing as long as the air pressure is high. However, NOXAs described above, it is preferable to change the average air-fuel ratio AFE of the exhaust gas to rich when the flow rate of the exhaust gas flowing into the catalyst 22 is small. Therefore, in the third embodiment according to the present invention, during the engine deceleration operation, While supplying secondary air to the auxiliary catalyst 23, NOXThe average air-fuel ratio AFE of the exhaust gas flowing into the catalyst 22 is maintained rich.
[0073]
FIG. 9 shows the stored SO of the third embodiment according to the present invention described above.X2 shows a routine for performing the amount decrease control. This routine is executed by interruption every predetermined set time.
[0074]
Referring to FIG. 9, first, at step 160, the accumulated SOXIt is determined whether or not to execute the amount reduction control. Accumulated SOXWhen the amount reduction control is not to be executed, the process then proceeds to step 161, where the secondary air control valve 33 is closed or kept closed. In contrast, the accumulated SOXWhen the amount reduction control is to be executed, the process proceeds from step 160 to step 162, and NOXIt is determined whether the temperature T of the catalyst 22 is equal to or higher than the required temperature TS. If T <TS, then the routine proceeds to step 163, where NOXTemperature raising control is performed to raise the temperature T of the catalyst 22 to the required temperature TS or higher and maintain it at the required temperature TS or higher. Next, the routine proceeds to step 161.
[0075]
Next, when T ≧ TS, the process proceeds from step 162 to step 164, where it is determined whether the required load L is zero. When L> 0, that is, when it is not the engine deceleration operation, the routine proceeds to step 161. On the other hand, when L = 0, that is, during engine deceleration operation, the process proceeds from step 164 to step 165, and NOXThe average air-fuel ratio AFE of the exhaust gas flowing into the catalyst 22 is switched to rich and maintained. In the following step 166, the secondary air control valve 33 is opened. As a result, the pressurized air in the air tank 34 is supplied to the auxiliary catalyst 23 as secondary air.
[0076]
In each of the embodiments according to the present invention described above, NOXThe accumulated SO of the catalyst 22XNO to reduce volumeXThe case where the present invention is applied to make the average air-fuel ratio AFE of the exhaust gas flowing into the catalyst 22 rich is shown. However, NOXNO stored in the catalyst 22XNO stored and reducedXThe present invention can also be applied when the average air-fuel ratio AFE of the exhaust gas is made rich to reduce the amount of the exhaust gas.
[0077]
【The invention's effect】
Secondary air can be supplied with a simple configuration.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall view of an internal combustion engine.
FIG. 2 is a flowchart for executing a control routine during deceleration operation.
FIG. 3 is a time chart for explaining a first embodiment according to the present invention.
FIG. 4 shows the storage SO of the first embodiment according to the present invention;XIt is a flowchart for performing quantity reduction control.
FIG. 5 is an overall view of an internal combustion engine showing a second embodiment according to the present invention.
FIG. 6 is a time chart for explaining a second embodiment according to the present invention.
FIG. 7 shows a storage SO of a second embodiment according to the present invention;XIt is a flowchart for performing quantity reduction control.
FIG. 8 is an overall view of an internal combustion engine showing a third embodiment according to the present invention.
FIG. 9 shows a third embodiment of the present invention;XIt is a flowchart for performing quantity reduction control.
[Explanation of symbols]
1. Engine body
13. Intake duct
15 ... Compressor of exhaust turbocharger
17 ... Throttle valve
18. Cooling device
20a, 20b ... exhaust pipe
22 ... NOXcatalyst
23 ... Auxiliary catalyst
30 ... Secondary air supply nozzle
31 Secondary air passage
33 ... Secondary air control valve
34 ... Air tank
36 ... Negative pressure pump

Claims (8)

燃焼室内で燃焼せしめられる混合気の空燃比がリーンに維持される内燃機関の排気通路内に、流入する排気ガスの空燃比がリーンのときに流入する排気ガス中のNOを蓄え、流入する排気ガスの空燃比が低下したときに排気ガス中に還元剤が含まれていると蓄えているNOを還元して蓄えているNOの量が減少するNO触媒を配置すると共に、該NO触媒下流の排気通路内に酸化能を有する補助触媒を配置した内燃機関の排気浄化装置において、吸気通路内に過給機のコンプレッサが配置されており、コンプレッサ下流の吸気通路と、NO触媒と補助触媒間の排気通路とを互いに連通する二次空気通路を設けると共に該二次空気通路内に二次空気制御弁を配置し、機関減速運転時の燃料供給停止時に、NO触媒内に流入する排気ガスの空燃比を一時的にリッチに保持しながら、二次空気制御弁を開弁してコンプレッサから吐出された空気をNO触媒と補助触媒間の排気通路内に二次空気通路を介して供給するようにした内燃機関の排気浄化装置。In an exhaust passage of an internal combustion engine air-fuel ratio of the mixture burned in the combustion chamber is maintained lean, stored the NO X in the exhaust gas air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas flows when the lean, flows with the air-fuel ratio of the exhaust gas is disposed a NO X catalyst amount of the NO X which the NO X that accumulated to contain a reducing agent in the exhaust gas are stored by reduction decreases upon reduction, the In an exhaust gas purification device for an internal combustion engine in which an auxiliary catalyst having oxidizing ability is arranged in an exhaust passage downstream of a NO X catalyst, a compressor of a supercharger is arranged in an intake passage, and an intake passage downstream of the compressor and a NO X place the secondary air control valve in the secondary air passage is provided with the secondary air passage for exhausting communicate with each other a passage between the catalyst and co-catalyst, when the fuel supply stop during the decelerating operation of the engine, the NO X catalyst Flow into That while maintaining the air-fuel ratio of the exhaust gas temporarily rich, the secondary air passage to the exhaust passage between the air NO X catalyst and the auxiliary catalyst discharged from the compressor by opening the secondary air control valve An exhaust gas purification device for an internal combustion engine adapted to be supplied via an internal combustion engine. 前記コンプレッサ下流の吸気通路内に、コンプレッサから吐出された空気を冷却するための冷却装置が配置されており、前記二次空気通路の流入端をコンプレッサと冷却装置間の吸気通路内に開口させた請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。A cooling device for cooling air discharged from the compressor is disposed in an intake passage downstream of the compressor, and an inflow end of the secondary air passage is opened in an intake passage between the compressor and the cooling device. An exhaust purification device for an internal combustion engine according to claim 1. 燃焼室内で燃焼せしめられる混合気の空燃比がリーンに維持される内燃機関の排気通路内に、流入する排気ガスの空燃比がリーンのときに流入する排気ガス中のNOを蓄え、流入する排気ガスの空燃比が低下したときに排気ガス中に還元剤が含まれていると蓄えているNOを還元して蓄えているNOの量が減少するNO触媒を配置すると共に、該NO触媒下流の排気通路内に酸化能を有する補助触媒を配置した内燃機関の排気浄化装置において、スロットル弁上流の吸気通路と、NO触媒と補助触媒間の排気通路とを互いに連通する二次空気通路を設けると共に該二次空気通路内に二次空気制御弁を配置し、排気通路内を流通する排気ガスの流量が予め定められた許容最大量よりも少ないときに、NO触媒内に流入する排気ガスの空燃比を一時的にリッチに保持しながら、二次空気制御弁を開弁しつつスロットル弁を一時的に開閉駆動してスロットル弁上流の吸気通路内に吸気脈動を強制的に発生せしめることにより、スロットル弁上流の吸気通路内の空気をNO触媒と補助触媒間の排気通路内に二次空気通路を介して供給するようにした内燃機関の排気浄化装置。In an exhaust passage of an internal combustion engine air-fuel ratio of the mixture burned in the combustion chamber is maintained lean, stored the NO X in the exhaust gas air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas flows when the lean, flows with the air-fuel ratio of the exhaust gas is disposed a NO X catalyst amount of the NO X which the NO X that accumulated to contain a reducing agent in the exhaust gas are stored by reduction decreases upon reduction, the In an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine in which an auxiliary catalyst having oxidizing ability is disposed in an exhaust passage downstream of a NO X catalyst, an exhaust passage upstream of a throttle valve and an exhaust passage between the NO X catalyst and the auxiliary catalyst communicate with each other. the secondary air control valve in the secondary air passage is arranged provided with a following air passage, when less than the allowable maximum amount of flow is predetermined for the exhaust gas flowing through the exhaust passage, the NO X catalyst Exhaust flowing into While the air-fuel ratio of gas and gas is kept rich temporarily, the throttle valve is temporarily opened and closed while the secondary air control valve is opened to forcibly generate intake pulsation in the intake passage upstream of the throttle valve. by allowed to exhaust purification device of an internal combustion engine so as to supply via the secondary air passage into the exhaust passage between the auxiliary air in the intake passage upstream a throttle valve and NO X catalyst catalyst. 前記コンプレッサとスロットル弁間の吸気通路内に、コンプレッサから吐出された空気を冷却するための冷却装置が配置されており、前記二次空気通路の流入端を冷却装置とスロットル弁間の吸気通路内に開口させた請求項3に記載の内燃機関の排気浄化装置。A cooling device for cooling air discharged from the compressor is disposed in an intake passage between the compressor and the throttle valve. 4. The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to claim 3, wherein the exhaust gas purifying apparatus has an opening. 燃焼室内で燃焼せしめられる混合気の空燃比がリーンに維持される内燃機関の排気通路内に、流入する排気ガスの空燃比がリーンのときに流入する排気ガス中のNOを蓄え、流入する排気ガスの空燃比が低下したときに排気ガス中に還元剤が含まれていると蓄えているNOを還元して蓄えているNOの量が減少するNO触媒を配置すると共に、該NO触媒下流の排気通路内に酸化能を有する補助触媒を配置した内燃機関の排気浄化装置において、加圧空気を蓄える空気タンクを具備すると共に、該空気タンクを、二次空気制御弁を介してNO触媒と補助触媒間の排気通路に接続し、NO触媒内に流入する排気ガスの空燃比を一時的にリッチに保持しながら、二次空気制御弁を開弁して空気タンク内の加圧空気をNO触媒と補助触媒間の排気通路内に供給するようにした内燃機関の排気浄化装置。In an exhaust passage of an internal combustion engine air-fuel ratio of the mixture burned in the combustion chamber is maintained lean, stored the NO X in the exhaust gas air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas flows when the lean, flows with the air-fuel ratio of the exhaust gas is disposed a NO X catalyst amount of the NO X which the NO X that accumulated to contain a reducing agent in the exhaust gas are stored by reduction decreases upon reduction, the in the exhaust purification apparatus of the NO X catalyst downstream of an internal combustion engine arranged an auxiliary catalyst having oxidizing ability in the exhaust passage, as well as comprising an air tank for storing compressed air, the air tank, via a secondary air control valve The secondary air control valve is opened while the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NO X catalyst is temporarily rich while being connected to the exhaust passage between the NO X catalyst and the auxiliary catalyst. pressurized air NO X touch of An exhaust purification device for an internal combustion engine is supplied to the exhaust passage between the auxiliary catalyst. 負圧タンク内に負圧を形成するための負圧ポンプが設けられており、該負圧ポンプを作動させたときに負圧ポンプから吐出される空気を空気タンク内に蓄えるようにした請求項5に記載の内燃機関の排気浄化装置。A negative pressure pump for generating a negative pressure in the negative pressure tank is provided, and when the negative pressure pump is operated, air discharged from the negative pressure pump is stored in the air tank. 6. The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to claim 5. NO触媒内に蓄えられているイオウの量を減少させるために、NO触媒内に流入する排気ガスの空燃比を一時的にリッチに保持するようにした請求項1、3、又は5に記載の内燃機関の排気浄化装置。To reduce the amount of sulfur that is accumulated in the NO X catalyst, NO X claim and adapted to temporarily hold the rich air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst 1, 3, or 5 An exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to claim 1. 補助触媒内に流入する排気ガスの空燃比がリーンになるように二次空気を供給する請求項1、3、又は5に記載の内燃機関の排気浄化装置。6. The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the secondary air is supplied such that the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the auxiliary catalyst becomes lean.
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