JP2004360593A - Exhaust emission control device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
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かかり、特に、水素炭化物HC、一酸化炭素COの排出量を増加させることなく吸着した窒素炭化物NOxを排出することができる内燃機関の排気浄化装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、内燃機関の排気ガス中に含まれる水素炭化物HC、一酸化炭素CO、窒素炭化物NOxなどを浄化する手段として三元触媒が用いられている。三元触媒は、排気ガスの空燃比が理論空燃比のときにHC、COの酸化とNOxの還元を同時に行って排気ガスを浄化する。ところが、三元触媒は、排気ガスの空燃比が理論空燃比よりも希薄なリーン空燃比のときには、排気ガス中のNOxを低レベルまで浄化することが困難になる。そのため、三元触媒の下流側にNOxトラップ触媒を設置し、その触媒にリーン空燃比のときに三元触媒では吸着しきれなかったNOxを吸着させ、幅広い空燃比領域で排気ガスを浄化できるようにしている。
【0003】
たとえば、三元触媒とNOxトラップ触媒とによって排気ガスを浄化する下記特許文献1に記載の発明では、NOxトラップ触媒の温度に応じて空燃比を制御し、NOxトラップ触媒に吸着されているNOxを効率的に還元させるようにして、NOxの吸着効率の悪化を防止している。
【0004】
【特許文献1】
特開平6−10725号公報(段落0013の記載参照)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、NOxトラップ触媒におけるNOxの脱離・浄化特性は、その温度だけではなく、単位時間あたりにその触媒に供給される炭化水素HC、水素H、一酸化炭素COなどの還元剤の量によっても大きく変化し、さらにNOxトラップ触媒が十分活性化されていないたとえば200℃以下の温度領域においては、CO濃度も大きく影響する(CO濃度が高いとNOxの脱離・浄化速度が著しく低下する)。
【0006】
このため、従来のようにNOxトラップ触媒の温度のみに基づいて空燃比を制御するだけでは、NOxトラップ触媒に吸着されているNOxの還元、HC、COの浄化を十分に行うことはできない。
【0007】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みて成されたものであり、水素炭化物HC、一酸化炭素COの排出量を増加させることなく吸着した窒素炭化物NOxを脱離・浄化することができる内燃機関の排気浄化装置の提供を目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決し、目的を達成するため、発明にかかる内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関の排気管に空燃比がリーン状態のときにNOxを吸着し空燃比がリッチ状態のときに吸着したNOxを脱離・浄化するNOxトラップ触媒を備えた内燃機関の排気浄化装置であって、空燃比制御判断手段は現在行っている空燃比制御がリーン運転であるのか、リッチ運転であるのかを判断し、吸着NOx量判断手段はNOxトラップ触媒によって吸着されたNOx量があらかじめ設定されている閾値を超えているか否かを判断する。制御手段は、現在行っている空燃比制御がリーン運転であり、かつ、NOxトラップ触媒によって吸着されたNOx量があらかじめ設定されている閾値を超えていると判断した場合には、NOxトラップ触媒の温度とNOxトラップ触媒に流入するCOの濃度、還元剤の量とに基づいて、空燃比、その空燃比を保持する時間を制御し、NOxトラップ触媒からそれが吸着したNOxを脱離・浄化させる。
【0009】
【発明の効果】
本発明の内燃機関の排気浄化装置によれば、NOxトラップ触媒に流入するCOの濃度、還元剤の量をも参酌して、空燃比、その空燃比を保持する時間を制御するようにしたので、炭化水素HC、一酸化炭素COの排出量を増加させることなく、NOxトラップ触媒からそれが吸着したNOxを効率的に脱離・浄化させることができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、本発明にかかる排気浄化装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。図1は、本発明にかかる排気浄化装置をディーゼルエンジンに適用した場合の概略構成図である。
【0011】
ディーゼルエンジン10には空気を取り入れるための吸気管12と排気ガスを排出するための排気管14とが接続されている。
【0012】
吸気管12には排気管14を流れる排気ガスの一部を吸気管12に還流させるためのEGR(排気ガス再循環装置)バルブ16が取り付けられている。EGRは、排気ガス中のNOxを低減させるための1手段として使用される装置であり、EGRバルブ16の開度を調整することによって運転状況に応じた最適なEGR率(排気ガス還流量/吸入空気量+排気ガス還流量)に制御する。さらに、図示はしていないが、吸気管12には運転者のアクセルワークに応じてディーゼルエンジン10に吸入される空気の量を制御する吸気弁とその空気の量を検出するエアフローメータが設けられている。
【0013】
エンジン10には気筒内に燃料を噴射するための燃料噴射弁18が取り付けられている。燃料噴射弁18には燃料タンク20に接続された燃料パイプ22が取り付けられ、燃料パイプ22には燃料タンク20から吸い上げた燃料を燃料噴射弁18に圧送する燃料ポンプ24が取り付けられている。
【0014】
排気管14には有害3成分(HC、CO、NOx)を触媒反応によって清浄化する三元触媒26とNOxを触媒反応によって清浄化するためのNOxトラップ触媒28が取り付けられている。三元触媒26の上流側には排気ガス中の酸素の濃度を検出するO2センサ30が取り付けられている。また、NOxトラップ触媒28の上流側には排気ガス中の一酸化炭素の濃度を検出するためのCOセンサ32とNOxトラップ触媒28に流入する排気ガスの温度を検出する温度センサ34が設けられている。
【0015】
EGRバルブ16、燃料噴射弁18、燃料ポンプ24、O2センサ30、COセンサ32、温度センサ34は制御装置40に接続される。制御装置40は、マイクロコンピュータによって構成され、CPU、ROM、RAMを備えている。ROMには空燃比リッチ化制御で使用される各種のテーブルが記憶されている。制御装置40は、O2センサ30、COセンサ32、温度センサ34の検出値、さらに、ディーゼルエンジン10の回転数を検出する回転数センサ、アクセルの踏み込み量を検出するアクセル開度センサ、エアフローメータの検出値など、ディーゼルエンジン10の燃焼に関する信号を入力する。制御装置40は、入力したこれらの信号に基づいて吸気弁の開度、EGRバルブ16の開度、燃料ポンプ24のオン、オフ、燃料噴射弁18から噴射される燃料の量などを制御し、排気雰囲気をリッチ化、ストイキ化、リーン化するための空燃比制御を行う。制御装置40は、現在行っている空燃比制御がリーン運転であるのか、リッチ運転であるのかを判断する機能と、NOxトラップ触媒28によって吸着されたNOx量があらかじめ設定されている閾値を超えているか否かを判断する機能を有し、空燃比制御判断手段と吸着NOx量判断手段として作用する。
【0016】
三元触媒26は、たとえばPt、Pd、Rhなどの貴金属のうち少なくとも1以上を活性アルミナなどの担体に担持させた後混合して粉砕し、これをコージェライト質のモノリス担体に担持させ、さらにその上からたとえばランタン(La)、セリウム(Ce)、イットリウム(Y)のような希土類のうち少なくとも1以上を担持させて形成する。三元触媒26は、所定の空燃比制御を行うことによって有害3成分(HC、CO、NOx)を高い浄化率で効果的に除去することができる。
【0017】
NOxトラップ触媒28は、たとえばPt、Pd、Rhなどの貴金属のうち少なくとも1以上を活性アルミナなどの担体に担持させた後混合して粉砕し、これをコージェライト質のモノリス担体に担持させ、さらにその上からたとえばカリウム(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)、ストロンチウム(Sr)のようなアルカリ土類金属、ランタン(La)、セリウム(Ce)、イットリウム(Y)のような希土類のうち少なくとも1以上を担持させて形成する。NOxトラップ触媒28は、リーン化された排気雰囲気中においては、排気ガス中のNOxがNOxトラップ触媒28の貴金属上で硝酸イオン(NO3−)となり、その硝酸イオンがたとえばNOxトラップ剤として担持されているBaの酸化物またはBaの炭酸塩と結合するため、NOxを吸着する。一方、リッチ化された排気雰囲気中においては、NOxトラップ触媒28の貴金属上の硝酸イオンが減少し、トラップ剤と結合していた硝酸イオンが二酸化窒素(NO2)になって放出されるため、NOxが脱離され、NOxトラップ触媒28は再生される。
【0018】
ところで、NOxトラップ触媒28におけるNOxの吸着、脱離・浄化の特性はその温度によって著しく異なる。たとえば、NOxトラップ触媒28が十分活性化された状態にある250℃以上の温度では、吸着されているNOxを迅速かつ十分に脱離・浄化させることができる。したがって、空燃比のリッチ度合いを高くしてNOxを処理しようとした場合、リッチ保持時間(素の空燃比を保持する時間)を短く設定しても、吸着されているNOxを十分に脱離・浄化させることができる。一方、NOxトラップ触媒28が十分活性化されていない状態にある200℃以下の温度では、吸着されているNOxを十分に脱離・浄化させることができない。したがって、空燃比のリッチ度合いを高くしてNOxを処理しようとした場合、リッチ保持時間を長く設定しても吸着されているNOxを十分に脱離・浄化させることはできない。これは、空燃比をリッチ化したときにはCO濃度が高くなっており(図4参照)、CO被毒の影響により吸着されているNOxが離脱し難くなるためである。このため、NOxトラップ触媒28が十分活性化されていない温度領域ではNOxはゆっくりと脱離・浄化されることになるが、本発明では、空燃比のリッチ度合いを低くしてNOxトラップ触媒28に流入する排気ガス中のCO濃度を低減し、リッチ保持時間を十分長く設定することによって、吸着されているNOxを十分に脱離・浄化させることができるようにし、未浄化の炭化水素HCの排出も抑制できるようにしている。
【0019】
COセンサ32は、排気ガス中の一酸化炭素の濃度を検出するものであり、CO濃度が高い場合には、燃料噴射弁18から噴射される燃料のメイン噴射時期を遅らせてメイン噴射とパイロット噴射の間隔を長くしたり、EGR率を低減させたりして、ディーゼルエンジン10から排出されるCO濃度を低減する。なお、CO濃度は、O2センサ30によって検出される空燃比からある程度の予測ができるので、本発明では、NOxトラップ触媒28が十分活性化されていない温度領域においては、CO濃度が4%以下になるように空燃比のリッチ度合いを設定する。そして、この温度領域でのリッチ保持時間は、NOxトラップ触媒28が十分活性化されている状態におけるリッチ保持時間よりも長く設定する。さらにこの温度領域での炭化水素HC、水素H、一酸化炭素COなどの還元剤の量は、NOxトラップ触媒28が十分活性化されている状態における還元剤の量よりも少なく設定する。また、NOxトラップ触媒28の上流側に位置する三元触媒26によっても炭化水素HC、水素H、一酸化炭素COなどの還元剤が消費されるので、空燃比のリッチ度合いとしては14以下になるようにする。
【0020】
図2は、本発明にかかる排気浄化装置の空燃比リッチ化制御の動作フローチャートである。この動作フローチャートは、NOxトラップ触媒28に吸着されているNOxを比較的低い温度領域においても効率的に排出できるようにするために実行される。
【0021】
まず、制御装置40は、O2センサ30によって検出される空燃比から現在行っている空燃比制御がリーン運転であるのかリッチ運転であるのかを判断する(S1)。現在行っている空燃比制御がリッチ運転であれば(S1:NO)、空燃比リッチ化制御は行う必要がないので処理を終了する。一方、現在行っている空燃比制御がリーン運転であれば、NOxトラップ触媒28に流入するNOx量を求める。なお、NOxトラップ触媒28に流入するNOx量は、ディーゼルエンジン10の空燃比制御との関係においてテーブルとして制御装置40のROMに記憶されている。NOxトラップ触媒28に流入するNOx量は積算演算され、現在NOxトラップ触媒28に吸着されているNOx量ΣNEが把握できるようになっている(S2)。
【0022】
次に、制御装置40は、NOxトラップ触媒28に吸着されているNOx量ΣNEがあらかじめ設定されている閾値SNEを超えているか否かを判断する。あらかじめ設定した閾値SNEは、NOxトラップ触媒28が吸着することができる限界のNOx量である。制御装置40は、NOxトラップ触媒28に吸着されているNOx量ΣNEが閾値SNEを超えていないと判断したときには(S3:NO)、NOxトラップ触媒28はまだNOxを吸着することができるので、現状のリーン運転を継続する。一方、NOxトラップ触媒28に吸着されているNOx量ΣNEが閾値SNEを超えていると判断したときには(S3:YES)、NOxトラップ触媒28はこれ以上NOxを吸着することができないので、NOxトラップ触媒28に吸着されているNOxを脱離・浄化させる制御を開始するためにNOxフラグをセットする(S4)。
【0023】
制御装置40は、温度センサ34によって排気ガスの温度T(NOxトラップ触媒28の温度とほぼ等価である)を検出し、この温度Tがあらかじめ設定されている閾値温度Taを超えているか否かを判断する(S5)。あらかじめ設定した閾値温度Taは、NOxトラップ触媒28が十分活性化された状態にある温度であり、本実施の形態では250℃に設定している。制御装置40は、排気ガスの温度Tが閾値温度Taを超えていれば(S5:NO)、ROMに記憶されている基準リッチ度合いと基準リッチ保持時間を呼び出して、その基準リッチ度合いとなるように空燃比制御を行い、これを基準リッチ保持時間の間行う。つまり、NOxトラップ触媒28が十分活性化された状態にあるときにはあらかじめ定められている基準のリッチ運転を行う(S6)。一方、制御装置40は、排気ガスの温度Tが閾値温度Taを超えていなければ(S5:YES)、NOxトラップ触媒28が十分活性化された状態にはないため、制御装置40は、COセンサ32によって排気ガス中の一酸化炭素の濃度Cを検出し、この濃度Cがあらかじめ設定されている閾値濃度Caを超えているか否かを判断する(S7)。
【0024】
このように、NOxトラップ触媒28の温度が比較的低い場合に一酸化炭素の濃度Cを検出するのは、次のような理由からである。図4に示すように、空燃比(A/F)の値によって排気ガス中に含まれる一酸化炭素Cの濃度は異なる。そして、一酸化炭素Cの濃度が異なると、NOxトラップ触媒28によるNOxの吸収効率が変化する。一般的には一酸化炭素Cの濃度が濃くなるとNOxの吸収効率が低下する。したがって、NOxトラップ触媒28の温度が比較的低い場合にNOxの吸収効率をあまり低下させないようにするには一酸化炭素Cの濃度を考慮しなければならないからである。
【0025】
制御装置40は、排気ガス中の一酸化炭素の濃度Cが閾値濃度Caを超えていれば(S7:NO)、燃料噴射弁18による燃料噴射量を補正して、リッチ度合いが低くなるように空燃比制御を行う(S8)。制御装置40は、排気ガス中の一酸化炭素の濃度Cが閾値濃度Caを超えていなければ(S7:YES)、現在行われている空燃比制御を基準に、NOxトラップ触媒28に供給する炭化水素HC、水素H、一酸化炭素COなどの還元剤の量を求める。この還元剤の量は、ディーゼルエンジン10の回転数、燃料噴射弁18の燃料噴射量、燃料噴射時期、EGR率などを参酌して求める。制御装置40は、求めた還元剤の量を設定し(S9)、その還元剤の量からリッチ保持時間を設定する。このリッチ保持時間は、炭化水素HC、水素H、一酸化炭素COなどの還元剤の量が、NOxトラップ触媒28が十分活性化されている場合におけるこれらの還元剤の量を超えない時間に設定する(S10)。
【0026】
このように、NOxトラップ触媒28の温度が比較的低い場合に還元剤の量を考慮するのは、図3に示すように、還元剤の量によってNOxトラップ触媒28によるNOxの吸収効率が変化するからである。図に示すように、還元剤の量が多くなるほどNOxの吸収効率が向上するが、この間現在の量はリッチ保持時間によって制限されている。
【0027】
制御装置40は、現在行われている空燃比制御がリッチ保持時間継続されたら(S11)、NOxフラグをリセットし、NOxトラップ触媒28に吸着されているNOx量ΣNEを0にセットする(S12)。制御装置40は、以上の処理を継続して行うべきか否かを判断する(S13)。制御装置40は、すべての処理が終了したと判断した場合には(S13:YES)、処理を終了し、すべての処理が終了していないと判断した場合にはS1のステップに戻り、以上の処理を再度行う(S13:NO)。
【0028】
本発明にかかる内燃機関の排気浄化装置によれば、NOxトラップ触媒の温度とNOxトラップ触媒に流入するCOの濃度、還元剤の量を参酌して、空燃比、その空燃比を保持する時間を制御するようにしているので、炭化水素HC、一酸化炭素COの排出量を増加させることなく、広い温度範囲においてNOxトラップ触媒からそれが吸着したNOxを効率的に脱離・浄化させることができる。
【0029】
また、請求項2に記載の発明によれば、NOxトラップ触媒の温度が、NOxトラップ触媒が十分活性化されていない温度領域にあるときには、NOxトラップ触媒に流入する排気ガス中のCOの濃度が4%以下となるように空燃比を制御するので、炭化水素HC、一酸化炭素COの排出量を増加させることなく、NOxトラップ触媒からそれが吸着したNOxを効率的に脱離・浄化させることができる。
【0030】
請求項3に記載の発明によれば、NOxトラップ触媒の温度が、NOxトラップ触媒が十分活性化されていない温度領域にあるときには、NOxトラップ触媒に流入させる還元剤の量は、NOxトラップ触媒が十分活性化されている温度領域にあるときにそれに流入させる還元剤の量よりも少なくしているので、炭化水素HC、一酸化炭素COの排出量を増加させることなく、NOxトラップ触媒からそれが吸着したNOxを効率的に脱離・浄化させることができる。
【0031】
請求項4に記載の発明によれば、NOxトラップ触媒の温度が、NOxトラップ触媒が十分活性化されていない温度領域にあるときには、空燃比を大きく、その空燃比を保持する時間を長くしているので、炭化水素HC、一酸化炭素COの排出量を増加させることなく、NOxトラップ触媒からそれが吸着したNOxを効率的に脱離・浄化させることができる。
【0032】
請求項5および請求項6に記載の発明によれば、還元剤は、炭化水素HC、水素H、一酸化炭素COのいずれかを含むようにし、空燃比は14以下としているので、NOxトラップ触媒の上流側に三元触媒が配置されている場合でも、還元剤を十分に含ませることができ、NOxトラップ触媒からそれが吸着したNOxを効率的に脱離・浄化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる排気浄化装置をディーゼルエンジンに適用した場合の概略構成図である。
【図2】本発明にかかる排気浄化装置の空燃比リッチ化制御の動作フローチャートである。
【図3】各空燃比に対する一酸化炭素CO濃度とNOxの脱離・浄化効率の関係を示すグラフである。
【図4】空燃比と一酸化炭素CO濃度との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
10…ディーゼルエンジン、
12…吸気管、
14…排気管、
16…EGRバルブ、
18…燃料噴射弁、
20…燃料タンク、
22…燃料パイプ、
24…燃料ポンプ、
26…三元触媒、
28…NOxトラップ触媒、
30…O2センサ、
32…COセンサ、
34…温度センサ、
40…制御装置。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine, and more particularly to an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine that can discharge adsorbed nitrogen carbide NOx without increasing the discharge amount of hydrogen carbide HC and carbon monoxide CO.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a three-way catalyst has been used as a means for purifying hydrogen carbide HC, carbon monoxide CO, nitrogen carbide NOx and the like contained in exhaust gas of an internal combustion engine. The three-way catalyst purifies the exhaust gas by simultaneously oxidizing HC and CO and reducing NOx when the air-fuel ratio of the exhaust gas is the stoichiometric air-fuel ratio. However, it is difficult for the three-way catalyst to purify NOx in the exhaust gas to a low level when the air-fuel ratio of the exhaust gas is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. For this reason, a NOx trap catalyst is installed downstream of the three-way catalyst, and NOx that cannot be adsorbed by the three-way catalyst at a lean air-fuel ratio is adsorbed on the NOx trap catalyst so that exhaust gas can be purified in a wide air-fuel ratio region. I have to.
[0003]
For example, in the invention described in
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-6-10725 (see paragraph 0013)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the desorption / purification characteristics of NOx in the NOx trap catalyst depend not only on the temperature but also on the amount of a reducing agent such as hydrocarbon HC, hydrogen H, carbon monoxide CO supplied to the catalyst per unit time. In a temperature range of, for example, 200 ° C. or less where the NOx trap catalyst is not sufficiently activated, the CO concentration also has a large effect (the NOx desorption / purification speed is significantly reduced when the CO concentration is high).
[0006]
For this reason, simply controlling the air-fuel ratio based only on the temperature of the NOx trap catalyst as in the related art cannot sufficiently reduce NOx adsorbed on the NOx trap catalyst and purify HC and CO.
[0007]
The present invention has been made in view of such a conventional problem, and it is possible to desorb and purify the adsorbed nitrogen carbide NOx without increasing the emission amount of the hydrocarbons HC and carbon monoxide CO. It is an object of the present invention to provide an exhaust gas purification device for an internal combustion engine that can be used.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the invention adsorbs NOx to an exhaust pipe of the internal combustion engine when the air-fuel ratio is lean and when the air-fuel ratio is rich. An exhaust purification device for an internal combustion engine equipped with a NOx trap catalyst for desorbing and purifying adsorbed NOx, wherein the air-fuel ratio control determining means determines whether the current air-fuel ratio control is a lean operation or a rich operation. Is determined, and the adsorbed NOx amount judging means judges whether or not the amount of NOx adsorbed by the NOx trap catalyst exceeds a preset threshold value. If the control means determines that the current air-fuel ratio control is a lean operation and that the amount of NOx adsorbed by the NOx trap catalyst exceeds a preset threshold value, The air-fuel ratio and the time for maintaining the air-fuel ratio are controlled based on the temperature, the concentration of CO flowing into the NOx trap catalyst, and the amount of the reducing agent, and the NOx adsorbed by the NOx trap catalyst is desorbed and purified from the NOx trap catalyst. .
[0009]
【The invention's effect】
According to the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine of the present invention, the air-fuel ratio and the time for maintaining the air-fuel ratio are controlled in consideration of the concentration of CO flowing into the NOx trap catalyst and the amount of the reducing agent. The NOx trapped by the NOx trap catalyst can be efficiently desorbed and purified without increasing the amount of hydrocarbon HC and carbon monoxide CO emitted.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of an exhaust emission control device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram when the exhaust gas purification device according to the present invention is applied to a diesel engine.
[0011]
An
[0012]
An EGR (exhaust gas recirculation device)
[0013]
The
[0014]
The
[0015]
[0016]
The three-
[0017]
The
[0018]
By the way, the characteristics of NOx adsorption, desorption and purification in the
[0019]
The
[0020]
FIG. 2 is an operation flowchart of the air-fuel ratio enrichment control of the exhaust gas purification apparatus according to the present invention. This operation flowchart is executed in order to allow NOx adsorbed on the
[0021]
First, the
[0022]
Next, the
[0023]
The
[0024]
The reason why the concentration C of carbon monoxide is detected when the temperature of the
[0025]
If the concentration C of carbon monoxide in the exhaust gas exceeds the threshold concentration Ca (S7: NO), the
[0026]
As described above, when the temperature of the
[0027]
When the current air-fuel ratio control is continued for the rich holding time (S11), the
[0028]
According to the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, the air-fuel ratio and the time for maintaining the air-fuel ratio are determined by taking into account the temperature of the NOx trap catalyst, the concentration of CO flowing into the NOx trap catalyst, and the amount of the reducing agent. Since the control is performed, the NOx adsorbed from the NOx trap catalyst can be efficiently desorbed and purified from the NOx trap catalyst in a wide temperature range without increasing the emission amount of hydrocarbon HC and carbon monoxide CO. .
[0029]
According to the second aspect of the present invention, when the temperature of the NOx trap catalyst is in a temperature range where the NOx trap catalyst is not sufficiently activated, the concentration of CO in the exhaust gas flowing into the NOx trap catalyst is reduced. Since the air-fuel ratio is controlled so as to be 4% or less, the NOx trapped by the NOx trap catalyst can be efficiently desorbed and purified without increasing the emissions of hydrocarbons HC and carbon monoxide CO. Can be.
[0030]
According to the third aspect of the invention, when the temperature of the NOx trap catalyst is in a temperature range where the NOx trap catalyst is not sufficiently activated, the amount of the reducing agent flowing into the NOx trap catalyst is determined by the NOx trap catalyst. Since it is smaller than the amount of the reducing agent that flows into the temperature region where the temperature is sufficiently activated, the NOx trap catalyst can remove the hydrocarbon HC and the carbon monoxide CO without increasing the emission amount. The adsorbed NOx can be efficiently desorbed and purified.
[0031]
According to the fourth aspect of the invention, when the temperature of the NOx trap catalyst is in a temperature range where the NOx trap catalyst is not sufficiently activated, the air-fuel ratio is increased and the time for maintaining the air-fuel ratio is increased. Therefore, the NOx adsorbed by the NOx trap catalyst can be efficiently desorbed and purified from the NOx trap catalyst without increasing the emissions of hydrocarbon HC and carbon monoxide CO.
[0032]
According to the fifth and sixth aspects of the present invention, the reducing agent contains any of hydrocarbon HC, hydrogen H, and carbon monoxide CO, and the air-fuel ratio is set to 14 or less. Even if a three-way catalyst is arranged upstream of the NOx trap, the reducing agent can be sufficiently contained, and the NOx adsorbed by the NOx trap catalyst can be efficiently desorbed and purified.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram when an exhaust gas purification device according to the present invention is applied to a diesel engine.
FIG. 2 is an operation flowchart of air-fuel ratio enrichment control of the exhaust gas purification apparatus according to the present invention.
FIG. 3 is a graph showing a relationship between carbon monoxide CO concentration and NOx desorption / purification efficiency for each air-fuel ratio.
FIG. 4 is a graph showing a relationship between an air-fuel ratio and a carbon monoxide CO concentration.
[Explanation of symbols]
10. Diesel engine,
12 ... intake pipe,
14 ... exhaust pipe,
16 EGR valve,
18. Fuel injection valve,
20 ... fuel tank,
22 ... fuel pipe,
24 ... Fuel pump,
26 ... Three-way catalyst,
28 ... NOx trap catalyst,
30 ... O 2 sensor,
32 ... CO sensor,
34 ... temperature sensor,
40 ... Control device.
Claims (6)
現在行っている空燃比制御がリーン運転であるのか、リッチ運転であるのかを判断する空燃比制御判断手段と、
前記NOxトラップ触媒によって吸着されたNOx量があらかじめ設定されている閾値を超えているか否かを判断する吸着NOx量判断手段と、
前記NOxトラップ触媒の温度を検出する温度センサと、
前記NOxトラップ触媒に流入するCOの濃度を検出するCOセンサと、
現在行っている空燃比制御がリーン運転であり、かつ、前記NOxトラップ触媒によって吸着されたNOx量があらかじめ設定されている閾値を超えていると判断された場合には、前記NOxトラップ触媒の温度と前記NOxトラップ触媒に流入するCOの濃度、還元剤の量とに基づいて、空燃比、その空燃比を保持する時間を制御し、前記NOxトラップ触媒からそれが吸着したNOxを脱離・浄化させる制御手段とを有することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。An exhaust purification device for an internal combustion engine including a NOx trap catalyst for adsorbing NOx in an exhaust pipe of an internal combustion engine when the air-fuel ratio is in a lean state and desorbing and purifying the adsorbed NOx when the air-fuel ratio is in a rich state, ,
Air-fuel ratio control determining means for determining whether the current air-fuel ratio control is a lean operation or a rich operation,
Adsorbed NOx amount determining means for determining whether the amount of NOx adsorbed by the NOx trap catalyst exceeds a preset threshold value,
A temperature sensor for detecting a temperature of the NOx trap catalyst;
A CO sensor for detecting the concentration of CO flowing into the NOx trap catalyst;
If it is determined that the current air-fuel ratio control is a lean operation and that the amount of NOx adsorbed by the NOx trap catalyst exceeds a preset threshold, the temperature of the NOx trap catalyst And controlling the air-fuel ratio and the time for maintaining the air-fuel ratio based on the concentration of CO flowing into the NOx trap catalyst and the amount of the reducing agent, and desorbing and purifying the NOx adsorbed by the NOx trap catalyst from the NOx trap catalyst. An exhaust purification device for an internal combustion engine, comprising:
前記NOxトラップ触媒の温度が、NOxトラップ触媒が十分活性化されていない温度領域にあるときには、前記NOxトラップ触媒に流入する排気ガス中のCOの濃度が4%以下となるように空燃比を制御することを特徴とする請求項1記載の内燃機関の排気浄化装置。The control means,
When the temperature of the NOx trap catalyst is in a temperature range where the NOx trap catalyst is not sufficiently activated, the air-fuel ratio is controlled so that the concentration of CO in the exhaust gas flowing into the NOx trap catalyst becomes 4% or less. The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein:
前記NOxトラップ触媒の温度が、NOxトラップ触媒が十分活性化されていない温度領域にあるときには、前記NOxトラップ触媒に流入させる還元剤の量は、NOxトラップ触媒が十分活性化されている温度領域にあるときにそれに流入させる還元剤の量よりも少なくすることを特徴とする請求項1記載の内燃機関の排気浄化装置。The control means,
When the temperature of the NOx trap catalyst is in a temperature range where the NOx trap catalyst is not sufficiently activated, the amount of the reducing agent flowing into the NOx trap catalyst is set in a temperature range where the NOx trap catalyst is sufficiently activated. 2. The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the amount of the reducing agent flowing into the internal combustion engine at a certain time is smaller than the amount of the reducing agent.
前記NOxトラップ触媒の温度が、NOxトラップ触媒が十分活性化されていない温度領域にあるときには、NOxトラップ触媒が十分活性化されている温度領域にあるときよりも空燃比を大きく、その空燃比を保持する時間を長くすることを特徴とする請求項1記載の内燃機関の排気浄化装置。The control means,
When the temperature of the NOx trap catalyst is in a temperature region where the NOx trap catalyst is not sufficiently activated, the air-fuel ratio is larger than when the temperature of the NOx trap catalyst is in a temperature region where the NOx trap catalyst is sufficiently activated. The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the holding time is extended.
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