JP2005113775A - INTERNAL COMBUSTION ENGINE WITH OCCLUSION TYPE NOx CATALYST - Google Patents

INTERNAL COMBUSTION ENGINE WITH OCCLUSION TYPE NOx CATALYST Download PDF

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正行 山下
Katsuhiko Miyamoto
勝彦 宮本
Taketoshi Hirata
健敏 平田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To efficiently perform NOx purge with good fuel economy in relation to an internal combustion engine with occlusion type NOx catalyst performing NOx purge with rich spike. <P>SOLUTION: This engine is provided with occlusion type NOx catalyst 25, a NOx purge control means 28b performing NOx purge by making air fuel ratio rich, and an intake air flow rate condition determination means 28c determining whether intake air flow rate is in a low flow rate condition or not. The NOx purge control means 28b performs NOx purge under conditions where NOx occlusion state of the occlusion type NOx purification catalyst 25 reaches NOx purge state and the intake air flow rate condition determination means 28d determines that intake air flow rate is in the low flow rate condition. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、吸蔵型NOx浄化触媒を備え、この吸蔵型NOx浄化触媒のNOx吸蔵量が増加したらNOxパージを行なう内燃機関に関し、特に、自動車に用いて好適の、吸蔵型NOx触媒付き内燃機関に関する。   The present invention relates to an internal combustion engine that includes a storage-type NOx purification catalyst and performs NOx purge when the NOx storage amount of the storage-type NOx purification catalyst increases, and more particularly to an internal combustion engine with a storage-type NOx catalyst that is suitable for use in automobiles. .

近年、内燃機関をリーン空燃比で運転して燃費の向上を図るようにした希薄燃焼内燃機関(リーンバーンエンジン)が、自動車用エンジンなどの分野で実用化されている。このようなリーンバーンエンジンでは、リーン空燃比で運転すると、三元触媒がその浄化特性から排ガス中のNOx(窒素酸化物)を充分に浄化できないため、例えば、リーン空燃比で運転中に排ガス中のNOxを吸蔵または吸着(以下、単に吸蔵と称する。)し、理論空燃比(ストイキ)またはリッチ空燃比で運転中に吸蔵されたNOxを放出還元する吸蔵型NOx触媒を備えた排気浄化触媒装置が装備されている。   In recent years, lean burn internal combustion engines (lean burn engines) in which an internal combustion engine is operated at a lean air-fuel ratio to improve fuel efficiency have been put into practical use in the field of automobile engines and the like. In such a lean burn engine, when operating at a lean air-fuel ratio, the three-way catalyst cannot sufficiently purify NOx (nitrogen oxides) in the exhaust gas due to its purification characteristics. Exhaust purification catalyst device comprising an occlusion-type NOx catalyst that occludes or adsorbs NOx (hereinafter simply referred to as occlusion) to release and reduce NOx occluded during operation at a stoichiometric or rich air-fuel ratio Is equipped.

このような吸蔵型NOx触媒は、内燃機関の酸素の過剰状態で排ガス中のNOxを硝酸塩(X−NO3)として付着させて吸蔵し、吸蔵したNOxを主として一酸化炭素(CO)の過剰状態で放出して窒素(N2)に還元させる特性(同時に炭酸塩X−CO3が生成される)を有した触媒である。
従って、実際には、リーン空燃比運転が所定時間継続すると、燃焼室内の空燃比の切り換えあるいは排気管への還元剤の供給等により排気空燃比を理論空燃比またはリッチ空燃比に制御するようなリッチ空燃比運転に定期的に切り換え(これをリッチスパイクという)、これによって酸素濃度低下雰囲気でCOの多い還元雰囲気を生成し、吸蔵したNOxを放出して浄化還元(NOxパージ)することで吸蔵型NOx触媒の再生を図ることができる(例えば、特許文献1参照)。
Such a storage-type NOx catalyst stores NOx in exhaust gas as nitrate (X—NO 3 ) in an excess state of oxygen in an internal combustion engine, and stores the stored NOx mainly in an excess state of carbon monoxide (CO). It is a catalyst having the property of being released at a reduced pressure to nitrogen (N 2 ) (at the same time, carbonate X-CO 3 is produced).
Therefore, in practice, when the lean air-fuel ratio operation continues for a predetermined time, the exhaust air-fuel ratio is controlled to the stoichiometric air-fuel ratio or the rich air-fuel ratio by switching the air-fuel ratio in the combustion chamber or supplying the reducing agent to the exhaust pipe. Switching to rich air-fuel ratio operation periodically (this is called rich spike), thereby creating a reducing atmosphere with a lot of CO in the oxygen concentration-reducing atmosphere, releasing the stored NOx, and purifying and reducing (NOx purge). The type NOx catalyst can be regenerated (see, for example, Patent Document 1).

また、ディーゼルエンジンに関する技術であるが、減速状態にありかつ触媒(吸蔵型NOx触媒)が活性状態にある場合に限って所定の期間空燃比リッチ化処理(NOxパージ)を行なう技術も提案されている(例えば、特許文献2参照)。ここで、減速状態であることを条件とするのは、減速時には運転性への影響が少ないためである。この場合、減速状態ではフュエルカット条件が成立するときと成立しないときとがあるので、フュエルカット条件の成立時には、フュエルカットを中止して燃料噴射を行なわせることにより、空燃比リッチ化処理を実現し、これに対してフュエルカット条件の非成立時(つまり燃料噴射中)には燃料量を大きくするかあるいは燃料量はそのままにして空気量を減らすことにより空燃比リッチ化処理を実現する。このようにして空燃比リッチ化処理を実現することにより、空燃比リッチ化処理を行ない得る機会を広く用意するとともに、触媒が活性状態にあることを条件とすることで、空燃比リッチ化処理が無駄に行われることがないようにして、燃費の悪化とHC排出の増加とを防止する。
特許第2586738号公報 特開2002−371889号公報
Further, as a technique related to a diesel engine, a technique for performing an air-fuel ratio enrichment process (NOx purge) for a predetermined period only when the engine is in a decelerating state and the catalyst (storage NOx catalyst) is in an active state has been proposed. (For example, refer to Patent Document 2). Here, the condition that the vehicle is in a decelerating condition is that there is little influence on drivability during deceleration. In this case, the fuel cut condition may or may not be satisfied in the deceleration state. Therefore, when the fuel cut condition is satisfied, the fuel cut is stopped and fuel injection is performed to realize the air-fuel ratio enrichment process. On the other hand, when the fuel cut condition is not satisfied (that is, during fuel injection), the air-fuel ratio enrichment process is realized by increasing the fuel amount or reducing the air amount while leaving the fuel amount unchanged. By realizing the air-fuel ratio enrichment process in this way, a wide range of opportunities for performing the air-fuel ratio enrichment process is prepared, and the air-fuel ratio enrichment process is performed under the condition that the catalyst is in an active state. By preventing wasteful operation, deterioration of fuel consumption and increase in HC emissions are prevented.
Japanese Patent No. 2,586,738 JP 2002-371889 A

ところで、上述の第1の従来技術(特許文献1に記載の技術)では、リーン空燃比運転が予め設定された所定時間まで継続されたらNOxパージを実施するように設定すると、NOxパージの実施に際し車両の走行状態は何ら考慮していないため、NOxパージが、車両の加速中であったり、定常走行中であったりすることがある。
しかし、例えば車両の加速中には、エンジン出力が要求されこれに応じて吸気流量が大きくされるが、この車両の加速中のように吸気流量が大きい場合にNOxパージを行なうためのリッチ空燃比運転にするには、吸気流量に応じた多くの燃料を供給する必要があり、燃費上不利となる。また、吸気流量が大きい場合には排気流量も大きくなり、触媒と排ガスとの接触時間が短くなって、触媒による排ガスの反応が不十分になる。したがって、NOxパージで使われるCOと吸蔵されたNOxとの置換反応やNOxの還元反応が十分に生じにくくなり、排ガス浄化上も不利になる。
By the way, in the first conventional technique (the technique described in Patent Document 1), when the lean air-fuel ratio operation is continued until a predetermined time set in advance, the NOx purge is set to be performed. Since no consideration is given to the running state of the vehicle, the NOx purge may be during acceleration of the vehicle or during steady running.
However, for example, during vehicle acceleration, engine output is required and the intake air flow rate is increased accordingly. However, when the intake air flow rate is large as during acceleration of the vehicle, a rich air-fuel ratio for performing NOx purge is performed. In order to drive, it is necessary to supply a large amount of fuel according to the intake flow rate, which is disadvantageous in terms of fuel consumption. Further, when the intake air flow rate is large, the exhaust gas flow rate is also increased, the contact time between the catalyst and the exhaust gas is shortened, and the reaction of the exhaust gas by the catalyst becomes insufficient. Therefore, a substitution reaction between CO used for NOx purge and occluded NOx and a reduction reaction of NOx are not easily caused, which is disadvantageous in exhaust gas purification.

例えば図4は、A/F(空燃比),リーン継続時間,モードフラグ(運転モード),車速を示すタイムチャートである。図4に示すように、車両の停止時に空燃比をリーンにするリーン運転を用いていて、その後発進要求(アクセルペダルの踏み込み)に伴い空燃比をストイキにするストイキ運転に切り換えて吸気流量を増大させた状況下で、リーン運転からストイキ運転に切り換わった際にリーン継続時間が所定時間に達したと判定された場合には、吸気流量を増大させたストイキ運転中に、NOxパージを実施することになる。この場合、上記の不具合が発生することになる。   For example, FIG. 4 is a time chart showing A / F (air-fuel ratio), lean duration, mode flag (operation mode), and vehicle speed. As shown in FIG. 4, when the vehicle is stopped, the lean operation is used to make the air-fuel ratio lean, and the intake flow rate is increased by switching to the stoichiometric operation that makes the air-fuel ratio stoichiometric in response to a start request (depressing the accelerator pedal). When it is determined that the lean continuation time has reached the predetermined time when the lean operation is switched to the stoichiometric operation, the NOx purge is performed during the stoichiometric operation with the intake air flow rate increased. It will be. In this case, the above problem occurs.

これに対して、上述の第2の従来技術(特許文献2に記載の技術)では、減速状態にありかつ触媒が活性状態にある場合に限って所定の期間空燃比リッチ化処理によるNOxパージを行なうので、上記の加速中にNOxパージを行なうことが回避され、これに伴う燃費上不利や排ガス浄化上の不利も招かないが、吸気流量が大きい場合におけるNOxパージを確実に回避できるものではない。   On the other hand, in the above-described second conventional technique (the technique described in Patent Document 2), the NOx purge by the air-fuel ratio enrichment process for a predetermined period is performed only when the engine is in the decelerating state and the catalyst is in the active state. Therefore, it is possible to avoid performing NOx purge during the acceleration described above, and there is no disadvantage in terms of fuel consumption and exhaust gas purification, but it is not possible to reliably avoid NOx purge when the intake air flow rate is large. .

本発明は、上述の課題に鑑み創案されたもので、吸蔵型NOx触媒をそなえリッチスパイクによるNOxパージを行なう内燃機関において、NOxパージを良好な燃費で効率よく行なうことができるようにした、吸蔵型NOx触媒付き内燃機関を提供することを目的とする。   The present invention has been devised in view of the above-described problems, and in an internal combustion engine that has a NOx purging catalyst and performs NOx purging with a rich spike, the NOx purging can be efficiently performed with good fuel consumption. An object of the present invention is to provide an internal combustion engine with a type NOx catalyst.

このため、本発明の吸蔵型NOx触媒付き内燃機関(請求項1)は、吸蔵型NOx触媒と、空燃比をリッチ化してNOxパージを行なうNOxパージ制御手段とをそなえた車両用内燃機関において、吸気流量が低流量状態であるか否かを判定する吸気流量状態判定手段をそなえ、該NOxパージ制御手段は、該吸蔵型NOx浄化触媒のNOx吸蔵状態がNOxパージ状態に達したことと、該吸気流量状態判定手段により吸気流量が低流量状態であると判定されたこととを条件に、該NOxパージを実施することを特徴としている。   Therefore, an internal combustion engine with a storage-type NOx catalyst according to the present invention (Claim 1) is a vehicle internal-combustion engine provided with a storage-type NOx catalyst and NOx purge control means for enriching the air-fuel ratio and performing NOx purge. Intake flow rate state determining means for determining whether or not the intake flow rate is in a low flow rate state, the NOx purge control means, the NOx occlusion state of the storage type NOx purification catalyst has reached the NOx purge state, The NOx purge is performed on condition that the intake flow rate determination means determines that the intake flow rate is in a low flow rate state.

該吸気流量状態判定手段は、該車両への加速要求がなく、且つ、エンジン回転速度が予め設定された上限値以下の場合に、吸気流量が低流量状態であると判定することが好ましい(請求項2)。
該吸気流量状態判定手段は、吸気流量に対応したパラメータ値を判定基準値と比較することにより吸気流量が低流量状態であるか否かを判定するように構成され、吸蔵型NOx浄化触媒のNOx吸蔵状態がNOxパージ状態に達しても、該吸気流量状態判定手段により吸気流量が低流量状態であると判定されない場合には、比較的流量が多くても低流量判定がなされるように、時間経過に応じて該判定基準値を変更することが好ましい(請求項3)。
Preferably, the intake flow rate state determining means determines that the intake flow rate is in a low flow rate state when there is no acceleration request to the vehicle and the engine speed is equal to or lower than a preset upper limit value (claim). Item 2).
The intake flow rate state determining means is configured to determine whether or not the intake flow rate is in a low flow rate state by comparing a parameter value corresponding to the intake flow rate with a determination reference value, and the NOx of the storage type NOx purification catalyst. Even if the occlusion state reaches the NOx purge state, if the intake flow rate determination means does not determine that the intake flow rate is a low flow rate, the time is set so that the low flow rate determination is made even if the flow rate is relatively high. It is preferable to change the determination reference value according to the progress (Claim 3).

該車両用内燃機関は、空燃比を理論空燃比よりもリーン化して燃焼を行なうリーン運転を実施可能に構成され、該NOxパージ制御手段では、該リーン運転が予め設定された所定時間以上継続されたら該吸蔵型NOx浄化触媒のNOx吸蔵状態がNOxパージ状態に達したものと判定することが好ましい(請求項4)。
この場合、該NOxパージ状態とは、該吸蔵型NOx浄化触媒のNOx吸蔵量の推定値が吸蔵飽和量に達した状態又は吸蔵飽和量に対して所定の範囲内に接近した状態であることが好ましい(請求項5)。
The vehicular internal combustion engine is configured to be able to perform a lean operation in which the air-fuel ratio is made leaner than the stoichiometric air-fuel ratio and combustion is performed, and in the NOx purge control means, the lean operation is continued for a preset predetermined time or more. Then, it is preferable to determine that the NOx occlusion state of the storage type NOx purification catalyst has reached the NOx purge state (Claim 4).
In this case, the NOx purge state is a state in which the estimated value of the NOx storage amount of the storage type NOx purification catalyst has reached the storage saturation amount or a state in which the storage saturation amount has approached a predetermined range. Preferred (claim 5).

本発明の吸蔵型NOx触媒付き内燃機関によれば、吸蔵型NOx浄化触媒のNOx吸蔵状態がNOxパージ状態に達した場合に、吸気流量状態判定手段により吸気流量が低流量状態であると判定されたことを条件に、NOxパージを実施するので、NOxパージの際の空燃比のリッチ化に伴う燃料増量を抑制することができ、NOxパージのための燃費悪化を抑制することができる。また、これにより、排気流量も抑えられるため、触媒と排ガスとの接触時間を長く確保して、NOxパージにかかる置換反応や還元反応を十分に行なうことができ、NOxパージを効率よく行なえるため、排ガス浄化上も有利になる(請求項1)。   According to the internal combustion engine with a storage type NOx catalyst of the present invention, when the NOx storage state of the storage type NOx purification catalyst reaches the NOx purge state, it is determined by the intake flow rate state determination means that the intake flow rate is in a low flow rate state. Therefore, since the NOx purge is performed, the increase in fuel accompanying the enrichment of the air-fuel ratio during the NOx purge can be suppressed, and the deterioration of fuel consumption due to the NOx purge can be suppressed. Further, since the exhaust gas flow rate is also suppressed, a long contact time between the catalyst and the exhaust gas can be secured, and the substitution reaction and reduction reaction for the NOx purge can be sufficiently performed, so that the NOx purge can be performed efficiently. In addition, it is advantageous in terms of exhaust gas purification (claim 1).

車両への加速要求がなく、且つ、エンジン回転速度が予め設定された上限値以下の場合に、吸気流量が低流量状態であると判定することにより、容易に且つ適切に吸気流量が低流量状態であることを判定できる(請求項2)。
吸気流量に対応したパラメータ値を判定基準値と比較することにより吸気流量が低流量状態であるか否かを判定するように構成し、吸蔵型NOx浄化触媒のNOx吸蔵状態がNOxパージ状態に達しても、吸気流量が低流量状態であると判定されない場合には、比較的流量が多くても低流量判定がなされるように、時間経過に応じて該判定基準値を変更することにより、NOxパージが長い間実施されない不具合を回避できる(請求項3)。
When there is no acceleration request to the vehicle and the engine rotation speed is less than or equal to the preset upper limit value, it is determined that the intake flow rate is in the low flow rate state, so that the intake flow rate is in the low flow state easily and appropriately. (Claim 2).
By comparing the parameter value corresponding to the intake flow rate with the determination reference value, it is determined whether or not the intake flow rate is in a low flow rate state, and the NOx occlusion state of the storage type NOx purification catalyst reaches the NOx purge state. However, if it is not determined that the intake flow rate is in the low flow rate state, the NOx is changed by changing the determination reference value over time so that the low flow rate determination is made even if the flow rate is relatively high. A problem that the purge is not performed for a long time can be avoided (claim 3).

リーン運転が予め設定された所定時間以上継続されたら吸蔵型NOx浄化触媒のNOx吸蔵状態がNOxパージ状態に達したものと判定することにより、容易に且つ適切にNOxパージ状態に達したことを判定できる(請求項4)。   If the lean operation is continued for a predetermined time or more, it is determined that the NOx storage state of the storage type NOx purification catalyst has reached the NOx purge state, thereby easily and appropriately determining that the NOx purge state has been reached. (Claim 4).

以下、図面により、本発明の実施の形態について説明すると、図1〜図3は本発明の一実施形態としての吸蔵型NOx触媒付き内燃機関を示すもので、図1はその構成図、図2はその制御を説明するフローチャート、図3はその制御を説明するタイムチャートである。
まず、本発明にかかる内燃機関(以下、エンジンともいう)について説明すると、本エンジンは、内燃機関をリーン空燃比で運転して燃費の向上を図るようにした希薄燃焼内燃機関(リーンバーンエンジン)として構成された車両用エンジンであり、希薄燃焼(リーンバーン)時に発生しやすいNOxを浄化するために、吸蔵型NOx触媒25が装備されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIGS. 1 to 3 show an internal combustion engine with an occlusion-type NOx catalyst as one embodiment of the present invention. FIG. Is a flowchart for explaining the control, and FIG. 3 is a time chart for explaining the control.
First, an internal combustion engine (hereinafter also referred to as an engine) according to the present invention will be described. This engine is a lean burn internal combustion engine (lean burn engine) in which the internal combustion engine is operated at a lean air-fuel ratio to improve fuel efficiency. In order to purify NOx that is likely to be generated during lean burn, a storage-type NOx catalyst 25 is provided.

また、本エンジンは、車両の減速時などの所定の運転条件下で燃料噴射を停止し、その後、さらに所定の運転条件になると燃料噴射を再開する燃料カット制御(燃料供給停止,再開制御)を行なうことで、燃費を低減できるようになっている。
本リーンバーンエンジンについて、さらに説明すると、本エンジンは、燃料噴射モード(運転モード)を切り換えることで、吸気行程での燃料噴射(吸気行程噴射モード)または圧縮行程での燃料噴射(圧縮行程噴射モード)を実施可能な筒内噴射型火花点火式ガソリンエンジン(以下、筒内噴射型エンジンという)として構成される。そして、この筒内噴射型エンジン11は、容易にして理論空燃比(ストイキ)での運転やリッチ空燃比での運転(リッチ空燃比運転)の他、リーン空燃比での運転(リーン空燃比運転、リーンバーン運転)が実現可能となっており、特に圧縮行程噴射モードでは、超リーン空燃比での運転が可能となっている。
The engine also performs fuel cut control (fuel supply stop / restart control) that stops fuel injection under predetermined operating conditions such as when the vehicle is decelerated, and then resumes fuel injection when the predetermined operating conditions are met. By doing so, fuel consumption can be reduced.
The lean burn engine will be further described. The engine switches the fuel injection mode (operation mode) so that the fuel injection in the intake stroke (intake stroke injection mode) or the fuel injection in the compression stroke (compression stroke injection mode). ) Can be implemented as an in-cylinder spark-ignition gasoline engine (hereinafter referred to as an in-cylinder injection engine). The in-cylinder injection engine 11 can be easily operated at a theoretical air-fuel ratio (stoichiometric), an operation at a rich air-fuel ratio (rich air-fuel ratio operation), or an operation at a lean air-fuel ratio (lean air-fuel ratio operation). In particular, in the compression stroke injection mode, it is possible to operate at a super lean air-fuel ratio.

具体的には、図1に示すように、エンジン11のシリンダヘッド12には、各気筒毎に点火プラグ13と共に電磁式の燃料噴射弁14が取付けられており、この燃料噴射弁14によって燃焼室15内に燃料を直接噴射可能となっている。この燃料噴射弁14には、図示しない燃料パイプを介して図示しない燃料供給装置(燃料ポンプ)が接続されており、燃料タンク内の燃料が高燃圧で供給され、この燃料を燃料噴射弁14から燃焼室15内に向けて所望の燃圧で噴射するようになっている。この際、燃料噴射量は燃料ポンプの燃料吐出圧と燃料噴射弁14の開弁時間(燃料噴射時間)とから決定される。   Specifically, as shown in FIG. 1, an electromagnetic fuel injection valve 14 is attached to a cylinder head 12 of the engine 11 together with a spark plug 13 for each cylinder. The fuel can be directly injected into 15. A fuel supply device (fuel pump) (not shown) is connected to the fuel injection valve 14 via a fuel pipe (not shown). The fuel in the fuel tank is supplied at a high fuel pressure, and this fuel is supplied from the fuel injection valve 14. The fuel is injected into the combustion chamber 15 at a desired fuel pressure. At this time, the fuel injection amount is determined from the fuel discharge pressure of the fuel pump and the valve opening time (fuel injection time) of the fuel injection valve 14.

シリンダヘッド12には、各気筒毎に略直立方向に吸気ポートが形成されており、各吸気ポートと連通するようにして吸気マニホールド16の一端がそれぞれ接続されている。そして、吸気マニホールド16の他端にはドライブバイワイヤ(DBW)方式の電動スロットル弁17が接続されており、このスロットル弁17にはスロットル開度θthを検出するスロットルセンサ18が設けられている。また、シリンダヘッド12には、各気筒毎に略水平方向に排気ポートが形成されており、各排気ポートと連通するようにして排気マニホールド19の一端がそれぞれ接続されている。   An intake port is formed in the cylinder head 12 in a substantially upright direction for each cylinder, and one end of an intake manifold 16 is connected so as to communicate with each intake port. A drive-by-wire (DBW) type electric throttle valve 17 is connected to the other end of the intake manifold 16, and the throttle valve 17 is provided with a throttle sensor 18 for detecting a throttle opening θth. Further, an exhaust port is formed in the cylinder head 12 in a substantially horizontal direction for each cylinder, and one end of an exhaust manifold 19 is connected to communicate with each exhaust port.

そして、エンジン11には、クランク角を検出するクランク角センサ20が設けられており、このクランク角センサ20はエンジン回転速度(エンジン回転数)Neを検出可能となっている。
また、エンジン11の排気マニホールド19には排気管(排気通路)21が接続されており、この排気管21にはエンジン11に近接した小型の三元触媒22及び排気浄化触媒装置23を介して図示しないマフラーが接続されている。
The engine 11 is provided with a crank angle sensor 20 that detects a crank angle. The crank angle sensor 20 can detect an engine rotational speed (engine speed) Ne.
An exhaust pipe (exhaust passage) 21 is connected to the exhaust manifold 19 of the engine 11, and the exhaust pipe 21 is illustrated via a small three-way catalyst 22 and an exhaust purification catalyst device 23 close to the engine 11. No muffler is connected.

この排気浄化触媒装置23は、排気空燃比がリーン空燃比のときに排気ガス中にNOxを吸蔵するNOx低減機能と、排気空燃比が理論空燃比近傍のときに排気ガス中の有害物質(HC,CO,NOx)を浄化する酸化還元機能とをもたせるために、吸蔵型NOx触媒25と三元触媒26との2つの触媒を有して構成されており、三元触媒26の方が吸蔵型NOx触媒 25よりも下流側に配設されている。この三元触媒26は、吸蔵型NOx触媒25から吸蔵されたNOxが放出された際に吸蔵型NOx触媒25自身で還元しきれなかったNOxを還元する役目も有している。   This exhaust purification catalyst device 23 has a NOx reduction function for storing NOx in the exhaust gas when the exhaust air-fuel ratio is a lean air-fuel ratio, and a harmful substance (HC) in the exhaust gas when the exhaust air-fuel ratio is close to the theoretical air-fuel ratio. , CO, NOx) in order to have a redox function for purifying the catalyst, the storage NOx catalyst 25 and the three-way catalyst 26 are provided, and the three-way catalyst 26 is the storage type. It is disposed downstream of the NOx catalyst 25. The three-way catalyst 26 also serves to reduce NOx that cannot be reduced by the storage NOx catalyst 25 itself when the NOx stored from the storage NOx catalyst 25 is released.

なお、吸蔵型NOx触媒25がNOxを還元するのみならず、HCとCOを酸化する三元触媒の機能(ここでは、三元機能と称する。)を十分有している場合には、排気浄化触媒装置23を、この吸蔵型NOx触媒25だけで構成してもよい。
この吸蔵型NOx触媒25は、酸化雰囲気においてNOxを一旦吸蔵させ(NOx低減機能)、主としてCOの存在する還元雰囲気中においてNOxを放出してN2(窒素)等に還元させる還元機能を持つものである。詳しくは、吸蔵型NOx触媒25は、貴金属として白金(Pt)、ロジウム(Rh)等を有した触媒として構成されており、吸蔵材としてはバリウム(Ba)等のアルカリ金属、アルカリ土類金属が採用されている。
When the occlusion-type NOx catalyst 25 has a function of not only reducing NOx but also a three-way catalyst that oxidizes HC and CO (herein referred to as a three-way function), exhaust purification is performed. The catalyst device 23 may be composed of only this storage-type NOx catalyst 25.
This storage-type NOx catalyst 25 has a reduction function of temporarily storing NOx in an oxidizing atmosphere (NOx reduction function) and releasing NOx in a reducing atmosphere mainly containing CO to reduce it to N 2 (nitrogen) or the like. It is. Specifically, the storage-type NOx catalyst 25 is configured as a catalyst having platinum (Pt), rhodium (Rh) or the like as a noble metal, and the storage material is made of an alkali metal such as barium (Ba) or an alkaline earth metal. It has been adopted.

そして、このようなエンジン11を制御するために、入出力装置,記憶装置(ROM、RAM、不揮発性RAM等),中央処理装置(CPU),タイマカウンタ等を有するECU(電子コントロールユニット)28が設けられており、このECU28によりエンジン11を含めた本実施形態の排気浄化装置の総合的な制御が行われる。
このため、ECU28の入力側には、各種センサ類が接続されており、これらセンサ類からの検出情報が入力する。一方、ECU28の出力側には、点火コイルを介して上述した点火プラグ13や燃料噴射弁14等が接続されており、これら点火コイル、燃料噴射弁14等には、各種センサ類からの検出情報に基づき演算された燃料噴射量や点火時期等の最適値がそれぞれ出力される。これにより、燃料噴射弁14から適正量の燃料が適正なタイミングで噴射され、点火プラグ13によって適正なタイミングで点火が実施されるようになっている。
In order to control such an engine 11, an ECU (electronic control unit) 28 having an input / output device, a storage device (ROM, RAM, nonvolatile RAM, etc.), a central processing unit (CPU), a timer counter, etc. The ECU 28 performs overall control of the exhaust emission control device of the present embodiment including the engine 11.
For this reason, various sensors are connected to the input side of the ECU 28, and detection information from these sensors is input. On the other hand, the ignition plug 13 and the fuel injection valve 14 described above are connected to the output side of the ECU 28 via an ignition coil. The ignition coil, the fuel injection valve 14 and the like are detected information from various sensors. The optimum values such as the fuel injection amount and ignition timing calculated based on the above are output. Accordingly, an appropriate amount of fuel is injected from the fuel injection valve 14 at an appropriate timing, and ignition is performed at an appropriate timing by the spark plug 13.

このようなエンジン制御のために、ECU28では、アクセル開度センサ(APS)24からのアクセル開度情報とクランク角センサ20からのエンジン回転速度情報Neとに基づいてエンジン負荷に対応する目標筒内圧、即ち、目標平均有効圧Peを求めるようになっており、更に、この目標平均有効圧Peとエンジン回転速度情報Neとに応じてマップ(図示せず)より燃料噴射モードを設定する機能(運転モード設定手段)28aをそなえている。   In order to perform such engine control, the ECU 28 sets the target in-cylinder pressure corresponding to the engine load based on the accelerator opening information from the accelerator opening sensor (APS) 24 and the engine rotational speed information Ne from the crank angle sensor 20. That is, the target average effective pressure Pe is obtained, and a function (operation) for setting the fuel injection mode from a map (not shown) according to the target average effective pressure Pe and the engine speed information Ne. Mode setting means) 28a.

運転モード設定手段28aでは、例えば、目標平均有効圧Peとエンジン回転速度Neとが共に小さいときには、燃料噴射モードとして圧縮行程噴射モードを選択し、燃料を圧縮行程に噴射させ、一方、目標平均有効圧Peが大きくなり、あるいはエンジン回転速度Neが大きくなると燃料噴射モードとして吸気行程噴射モードを選択し、燃料を吸気行程に噴射させるようになっている。   In the operation mode setting means 28a, for example, when both the target average effective pressure Pe and the engine speed Ne are small, the compression stroke injection mode is selected as the fuel injection mode, and fuel is injected into the compression stroke, while the target average effective When the pressure Pe increases or the engine speed Ne increases, the intake stroke injection mode is selected as the fuel injection mode, and fuel is injected into the intake stroke.

特に、運転モード設定手段28aでは、圧縮行程噴射モードの場合には、空燃比を極めてリーンにして運転する超リーン燃焼運転モード(単に、リーン運転モードともいう)を設定し、吸気行程噴射モードの場合には、空燃比をややリーンにして運転するリーン燃焼運転モード(単に、リーン運転モードともいう)と、空燃比を理論空燃比(ストイキ)にして運転するストイキ燃焼運転モード(ストイキモード)と、空燃比をややリッチにして運転するリッチ燃焼運転モード(リッチ運転モード)とのいずれかを設定するようになっている。運転モード設定手段28aでは、いずれの運転モードでも、その運転モードに対応して、目標平均有効圧Peとエンジン回転速度Neとから制御目標となる目標空燃比(目標A/F)を設定し(この機能を空燃比制御手段とする)、適正量の燃料噴射量をこの目標A/Fに基づいて決定する。   In particular, in the compression stroke injection mode, the operation mode setting means 28a sets a super lean combustion operation mode (which is also simply referred to as a lean operation mode) in which the air-fuel ratio is extremely lean and is set in the intake stroke injection mode. In some cases, a lean combustion operation mode (simply referred to as a lean operation mode) in which the air-fuel ratio is slightly leaned, and a stoichiometric combustion mode (stoichiometric mode) in which the air-fuel ratio is operated with the stoichiometric air-fuel ratio (stoichiometric). One of the rich combustion operation modes (rich operation modes) in which the air-fuel ratio is operated slightly rich is set. In any operation mode, the operation mode setting means 28a sets a target air-fuel ratio (target A / F) as a control target from the target average effective pressure Pe and the engine speed Ne corresponding to the operation mode ( This function is an air-fuel ratio control means), and an appropriate amount of fuel injection is determined based on this target A / F.

ところで、吸蔵型NOx触媒25では、リーンモードにおける超リーン燃焼運転時のような酸素濃度過剰雰囲気で、排気中のNOxが硝酸塩として吸蔵されて排気の浄化が行われる。一方、酸素濃度が低下した雰囲気では、吸蔵型NOx触媒25に吸蔵した硝酸塩と排気中のCOとが反応して炭酸塩が生成されると共にNOxが放出され、N2等の無害に還元させ排出される。吸蔵型NOx触媒25へのNOxの吸蔵が進んでNOx飽和状態になると、NOxの吸蔵ができなくなるため、飽和状態に近づいたら、排気空燃比を理論空燃比またはリッチ空燃比として(これをリッチスパイクという)、吸蔵型NOx触媒25雰囲気を酸素濃度の低下した状態とし、吸蔵型NOx触媒25に吸蔵したNOxを放出する制御(NOxパージ制御、或いはNOx放出制御)を行なうようになっている。 By the way, in the storage type NOx catalyst 25, NOx in the exhaust gas is stored as nitrate in an oxygen concentration excess atmosphere as in the super lean combustion operation in the lean mode, and the exhaust gas is purified. On the other hand, in an atmosphere where the oxygen concentration is lowered, the nitrate stored in the NOx storage catalyst 25 reacts with the CO in the exhaust to produce carbonate, and NOx is released, and NO 2 is harmlessly reduced and discharged. Is done. When NOx occlusion proceeds to the NOx storage catalyst 25 and the NOx saturation state is reached, NOx cannot be occluded. Therefore, when approaching the saturation state, the exhaust air / fuel ratio is set to the stoichiometric or rich air / fuel ratio (this is the rich spike). The storage NOx catalyst 25 atmosphere is in a state where the oxygen concentration is lowered, and control (NOx purge control or NOx release control) for releasing NOx stored in the storage NOx catalyst 25 is performed.

エンジンの特殊な運転モードとしてリッチスパイクモードが設けられ、ECU28には、NOxパージ制御を行なう機能(NOxパージ制御手段)28bが設けられている。また、NOxパージ制御手段28bでNOxパージが必要か否かを判定するために、ECU28には、吸蔵型NOx触媒25のNOx吸蔵状態が、飽和状態領域(飽和状態の所定比率まで達した領域)に達したか否かを判定する機能(NOx吸蔵状態判定手段)28cと、エンジンの吸気流量が基準レベル以下の低流量状態であるか否かを判定する機能(吸気流量状態判定手段)28dとが設けられている。   A rich spike mode is provided as a special operation mode of the engine, and the ECU 28 is provided with a function (NOx purge control means) 28b for performing NOx purge control. Further, in order to determine whether or not NOx purge is required by the NOx purge control means 28b, the ECU 28 indicates that the NOx occlusion state of the occlusion-type NOx catalyst 25 is in a saturated state region (region where the predetermined ratio of saturated state has been reached). A function (NOx occlusion state determination means) 28c for determining whether or not the engine pressure has reached a function, and a function (intake flow rate state determination means) 28d for determining whether or not the intake flow rate of the engine is a low flow rate state below a reference level. Is provided.

NOxパージ制御手段28bでは、NOx吸蔵状態判定手段28cでNOx吸蔵状態が飽和状態領域に達したと判定され、且つ、吸気流量状態判定手段28dでエンジンの吸気流量が基準レベル以下の低流量状態であると判定されたら、NOxパージが必要であると判定し、運転モード設定手段28aで運転モードとしてリッチスパイクモードを選択させる。   In the NOx purge control means 28b, the NOx occlusion state determination means 28c determines that the NOx occlusion state has reached the saturated state region, and the intake flow rate state determination means 28d determines that the intake flow rate of the engine is in a low flow rate state below the reference level. If it is determined that NOx purge is required, the operation mode setting means 28a causes the rich spike mode to be selected as the operation mode.

ところで、本実施形態のNOx吸蔵状態判定手段28cでは、運転モード設定手段28aの設定により、NOxを排出する超リーンモードが実施されている際に、その継続時間をカウントして、継続時間が予め設定された所定時間に達したら、吸蔵型NOx触媒25のNOx吸蔵状態が、飽和状態領域に達したものと判定する。つまり、超リーンモードが継続して実施されると、その継続時間に応じてNOx吸蔵量が増加するので、超リーンモードの継続時間からNOx吸蔵量を推定することができるのである。   By the way, in the NOx occlusion state determination unit 28c of the present embodiment, when the super lean mode for discharging NOx is performed by the setting of the operation mode setting unit 28a, the duration time is counted, and the duration time is determined in advance. When the set predetermined time is reached, it is determined that the NOx occlusion state of the occlusion-type NOx catalyst 25 has reached the saturation state region. That is, when the super lean mode is continuously performed, the NOx occlusion amount increases according to the duration time, and therefore the NOx occlusion amount can be estimated from the duration time of the super lean mode.

したがって、上記の所定時間は、超リーンモードを継続することで、NOx吸蔵量が飽和状態に達する時間よりも適当に短い時間(飽和状態に達する時間に対し所定比率の時間)に設定する。このようにして、NOx吸蔵量が完全な飽和状態に達する前に、飽和状態領域に達したと判定して、NOxパージ要求を出すことになる。
本NOxパージ制御では、前述のように、エンジンの吸気流量が基準レベル以下の低流量状態であることをNOxパージの実施条件に加えているので、NOxパージ要求があってもNOxパージを実施しない場合があるため、NOx吸蔵量が完全な飽和状態に達する前に吸蔵型NOx触媒25に適当な吸蔵余裕を残してNOxパージ要求を出すようにすることで、NOxパージの実施条件が成立するのを待つ間にも、ある程度のNOx処理が可能になっている。
Therefore, the above-described predetermined time is set to a time that is appropriately shorter than the time for the NOx occlusion amount to reach the saturated state (a time of a predetermined ratio with respect to the time to reach the saturated state) by continuing the super lean mode. Thus, before the NOx occlusion amount reaches the complete saturation state, it is determined that the NOx purge amount has been reached and a NOx purge request is issued.
In this NOx purge control, as described above, the fact that the engine intake flow rate is in a low flow rate state below the reference level is added to the NOx purge execution condition, so NOx purge is not performed even if there is a NOx purge request. Therefore, before the NOx occlusion amount reaches a fully saturated state, the NOx purge execution condition is satisfied by leaving the NOx purge request while leaving an appropriate occlusion margin in the occlusion-type NOx catalyst 25. During this time, a certain amount of NOx treatment is possible.

なお、NOx吸蔵状態判定手段28cについて、超リーンモードの継続時間に代えて、超リーンモードの累積時間に基づいてNOx吸蔵量を推定して上記判定を行なうようにしてもよい。
また、本実施形態の吸気流量状態判定手段28dでは、(i)車両への加速要求がなく、(ii)車速が予め設定された上限値以下であり、(iii)エンジン回転速度が予め設定された上限値以下である、3条件がそろった場合に、吸気流量が低流量状態であると判定する。なお、条件(i)の車両への加速要求がないことは、APS24からのアクセル開度情報(或いは、アクセルペダルの踏み込みの有無を検出するアイドルスイッチの情報)からアクセルペダルが踏み込まれていないことから判定できる。
Note that the NOx occlusion state determination unit 28c may perform the above determination by estimating the NOx occlusion amount based on the accumulated time of the super lean mode instead of the duration of the super lean mode.
Further, in the intake air flow state determination means 28d of this embodiment, (i) there is no request for acceleration to the vehicle, (ii) the vehicle speed is less than or equal to a preset upper limit value, and (iii) the engine speed is preset. It is determined that the intake flow rate is in a low flow rate state when three conditions that are equal to or less than the upper limit value are met. It should be noted that there is no acceleration request to the vehicle under the condition (i) that the accelerator pedal is not depressed from the accelerator opening information from the APS 24 (or information on the idle switch that detects whether or not the accelerator pedal is depressed). It can be judged from.

このように条件を設定しているのは、(i)車両への加速要求があればスロットル開度は当然大きくなるため吸気流量が低流量状態にはならないこと、(ii)車速が高い場合や(iii)エンジン回転速度が高い場合には、アクセルペダルが踏み込まれていなくても、吸気流量はある程度確保され低流量状態にはならないこといこと、に基づいている。なお、(ii)の車速条件と(iii)のエンジン回転速度条件のうち、(iii)のエンジン回転速度条件は、吸気流量が低流量状態にはならない条件として比較的強いが、(iii)の車速条件は、吸気流量が低流量状態にはならない条件として比較的弱いので、条件(i)(iii)のみを採用してもよい。   The conditions are set in this way because (i) if there is a request for acceleration to the vehicle, the throttle opening will naturally increase, so that the intake flow rate does not become low, (ii) the vehicle speed is high, (Iii) This is based on the fact that when the engine rotational speed is high, the intake air flow rate is secured to some extent and the low flow rate state does not occur even if the accelerator pedal is not depressed. Of the vehicle speed condition (ii) and the engine speed condition (iii), the engine speed condition (iii) is relatively strong as a condition that the intake flow rate does not become a low flow rate state. Since the vehicle speed condition is relatively weak as a condition that the intake flow rate does not become a low flow rate state, only the conditions (i) and (iii) may be adopted.

もちろん、吸気流量状態判定手段28dが、エアフローセンサで測定された吸気流量を予め設定された基準の吸気流量と比較して、低流量状態であるか否かを判定するようにしてもよく、また、スロットル弁開度(スロットル開度)により吸気流量状態を判定してもよい。
本発明の一実施形態としての吸蔵型NOx触媒付き内燃機関は、上述のように構成されているので、燃料カット時には、例えば図2に示すように、制御が行なわれる。
Of course, the intake flow rate state determining means 28d may compare the intake flow rate measured by the air flow sensor with a preset reference intake flow rate to determine whether or not it is in a low flow rate state. The intake flow rate state may be determined based on the throttle valve opening (throttle opening).
Since the internal combustion engine with an occlusion-type NOx catalyst as one embodiment of the present invention is configured as described above, control is performed when the fuel is cut, for example, as shown in FIG.

まず、リーン継続時間(超リーンモードの継続時間)が予め設定された所定時間以上になったか否かを判定し(ステップS10)、リーン継続時間が所定時間以上でなければリターンし、リーン継続時間が所定時間以上になったら、車両への加速要求がないか否かをアイドルスイッチがオンであるか否かによって判定する(ステップS20)。車両への加速要求がなければ、車速が予め設定された上限値以下か否かを判定し(ステップS30)、車速が上限値以下であれば、エンジン回転速度が予め設定された上限値以下か否かを判定する(ステップS40)。ここで、エンジン回転速度が上限値以下であれば、NOxパージを実施する(ステップS50)。なお、リーン継続時間が所定時間以上になっても、車両への加速要求があるか、車速が上限値以上であるか、エンジン回転速度が上限値以上であるか、の何れかの場合には、運転モードをストイキモードに変更して、触媒へのNOx吸蔵負担を回避する(ステップS60)。   First, it is determined whether or not the lean continuation time (super-lean mode continuation time) is equal to or greater than a predetermined time set in advance (step S10). Is equal to or longer than a predetermined time, it is determined whether or not there is an acceleration request to the vehicle based on whether or not the idle switch is on (step S20). If there is no acceleration request to the vehicle, it is determined whether or not the vehicle speed is less than or equal to a preset upper limit value (step S30). If the vehicle speed is less than or equal to the upper limit value, is the engine speed less than or equal to a preset upper limit value? It is determined whether or not (step S40). Here, if the engine speed is equal to or lower than the upper limit value, NOx purge is performed (step S50). Even if the lean duration time exceeds the predetermined time, there is a request for acceleration to the vehicle, the vehicle speed is higher than the upper limit value, or the engine speed is higher than the upper limit value. Then, the operation mode is changed to the stoichiometric mode to avoid the NOx occlusion burden on the catalyst (step S60).

また、車両の走行時には、例えば図3のタイムチャートに示すように、各パラメータ[A/F(空燃比),リーン継続時間,モードフラグ(運転モード),Ne(エンジン回転速度),アイドルスイッチ,車速]の状態に応じて、NOxパージが実施される。つまり、リーン運転が実施されてリーン継続時間が増加していき、時刻t1でリーン継続時間が所定時間に達したが、車両への加速要求が生じている場合、NOxパージをすぐには実施しないで、運転モードをストイキに変更し、NOxパージ条件が成立するのを待つ。その後、時刻t2で、(i)車両への加速要求がなく(アイドルスイッチがオン)、(ii)車速が低く(上限値以下)、(iii)エンジン回転速度が低い(上限値以下)、というNOxパージ条件が成立したら、NOxパージを実施する。この例では、NOxパージ完了後も車両への加速要求がないため、リーンモードに復帰して、再びリーン継続時間がカウントされている。   When the vehicle travels, for example, as shown in the time chart of FIG. 3, each parameter [A / F (air / fuel ratio), lean duration, mode flag (operation mode), Ne (engine speed), idle switch, The NOx purge is performed according to the state of the vehicle speed. In other words, when the lean operation is performed and the lean continuation time increases and the lean continuation time reaches the predetermined time at time t1, the NOx purge is not performed immediately when the acceleration request to the vehicle is generated. Then, the operation mode is changed to stoichiometric and waits for the NOx purge condition to be satisfied. After that, at time t2, (i) there is no acceleration request to the vehicle (idle switch is on), (ii) the vehicle speed is low (below the upper limit value), and (iii) the engine speed is low (below the upper limit value). When the NOx purge condition is satisfied, the NOx purge is performed. In this example, there is no acceleration request to the vehicle even after completion of the NOx purge, so the lean continuation time is counted again after returning to the lean mode.

このようにして、リーン継続時間が所定時間以上になった(NOx吸蔵量が飽和状態領域に達した)場合に、(i)車両への加速要求がなく、(ii)車速が低く(上限値以下)、(iii)エンジン回転速度が低い(上限値以下)、という3条件が成立したら、吸気流量が低流量状態にあると判断することができ、この吸気流量が低流量状態にあることを条件に、NOxパージを実施するので、例えば車両の加速中のように、エンジン出力が要求されこれに応じて吸気流量が大きくされる場合には、NOxパージが行なわれなくなる。   In this way, when the lean continuation time becomes equal to or longer than the predetermined time (NOx occlusion amount reaches the saturation state), (i) there is no acceleration request to the vehicle, and (ii) the vehicle speed is low (upper limit value) (Iii) (iii) If the engine speed is low (below the upper limit value), it can be determined that the intake flow rate is in the low flow state, and the intake flow rate is in the low flow state. Since the NOx purge is performed as a condition, the NOx purge is not performed when the engine output is required and the intake air flow rate is increased accordingly, for example, during acceleration of the vehicle.

したがって、吸気流量が大きい場合、これに伴って多くの燃料が供給されるため、NOxパージのためのリッチスパイク時に多量の燃料供給が要求され、燃費上不利となるが、このような事態が回避される。また、吸気流量が大きい場合には排気流量も大きくなり、触媒と排ガスとの接触時間が短くなって、触媒による排ガスの反応が不十分になって、NOxパージで使われるCOと吸蔵されたNOxとの置換反応やNOxの還元反応が十分に生じにくくなり、排ガス浄化上も不利になるが、このような事態も回避される。   Therefore, when the intake air flow rate is large, a large amount of fuel is supplied along with this, so a large amount of fuel supply is required during a rich spike for NOx purge, which is disadvantageous in terms of fuel consumption. Is done. In addition, when the intake air flow rate is large, the exhaust gas flow rate also increases, the contact time between the catalyst and the exhaust gas becomes short, the reaction of the exhaust gas by the catalyst becomes insufficient, and the NOx occluded with CO used in the NOx purge. However, such a situation is also avoided, although the substitution reaction with NOx and the reduction reaction of NOx are less likely to occur and the exhaust gas purification is disadvantageous.

この結果、NOxパージの際のリッチスパイク(空燃比のリッチ化)に伴う燃料増量を抑制することができ、NOxパージのための燃費悪化を抑制することができる。また、排気流量も抑えられ、触媒と排ガスとの接触時間を長く確保して、NOxパージにかかる置換反応や還元反応を十分に行なうことができるようになって、NOxパージを効率よく行なえるため、排ガス浄化上も有利になる。   As a result, it is possible to suppress the fuel increase accompanying the rich spike (rich air-fuel ratio) during the NOx purge, and to suppress the deterioration of fuel consumption due to the NOx purge. In addition, the exhaust gas flow rate can be suppressed, the contact time between the catalyst and the exhaust gas can be ensured for a long time, and the substitution reaction and the reduction reaction for the NOx purge can be sufficiently performed, so that the NOx purge can be performed efficiently. Also, the exhaust gas purification is advantageous.

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
例えば、本実施形態では、車速及びエンジン回転速度の条件をそれぞれの上限値以下であることと設定したが、車速及びエンジン回転速度の条件にそれぞれ下限値を追加し、車速及びエンジン回転速度の条件をそれぞれの下限値からそれぞれの上限値の間であることと設定してもよい。この場合、停止アイドル時におけるNOxパージが回避され、アイドル時におけるリーン運転時間の短縮が回避できるため、燃費の悪化を防止することができる。
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to such embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, in the present embodiment, the vehicle speed and the engine rotational speed conditions are set to be equal to or less than the respective upper limit values. However, the vehicle speed and the engine rotational speed condition are added to the vehicle speed and the engine rotational speed condition, respectively. May be set to be between each lower limit value and each upper limit value. In this case, NOx purge during idle idling is avoided, and shortening of the lean operation time during idling can be avoided, so that deterioration of fuel consumption can be prevented.

また、リーン継続時間が所定時間以上になった(NOx吸蔵量が飽和状態領域に達した)場合であっても、吸気流量が低流量状態にあると判断されなければ、NOxパージを実施しないので、NOxパージが大きく遅れてしまう場合を考慮して、リーン継続時間が所定時間以上になったら、その後時間経過と共に、吸気流量が低流量状態にあるか否かの判定条件を緩和するようにしてもよい。この条件緩和とは、吸気流量が低流量であるか否かの判定基準を、比較的高め(流量が多め)に変更することで、例えば、車速或いはエンジン回転速度の上限値を大きくすることで、実施できる。   Further, even if the lean continuation time is equal to or longer than the predetermined time (the NOx occlusion amount has reached the saturation state region), the NOx purge is not performed unless it is determined that the intake flow rate is in the low flow state. In consideration of the case where the NOx purge is greatly delayed, the condition for determining whether or not the intake flow rate is in a low flow rate state is gradually reduced with the passage of time after the lean continuation time exceeds a predetermined time. Also good. This relaxation of conditions is, for example, by increasing the upper limit value of the vehicle speed or engine speed by changing the criterion for determining whether or not the intake flow rate is low to a relatively high value (a larger flow rate). Can be implemented.

この場合、リーン継続時間が所定時間以上になってから予め設定された時間以上の間、吸気流量が低流量状態にならなければ、車速或いはエンジン回転速度の上限値をより大きいものに変更する手法や、リーン継続時間が所定時間以上になったら、時間経過に応じて、車速或いはエンジン回転速度の上限値を徐々に(連続的であっても段階的であってもよい)大きいものに変更する手法などが考えられる。   In this case, a method of changing the upper limit value of the vehicle speed or the engine rotational speed to a larger value if the intake air flow rate does not become a low flow state for a predetermined time or longer after the lean continuation time exceeds the predetermined time. Or, when the lean continuation time exceeds a predetermined time, the upper limit value of the vehicle speed or engine speed is gradually changed to a larger one (either continuous or stepwise) as time elapses. Techniques can be considered.

本発明の一実施形態としての吸蔵型NOx触媒付き内燃機関を示す構成図である。1 is a configuration diagram showing an internal combustion engine with a storage-type NOx catalyst as one embodiment of the present invention. FIG. 本発明の一実施形態としての吸蔵型NOx触媒付き内燃機関による制御を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the control by the internal combustion engine with an occlusion type NOx catalyst as one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態としての吸蔵型NOx触媒付き内燃機関による制御を説明するタイムチャートである。It is a time chart explaining the control by the internal combustion engine with a storage type NOx catalyst as one embodiment of the present invention. 本発明の課題を説明するタイムチャートである。It is a time chart explaining the subject of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

11 エンジン
23 排気浄化触媒装置
25 吸蔵型NOx触媒
28 ECU(電子コントロールユニット)
28a 運転モード設定手段
28b NOxパージ制御手段
28c NOx吸蔵状態判定手段
28d 吸気流量状態判定手段

DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Engine 23 Exhaust purification catalyst apparatus 25 Occlusion type NOx catalyst 28 ECU (electronic control unit)
28a Operation mode setting means 28b NOx purge control means 28c NOx occlusion state determination means 28d Intake flow rate state determination means

Claims (5)

吸蔵型NOx触媒と、空燃比をリッチ化してNOxパージを行なうNOxパージ制御手段とをそなえた車両用内燃機関において、
吸気流量が低流量状態であるか否かを判定する吸気流量状態判定手段をそなえ、
該NOxパージ制御手段は、吸蔵型NOx浄化触媒のNOx吸蔵状態がNOxパージ状態に達したことと、該吸気流量状態判定手段により吸気流量が低流量状態であると判定されたこととを条件に、該NOxパージを実施する
ことを特徴とする、吸蔵型NOx触媒付き車両用内燃機関。
In an internal combustion engine for a vehicle comprising an NOx storage type catalyst and NOx purge control means for performing NOx purge by enriching the air-fuel ratio,
Intake flow rate state determining means for determining whether or not the intake flow rate is in a low flow rate state,
The NOx purge control means is provided on the condition that the NOx occlusion state of the storage type NOx purification catalyst has reached the NOx purge state, and that the intake flow rate determination means has determined that the intake flow rate is a low flow rate state. An internal combustion engine for a vehicle with an occlusion-type NOx catalyst, wherein the NOx purge is performed.
該吸気流量状態判定手段は、該車両への加速要求がなく、且つ、エンジン回転速度が予め設定された上限値以下の場合に、吸気流量が低流量状態であると判定する
ことを特徴とする、請求項1記載の吸蔵型NOx触媒付き車両用内燃機関。
The intake flow rate state determining means determines that the intake flow rate is in a low flow rate state when there is no acceleration request to the vehicle and the engine speed is equal to or lower than a preset upper limit value. An internal combustion engine for a vehicle with an occlusion type NOx catalyst according to claim 1.
該吸気流量状態判定手段は、吸気流量に対応したパラメータ値を判定基準値と比較することにより吸気流量が低流量状態であるか否かを判定するように構成され、
吸蔵型NOx浄化触媒のNOx吸蔵状態がNOxパージ状態に達しても、該吸気流量状態判定手段により吸気流量が低流量状態であると判定されない場合には、比較的流量が多くても低流量判定がなされるように、時間経過に応じて該判定基準値を変更する
ことを特徴とする、請求項1又は2記載の吸蔵型NOx触媒付き車両用内燃機関。
The intake flow rate state determining means is configured to determine whether or not the intake flow rate is in a low flow rate state by comparing a parameter value corresponding to the intake flow rate with a determination reference value,
Even if the NOx occlusion state of the storage type NOx purification catalyst reaches the NOx purge state, if the intake flow rate state determining means does not determine that the intake air flow rate is in the low flow rate state, the low flow rate determination is made even if the flow rate is relatively high. The internal combustion engine for a vehicle with an occlusion-type NOx catalyst according to claim 1 or 2, wherein the determination reference value is changed as time elapses.
該車両用内燃機関は、空燃比を理論空燃比よりもリーン化して燃焼を行なうリーン運転を実施可能に構成され、
該NOxパージ制御手段では、該リーン運転が予め設定された所定時間以上継続されたら該吸蔵型NOx浄化触媒のNOx吸蔵状態がNOxパージ状態に達したものと判定する
ことを特徴とする、請求項1〜3の何れか1項に記載の吸蔵型NOx触媒付き車両用内燃機関。
The vehicle internal combustion engine is configured to be able to perform a lean operation in which combustion is performed with the air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio,
The NOx purge control means determines that the NOx occlusion state of the occlusion-type NOx purification catalyst has reached a NOx purge state when the lean operation is continued for a preset predetermined time or more. The internal combustion engine for vehicles with an occlusion type NOx catalyst of any one of 1-3.
該NOxパージ状態とは、該吸蔵型NOx浄化触媒のNOx吸蔵量の推定値が吸蔵飽和量に達した状態又は吸蔵飽和量に対して所定の範囲内に接近した状態である
ことを特徴とする、請求項4記載の吸蔵型NOx触媒付き車両用内燃機関。

The NOx purge state is a state in which the estimated value of the NOx storage amount of the storage-type NOx purification catalyst has reached the storage saturation amount or a state close to a predetermined range with respect to the storage saturation amount. An internal combustion engine for a vehicle with a storage type NOx catalyst according to claim 4.

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