JP2006233837A - Exhaust gas purification system of hydrogen-used internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、水素利用内燃機関から排出される排気ガスを浄化する水素利用内燃機関の排気浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust gas purification apparatus for a hydrogen-using internal combustion engine that purifies exhaust gas discharged from a hydrogen-using internal combustion engine.
燃費を向上させるため、理論空燃比よりも希薄な空燃比で燃料を燃焼させるリーンバーンエンジンが知られている。リーンバーンエンジンには、リーン燃焼時に排出されるNOxを吸蔵するNOx触媒が設けられている。 In order to improve fuel efficiency, a lean burn engine is known in which fuel is burned at an air / fuel ratio that is leaner than the stoichiometric air / fuel ratio. The lean burn engine is provided with a NOx catalyst for storing NOx discharged during lean combustion.
しかし、このNOx触媒のNOx吸蔵容量には限界がある。このため、NOx吸蔵限界に近づいたときには、排気ガスの空燃比がリッチになるように、ストイキ燃焼よりも多い量の燃料を供給するリッチスパイク制御が行われる。これにより、排気ガスに含まれる未燃燃料が還元剤となり、NOx触媒に吸蔵されたNOxが還元される。その結果、NOx触媒の吸蔵容量が回復する。 However, the NOx storage capacity of this NOx catalyst has a limit. For this reason, when the NOx storage limit is approached, rich spike control is performed in which a larger amount of fuel than the stoichiometric combustion is supplied so that the air-fuel ratio of the exhaust gas becomes rich. Thereby, the unburned fuel contained in the exhaust gas serves as a reducing agent, and NOx stored in the NOx catalyst is reduced. As a result, the storage capacity of the NOx catalyst is recovered.
また、NOx触媒の吸蔵容量を回復させるため、NOx触媒上流に還元剤として水素を供給する排気浄化装置が開示されている(例えば、特許文献1参照)。しかし、触媒上流に水素を供給するための装置を別途設ける必要がある。ところで、燃焼促進剤としての水素をガソリンに添加する水素利用内燃機関が知られている。この水素利用内燃機関の水素供給システムを流用することにより、水素をNOx触媒上流に供給することが考えられる。 In addition, an exhaust purification device that supplies hydrogen as a reducing agent upstream of the NOx catalyst in order to recover the storage capacity of the NOx catalyst has been disclosed (see, for example, Patent Document 1). However, it is necessary to separately provide a device for supplying hydrogen upstream of the catalyst. By the way, a hydrogen-based internal combustion engine that adds hydrogen as a combustion accelerator to gasoline is known. It is conceivable to supply hydrogen upstream of the NOx catalyst by diverting the hydrogen supply system of this hydrogen-utilizing internal combustion engine.
しかしながら、上記水素利用内燃機関を用いたとしても、燃焼室内で水素を無駄に燃焼させてしまう可能性がある。車輌における水素の搭載量は水素タンクのサイズによって制限される。また、車上で燃料の改質反応もしくは脱水素反応により水素を生成することもできるが、この場合も多量の水素を生成することは難しい。よって、NOx還元剤としての水素の消費量をできるだけ抑える必要がある。 However, even if the above-described hydrogen-utilizing internal combustion engine is used, there is a possibility that hydrogen may be wasted in the combustion chamber. The amount of hydrogen loaded in the vehicle is limited by the size of the hydrogen tank. In addition, hydrogen can be generated on the vehicle by a fuel reforming reaction or dehydrogenation reaction, but in this case as well, it is difficult to generate a large amount of hydrogen. Therefore, it is necessary to suppress the consumption of hydrogen as a NOx reducing agent as much as possible.
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、NOx還元剤としての水素の消費量を抑制可能な水素利用内燃機関の排気浄化装置を提供することを目的とする。また、この発明は、NOxの還元処理とNOx触媒の昇温制御を同時に実行可能な水素利用内燃機関の排気浄化装置を提供することも目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an exhaust purification device for a hydrogen-using internal combustion engine that can suppress the consumption of hydrogen as a NOx reducing agent. Another object of the present invention is to provide an exhaust purification device for a hydrogen-using internal combustion engine that can simultaneously perform NOx reduction processing and NOx catalyst temperature increase control.
第1の発明は、上記の目的を達成するため、非水素燃料と水素を燃料として運転可能な水素利用内燃機関の排気浄化装置であって、
燃焼室に非水素燃料を供給する非水素燃料供給手段と、
前記燃焼室と連通する排気通路に設けられ、排気ガス中のNOxを吸蔵するNOx触媒と、
前記NOx触媒に吸蔵されたNOxを還元するための水素を前記燃焼室内に直接供給する水素供給手段と、
前記燃焼室で非水素燃料を燃焼させた後の膨張行程又は排気行程において、前記燃焼室から排出される排気ガスの空燃比がリッチになるように、前記水素供給手段により水素を供給させる制御を行う制御手段とを備えたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, a first invention is an exhaust purification device for a hydrogen-using internal combustion engine that can be operated using non-hydrogen fuel and hydrogen as fuel,
Non-hydrogen fuel supply means for supplying non-hydrogen fuel to the combustion chamber;
A NOx catalyst provided in an exhaust passage communicating with the combustion chamber and storing NOx in the exhaust gas;
Hydrogen supply means for directly supplying hydrogen into the combustion chamber for reducing NOx stored in the NOx catalyst;
In the expansion stroke or exhaust stroke after the non-hydrogen fuel is burned in the combustion chamber, the hydrogen supply means supplies hydrogen so that the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from the combustion chamber becomes rich. And a control means for performing.
また、第2の発明は、第1の発明において、前記制御手段は、吸入空気量に対する非水素燃料の割合がストイキ燃焼に必要な割合以上になるように、前記非水素燃料供給手段により非水素燃料を供給させる制御を行うものであることを特徴とする。 Further, according to a second aspect, in the first aspect, the control means uses the non-hydrogen fuel supply means to remove the non-hydrogen from the non-hydrogen fuel supply means so that the ratio of the non-hydrogen fuel to the intake air amount is equal to or higher than the ratio required for stoichiometric combustion. It is characterized by performing control for supplying fuel.
また、第3の発明は、第1の発明において、前記NOx触媒の温度を検出する触媒温度検出手段を更に備え、
前記制御手段は、NOx触媒温度が所定値よりも低い場合に、吸入空気量に対する非水素燃料の割合がストイキ燃焼に必要な割合よりも小さくなるように、前記非水素燃料供給手段により非水素燃料を供給させる制御を行うものであることを特徴とする。
The third invention further comprises catalyst temperature detecting means for detecting the temperature of the NOx catalyst in the first invention,
The non-hydrogen fuel supply means controls the non-hydrogen fuel supply means so that when the NOx catalyst temperature is lower than a predetermined value, the ratio of the non-hydrogen fuel to the intake air amount is smaller than the ratio required for stoichiometric combustion. It is characterized by carrying out control to supply.
また、第4の発明は、第1から第3の発明において、前記NOx触媒に吸蔵されたNOx吸蔵量を算出する吸蔵量算出手段を更に備え、
前記制御手段は、算出されたNOx吸蔵量が所定値以上である場合に、前記制御を行うものであることを特徴とする。
Further, a fourth invention further comprises a storage amount calculating means for calculating a NOx storage amount stored in the NOx catalyst in the first to third inventions,
The control means performs the control when the calculated NOx occlusion amount is a predetermined value or more.
第1の発明によれば、新たな設備を設けることなく、高いNOx還元性を有する水素をNOx触媒に供給することができる。さらに、NOx還元用の水素を膨張行程又は排気行程で供給することにより、燃焼室内で水素を燃焼させることなくNOx触媒に供給することができる。よって、NOx還元剤としての水素の消費量を抑制することができる。 According to the first aspect of the present invention, hydrogen having high NOx reducing ability can be supplied to the NOx catalyst without providing new equipment. Furthermore, by supplying hydrogen for NOx reduction in the expansion stroke or exhaust stroke, hydrogen can be supplied to the NOx catalyst without burning in the combustion chamber. Therefore, the consumption of hydrogen as a NOx reducing agent can be suppressed.
第2の発明によれば、吸入空気量に対する非水素燃料の供給割合をストイキもしくはリッチにすることにより、未燃酸素の発生を防ぐことができ、NOx触媒への未燃酸素の供給を防ぐことができる。よって、NOx触媒において全ての水素をNOx還元に用いることができ、水素の消費量を抑制することができる。 According to the second invention, by making the supply ratio of the non-hydrogen fuel to the intake air amount stoichiometric or rich, the generation of unburned oxygen can be prevented, and the supply of unburned oxygen to the NOx catalyst can be prevented. Can do. Therefore, all hydrogen in the NOx catalyst can be used for NOx reduction, and hydrogen consumption can be suppressed.
第3の発明によれば、NOx触媒温度が低い場合には、吸入空気量に対する非水素燃料の供給割合をリーンにすることにより、未燃酸素をNOx触媒に供給することができる。さらに、水素を燃焼室内で燃焼させずにNOx触媒に供給することができる。よって、NOx触媒において水素の一部と未燃酸素を反応させることによりNOx触媒の温度を昇温させることができる。また、NOx触媒の昇温に寄与しない残りの水素は、NOxの還元剤として用いることができる。従って、NOxの還元処理と、NOx触媒温度の昇温制御とを同時に実行することができる。 According to the third invention, when the NOx catalyst temperature is low, unburned oxygen can be supplied to the NOx catalyst by making the supply ratio of the non-hydrogen fuel to the intake air amount lean. Furthermore, hydrogen can be supplied to the NOx catalyst without burning in the combustion chamber. Therefore, the temperature of the NOx catalyst can be raised by reacting a part of hydrogen with unburned oxygen in the NOx catalyst. The remaining hydrogen that does not contribute to the temperature rise of the NOx catalyst can be used as a NOx reducing agent. Therefore, NOx reduction processing and NOx catalyst temperature increase control can be executed simultaneously.
第4の発明によれば、NOx吸蔵量に応じてNOxの還元処理を効率的に行うことができる。 According to the fourth invention, it is possible to efficiently perform the NOx reduction process according to the NOx occlusion amount.
以下、図面を参照してこの発明の実施の形態について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the element which is common in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
実施の形態.
[システム構成の説明]
図1は、本発明の実施の形態のシステム構成を説明するための図である。図1に示すように、本実施の形態のシステムは、内燃機関10を備えている。内燃機関10は、燃焼室11内に非水素燃料であるガソリンを噴射する燃料噴射弁36と、燃焼室11内に水素を噴射する水素噴射弁44とを備えている。燃料噴射弁36は、燃料通路32を介して燃料タンク30に連通している。燃料通路32の途中には、ポンプ34が設けられている。水素噴射弁44は、水素通路42を介して水素タンク40に連通している。水素タンク40には、圧縮水素が蓄えられている。内燃機関10は、燃焼室11内の混合気に点火するための点火プラグ18を備えている。
Embodiment.
[Description of system configuration]
FIG. 1 is a diagram for explaining a system configuration according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the system of the present embodiment includes an
燃焼室11には、吸気弁16を介して吸気通路12が連通している。吸気通路12の途中には、スロットルバルブ14が設けられている。吸気通路12におけるスロットルバルブ14の上流には、エアフロメータ15が設けられている。エアフロメータ15は、内燃機関10に流入する吸入空気量Gaを検知するように構成されている。
An
また、燃焼室11には、排気弁20を介して排気通路22が連通している。排気通路22には、三元触媒24が設けられ、該三元触媒24の下流にはNOx触媒26が設けられている。
An
三元触媒24の上流には空燃比センサ23が設けられている。空燃比センサ23は、排気空燃比を検出するように構成されている。三元触媒24とNOx触媒26の間には酸素センサ25が設けられている。酸素センサ25は、空燃比がリッチであるかリーンであるかに応じて信号を発するように構成されている。
An air-fuel ratio sensor 23 is provided upstream of the three-
NOx触媒26には、該NOx触媒26の温度を検出するNOx触媒温度センサ27が設けられている。NOx触媒26の下流には、排気ガス中のNOx濃度を検出するNOxセンサ28が設けられている。
The
図1に示すシステムは、ECU(Electronic Control Unit)50を備えている。上述したスロットルバルブ14、エアフローメータ15、吸気弁16、排気弁20、点火プラグ18、空燃比センサ23、酸素センサ25、NOx触媒温度センサ27、NOxセンサ28、ポンプ34、燃料噴射弁36及び水素噴射弁44等はECU50に接続されており、ECU50によりそれぞれ制御されている。ECU50は、燃料噴射制御や点火時期制御のような内燃機関10の全体の制御を実行する。
また、ECU50は、図示しないクランクシャフトに設けられたクランク角センサ19の検出信号に基づき、機関回転数NEを算出することができる。
また、ECU50は、公知の手法によりNOx触媒26のNOx吸蔵量を算出することができる。例えば、ECU50は、車輌の運転状態(例えば、機関回転数NE、排気空燃比等)に基づき、内燃機関10から排出されるNOx量を算出し、該算出したNOx量を積算することによりNOx吸蔵量を算出することができる。
The system shown in FIG. 1 includes an ECU (Electronic Control Unit) 50. The above-described
Further, the
Further, the
[実施の形態の特徴]
次に、本実施の形態における上記システムの動作について説明する。
上記システムにおいて、水素噴射弁44から燃焼室11内に水素を噴射することができ、燃焼噴射弁36から燃焼室11内にガソリンを噴射することができる。よって、上記システムによれば、水素添加リーン燃焼運転を実行することができる。
また、上記システムによれば、成層燃焼によるリーン燃焼運転や、均一燃焼によるリーン燃焼運転を実行することができる。これらのリーン燃焼運転時には、内燃機関10から排出される排気ガス中に含まれるNOxを三元触媒24によって効率的に浄化することができない。このため、三元触媒24を通過したNOxは、NOx触媒26によって捕捉される。但し、NOx触媒26のNOx吸蔵容量は有限である。よって、NOx触媒26に吸蔵されたNOxの量がNOx吸蔵容量に近づいてきたときには、NOxを還元することにより、NOx触媒26の吸蔵容量を回復させる必要がある。
[Features of the embodiment]
Next, the operation of the system in this embodiment will be described.
In the above system, hydrogen can be injected into the
Moreover, according to the said system, the lean combustion operation by stratified combustion and the lean combustion operation by uniform combustion can be performed. During these lean combustion operations, NOx contained in the exhaust gas discharged from the
本実施の形態では、高い還元性を有する水素をNOx還元剤として用いる。すなわち、水素を還元剤とするリッチスパイク制御を実行することにより、NOx触媒26の吸蔵容量を回復させる。しかし、車上に搭載できる水素の量は有限であり、車上で多量の水素を生成することも難しい。よって、NOx還元に用いる水素の量を出来る限り抑える必要がある。ところが、ガソリン等の非水素燃料と比べて水素は燃焼しやすい性質を有する。従って、ガソリンと同時に水素を供給しても、水素は燃焼してしまう。
In the present embodiment, hydrogen having high reducibility is used as the NOx reducing agent. That is, the storage capacity of the
本実施の形態では、水素を燃焼させることなく、効率良くNOx触媒26に供給する。具体的には、ガソリンのみでストイキ燃焼を行い、その燃焼後の排気行程時に水素噴射弁44から水素を燃焼室11内に噴射する。燃焼室11に噴射された水素は、燃焼することなく排気通路22に送られ、効率よくNOx触媒26に供給される。NOx触媒26において、供給された水素によりNOxがN2に還元され、放出される。その結果、NOx触媒26の吸蔵容量が回復する。
In the present embodiment, hydrogen is efficiently supplied to the
ところで、リーン燃焼運転時の排気ガスの温度は一般的に低いことが知られている。このため、リーン燃焼運転中にNOx触媒26の温度が低下する場合がある。また、その他の要因で、NOx触媒26の温度が低下する場合もある。NOx触媒26は、温度が低下すると不活性になるため、NOxを効率よく捕捉することができなくなる。よって、NOx触媒26の温度が低下した場合には、早期に触媒温度を昇温させる必要がある。
By the way, it is known that the temperature of the exhaust gas during the lean combustion operation is generally low. For this reason, the temperature of the
そこで、本実施の形態では、NOx触媒26の温度が低下した場合には、NOx触媒26において、燃焼室11で燃焼せずに排出された未燃の酸素(以下「未燃酸素」という。)と水素とを反応させる。この反応は、発熱反応であるため、NOx触媒26の温度を昇温させることができる。具体的には、吸入空気量に対するガソリンの噴射量の割合をストイキ燃焼に必要な割合(以下「ストイキレベル」という。)よりも小さくすることにより、燃焼室11からNOx触媒26に未燃酸素が供給されるようにする。さらに、この未燃酸素と反応して触媒温度昇温に寄与する量の水素を、上記NOx還元に必要な量の水素と共に噴射する。
Therefore, in the present embodiment, when the temperature of the
すなわち、NOx触媒26の温度が低下した場合には、上記ガソリンの噴射量の割合を小さくすることにより未燃酸素を生じさせ、この未燃酸素と反応させる分だけ余分に水素を噴射する。これにより、NOx触媒26の吸蔵容量を回復させることができると共に、NOx触媒26の温度を昇温させることができる。
That is, when the temperature of the
[実施の形態における具体的処理]
図2は、本実施の形態においてECU50が実行するルーチンのフローチャートである。図2に示すルーチンによれば、リーン燃焼運転時に、先ず、NOx触媒26に吸蔵されているNOxの量を算出する(ステップ100)。
[Specific processing in the embodiment]
FIG. 2 is a flowchart of a routine executed by
次に、算出されたNOx吸蔵量が所定値よりも小さいか否かが判別される(ステップ102)。このステップ102でNOx吸蔵量が所定値よりも小さいと判別された場合には、NOx触媒26の吸蔵容量を回復させる必要がないと判断される。すなわち、水素を用いたリッチスパイクを実行する必要がないと判断される。この場合、ECU50は、リーン燃焼運転を継続する(ステップ104)。
Next, it is determined whether or not the calculated NOx occlusion amount is smaller than a predetermined value (step 102). If it is determined in
一方、ステップ102でNOx吸蔵量が所定値以上であると判別された場合には、NOx触媒26の吸蔵容量を回復させる必要があると判断される。この場合、以下に述べるようにNOx触媒温度に応じて、水素リッチスパイクが実行される。
On the other hand, if it is determined in
先ず、NOx触媒26の温度が所定値よりも低いか否かが判別される(ステップ106)。このステップ106でNOx触媒温度が所定値よりも低いと判別された場合には、NOx触媒26を活性化させるため触媒温度を昇温させる必要があると判断される。この場合、ECU50は、NOx還元と、NOx触媒の昇温処理とを同時に実行する(ステップ108)。
具体的には、図3に示すように、ストイキレベルよりも小さい割合(すなわちリーン)でガソリンを燃料噴射弁36から燃焼室11内に噴射する。これにより、ガソリンが燃焼した後の排気行程時に、燃焼室11から未燃酸素が排出され、NOx触媒26に供給される。さらに、この排気行程時に、水素噴射弁44から燃焼室11内に水素を噴射する。ここで、水素の噴射量は、図3に示すように、上記未燃酸素と反応してNOx触媒26の昇温に寄与するのに必要な量と、NOxを還元するのに必要な量との合計である。
その結果、NOx触媒26において未燃酸素と水素とが発熱反応することによりNOx触媒26の温度が昇温すると共に、NOxが水素により還元されてNOx触媒26の吸蔵容量が回復する。
First, it is determined whether or not the temperature of the
Specifically, as shown in FIG. 3, gasoline is injected into the
As a result, the temperature of the
一方、ステップ106でNOx触媒温度が所定値以上であると判別された場合には、ECU50は、NOx還元のみを実行する(ステップ110)。具体的には、図4に示すように、ストイキレベル以上の割合(すなわちストイキ又はリッチ)でガソリンを燃料噴射弁36から燃焼室11内に噴射する。このとき、混合気中の酸素は全て燃焼に用いられるため、ガソリンが燃焼した後の排気行程時に、燃焼室11から未燃酸素が排出されない。この排気行程時に、水素噴射弁44から燃焼室11内に水素を噴射する。ここで、水素の噴射量は、図4に示すように、NOxを還元するのに必要な量で足りる。すなわち、未燃酸素がNOx触媒26に供給されないため、水素が触媒床温昇温のために消費されない。これにより、NOxが水素により還元されてNOx触媒26の吸蔵容量が回復する。
On the other hand, when it is determined in
次回以降、本ルーチンが起動されると、NOx吸蔵量が所定値以上であり、かつ、NOx触媒温度が所定値よりも低い場合には、NOx還元と同時に触媒昇温が実行される。また、NOx吸蔵量が所定値以上であり、かつ、NOx触媒温度が所定値以上である場合には、NOx還元が実行される。 When this routine is started after the next time, when the NOx occlusion amount is equal to or greater than a predetermined value and the NOx catalyst temperature is lower than the predetermined value, the catalyst temperature is increased simultaneously with the NOx reduction. Further, when the NOx occlusion amount is not less than a predetermined value and the NOx catalyst temperature is not less than the predetermined value, NOx reduction is executed.
以上説明したように、図2に示すルーチンによれば、ガソリン燃焼後の排気行程時に水素を燃焼室11内に噴射することにより、燃焼室11内で水素を燃焼させることなくNOx触媒26に供給することができる。よって、無駄な水素の燃焼を防ぐことができるため、水素の消費量を抑制することができる。
また、NOx触媒26の温度が低い場合には、NOx触媒26に未燃酸素を供給し、該未燃酸素と水素の一部を反応させることにより、NOx触媒温度を昇温させることができる。よって、NOx触媒26の吸蔵容量の回復と、NOx触媒26の昇温とを同時に実行することができる。
As described above, according to the routine shown in FIG. 2, hydrogen is injected into the
Further, when the temperature of the
ところで、本実施の形態ではガソリンを燃料噴射弁36から燃焼室11内に直接噴射するシステムについて説明したが、ガソリンを吸気通路12の吸気ポートに噴射するシステムを用いてもよい。さらに、ガソリンをポート噴射及び筒内噴射可能なシステムを用いてもよい。この場合も、上記実施の形態1と同様の効果が得られる。
In the present embodiment, the system for directly injecting gasoline into the
また、本実施の形態では、水素タンク40から水素を供給するシステムについて説明したが、車上で燃料を改質反応もしくは脱水素反応させることにより水素を生成するシステムを用いてもよい。
In the present embodiment, the system for supplying hydrogen from the
また、本実施の形態では、燃焼室11でガソリンを燃焼させた後の排気行程でNOx還元剤としての水素を噴射するシステムについて説明したが、膨張行程で水素を噴射するシステムを用いてもよい。
In the present embodiment, a system for injecting hydrogen as a NOx reducing agent in the exhaust stroke after gasoline is burned in the
また、本実施の形態では、算出したNOx吸蔵量に応じてリッチスパイク制御を実行するシステムについて説明したが、NOxセンサ28により検出されたNOx濃度に応じてリッチスパイク制御を実行するシステムを用いてもよい。
Further, in the present embodiment, the system that executes rich spike control according to the calculated NOx occlusion amount has been described. However, the system that executes rich spike control according to the NOx concentration detected by the
また、本実施の形態では、三元触媒24とNOx触媒26とを直列に設けたシステムについて説明したが、三元触媒24を設けていないシステムを用いてもよい。
また、排気通路22に設けたマニホールドによりNOx触媒26と三元触媒24を並列に設けたシステムを用いてもよい。この場合、バルブ等の操作により三元触媒24を使用せず、NOx触媒26を使用するようにすれば、三元触媒24を省略したシステムと同様のシステム構成が達成できる。
In the present embodiment, a system in which the three-
Alternatively, a system in which the
なお、本実施の形態においては、ECU50が、ステップ108又はステップ110の処理を実行することにより第1の発明における「制御手段」が、ステップ110の処理を実行することにより第2の発明における「制御手段」が、ステップ106及びステップ108の処理を実行することにより第3の発明における「制御手段」が、ステップ100の処理を実行することにより第4の発明における「吸蔵量算出手段」が、それぞれ実現されている。
In the present embodiment, the
10 内燃機関
11 燃焼室
12 吸気通路
14 スロットルバルブ
15 エアフロメータ
16 吸気弁
18 点火プラグ
19 クランク角センサ
20 排気弁
22 排気通路
23 空燃比センサ
24 三元触媒
25 酸素センサ
26 NOx触媒
27 NOx触媒温度センサ
28 NOxセンサ
30 燃料タンク
32 通路
34 ポンプ
36 燃焼噴射弁
40 水素タンク
42 通路
44 水素噴射弁
50 ECU(Electronic Control Unit)
DESCRIPTION OF
Claims (4)
燃焼室に非水素燃料を供給する非水素燃料供給手段と、
前記燃焼室と連通する排気通路に設けられ、排気ガス中のNOxを吸蔵するNOx触媒と、
前記NOx触媒に吸蔵されたNOxを還元するための水素を前記燃焼室内に直接供給する水素供給手段と、
前記燃焼室で非水素燃料を燃焼させた後の膨張行程又は排気行程において、前記燃焼室から排出される排気ガスの空燃比がリッチになるように、前記水素供給手段により水素を供給させる制御を行う制御手段とを備えたことを特徴とする水素利用内燃機関の排気浄化装置。 An exhaust purification device for a hydrogen-utilizing internal combustion engine that can be operated using non-hydrogen fuel and hydrogen as fuel,
Non-hydrogen fuel supply means for supplying non-hydrogen fuel to the combustion chamber;
A NOx catalyst provided in an exhaust passage communicating with the combustion chamber and storing NOx in the exhaust gas;
Hydrogen supply means for directly supplying hydrogen into the combustion chamber for reducing NOx stored in the NOx catalyst;
In the expansion stroke or exhaust stroke after the non-hydrogen fuel is burned in the combustion chamber, control is performed to supply hydrogen by the hydrogen supply means so that the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from the combustion chamber becomes rich. And an exhaust emission control device for a hydrogen-utilizing internal combustion engine, comprising:
前記制御手段は、吸入空気量に対する非水素燃料の割合がストイキ燃焼に必要な割合以上になるように、前記非水素燃料供給手段により非水素燃料を供給させる制御を行うものであることを特徴とする水素利用内燃機関の排気浄化装置。 The exhaust gas purification apparatus for a hydrogen-utilizing internal combustion engine according to claim 1,
The control means controls the supply of non-hydrogen fuel by the non-hydrogen fuel supply means so that the ratio of the non-hydrogen fuel to the intake air amount is equal to or higher than the ratio required for stoichiometric combustion. An exhaust purification device for a hydrogen-using internal combustion engine.
前記NOx触媒の温度を検出する触媒温度検出手段を更に備え、
前記制御手段は、NOx触媒温度が所定値よりも低い場合に、吸入空気量に対する非水素燃料の割合がストイキ燃焼に必要な割合よりも小さくなるように、前記非水素燃料供給手段により非水素燃料を供給させる制御を行うものであることを特徴とする水素利用内燃機関の排気浄化装置。 The exhaust gas purification apparatus for a hydrogen-utilizing internal combustion engine according to claim 1,
A catalyst temperature detecting means for detecting the temperature of the NOx catalyst;
The non-hydrogen fuel supply means controls the non-hydrogen fuel supply means so that when the NOx catalyst temperature is lower than a predetermined value, the ratio of the non-hydrogen fuel to the intake air amount is smaller than the ratio required for stoichiometric combustion. An exhaust emission control device for a hydrogen-utilizing internal combustion engine characterized by performing control for supplying the hydrogen.
前記NOx触媒に吸蔵されたNOx吸蔵量を算出する吸蔵量算出手段を更に備え、
前記制御手段は、算出されたNOx吸蔵量が所定値以上である場合に、前記制御を行うものであることを特徴とする水素利用内燃機関の排気浄化装置。 The exhaust gas purification apparatus for a hydrogen-utilizing internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3,
A storage amount calculating means for calculating a storage amount of NOx stored in the NOx catalyst;
The exhaust purification device of a hydrogen-utilizing internal combustion engine, wherein the control means performs the control when the calculated NOx occlusion amount is a predetermined value or more.
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