JP2007009810A - METHOD FOR CONTROLLING SULFUR PURGE OF NOx ELIMINATION SYSTEM AND NOx ELIMINATION SYSTEM - Google Patents

METHOD FOR CONTROLLING SULFUR PURGE OF NOx ELIMINATION SYSTEM AND NOx ELIMINATION SYSTEM Download PDF

Info

Publication number
JP2007009810A
JP2007009810A JP2005191917A JP2005191917A JP2007009810A JP 2007009810 A JP2007009810 A JP 2007009810A JP 2005191917 A JP2005191917 A JP 2005191917A JP 2005191917 A JP2005191917 A JP 2005191917A JP 2007009810 A JP2007009810 A JP 2007009810A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
nox
sulfur purge
exhaust gas
sulfur
nox purification
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2005191917A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takuya Mito
卓也 水戸
Tomoyuki Ito
朝幸 伊藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Isuzu Motors Ltd
Original Assignee
Isuzu Motors Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Isuzu Motors Ltd filed Critical Isuzu Motors Ltd
Priority to JP2005191917A priority Critical patent/JP2007009810A/en
Publication of JP2007009810A publication Critical patent/JP2007009810A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for controlling sulfur purge of an NOx elimination system and the NOx elimination system capable of raising temperature of an NOx elimination catalyst device to a temperature at which sulfur purge can be done in a short period of time at a time of sulfur purge and capable of quickly and efficiently making air fuel ratio of exhaust gas rich enough to perform sulfur purge. <P>SOLUTION: In sulfur purge control for recovering the NOx elimination catalyst device 22 from sulfur poisoning in the NOx elimination system 1 provided with the NOx elimination catalyst device 22 in an exhaust gas passage 3 of an engine E and provided with an exhaust gas throttle valve 9 in the exhaust gas passage 3, an EGR valve 11 is fully opened and the exhaust gas throttle valves 8, 9 are controlled to close during sulfur purge control. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、内燃機関の排気通路にNOx浄化触媒装置と排気絞り弁を備えたNOx浄化システムの硫黄パージ制御方法及びNOx浄化システムに関する。   The present invention relates to a sulfur purge control method and a NOx purification system for a NOx purification system provided with an NOx purification catalyst device and an exhaust throttle valve in an exhaust passage of an internal combustion engine.

自動車に対する排ガス規制は厳しさを増し、エンジン側の技術開発だけでは追いつけない状況となりつつある。そのため、排気ガスを後処理装置によって浄化することが必要不可欠であり、ディーゼルエンジンや一部のガソリンエンジン等の内燃機関や様々な燃焼装置の排気ガス中からNOx(窒素酸化物)を還元除去するためのNOx触媒や、これらの排気ガス中の粒子状物質(パティキュレート・マター:以下、PM)を除去するディーゼルパティキュレートフィルタ装置(以下、DPF装置)について、種々の研究や提案がなされている。   Exhaust gas regulations on automobiles are becoming stricter, and it is becoming a situation that cannot be caught up by technological development on the engine side alone. For this reason, it is indispensable to purify the exhaust gas with an aftertreatment device, and NOx (nitrogen oxide) is reduced and removed from the exhaust gas of internal combustion engines such as diesel engines and some gasoline engines and various combustion devices. Various researches and proposals have been made on NOx catalysts for the purpose and diesel particulate filter devices (hereinafter referred to as DPF devices) that remove particulate matter (hereinafter referred to as PM) in these exhaust gases. .

この中で、NOx低減触媒として、NOx吸蔵還元型触媒、NOx直接還元型触媒、アンモニア選択還元型NOx触媒(Selective Catalystic Reduction:SCR触媒)等が提案されている。   Among these, as NOx reduction catalysts, NOx occlusion reduction type catalysts, NOx direct reduction type catalysts, ammonia selective reduction type NOx catalysts (Selective Catalystic Reduction: SCR catalyst) and the like have been proposed.

NOx吸蔵還元型触媒を担持した装置は、酸化機能を持つ貴金属触媒と、アルカリ金属等のNOx吸蔵機能を持つNOx吸蔵材を担持して構成されており、これらにより、排気ガス中の酸素濃度によってNOx吸蔵とNOx放出・浄化の二つの機能を発揮する。   An apparatus carrying a NOx occlusion reduction type catalyst comprises a noble metal catalyst having an oxidation function and a NOx occlusion material having a NOx occlusion function such as an alkali metal, and thereby, depending on the oxygen concentration in the exhaust gas. Two functions of NOx occlusion and NOx release / purification are demonstrated.

つまり、NOx吸蔵還元型触媒装置に流入する排気ガスの空燃比がリーン状態の場合には、排気ガス中の一酸化窒素が貴金属触媒により酸化されて二酸化窒素となり、この二酸化窒素がNOx吸蔵材に硝酸塩として吸蔵される。一方、排気ガスの空燃比がリッチ状態の場合には、NOx吸蔵材から硝酸塩が分解されてNOxが放出されると共に、このNOxは貴金属触媒の触媒作用により排気ガス中の未燃炭化水素や一酸化炭素などにより窒素に還元される。そのため、NOx吸蔵材のNOx吸蔵能力が飽和に近づくと、排気ガス中の空燃比をリッチ状態にするNOx吸蔵能力回復用の再生制御を行っている。   That is, when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx occlusion reduction type catalyst device is lean, the nitrogen monoxide in the exhaust gas is oxidized by the noble metal catalyst to become nitrogen dioxide, and this nitrogen dioxide becomes the NOx occlusion material. Occluded as nitrate. On the other hand, when the air-fuel ratio of the exhaust gas is in a rich state, nitrate is decomposed from the NOx storage material and NOx is released, and this NOx is caused by unburned hydrocarbons in the exhaust gas due to the catalytic action of the noble metal catalyst. Reduced to nitrogen by carbon oxide or the like. For this reason, when the NOx occlusion capacity of the NOx occlusion material approaches saturation, regeneration control for recovering the NOx occlusion ability that makes the air-fuel ratio in the exhaust gas rich is performed.

しかしながら、このNOx吸蔵材は、NOxを硝酸塩の形で吸蔵するが、燃料に含まれる硫黄分を硫酸塩の形として吸蔵するため、硫黄分の吸蔵材としても機能する。しかも、SOxはNOxよりも放出されにくいため、硫黄分により硝酸塩形成反応が阻害されるので、走行距離を重ねるごとにNOx吸蔵能力が低下するという硫黄被毒の問題がある。   However, this NOx occlusion material occludes NOx in the form of nitrate, but also functions as a sulfur occlusion material because it occludes the sulfur content in the fuel in the form of sulfate. In addition, since SOx is less likely to be released than NOx, the nitrate formation reaction is inhibited by the sulfur content. Therefore, there is a problem of sulfur poisoning in which the NOx occlusion ability decreases with each mileage.

また、NOx直接還元型触媒を担持した装置は、β型ゼオライト等の担体に触媒成分であるロジウム(Rh)やパラジウム(Pd)等の金属を担持して構成されており、NOxを直接還元する。そして、この還元の際に触媒の活性物質である金属に酸素が吸着し、NOx還元性能が悪化してくるので、NOx還元性能を回復するために、排気ガスの空燃比をリッチ状態にして、NOx還元性能回復用の再生制御を行い、触媒の活性物質を再生して活性化する。   Further, an apparatus carrying a NOx direct reduction catalyst is configured by carrying a catalyst component such as rhodium (Rh) or palladium (Pd) on a support such as β-type zeolite, and directly reduces NOx. . And during this reduction, oxygen is adsorbed to the metal that is the active substance of the catalyst and the NOx reduction performance deteriorates. Therefore, in order to recover the NOx reduction performance, the air-fuel ratio of the exhaust gas is made rich, Regeneration control for NOx reduction performance recovery is performed to regenerate and activate the active substance of the catalyst.

しかしながら、このNOx直接還元型触媒装置においても、燃料中に含まれている硫黄分が吸着され、硫黄分の吸着量の増加に伴ってNOx還元能力が低下するという硫黄被毒の問題がある。   However, even in this NOx direct reduction type catalyst device, there is a problem of sulfur poisoning in which the sulfur content contained in the fuel is adsorbed and the NOx reduction ability decreases with an increase in the amount of adsorption of the sulfur content.

また、アンモニア選択還元型NOx触媒を担持した装置は、コージェライトや酸化アルミニウムや酸化チタン等で形成されるハニカム構造の担持体(触媒構造体)に、チタニアーバナジウム、ゼオライト、酸化クロム、酸化マンガン、酸化モリブデン、酸化チタン、酸化タングステン等を担持して構成される。この触媒装置では、触媒装置に流入する排気ガス中に尿素水溶液、アンモニア、アンモニア水等のアンモニア系溶液を添加し、発生したアンモニアのNOxとの選択的な還元反応により、NOxを浄化している。   In addition, an apparatus that supports an ammonia selective reduction type NOx catalyst has a honeycomb structure support (catalyst structure) formed of cordierite, aluminum oxide, titanium oxide, etc., and titania-vanadium, zeolite, chromium oxide, manganese oxide. , Molybdenum oxide, titanium oxide, tungsten oxide and the like. In this catalyst device, ammonia-based solution such as urea aqueous solution, ammonia, ammonia water or the like is added to exhaust gas flowing into the catalyst device, and NOx is purified by selective reduction reaction of the generated ammonia with NOx. .

このアンモニア選択還元型NOx触媒装置では、継続して還元反応を行うことができるため、再生制御は特に必要とされないが、このアンモニア選択還元型NOx触媒装置においても、燃料中に含まれている硫黄分が吸着され、硫黄分の吸着量の増加に伴ってNOx還元能力が低下するという硫黄被毒の問題がある。   In this ammonia selective reduction type NOx catalyst device, since the reduction reaction can be continuously performed, regeneration control is not particularly required. However, in this ammonia selective reduction type NOx catalyst device, sulfur contained in the fuel is also included. There is a problem of sulfur poisoning in which NO is reduced and the NOx reduction ability decreases with an increase in the amount of sulfur adsorbed.

これらの触媒装置の硫黄被毒の対策として、一酸化炭素や炭化水素等の還元剤により硫黄分を除去する硫黄パージ制御が必要になる。この硫黄パージ制御では触媒温度を、NOx吸蔵能力の回復やNOx直接還元能力の回復のための再生制御時よりも高温にした状態(例えば、600℃以上の高温状態)を継続して、吸蔵材と硫黄分の化合物を熱分解し、硫黄分を酸化物として排気ガス中に放出させると共に、この放出させた硫黄酸化物を、酸素が不足する還元雰囲気で、還元剤と反応させて還元する。   As a countermeasure against sulfur poisoning of these catalyst devices, sulfur purge control is required to remove sulfur by a reducing agent such as carbon monoxide or hydrocarbon. In this sulfur purge control, the catalyst temperature is kept at a higher temperature (for example, a high temperature state of 600 ° C. or higher) than in the regeneration control for recovery of the NOx storage capability and the NOx direct reduction capability, and the storage material is stored. The sulfur component is thermally decomposed and released into the exhaust gas as an oxide, and the released sulfur oxide is reduced by reacting with a reducing agent in a reducing atmosphere in which oxygen is insufficient.

この硫黄パージ制御では、シリンダ内噴射におけるポスト噴射や排気管内噴射などにより、これらのNOx浄化触媒を担持した触媒装置に流れ込む排気ガスの空燃比をリッチ状態にし、且つ、排気温度及び触媒温度を上昇させる空燃比リッチ制御を行う。   In this sulfur purge control, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst device carrying these NOx purification catalysts is made rich, and the exhaust temperature and the catalyst temperature are increased by post injection or in-pipe injection in the cylinder injection. Air-fuel ratio rich control is performed.

この硫黄パージ制御の一つとして、吸蔵還元型NOx触媒(NOx吸蔵還元型触媒装置)において、不要な昇温制御を減少し、燃費を向上させ、短時間の軽負荷状態においてもSOx被毒回復を可能とするために、ナビゲーションシステムの情報や車両の走行状態の履歴等に基づく等して、SOx被毒回復制御に必要となる機関運転条件となる前にそのことを推定し、予めフィルタの昇温制御を行うことができる内燃機関の排気浄化装置が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。   As one of the sulfur purge controls, in the NOx storage reduction catalyst (NOx storage reduction catalyst device), unnecessary temperature increase control is reduced, fuel efficiency is improved, and SOx poisoning recovery is achieved even in light load conditions for a short time. In order to enable this, it is estimated before the engine operating condition necessary for SOx poisoning recovery control is reached, based on the information of the navigation system, the history of the running state of the vehicle, etc. An exhaust emission control device for an internal combustion engine capable of performing temperature rise control has been proposed (see, for example, Patent Document 1).

しかしながら、NOx浄化触媒装置の硫黄被毒の再生には、排気ガスの昇温制御が不可欠であるが、走行中に、硫黄パージ制御が可能な高温まで触媒を昇温させて、排気ガスの雰囲気を空燃比リッチ状態にすることは、通常のエンジン制御では著しい燃費の悪化を招く。また、走行中に硫黄パージ制御を行うと、走行性能や乗り心地性等のドライバビリティが悪化する。   However, in order to regenerate the sulfur poisoning of the NOx purification catalyst device, it is indispensable to control the temperature of the exhaust gas. Making the air-fuel ratio rich state causes a significant deterioration in fuel consumption under normal engine control. Further, if the sulfur purge control is performed during traveling, drivability such as traveling performance and riding comfort deteriorates.

更に、内燃機関が高負荷状態のときに、排気ガスの空燃比をリッチ状態にするために、NOx浄化触媒の上流側の酸化触媒で酸化させるためと、放出された硫黄分を還元するために還元剤を添加すると、酸化触媒を通過した還元剤がNOx浄化触媒装置で燃焼して触媒温度が上昇し、触媒の熱劣化を誘発するという問題もある。   Furthermore, when the internal combustion engine is in a high load state, in order to make the air-fuel ratio of the exhaust gas rich, it is oxidized by the oxidation catalyst upstream of the NOx purification catalyst, and the released sulfur content is reduced. When the reducing agent is added, the reducing agent that has passed through the oxidation catalyst burns in the NOx purification catalyst device, and the catalyst temperature rises, causing a problem of inducing thermal deterioration of the catalyst.

そのため、車両を停車させてエンジンを安定状態にすることが好ましいが、アイドル状態にすると排気ガス温度が低下するので、特に、迅速に効率よく硫黄パージが可能な温度まで触媒温度を昇温することが重要となる。
特開2003−155925号公報
Therefore, it is preferable to stop the vehicle so that the engine is in a stable state. However, since the exhaust gas temperature decreases when the engine is in the idle state, the catalyst temperature is raised to a temperature at which sulfur purge can be performed quickly and efficiently. Is important.
JP 2003-155925 A

本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、硫黄パージの際に、短時間でNOx浄化触媒装置を硫黄パージが可能な温度に昇温できると共に、排気ガスの空燃比を迅速にかつ効率よく硫黄パージが可能な空燃比リッチ状態にすることができるNOx浄化システムの硫黄パージ制御方法及びNOx浄化システムを提供することにある。   The present invention has been made in order to solve the above-described problems. The object of the present invention is to increase the temperature of the NOx purification catalyst device to a temperature at which sulfur purging can be performed in a short time and to exhaust gas during sulfur purging. It is an object of the present invention to provide a sulfur purge control method for a NOx purification system and a NOx purification system that can make the air-fuel ratio of the air-fuel ratio rich state in which sulfur purge can be performed quickly and efficiently.

上記のような目的を達成するためのNOx浄化システムの硫黄パージ制御方法は、内燃機関の排気通路にNOx浄化触媒装置を配設すると共に、排気通路に排気絞り弁を配設したNOx浄化システムにおける、前記NOx浄化触媒装置を硫黄被毒から回復するための硫黄パージ制御方法であって、前記硫黄パージ制御中に、EGR弁を全開にすると共に、前記排気絞り弁を閉弁制御することを特徴とする。   A sulfur purge control method for a NOx purification system for achieving the above object is a NOx purification system in which a NOx purification catalyst device is disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine and an exhaust throttle valve is disposed in an exhaust passage. A sulfur purge control method for recovering the NOx purification catalyst device from sulfur poisoning, wherein the EGR valve is fully opened and the exhaust throttle valve is closed during the sulfur purge control. And

この構成によれば、硫黄パージ制御実行の際に、排気ブレーキ又は排気スロットル等の排気絞り弁を閉弁制御して排気絞りを行うことにより、排気圧が上昇する。この効果により、高温の燃焼ガスをシリンダ内(筒内)に残留させたり、排気バルブからシリンダ内に逆流させたりして、所謂内部EGRを起こし、シリンダ内温度及び排気ガス温度を上げることができる。   According to this configuration, when the sulfur purge control is executed, the exhaust pressure is increased by closing the exhaust throttle valve such as the exhaust brake or the exhaust throttle to perform the exhaust throttle. Due to this effect, high temperature combustion gas can remain in the cylinder (inside the cylinder), or can flow backward from the exhaust valve into the cylinder, so-called internal EGR can be caused to raise the cylinder internal temperature and the exhaust gas temperature. .

その上、EGR弁を全開にするので、この排圧上昇により、EGR経路のパイプ径やEGRバルブのリフト量やEGRクーラーの性能等によって制限されているEGR率を、更に高めることができる。この高いEGR率における燃焼により、排気ガスの空燃比を迅速に硫黄パージが可能となるリッチ状態にすることができる。   In addition, since the EGR valve is fully opened, the increase in exhaust pressure can further increase the EGR rate that is limited by the pipe diameter of the EGR path, the lift amount of the EGR valve, the performance of the EGR cooler, and the like. By combustion at this high EGR rate, the air-fuel ratio of the exhaust gas can be brought into a rich state in which sulfur purge can be performed quickly.

また、排気ガスを高温にすることができるので、短時間でNOx浄化触媒装置を昇温でき、また、NOx浄化触媒装置を高温に維持することができる。そのため、硫黄パージを効率よく行えるようになるので、硫黄パージ時間を短くできる。   Further, since the exhaust gas can be raised to a high temperature, the temperature of the NOx purification catalyst device can be increased in a short time, and the NOx purification catalyst device can be maintained at a high temperature. As a result, the sulfur purge can be efficiently performed, and the sulfur purge time can be shortened.

上記のNOx浄化システムの硫黄パージ制御方法において、前記NOx浄化触媒装置の硫黄パージ制御が必要と判定した場合に、前記内燃機関と前記NOx浄化触媒装置を搭載した車両を停車させる指示を発生し、該指示後に車両が停車したときに、該車両停止時における前記内燃機関のエンジン回転数を、通常のアイドル運転のエンジン回転数よりも高い所定のエンジン回転数まで上昇させると、走行中に硫黄パージ制御を行うことを回避できるようになるので、走行中の硫黄パージにおけるドライバビリティの悪化を防止できる。   In the above-described sulfur purge control method of the NOx purification system, when it is determined that the sulfur purge control of the NOx purification catalyst device is necessary, an instruction to stop the vehicle on which the internal combustion engine and the NOx purification catalyst device are mounted is generated. When the vehicle stops after the instruction, if the engine speed of the internal combustion engine when the vehicle is stopped is increased to a predetermined engine speed higher than the engine speed of normal idle operation, Since it becomes possible to avoid performing the control, it is possible to prevent the drivability from deteriorating in the sulfur purge during traveling.

更に、上記のNOx浄化システムの硫黄パージ制御方法において、前記硫黄パージ制御中に、吸気絞り弁を閉弁制御すると、吸気量及び吸気マニホールド側の圧力を減少できるので、シリンダ内の新気による冷却を少なくすることができ、シリンダ内の保温や排気温度上昇をより容易にすることができる。   Further, in the above-described sulfur purge control method of the NOx purification system, if the intake throttle valve is controlled to be closed during the sulfur purge control, the intake air amount and the pressure on the intake manifold side can be reduced. The temperature inside the cylinder and the exhaust temperature rise can be made easier.

また、上記のような目的を達成するためのNOx浄化システムは、内燃機関の排気通路に配設されたNOx浄化触媒装置と、排気通路に配設された排気絞り弁と、前記NOx浄化触媒装置を硫黄被毒から回復するための硫黄パージ制御を行う制御装置とを備えたNOx浄化システムにおいて、前記制御装置が、前記硫黄パージ制御中に、EGR弁を全開にすると共に、前記排気絞り弁を閉弁制御するように構成する。   In addition, a NOx purification system for achieving the above object includes a NOx purification catalyst device disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine, an exhaust throttle valve disposed in the exhaust passage, and the NOx purification catalyst device. And a control device that performs sulfur purge control for recovering sulfur from poisoning, wherein the control device fully opens the EGR valve and controls the exhaust throttle valve during the sulfur purge control. It is configured to perform valve closing control.

この構成により、硫黄パージの際に、短時間でNOx浄化触媒装置を硫黄パージが可能な温度に昇温できると共に、排気ガスの空燃比を迅速に硫黄パージが可能なリッチ状態にすることができる   With this configuration, during the sulfur purge, the NOx purification catalyst device can be heated to a temperature at which sulfur purge can be performed in a short time, and the air-fuel ratio of the exhaust gas can be brought into a rich state in which sulfur purge can be performed quickly.

また、上記のNOx浄化システムにおいて、前記制御装置が、前記硫黄パージ制御が必要と判定した場合に、前記内燃機関と前記NOx浄化触媒装置を搭載した車両を停車させる指示を発生し、該指示後に車両が停止したときに、該車両停止時における前記内燃機関のエンジン回転数を、通常のアイドル運転のエンジン回転数よりも高い所定のエンジン回転数まで上昇させる制御を行うように構成すると、走行中に硫黄パージ制御を行うことを回避するので、走行中の硫黄パージにおけるドライバビリティの悪化を防止できる。   In the NOx purification system, when the control device determines that the sulfur purge control is necessary, an instruction to stop the vehicle on which the internal combustion engine and the NOx purification catalyst device are mounted is generated. When the vehicle is stopped, the engine speed of the internal combustion engine when the vehicle is stopped is controlled to increase to a predetermined engine speed higher than the engine speed of normal idle operation. Therefore, it is possible to prevent the drivability from being deteriorated during the sulfur purge during traveling.

更に、上記のNOx浄化システムにおいて、前記制御装置が、前記硫黄パージ制御中に、吸気絞り弁を閉弁制御するように構成すると、吸気量及び吸気マニホールド側の圧力を減少できるので、シリンダ内の新気による冷却を少なくすることができ、シリンダ内の保温や排気温度上昇をより容易にすることができる。   Furthermore, in the above NOx purification system, if the control device is configured to control the intake throttle valve to be closed during the sulfur purge control, the intake air amount and the pressure on the intake manifold side can be reduced. Cooling by fresh air can be reduced, and heat retention in the cylinder and exhaust temperature rise can be made easier.

上記のNOx浄化システムにおいて、NOx浄化触媒装置としては、NOx吸蔵還元型触媒装置、NOx直接還元型触媒装置、及び、アンモニア選択還元型NOx触媒装置等がある。   In the above NOx purification system, examples of the NOx purification catalyst device include a NOx occlusion reduction type catalyst device, a NOx direct reduction type catalyst device, and an ammonia selective reduction type NOx catalyst device.

本発明に係るNOx浄化システムの硫黄パージ制御方法及びNOx浄化システムによれば、硫黄パージの実行の際に、排気ブレーキ又は排気スロットル等の排気絞りを使用することにより、排気圧を上昇することができる。   According to the sulfur purge control method and NOx purification system of the NOx purification system according to the present invention, the exhaust pressure can be increased by using an exhaust throttle such as an exhaust brake or an exhaust throttle when performing the sulfur purge. it can.

この排気圧上昇により、シリンダ内における排気ガス量を増加して、シリンダ内の温度を高温に維持したり、排気ガスを高温にすることが容易となるので、短時間でNOx浄化触媒装置を昇温でき、また、NOx浄化触媒装置を高温に維持することができる。   This exhaust pressure increase makes it easy to increase the amount of exhaust gas in the cylinder and maintain the temperature in the cylinder at a high temperature or to raise the exhaust gas to a high temperature. The NOx purification catalyst device can be maintained at a high temperature.

その上、EGR弁を全開により、シリンダ内における排気ガス量を増加でき、排気ガスの空燃比を迅速に硫黄パージが可能なリッチ状態にすることができる。   In addition, by fully opening the EGR valve, the amount of exhaust gas in the cylinder can be increased, and the air-fuel ratio of the exhaust gas can be brought into a rich state where sulfur purge can be performed quickly.

従って、硫黄パージを迅速かつ効率よく行うことができ、硫黄パージに必要な時間を短くできる。   Therefore, the sulfur purge can be performed quickly and efficiently, and the time required for the sulfur purge can be shortened.

以下、本発明に係る実施の形態のNOx浄化システムの硫黄パージ制御方法及びNOx浄化システムについて、図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, a sulfur purge control method and a NOx purification system of a NOx purification system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

なお、ここでは、NOx浄化触媒装置としてNOx吸蔵還元型触媒装置を例示して説明するが、本発明はNOx直接還元型触媒装置等の硫黄パージを空燃比リッチ状態で行うNOx浄化触媒装置に対しても適用可能である。また、このNOx吸蔵還元型触媒装置の下流側にDPF(ディーゼルパティキュレートフィルタ)装置を設けて、硫黄パージ制御におけるスモーク悪化分に対して、スモークをこのDPF装置で捕集するように構成してもよい。   Here, the NOx occlusion reduction type catalyst device will be described as an example of the NOx purification catalyst device. However, the present invention is directed to a NOx purification catalyst device that performs sulfur purge in an air-fuel ratio rich state, such as a NOx direct reduction type catalyst device. Is applicable. Further, a DPF (diesel particulate filter) device is provided on the downstream side of the NOx occlusion reduction type catalyst device so that smoke is collected by the DPF device against smoke deterioration in the sulfur purge control. Also good.

また、ここでいう排気ガスのリッチ状態とは、必ずしもシリンダ内でリッチ燃焼する必要はなく、NOx吸蔵還元型触媒装置に流入する排気ガス中に供給した空気量と燃料量(シリンダ内で燃焼した分も含めて)との比が理論空燃比に近い状態(ストイキ状態)か又は理論空燃比より燃料量が多いリッチの状態であることをいう。この燃料量には、排気管内噴射で直接排気ガス中に噴射した還元剤(燃料)の量も含む。   The rich state of exhaust gas here does not necessarily require rich combustion in the cylinder, but the amount of air and fuel supplied into the exhaust gas flowing into the NOx occlusion reduction type catalyst device (combusted in the cylinder). Or a rich state in which the amount of fuel is larger than the stoichiometric air-fuel ratio. This amount of fuel includes the amount of reducing agent (fuel) injected directly into the exhaust gas by exhaust pipe injection.

図1に、本発明の実施の形態のNOx浄化システム1の構成を示す。この排気ガス浄化システム1では、エンジン(内燃機関)Eの排気通路3に酸化触媒装置21とNOx吸蔵還元型触媒装置(NOx浄化触媒装置)22を有する排気ガス浄化装置20が配置される。   FIG. 1 shows a configuration of a NOx purification system 1 according to an embodiment of the present invention. In this exhaust gas purification system 1, an exhaust gas purification device 20 having an oxidation catalyst device 21 and a NOx occlusion reduction catalyst device (NOx purification catalyst device) 22 is disposed in an exhaust passage 3 of an engine (internal combustion engine) E.

この酸化触媒装置21は、ハニカム状のコーディエライトあるいは耐熱鋼からなる担体の表面に、活性酸化アルミニウム(Al2 3 )等の触媒コート層に、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)等の貴金属からなる触媒活性成分を担持させて形成する。この酸化触媒装置21は流入してくる排気ガス中のHC,CO等の還元剤を酸化して、排気ガスを低酸素状態にすると共に、燃焼熱(酸化反応熱)により排気温度を上げる。 This oxidation catalyst device 21 has a catalyst coating layer of active aluminum oxide (Al 2 O 3 ), platinum (Pt), palladium (Pd), rhodium on the surface of a carrier made of honeycomb cordierite or heat-resistant steel. It is formed by supporting a catalytically active component made of a noble metal such as (Rh). The oxidation catalyst device 21 oxidizes reducing agents such as HC and CO in the inflowing exhaust gas to bring the exhaust gas into a low oxygen state and raise the exhaust temperature by combustion heat (oxidation reaction heat).

NOx吸蔵還元型触媒装置22は、コージェライト、炭化ケイ素(SiC)、極薄板ステンレス等で形成されたモノリス触媒に、酸化アルミニウム(Al2 3 )、酸化チタン(TiO)等の触媒コート層を設け、この触媒コート層に、白金(Pt)、パラジウム(Pd)等の触媒金属とバリウム(Ba)等のNOx吸蔵材(NOx吸蔵物質)を担持させて構成される。このモノリス触媒の構造材の担体は、多数のセルを有しており、また、このセルの内壁に設けられる触媒コート層は、大きな表面積を持っており、排気ガスとの接触効率を高めている。 The NOx occlusion reduction type catalyst device 22 has a monolithic catalyst formed of cordierite, silicon carbide (SiC), ultra-thin plate stainless steel, etc., and a catalyst coating layer of aluminum oxide (Al 2 O 3 ), titanium oxide (TiO), or the like. And a catalyst metal layer such as platinum (Pt) and palladium (Pd) and a NOx storage material (NOx storage material) such as barium (Ba) are supported on the catalyst coat layer. The monolith catalyst structural material carrier has a large number of cells, and the catalyst coat layer provided on the inner wall of the cells has a large surface area to increase the contact efficiency with the exhaust gas. .

このNOx吸蔵還元型触媒装置22では、酸素濃度が高い排気ガスの空燃比リーン状態のときに、排気ガス中のNOxをNOx吸蔵材が吸蔵することにより、排気ガス中のNOxを浄化する。また、酸素濃度が低いかゼロの排気ガスの空燃比リッチ状態のときに、吸蔵したNOxを放出すると共に放出されたNOxを触媒金属の触媒作用により還元する。これにより、NOxの大気中への流出を防止する。   In this NOx occlusion reduction type catalytic device 22, when the exhaust gas having a high oxygen concentration is in an air-fuel ratio lean state, the NOx occlusion material occludes NOx in the exhaust gas, thereby purifying NOx in the exhaust gas. Further, when the air-fuel ratio rich state of the exhaust gas with low or zero oxygen concentration is released, the stored NOx is released and the released NOx is reduced by the catalytic action of the catalytic metal. Thereby, the outflow of NOx into the atmosphere is prevented.

そして、吸気通路2に、吸気量を測定するマスエアフローセンサ(MAFセンサ)5と吸気量を調整するための吸気絞り弁7が配設され、排気ガス浄化装置20の上流側の排気通路3に、排気ブレーキ8が配設され、あるいは、下流側の排気通路3に、排気スロットル9が配設される。また、EGR通路4にEGRクーラー10とEGR量を調整するEGR弁11が配設される。   A mass air flow sensor (MAF sensor) 5 for measuring the intake air amount and an intake throttle valve 7 for adjusting the intake air amount are disposed in the intake passage 2, and the exhaust passage 3 on the upstream side of the exhaust gas purification device 20 is disposed in the intake passage 2. An exhaust brake 8 is disposed, or an exhaust throttle 9 is disposed in the exhaust passage 3 on the downstream side. The EGR passage 4 is provided with an EGR cooler 10 and an EGR valve 11 that adjusts the amount of EGR.

そして、この酸化触媒装置21の上流側に第1酸素センサ25を配置し、NOx吸蔵還元型触媒装置22の下流側に第2酸素濃度センサ26を配置する。この第1酸素濃度センサ25はリッチ深さを制御するために必要な酸素濃度(空燃比、空気過剰率λ)を検出するので、広範囲λセンサが用いられる。一方、第2酸素濃度センサ26は、リッチ期間を計測するために空燃比がリッチ状態になったか否かを検出できればよいので、リーンとリッチの2値で検出されるバイナリーλセンサが用いられる。   A first oxygen sensor 25 is disposed upstream of the oxidation catalyst device 21, and a second oxygen concentration sensor 26 is disposed downstream of the NOx storage reduction catalyst device 22. Since the first oxygen concentration sensor 25 detects the oxygen concentration (air-fuel ratio, excess air ratio λ) necessary for controlling the rich depth, a wide-range λ sensor is used. On the other hand, the second oxygen concentration sensor 26 only needs to be able to detect whether or not the air-fuel ratio has become rich in order to measure the rich period, so a binary λ sensor that is detected by binary values of lean and rich is used.

また、排気ガスの温度を検出するために酸化触媒装置21の上流側に第1温度センサー27を配置し、酸化触媒装置21とNOx吸蔵還元型触媒装置22の間に第2温度センサー28を配置する。また、NOx吸蔵還元型触媒装置22の下流側に第3温度センサー29を配置する。これらの温度センサ27〜29で検出された排気ガス温度から酸化触媒装置21の触媒温度とNOx吸蔵還元型触媒装置22の触媒温度Tc が推定あるいは算出される。   Further, a first temperature sensor 27 is disposed upstream of the oxidation catalyst device 21 to detect the temperature of the exhaust gas, and a second temperature sensor 28 is disposed between the oxidation catalyst device 21 and the NOx occlusion reduction type catalyst device 22. To do. In addition, a third temperature sensor 29 is disposed on the downstream side of the NOx storage reduction catalyst device 22. From the exhaust gas temperatures detected by these temperature sensors 27 to 29, the catalyst temperature of the oxidation catalyst device 21 and the catalyst temperature Tc of the NOx storage reduction type catalyst device 22 are estimated or calculated.

また、燃料系リッチ制御において排気管内直接噴射を行う場合には、排気ガス浄化装置20の上流側の排気通路3に、NOxの還元剤となる炭化水素(HC)Fを供給するHC供給弁(燃料噴射弁)24を設ける。このHC供給弁24は、図示しない燃料タンクからエンジンEの燃料である軽油等の燃料(還元剤)Fを排気通路3内に直接噴射して、排気ガスGの空燃比を硫黄パージが可能なリッチ状態にするためのもので、排気管内噴射による空燃比リッチ制御の手段となるものである。   In addition, when direct injection in the exhaust pipe is performed in the fuel system rich control, an HC supply valve that supplies hydrocarbon (HC) F that serves as a NOx reducing agent to the exhaust passage 3 upstream of the exhaust gas purification device 20 ( Fuel injection valve) 24 is provided. The HC supply valve 24 directly injects fuel (reducing agent) F such as light oil as fuel of the engine E from a fuel tank (not shown) into the exhaust passage 3 so that the air-fuel ratio of the exhaust gas G can be purged with sulfur. It is for making a rich state, and serves as means for air-fuel ratio rich control by injection in the exhaust pipe.

そして、エンジンEの運転の全般的な制御を行うと共に、NOx吸蔵還元型触媒装置22のNOx浄化能力の回復制御と硫黄パージ制御を行う制御装置(ECU:エンジンコントロールユニット)30が設けられる。この制御装置30に第1及び第2酸素濃度センサ25、26や第1〜第3温度センサ27、28、29等からの検出値が入力され、この制御装置30からエンジンEの吸気絞り弁(吸気スロットル弁)7、排気ブレーキ8、排気スロットル9、燃EGR弁11、料噴射用のコモンレール電子制御燃料噴射装置の燃料噴射弁12等を制御する信号が出力される。   A control device (ECU: engine control unit) 30 that performs overall control of the operation of the engine E and performs recovery control of the NOx purification capability of the NOx storage reduction catalyst device 22 and sulfur purge control is provided. Detection values from the first and second oxygen concentration sensors 25, 26 and the first to third temperature sensors 27, 28, 29, etc. are input to the control device 30, and the intake throttle valve ( (Intake throttle valve) 7, exhaust brake 8, exhaust throttle 9, fuel EGR valve 11, fuel injection valve 12 of the fuel injection common rail electronic control fuel injection device, and the like are output.

このNOx浄化システム1においては、空気Aは、吸気通路2の空気清浄器13、マスエアフローセンサ(MAFセンサ)5を通過して、ターボチャージャ6のコンプレッサにより圧縮昇圧され、吸気絞り弁7によりその量を調整されて吸気マニホールドよりシリンダ内に入る。そして、シリンダ内で発生した排気ガスGは、排気マニホールドから排気通路3に出て、ターボチャージャ6のタービンを駆動した後、排気ガス浄化装置20を通過して浄化された排気ガスGcとなって、図示しない消音器を通って大気中に排出される。また、排気ガスGの一部はEGRガスGeとして、EGR通路4のEGRクーラー10を通過し、EGR弁11でその量を調整されて吸気マニホールドに再循環される。   In this NOx purification system 1, the air A passes through the air purifier 13 in the intake passage 2 and the mass air flow sensor (MAF sensor) 5, and is compressed and pressurized by the compressor of the turbocharger 6. The amount is adjusted and enters the cylinder from the intake manifold. The exhaust gas G generated in the cylinder exits from the exhaust manifold to the exhaust passage 3, drives the turbine of the turbocharger 6, and then passes through the exhaust gas purification device 20 to become purified exhaust gas Gc. Then, it is discharged into the atmosphere through a silencer (not shown). A part of the exhaust gas G passes through the EGR cooler 10 in the EGR passage 4 as EGR gas Ge, and the amount thereof is adjusted by the EGR valve 11 and recirculated to the intake manifold.

このNOx吸蔵還元型触媒装置22を備えたNOx浄化システム1では、エンジンEの制御装置30に組み込まれた触媒再生制御手段により、NOx吸蔵推定量がNOx吸蔵飽和量になった時に、シリンダ内のポスト噴射やHC供給弁24による排気管内噴射等により、排気ガスG中に炭化水素等の燃料Fを還元剤として供給する。この還元剤Fを、上流側の酸化触媒装置21で酸化することにより、排気ガスGを空燃比リッチ状態にして、吸収したNOxを放出させる。この放出されたNOxを貴金属触媒により還元させる。この再生処理により、NOx吸蔵能力を回復する。   In the NOx purification system 1 provided with the NOx occlusion reduction type catalyst device 22, when the estimated NOx occlusion amount becomes the NOx occlusion saturation amount by the catalyst regeneration control means incorporated in the control device 30 of the engine E, Fuel F such as hydrocarbons is supplied into the exhaust gas G as a reducing agent by post injection, injection in the exhaust pipe by the HC supply valve 24, or the like. The reducing agent F is oxidized by the upstream oxidation catalyst device 21 to make the exhaust gas G rich in the air-fuel ratio and release the absorbed NOx. This released NOx is reduced by a noble metal catalyst. This regeneration process restores the NOx storage capacity.

なお、硫黄パージ制御以外の再生制御等は本発明の対象ではなく、この触媒再生制御としては、周知技術のEGR制御、吸気絞り、排気絞り等の吸気系リッチ制御やシリンダ内燃料噴射におけるポスト噴射や排気管内直接噴射等の燃料系リッチ制御を有する再生制御を用いることができるので、説明は省略する。   Note that regeneration control other than sulfur purge control is not the subject of the present invention, and this catalyst regeneration control includes well-known EGR control, intake system rich control such as intake throttle and exhaust throttle, and post injection in in-cylinder fuel injection. Since regeneration control having fuel system rich control such as direct injection in the exhaust pipe or the like can be used, description thereof will be omitted.

そして、本発明においては、このNOx浄化システム1では、エンジンEの制御装置30に組み込まれた硫黄パージ制御手段により、図2に例示するような硫黄パージ制御フローに従って、硫黄パージが実行される。この図2の硫黄パージ制御は、エンジン全般の制御に組み込まれた触媒制御の一部として設けられるものであり、NOx吸蔵還元型触媒22のNOx吸蔵能力回復のための再生制御にと共に繰返し実行されるものとして示してある。   In the present invention, in the NOx purification system 1, sulfur purge is executed by the sulfur purge control means incorporated in the control device 30 of the engine E according to the sulfur purge control flow illustrated in FIG. 2. The sulfur purge control of FIG. 2 is provided as part of the catalyst control incorporated in the overall engine control, and is repeatedly executed along with the regeneration control for recovering the NOx storage capacity of the NOx storage reduction catalyst 22. It is shown as a thing.

図2の硫黄パージ制御が、硫黄パージ開始のチェックの時間間隔(インターバル)毎に通常の運転制御から呼ばれてスタートすると、ステップS11で、硫黄パージが必要か否かを判定する。この判定方法としては、前回の硫黄パージから後の燃料消費量や走行距離が所定の燃料消費量や所定の走行距離を超えたか否かで判定したり、NOx濃度センサを利用したりしてNOx浄化性能を推定できる場合は、この推定したNOx浄化性能の劣化状態から判定する。   When the sulfur purge control of FIG. 2 is called from the normal operation control and started at every time interval (interval) of the sulfur purge start check, it is determined in step S11 whether the sulfur purge is necessary. As this determination method, it is determined whether or not the fuel consumption or travel distance after the previous sulfur purge exceeds a predetermined fuel consumption or predetermined travel distance, or by using a NOx concentration sensor. When the purification performance can be estimated, the determination is made from the estimated deterioration state of the NOx purification performance.

このステップS11の判定で、硫黄パージが必要でないと判定された時は、リターンに行き、通常の運転制御に戻る。また、硫黄パージが必要であると判定された時は、このエンジンEを搭載した車両の運転者に対して、車両停止の指示を発生する。この停車依頼の指示はランプの点灯や音声メッセージ等で行う。   If it is determined in step S11 that sulfur purge is not necessary, the process goes to return and returns to normal operation control. When it is determined that sulfur purge is necessary, an instruction to stop the vehicle is issued to the driver of the vehicle equipped with the engine E. This stop request instruction is made by lighting a lamp or a voice message.

次のステップS13で、運転者が車両を停車させて停車状態になった否かを判定し、停車状態にない場合には、ステップS12に戻り、通常の運転制御を維持しながら、車両が停車するのを待つ。この車両の停止状態は、エンジン回転数がアイドリング回転数になったか否か、車速がゼロになったか否か、パーキングブレーキがONになったか否か、ギヤ位置がMT(手動変速機)ではニュートラル、AT(自動変速機)ではパーキングになっているか否か、排気ガス温度が所定の温度以下になったか否か等の判定方法の一つ又は幾つかの組み合わせから判定する。このステップS13の判定で停車状態になったことを確認した場合には、ステップS14に行く。   In the next step S13, it is determined whether or not the driver has stopped the vehicle, and if not, the process returns to step S12 to stop the vehicle while maintaining normal driving control. Wait to do. The vehicle is stopped when the engine speed has reached the idling speed, the vehicle speed has become zero, the parking brake has been turned on, or the neutral position when the gear position is MT (manual transmission). In the AT (automatic transmission), it is determined from one or several combinations of determination methods such as whether or not the vehicle is parked and whether or not the exhaust gas temperature is equal to or lower than a predetermined temperature. If it is confirmed in step S13 that the vehicle is stopped, the process goes to step S14.

これにより、走行状態中に硫黄パージを実行した場合に発生する走行性能悪化の影響を回避することができる。また、停車中では排気ガス温度の変動が少ないため、温度閾値を設定したフィードバック制御が容易になる。   Thereby, it is possible to avoid the influence of the deterioration of the running performance that occurs when the sulfur purge is executed during the running state. Further, since the exhaust gas temperature hardly fluctuates while the vehicle is stopped, feedback control with a temperature threshold set is facilitated.

ステップS14では、プレ昇温である排気ガス昇温制御を所定の時間(触媒温度のチェックのインターバルに関係する時間)の間行う。この排気ガス昇温制御では、シリンダ内噴射においてアフタ噴射やポスト噴射を行い、エンジンEから排出される排気ガスGの温度が上昇するようにし、また、必要に応じてHC供給弁24による排気管内噴射を行い、噴射された炭化水素Fを酸化触媒21で酸化して、排気ガスを昇温させる。この昇温燃焼の実施と共に、排気ブレーキ8又は排気スロットル9を閉じて排気絞りを行う。また、同時にアイドル回転数を、通常のアイドル運転時の回転数から、この回転数の1.2倍〜1.3倍の回転数に、例えば、600rpmから700rpm〜800rpmに上昇させてアイドルアップする。この排気ガス昇温制御では、NOx吸蔵還元型触媒装置22に流入する排気ガスGの空燃比は空気過剰率換算で5〜10である。   In step S14, exhaust gas temperature increase control, which is pre-temperature increase, is performed for a predetermined time (time related to the catalyst temperature check interval). In this exhaust gas temperature raising control, after-injection and post-injection are performed in the cylinder injection so that the temperature of the exhaust gas G discharged from the engine E rises, and if necessary, the inside of the exhaust pipe by the HC supply valve 24 Injection is performed, and the injected hydrocarbon F is oxidized by the oxidation catalyst 21 to raise the temperature of the exhaust gas. At the same time as the temperature rise combustion, the exhaust brake 8 or the exhaust throttle 9 is closed to perform exhaust throttling. At the same time, the idle speed is increased from the rotational speed during normal idle operation to a rotational speed 1.2 to 1.3 times the rotational speed, for example, from 600 rpm to 700 rpm to 800 rpm to idle up. . In this exhaust gas temperature raising control, the air-fuel ratio of the exhaust gas G flowing into the NOx occlusion reduction type catalyst device 22 is 5 to 10 in terms of excess air ratio.

この排気絞りにより、排気圧が上昇するので、高温の燃焼ガスがシリンダ内に残留したり、排気バルブからシリンダ内に逆流したりして、所謂内部EGRが生じる。そのため、効率よく又迅速にシリンダ内温度及び排気ガス温度を上げることができる。   Since the exhaust pressure is increased by this exhaust throttle, so-called internal EGR occurs because high-temperature combustion gas remains in the cylinder or flows backward from the exhaust valve into the cylinder. Therefore, the temperature in the cylinder and the exhaust gas temperature can be increased efficiently and quickly.

次のステップS15で、触媒温度Tc が所定の第1温度(第1温度閾値)Tc1を超えたか否かを判定し、超えていなければ、ステップS14に戻り、排気ガス昇温制御を続行する。また、触媒温度Tc が所定の第1温度(第1温度閾値:例えば、600℃程度)Tc1を超えた場合には、ステップS16に行く。この触媒温度Tc は直接触媒温度を測定することが難しいので、上流側の第2温度センサ28の検出値(排気ガス温度)と下流側の第3温度センサ29の検出値(排気ガス温度)とから推定して、例えば、平均温度などとして算出される。   In the next step S15, it is determined whether or not the catalyst temperature Tc has exceeded a predetermined first temperature (first temperature threshold) Tc1, and if not, the process returns to step S14 to continue the exhaust gas temperature raising control. On the other hand, when the catalyst temperature Tc exceeds a predetermined first temperature (first temperature threshold: about 600 ° C., for example) Tc1, the process goes to step S16. Since this catalyst temperature Tc is difficult to directly measure the catalyst temperature, the detected value of the upstream second temperature sensor 28 (exhaust gas temperature) and the detected value of the downstream third temperature sensor 29 (exhaust gas temperature) For example, it is calculated as an average temperature.

ステップS16で、触媒温度Tc が所定の第2温度(第2温度閾値:例えば、750℃程度)Tc2を超えていないか否かを判定し、超えていなければ、ステップS17に行き、超えた場合には、ステップS19に行く。これにより、触媒温度Tc が異常に上昇して、NOx吸蔵還元型触媒装置22が過熱により破損するのを防止する。ステップS19では、硫黄パージ制御の終了作業を行うが、ここで、排気ガス昇温制御を終了し、昇温燃焼、排気絞り、アイドルアップを止める。そして、リターンし、通常の運転制御に戻る。   In step S16, it is determined whether or not the catalyst temperature Tc exceeds a predetermined second temperature (second temperature threshold value: for example, about 750 ° C.) Tc2, and if not, the process goes to step S17. Then, go to step S19. This prevents the catalyst temperature Tc from rising abnormally and the NOx occlusion reduction type catalytic device 22 from being damaged by overheating. In step S19, the sulfur purge control is finished. Here, the exhaust gas temperature raising control is finished, and the temperature raising combustion, the exhaust throttling, and the idle-up are stopped. Then, the process returns to normal operation control.

ステップS17では、空燃比リッチ制御を行う。この空燃比リッチ制御では、排気ブレーキ8又は排気スロットル9を閉じる排気絞りを継続すると共に、EGR弁11を全開し、更に、吸気絞り弁7を閉じて吸気絞りを行う。また、シリンダ内噴射においてアフタ噴射やポスト噴射を継続すると共に、HC供給弁24による排気管内噴射で還元剤となる炭化水素Fを噴射し、還元剤添加を行う。   In step S17, air-fuel ratio rich control is performed. In this air-fuel ratio rich control, the exhaust throttle that closes the exhaust brake 8 or the exhaust throttle 9 is continued, the EGR valve 11 is fully opened, and the intake throttle valve 7 is further closed to perform the intake throttle. Further, after-injection and post-injection are continued in the in-cylinder injection, and hydrocarbon F, which is a reducing agent, is injected by exhaust pipe injection by the HC supply valve 24 to add the reducing agent.

このシリンダ内噴射により、エンジンEから排出される排気ガスGの温度を上昇させると共に、HC供給弁24から噴射された還元剤Fの一部を酸化触媒21で酸化して、この酸化反応熱により排気ガスGを更に昇温させる。また、これらの制御により、排気ガスGの空燃比を、硫黄パージ可能なリッチ状態にする。この空燃比リッチ状態は、NOx吸蔵還元型触媒装置22のNOx吸蔵材から硫黄成分が放出されるようなストイキ状態を含むリッチ状態であり、空気過剰率(λ)換算で0.9〜1.2である。   By this in-cylinder injection, the temperature of the exhaust gas G discharged from the engine E is raised, and a part of the reducing agent F injected from the HC supply valve 24 is oxidized by the oxidation catalyst 21, and this oxidation reaction heat causes The temperature of the exhaust gas G is further raised. Also, by these controls, the air-fuel ratio of the exhaust gas G is brought into a rich state where sulfur purge is possible. This air-fuel ratio rich state is a rich state including a stoichiometric state in which a sulfur component is released from the NOx occlusion material of the NOx occlusion reduction type catalyst device 22, and is 0.9 to 1 in terms of excess air ratio (λ). 2.

このステップS17の空燃比リッチ制御を所定の時間(硫黄パージ制御の完了のチェックのインターバルと触媒温度のチェックのインターバルに関係する時間)の間行い、ステップS18に行く。   The air-fuel ratio rich control in step S17 is performed for a predetermined time (a time related to the sulfur purge control completion check interval and the catalyst temperature check interval), and the process goes to step S18.

ステップS18では、硫黄パージ制御の完了か否かを判定する。この判定には、例えば、硫黄パージが可能な状態の継続時間が所定の時間を経過したときは完了であると判定し、経過していないときは完了していないと判定する方法などを用いることができる。   In step S18, it is determined whether or not the sulfur purge control is completed. For this determination, for example, a method is used in which it is determined that the sulfur purging is completed when the duration of the predetermined time has elapsed, and when it has not elapsed, it is determined that it has not been completed. Can do.

このステップS18で硫黄パージ制御が完了していないと判定されたときは、ステップS16に戻り、触媒温度Tc が所定の第2温度Tc2を超えていないかを確認し、硫黄パージ制御の完了まで、ステップS17の空燃比リッチ制御を繰り返し行う。また、ステップS18で硫黄パージ制御が完了していると判定されたときは、ステップS19に行き、硫黄パージ制御の終了作業を行う。   When it is determined in step S18 that the sulfur purge control has not been completed, the process returns to step S16 to check whether the catalyst temperature Tc exceeds the predetermined second temperature Tc2, and until the sulfur purge control is completed. The air-fuel ratio rich control in step S17 is repeated. If it is determined in step S18 that the sulfur purge control has been completed, the process goes to step S19 to perform the sulfur purge control end operation.

この空燃比リッチ制御により、触媒温度Tc を例えば、600℃以上の高温状態、かつ、また、NOx吸蔵還元型触媒装置22の触媒周囲の雰囲気を空燃比リッチ状態にして、吸蔵材と硫黄分の化合物を熱分解し、硫黄分を酸化物として排気ガスG中に放出させる。この放出させた硫黄酸化物は、酸素が不足する還元雰囲気で、残りの還元剤Fと反応させて還元する。   By this air-fuel ratio rich control, the catalyst temperature Tc is set to a high temperature state of, for example, 600 ° C. or more, and the atmosphere around the catalyst of the NOx storage reduction catalyst device 22 is made rich to the air-fuel ratio rich state. The compound is thermally decomposed, and the sulfur content is released into the exhaust gas G as an oxide. The released sulfur oxide is reduced by reacting with the remaining reducing agent F in a reducing atmosphere in which oxygen is insufficient.

この空燃比リッチ制御では、EGR弁11を全開にするので、この排圧上昇により、EGR通路4のパイプ径やEGR弁11のリフト量やEGRクーラー10の性能等によって制限されているEGR率を、更に高めることができる。この高いEGR率における燃焼により、エンジンEから排出される時点での排気ガスGの酸素濃度を低下できるので、更に、酸化触媒21における還元剤Fの酸化による酸素消費を加えることにより、NOx浄化触媒装置22に流入する排気ガスGの空燃比を迅速にリッチ状態にすることができる。   In this air-fuel ratio rich control, since the EGR valve 11 is fully opened, the EGR rate limited by the pipe diameter of the EGR passage 4, the lift amount of the EGR valve 11, the performance of the EGR cooler 10, etc. Can be further increased. The combustion at this high EGR rate can reduce the oxygen concentration of the exhaust gas G when exhausted from the engine E. Further, by adding oxygen consumption due to oxidation of the reducing agent F in the oxidation catalyst 21, a NOx purification catalyst can be obtained. The air-fuel ratio of the exhaust gas G flowing into the device 22 can be quickly made rich.

また、排気ガスGを高温にすることができるので、短時間でNOx浄化触媒装置22を昇温でき、また、NOx浄化触媒装置22を高温に維持することができる。そのため、硫黄パージを効率よく行えるようになるので、硫黄パージ時間を短くできる。   Moreover, since the exhaust gas G can be raised to a high temperature, the NOx purification catalyst device 22 can be heated in a short time, and the NOx purification catalyst device 22 can be maintained at a high temperature. As a result, the sulfur purge can be efficiently performed, and the sulfur purge time can be shortened.

ステップS19の硫黄パージ制御の終了作業では、排気ブレーキ8又は排気スロットル9を通常の運転状態に開き、EGR弁11を通常の運転状態に閉じ、更に、吸気絞り弁7を通常の運転状態に開く。これにより、硫黄パージ用の排気絞り、全開EGR,吸気絞りを止める。また、シリンダ内噴射におけるアフタ噴射やポスト噴射や、HC供給弁24による排気管内噴射を止める。これらの終了作業をした後リターンに行き、通常の運転状態の制御に戻る。   In the completion operation of the sulfur purge control in step S19, the exhaust brake 8 or the exhaust throttle 9 is opened to the normal operation state, the EGR valve 11 is closed to the normal operation state, and the intake throttle valve 7 is opened to the normal operation state. . Thereby, the exhaust throttle for exhausting sulfur, the fully open EGR, and the intake throttle are stopped. Further, after-injection and post-injection in cylinder injection, and injection in the exhaust pipe by the HC supply valve 24 are stopped. After completing these end operations, return to return to normal operation state control.

上記のNOx浄化システムの硫黄パージ制御方法及びNOx浄化システム1によれば、硫黄パージの実行の際に、EGR弁11を全開すると共に、排気ブレーキ8又は排気スロットル9の排気絞りを使用することにより、排気圧を上昇することができる。   According to the above-described sulfur purge control method and NOx purification system 1 of the NOx purification system, when the sulfur purge is executed, the EGR valve 11 is fully opened and the exhaust throttle of the exhaust brake 8 or the exhaust throttle 9 is used. The exhaust pressure can be increased.

この排気圧上昇により、シリンダ内における排気ガス量を増加して、シリンダ内の温度を高温に維持したり、排気ガスGを高温にすることが容易となるので、短時間でNOx浄化触媒装置であるNOx吸蔵還元型触媒装置22を昇温でき、また、NOx吸蔵還元型触媒装置22を高温に維持することができる。   This exhaust pressure increase increases the amount of exhaust gas in the cylinder, so that it is easy to maintain the temperature in the cylinder at a high temperature or to raise the exhaust gas G to a high temperature. A certain NOx occlusion reduction type catalytic device 22 can be heated, and the NOx occlusion reduction type catalytic device 22 can be maintained at a high temperature.

その上、シリンダ内における排気ガス量の増加により、排気ガスGの空燃比を迅速にリッチ状態にすることができる。   In addition, the air-fuel ratio of the exhaust gas G can be quickly made rich by increasing the amount of exhaust gas in the cylinder.

従って、硫黄パージの際に、短時間でNOx浄化触媒装置を硫黄パージが可能な温度に昇温できると共に、排気ガスの空燃比を迅速に硫黄パージが可能なリッチ状態にすることができるので、硫黄パージを効率よく行うことができ、硫黄パージ時間を短くできる。   Therefore, during the sulfur purge, the NOx purification catalyst device can be heated to a temperature at which sulfur purge can be performed in a short time, and the air-fuel ratio of the exhaust gas can be brought into a rich state in which sulfur purge can be performed quickly. Sulfur purge can be performed efficiently, and the sulfur purge time can be shortened.

本発明に係る実施の形態のNOx浄化システムの全体構成を示す図である。It is a figure showing the whole NOx purification system composition of an embodiment concerning the present invention. 硫黄パージ制御のフローの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the flow of sulfur purge control.

符号の説明Explanation of symbols

E エンジン(内燃機関)
1 NOx浄化システム
3 排気通路
8 排気ブレーキ(排気絞り弁)
9 排気スロットル(排気絞り弁)
21 酸化触媒
22 NOx吸蔵還元型触媒(NOx浄化触媒装置)
24 HC供給弁
G 排気ガス
Gc 浄化された排気ガス
Tc 触媒温度
TC1 所定の第1温度(第1温度閾値)
Tc2 所定の第2温度(第2温度閾値)
E engine (internal combustion engine)
1 NOx purification system 3 Exhaust passage 8 Exhaust brake (exhaust throttle valve)
9 Exhaust throttle (exhaust throttle valve)
21 oxidation catalyst 22 NOx occlusion reduction type catalyst (NOx purification catalyst device)
24 HC supply valve
G exhaust gas Gc purified exhaust gas Tc catalyst temperature TC1 predetermined first temperature (first temperature threshold)
Tc2 Predetermined second temperature (second temperature threshold)

Claims (4)

内燃機関の排気通路にNOx浄化触媒装置を配設すると共に、排気通路に排気絞り弁を配設したNOx浄化システムにおける、前記NOx浄化触媒装置を硫黄被毒から回復するための硫黄パージ制御方法であって、
前記硫黄パージ制御中に、EGR弁を全開にすると共に、前記排気絞り弁を閉弁制御することを特徴とするNOx浄化システムの硫黄パージ制御方法。
A sulfur purge control method for recovering a NOx purification catalyst device from sulfur poisoning in a NOx purification system in which a NOx purification catalyst device is provided in an exhaust passage of an internal combustion engine and an exhaust throttle valve is provided in an exhaust passage. There,
A sulfur purge control method for a NOx purification system, wherein the EGR valve is fully opened and the exhaust throttle valve is closed during the sulfur purge control.
内燃機関の排気通路に配設されたNOx浄化触媒装置と、排気通路に配設された排気絞り弁と、前記NOx浄化触媒装置を硫黄被毒から回復するための硫黄パージ制御を行う制御装置とを備えたNOx浄化システムにおいて、
前記制御装置が、前記硫黄パージ制御中に、EGR弁を全開にすると共に、前記排気絞り弁を閉弁制御することを特徴とするNOx浄化システム。
A NOx purification catalyst device disposed in an exhaust passage of the internal combustion engine, an exhaust throttle valve disposed in the exhaust passage, and a control device that performs sulfur purge control for recovering the NOx purification catalyst device from sulfur poisoning; NOx purification system with
The NOx purification system, wherein the control device fully opens the EGR valve and closes the exhaust throttle valve during the sulfur purge control.
前記制御装置が、前記硫黄パージ制御が必要と判定した場合に、前記内燃機関と前記NOx浄化触媒装置を搭載した車両を停車させる指示を発生し、該指示後に車両が停止したときに、該車両停止時における前記内燃機関のエンジン回転数を、通常のアイドル運転のエンジン回転数よりも高い所定のエンジン回転数まで上昇させる制御を行うことを特徴とする請求項2記載のNOx浄化システム。   When the control device determines that the sulfur purge control is necessary, the control device generates an instruction to stop the vehicle on which the internal combustion engine and the NOx purification catalyst device are mounted, and when the vehicle stops after the instruction, 3. The NOx purification system according to claim 2, wherein control is performed to increase the engine speed of the internal combustion engine when stopped to a predetermined engine speed higher than the engine speed of normal idle operation. 前記制御装置が、前記硫黄パージ制御中に、吸気絞り弁を閉弁制御することを特徴とする請求項2又は3記載のNOx浄化システム。   The NOx purification system according to claim 2 or 3, wherein the control device controls the intake throttle valve to close during the sulfur purge control.
JP2005191917A 2005-06-30 2005-06-30 METHOD FOR CONTROLLING SULFUR PURGE OF NOx ELIMINATION SYSTEM AND NOx ELIMINATION SYSTEM Pending JP2007009810A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005191917A JP2007009810A (en) 2005-06-30 2005-06-30 METHOD FOR CONTROLLING SULFUR PURGE OF NOx ELIMINATION SYSTEM AND NOx ELIMINATION SYSTEM

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005191917A JP2007009810A (en) 2005-06-30 2005-06-30 METHOD FOR CONTROLLING SULFUR PURGE OF NOx ELIMINATION SYSTEM AND NOx ELIMINATION SYSTEM

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2007009810A true JP2007009810A (en) 2007-01-18

Family

ID=37748640

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005191917A Pending JP2007009810A (en) 2005-06-30 2005-06-30 METHOD FOR CONTROLLING SULFUR PURGE OF NOx ELIMINATION SYSTEM AND NOx ELIMINATION SYSTEM

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2007009810A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100874055B1 (en) * 2007-01-25 2008-12-12 삼성에스디아이 주식회사 Inter-Connecter between Unit Cell and Serial Cell equipped it
WO2011048666A1 (en) 2009-10-20 2011-04-28 トヨタ自動車株式会社 Exhaust emission purification system of internal combustion engine
JP2012071262A (en) * 2010-09-29 2012-04-12 National Maritime Research Institute Deterioration regeneration method and deterioration regeneration system of denitration catalyst

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100874055B1 (en) * 2007-01-25 2008-12-12 삼성에스디아이 주식회사 Inter-Connecter between Unit Cell and Serial Cell equipped it
WO2011048666A1 (en) 2009-10-20 2011-04-28 トヨタ自動車株式会社 Exhaust emission purification system of internal combustion engine
US8769934B2 (en) 2009-10-20 2014-07-08 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust purifying system for internal combustion engine
JP2012071262A (en) * 2010-09-29 2012-04-12 National Maritime Research Institute Deterioration regeneration method and deterioration regeneration system of denitration catalyst

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4417878B2 (en) Exhaust gas purification method and exhaust gas purification system
EP2149684B1 (en) Method of controlling nox purification system and nox purification system
JP4415648B2 (en) Sulfur purge control method and exhaust gas purification system
US7716918B2 (en) Method of exhaust gas purification and exhaust gas purification system
JP4972914B2 (en) Exhaust gas purification system regeneration control method and exhaust gas purification system
EP1965048B1 (en) Method of controlling exhaust gas purification system and exhaust gas purification system
JP4274270B2 (en) NOx purification system and control method of NOx purification system
JP5476677B2 (en) Exhaust gas purification method and exhaust gas purification system
JP4168781B2 (en) NOx catalyst regeneration method for NOx purification system and NOx purification system
JP4561467B2 (en) Exhaust gas purification method and exhaust gas purification system
JP3885814B2 (en) Method for raising temperature of exhaust gas purification device and exhaust gas purification system
US8763373B2 (en) System for purifying exhaust gas and method for controlling the same
JP2007009810A (en) METHOD FOR CONTROLLING SULFUR PURGE OF NOx ELIMINATION SYSTEM AND NOx ELIMINATION SYSTEM
JP3876903B2 (en) Desulfurization control method for exhaust gas purification system and exhaust gas purification system
JP5320994B2 (en) Exhaust gas purification method and exhaust gas purification system
JP5608962B2 (en) Exhaust gas purification system
JP5070964B2 (en) NOx purification system and control method of NOx purification system
JP5470808B2 (en) Exhaust gas purification system and exhaust gas purification method
JP2017218985A (en) Control device of internal combustion engine system and internal combustion engine system
JP2005291062A (en) Filter device, and exhaust emission control device provided with the same
JP2006274984A (en) Exhaust gas aftertreatment device