JP2007046515A - Exhaust emission control device of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust emission control device for an internal combustion engine.
内燃機関本体から排出される排気ガス中には、炭化水素(HC)、一酸化炭素(CO)及び窒素酸化物(NOX)等の有害成分が含まれており、これら有害成分を除去するために内燃機関には排気浄化触媒が設けられている。斯かる排気浄化触媒の一つにNOX吸蔵還元触媒が挙げられ、このNOX吸蔵還元触媒は、NOX吸蔵還元触媒に流入する排気ガス(以下、「流入排気ガス」と称す)の空燃比がリーンのとき(すなわち、流入排気ガス中の酸素濃度が高いとき)には流入排気ガス中のNOXを吸蔵する。一方、流入排気ガスの空燃比がほぼ理論空燃比又はリッチのとき(すなわち、流入排気ガス中の酸素濃度が低いとき)には吸蔵しているNOXを脱離させる。脱離せしめられたNOXは排気ガス中の還元剤(炭化水素(HC)や一酸化炭素(CO))によって還元、浄化される。斯かるNOX吸蔵還元触媒により排気ガスの空燃比がリーンのときであっても排気ガス中のNOXを除去することができるようになる。 The exhaust gas discharged from the internal combustion engine main body contains harmful components such as hydrocarbons (HC), carbon monoxide (CO), and nitrogen oxides (NO x ), in order to remove these harmful components. Further, the internal combustion engine is provided with an exhaust purification catalyst. The NO X storage reduction catalyst can be cited as one of such exhaust gas purification catalyst, the air-fuel ratio of the NO X storage reduction catalyst the exhaust gas flowing into the NO X occluding and reducing catalyst (hereinafter referred to as "inflow exhaust gas") when is lean (i.e., when the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas is high) to occlude NO X in the inflowing exhaust gas. On the other hand, when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is substantially stoichiometric or rich (that is, when the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas is low), the stored NO x is desorbed. The desorbed NO x is reduced and purified by a reducing agent (hydrocarbon (HC) or carbon monoxide (CO)) in the exhaust gas. Such an NO x storage reduction catalyst makes it possible to remove NO x in the exhaust gas even when the air-fuel ratio of the exhaust gas is lean.
ところが、NOX吸蔵還元触媒の吸蔵能力は限られており、NOX吸蔵還元触媒は一定量よりも多くのNOXを吸蔵することはできない。特に、内燃機関として成層燃焼を主に行うガソリン直噴エンジンやリーンバーンエンジンを用いた場合、排気ガスの空燃比はほとんどの場合にリーンでありNOX吸蔵還元触媒に吸蔵されるNOXは増大する一方である。そこで、NOX吸蔵還元触媒を備えた内燃機関では、一時的に流入排気ガスの空燃比をほぼ理論空燃比又はリッチとするリッチスパイクを行い、NOX吸蔵還元触媒に吸蔵されているNOXを脱離・浄化させるようにしている。 However, the storage capacity of the NO X storage reduction catalyst is limited, and the NO X storage reduction catalyst cannot store more NO X than a certain amount. In particular, when a gasoline direct injection and lean-burn engine mainly performs stratified combustion as an internal combustion engine, NO X is absorbed in the lean and is the NO X storage reduction catalyst when the air-fuel ratio in most of the exhaust gas is increased On the other hand. Therefore, in the internal combustion engine provided with the NO X storage reduction catalyst performs rich spike to approximately the stoichiometric air-fuel ratio or rich air-fuel ratio temporarily inflowing exhaust gas, the NO X which is stored in the NO X storage reduction catalyst Desorption / purification.
ところで、NOX吸蔵還元触媒から脱離せしめられたNOXを還元するためには還元剤が必要となる。上述したようにNOXが脱離せしめられるときには排気ガスの空燃比がほぼ理論空燃比又はリッチとされているため排気ガス中にはHCやCOが存在し、これら排気ガス中のHCやCOを還元剤として用いることもできる。一方、還元剤として比較すると、HCやCOの還元能力よりも水素(H2)の還元能力の方が高いため、還元剤として水素を用いるとNOX吸蔵還元触媒からNOXを効果的に脱離・還元することができる。 By the way, a reducing agent is required to reduce NO X desorbed from the NO X storage reduction catalyst. As described above, when NO x is desorbed, the air-fuel ratio of the exhaust gas is almost stoichiometric or rich, so HC and CO exist in the exhaust gas. It can also be used as a reducing agent. On the other hand, when compared as a reducing agent, since higher in the reduction ability of hydrogen (H 2) than the HC and CO reduction capabilities, the use of hydrogen from the NO X storage reduction catalyst the NO X effectively as a reducing agent de Can be released and reduced.
そこで、特許文献1に記載の排気浄化装置では、NOX吸蔵還元触媒からNOXを脱離させるべきときに、リッチスパイクにより流入排気ガスの空燃比をほぼ理論空燃比にすると共に、NOX吸蔵還元触媒に水素を供給することにより効果的にNOXを脱離・還元させることとしている。特に、上記排気浄化装置では、リッチスパイクを開始してから所定期間が経過してからNOX吸蔵還元触媒に水素を供給するようになっており、これにより水素の消費量を抑えることとしている。
Therefore, in the exhaust gas purification device described in
ところで、リッチスパイク実行時においてはリッチスパイクの開始初期においてNOX吸蔵還元触媒から脱離せしめられたNOXの一部が還元されずにNOX吸蔵還元触媒から流出してしまう場合がある。一方、リッチスパイクを開始してからある程度の時間が経過してからは上述したような流出はあまり起こらない。一方、特許文献1に記載の排気浄化装置ではリッチスパイクを開始してから所定期間が経過してからNOX吸蔵還元触媒に水素を供給することとしているが、所定期間経過後に水素を供給しても上述したNOX吸蔵還元触媒からのNOXのしみ出しを防止することができず、還元剤として水素を供給しているにも関わらずNOX吸蔵還元触媒からNOXを効果的に浄化することができない。従って、NOX吸蔵還元触媒に吸蔵されているNOXを効果的に脱離・浄化させるためには、還元剤供給装置からNOX吸蔵還元触媒へ適切に還元剤を供給する必要がある。
By the way, at the time of execution of rich spike, there is a case where a part of NO x desorbed from the NO x storage reduction catalyst at the beginning of the rich spike starts out from the NO x storage reduction catalyst without being reduced. On the other hand, after a certain amount of time has elapsed since the start of the rich spike, the above-described outflow does not occur so much. On the other hand, although the supplying hydrogen at the exhaust purification apparatus when the predetermined period has elapsed since the start of the rich spike to the NO X occluding and reducing catalyst described in
また、NOX吸蔵還元触媒にはNOXだけでなくSOXも吸蔵され、SOX吸蔵量の増大に伴ってNOX吸蔵還元触媒のNOX吸蔵能力が低下する。従って、NOX吸蔵能力確保のためにはNOX吸蔵還元触媒に吸蔵されたSOXを脱離させなければならず、このときにも還元剤の供給が必要である。そして、SOXの脱離においてもNOX吸蔵還元触媒に吸蔵されているSOXを効果的に脱離させるためには、還元剤供給装置からNOX吸蔵還元触媒へ適切に還元剤を供給する必要がある。 Further, the NO X occluding and reducing catalyst is SO X also occluding well NO X, the NO X storage ability of the NO X occluding and reducing catalyst decreases with increasing SO X storage amount. Therefore, in order to ensure the NO X storage capacity, SO X stored in the NO X storage reduction catalyst must be desorbed, and at this time, it is necessary to supply a reducing agent. In order to effectively desorb SO X stored in the NO X storage reduction catalyst even in SO X desorption, a reducing agent is appropriately supplied from the reducing agent supply device to the NO X storage reduction catalyst. There is a need.
そこで、本発明の目的は、還元剤供給装置からのNOX吸蔵還元触媒への還元剤の供給を適切に行うことにより、NOX吸蔵還元触媒に吸蔵されている成分を効果的に脱離・浄化させることができる内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to effectively desorb the components stored in the NO X storage reduction catalyst by appropriately supplying the reducing agent to the NO X storage reduction catalyst from the reducing agent supply device. An object of the present invention is to provide an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine that can be purified.
上記課題を解決するために、第1の発明では、機関排気通路に配置された上流側排気浄化触媒と、該上流側排気浄化触媒よりも排気下流側において機関排気通路に配置された下流側排気浄化触媒と、下流側排気浄化触媒のみに還元剤を供給する還元剤供給装置とを具備し、上記下流側排気浄化触媒は流入排気ガスの空燃比がリーンのときには流入排気ガス中のNOXを吸蔵すると共に流入排気ガスの空燃比がほぼ理論空燃比又はリッチのときには吸蔵しているNOXを脱離させ、上記下流側排気浄化触媒へのNOX吸蔵量が限界吸蔵量よりも多い場合には機関本体から排出される排気ガスの空燃比をほぼ理論空燃比又はリッチとするNOX脱離処理により下流側排気浄化触媒からNOXを脱離させる内燃機関の排気浄化装置において、上記NOX脱離処理中においてはNOX脱離処理開始から所定の供給時間が経過するまでの間にのみ還元剤供給装置から還元剤を下流側排気浄化触媒に供給するようにした。
NOX脱離処理を実行した場合、NOX脱離処理の初期を除いてNOXを適切に浄化することができるが、NOX脱離処理の初期においては下流側排気浄化触媒からNOXがしみ出してしまう。第1の発明によれば、NOX脱離処理の初期において還元剤供給装置から還元剤を下流側排気浄化触媒に供給することによりNOXのしみ出しを抑制することができる。
なお、「所定の供給時間」とは、しみ出し現象が起こり得る時間、すなわちNOX脱離処理開始後、還元剤を供給しなければNOX吸蔵還元触媒からNOXが流出し得る時間に対応する時間を意味する。
In order to solve the above problems, in the first aspect of the invention, the upstream side exhaust purification catalyst disposed in the engine exhaust passage, and the downstream side exhaust disposed in the engine exhaust passage downstream of the upstream side exhaust purification catalyst. A purification agent and a reducing agent supply device that supplies a reducing agent only to the downstream side exhaust purification catalyst. The downstream side exhaust purification catalyst removes NO x in the inflowing exhaust gas when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean. the NO X when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is occluded when almost the stoichiometric air-fuel ratio or rich is desorbed with occluded, NO X storage amount to the downstream exhaust purifying catalyst when greater than the limit storage amount in the exhaust purification system of an internal combustion engine desorbing the NO X from the downstream exhaust purifying catalyst by NO X desorption process for substantially stoichiometric air-fuel ratio or a rich air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from the engine body, the NO X And to supply the reducing agent from the reducing agent supply device only during the period from NO X desorption process start until a predetermined supply time has passed downstream exhaust purifying catalyst during the release process.
If you run NO X desorption process, it is possible to appropriately purify the NO X with the exception of the initial of the NO X desorption process, in the initial of the NO X desorption process NO X from the downstream exhaust purifying catalyst It exudes. According to the first aspect of the present invention, NO X seepage can be suppressed by supplying the reducing agent from the reducing agent supply device to the downstream side exhaust purification catalyst at the initial stage of the NO X desorption process.
The "predetermined feed time", the time exudation phenomena may occur, i.e. NO X desorption process after the start, corresponding to the time NO X can flow out from the NO X storage reduction catalyst to be supplied to the reducing agent Means time to do.
第2の発明では、第1の発明において、上記NOX脱離処理開始から所定の供給時間が経過するまでの間に上記還元剤供給装置から下流側排気浄化触媒に供給される還元剤の量は、NOX脱離処理開始時におけるNOX吸蔵量に応じて定められる。
還元剤供給装置から還元剤を供給しない場合、NOX脱離処理を実行したときにNOX吸蔵還元触媒からしみ出すNOXの量はNOX脱離処理開始時におけるNOX吸蔵量に応じて異なる。第2の発明では、NOX吸蔵量に応じて還元剤の供給量が定められるため、NOX吸蔵還元触媒からのNOXのしみ出し量に応じて還元剤を供給することができる。
According to a second invention, in the first invention, the amount of reducing agent supplied from the reducing agent supply device to the downstream side exhaust purification catalyst from the start of the NO x desorption treatment until a predetermined supply time elapses. It is determined according to the NO X storage amount in the NO X desorption process at the start.
If you do not supply the reducing agent from the reducing agent supply device, the amount of the NO X leaking from the NO X storage reduction catalyst when executing the NO X desorption process in accordance with the NO X storage amount in the NO X desorption process at the start Different. In the second invention, since the supply amount of the reducing agent is determined according to the NO X storage amount, it is possible to supply the reducing agent in accordance with the exudation amount of the NO X from the NO X storage reduction catalyst.
第3の発明では、第1又は第2の発明において、上記還元剤供給装置は還元剤として水素を供給する水素供給装置である。 In 3rd invention, in the 1st or 2nd invention, the said reducing agent supply apparatus is a hydrogen supply apparatus which supplies hydrogen as a reducing agent.
上記課題を解決するために、第4の発明では、機関排気通路に配置された排気浄化触媒と、該排気浄化触媒に水素を供給する水素供給装置とを具備し、上記排気浄化触媒は流入排気ガスの空燃比がリーンのときには流入排気ガス中のSOXを吸蔵すると共に流入排気ガスの空燃比がほぼ理論空燃比又はリッチであって該排気浄化触媒の温度がSOX脱離温度以上のときには吸蔵しているSOXを脱離させ、上記排気浄化触媒へのSOX吸蔵量が限界吸蔵量よりも多い場合には機関本体から排出される排気ガスの空燃比をほぼ理論空燃比又はリッチとすると共に上記排気浄化触媒の温度をSOX脱離温度以上にまで昇温させるSOX脱離処理を行って排気浄化触媒からSOXを脱離させる内燃機関の排気浄化装置において、SOX脱離処理開始から所定の待ち時間経過後、SOX脱離処理を実行しつつ水素供給装置から水素を排気浄化触媒に供給するようにした。
SOX脱離処理においてはNOX吸蔵還元触媒からSOXが脱離しにくい領域がある。斯かる領域に吸蔵されているSOXは、脱離するのに時間がかかり、SOX脱離処理の後期においても脱離されずに残る傾向にある。第4の発明によれば、SOX脱離処理の後期において還元能力の高い水素が供給されるため、斯かる領域に吸蔵されているSOXも迅速に脱離させることができる。
なお、所定の待ち時間とは例えばSOX脱離処理開始から水素供給開始時期までの時間を意味し、「水素供給開始時期」とは例えばNOX吸蔵還元触媒のSOX吸蔵量が限界吸蔵量よりも少ない所定の吸蔵量以下となった時期又はNOX吸蔵還元触媒からのSOX流出速度が所定の流出速度以下となった時期を意味する。
In order to solve the above-mentioned problems, in a fourth aspect of the invention, an exhaust purification catalyst disposed in the engine exhaust passage and a hydrogen supply device that supplies hydrogen to the exhaust purification catalyst are provided. when the air-fuel ratio is at a temperature of approximately stoichiometric air-fuel ratio or rich is a by the exhaust gas purification catalyst air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas while absorbing the SO X in the inflowing exhaust gas is higher SO X desorption temperature at the time of lean gases When the stored SO X is desorbed and the SO X storage amount in the exhaust purification catalyst is larger than the limit storage amount, the air-fuel ratio of the exhaust gas exhausted from the engine body is almost the stoichiometric air-fuel ratio or rich. in the exhaust purification system of temperature SO X internal combustion engine desorbing SO X from the exhaust purification catalyst by performing the SO X desorption process of raising the temperature to above the desorption temperature of the exhaust gas purifying catalyst as well as, SO X desorption From the start of processing After a certain waiting time had elapsed, hydrogen was supplied from the hydrogen supply device to the exhaust purification catalyst while performing the SO X desorption process.
In the SO X desorption treatment, there is a region where SO X is difficult to desorb from the NO X storage reduction catalyst. The SO X occluded in such a region takes time to desorb, and tends to remain without being desorbed in the later stage of the SO X desorption process. According to the fourth aspect, since the hydrogen high reducing ability later in the SO X desorption process is supplied, it is possible to SO X also rapidly eliminated which is stored in such region.
The predetermined waiting time means, for example, the time from the start of the SO X desorption process to the hydrogen supply start time, and the “hydrogen supply start time” means, for example, the SO X storage amount of the NO X storage reduction catalyst is the limit storage amount. It means a time when the stored amount becomes less than a predetermined amount or a time when the SO X outflow rate from the NO X storage reduction catalyst becomes a predetermined outflow rate or less.
第5の発明では、第4の発明において、上記排気浄化触媒よりも排気下流側の排気ガス中のSOXの濃度を検出するSOX濃度検出装置を更に具備し、該SOX濃度検出装置によって検出されたSOX濃度に基づいて水素供給装置からの水素の供給量を制御するようにした。 According to a fifth aspect, in the fourth aspect, the apparatus further comprises a SO x concentration detecting device for detecting the concentration of SO x in the exhaust gas downstream of the exhaust purification catalyst, and the SO x concentration detecting device. Based on the detected SO X concentration, the hydrogen supply amount from the hydrogen supply device was controlled.
第6の発明では、第3〜第5のいずれか一つの発明において、上記水素供給装置よりも排気上流側の排気ガス中の水素濃度を検出する水素濃度検出装置を更に具備し、該水素濃度検出装置によって検出された水素濃度に基づいて水素供給装置からの水素の供給量を制御するようにした。 According to a sixth invention, in any one of the third to fifth inventions, further comprising a hydrogen concentration detection device for detecting a hydrogen concentration in the exhaust gas upstream of the hydrogen supply device, the hydrogen concentration The supply amount of hydrogen from the hydrogen supply device was controlled based on the hydrogen concentration detected by the detection device.
第1〜第3の発明によれば、NOX脱離処理の初期において還元剤供給装置から還元剤を下流側排気浄化触媒に供給することにより、NOX吸蔵還元触媒に吸蔵されているNOXを適切に浄化することができ、よってNOX吸蔵還元触媒に吸蔵されている成分を効果的に脱離・浄化させることができる。 According to the first to third invention, NO X in the initial stage of the desorption process by supplying the reducing agent to the downstream exhaust purifying catalyst from a reducing agent supply device, NO X occluding and reducing catalyst stored in the NO X Thus, the components stored in the NO X storage reduction catalyst can be effectively desorbed and purified.
第4〜第6の発明によれば、SOX脱離処理の後期において水素供給装置から水素をNOX吸蔵還元触媒に供給することにより、SOXが脱離しにくい領域に吸蔵されているSOXも迅速に脱離させることができ、よってNOX吸蔵還元触媒に吸蔵されている成分を効果的に脱離させることができる。 According to a sixth aspect of, SO X by supplying hydrogen from the hydrogen supply device to the NO X occluding and reducing catalyst at the later stage of desorption process, SO SO X is occluded in the desorbed difficult area X Also, the components occluded in the NO x storage reduction catalyst can be effectively desorbed.
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。図1は、本発明の第一実施形態の排気浄化装置を筒内噴射型火花点火式内燃機関に適用した場合を示している。なお、本発明は別の火花点火式内燃機関や圧縮自着火式内燃機関に適用することも可能である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows a case where the exhaust emission control device according to the first embodiment of the present invention is applied to an in-cylinder injection type spark ignition internal combustion engine. The present invention can also be applied to other spark ignition internal combustion engines and compression self-ignition internal combustion engines.
図1に示したように、本実施形態では、機関本体1は、シリンダブロック2と、シリンダブロック2内で往復動するピストン3と、シリンダブロック2上に固定されたシリンダヘッド4とを具備する。ピストン3とシリンダヘッド4との間には燃焼室5が形成される。シリンダヘッド4には各気筒毎に吸気弁6と、吸気ポート7と、排気弁8と、排気ポート9とが配置される。さらに、図1に示したようにシリンダヘッド4の内壁面の中央部には点火プラグ10が配置され、シリンダヘッド4内壁面周辺部には燃料噴射弁11が配置される。また、ピストン3の頂面には燃料噴射弁11の下方から点火プラグ10の下方まで延びるキャビティ12が形成されている。
As shown in FIG. 1, in the present embodiment, the
各気筒の吸気ポート7は吸気枝管13を介してサージタンク14に連結され、サージタンク14は吸気管15を介してエアクリーナ16に連結される。吸気管15内にはステップモータ17によって駆動されるスロットル弁18が配置される。一方、各気筒の排気ポート9は排気枝管19を介して上流側排気浄化触媒(例えば、三元触媒)20を内蔵した触媒コンバータ21に連結される。触媒コンバータ21は排気管22を介して下流側排気浄化装置(NOX吸蔵還元触媒)23を内蔵した触媒コンバータ24に連結され、この触媒コンバータ24はマフラ(図示せず)を介して大気に連通される。
The
また、本実施形態の内燃機関は、ガソリン等の炭化水素系燃料と空気との混合気を改質して改質ガスを生成可能な燃料改質システム(リフォーマシステム)25を備える。従って、機関本体1は燃料改質システム25によって生成される改質ガスと燃料噴射弁11によって供給される燃料との双方又は何れか一方を用いて運転される。燃料改質システム25は、筒状に形成された改質システム本体26と、改質システム本体26内に内蔵された改質触媒27と、改質システム本体26の一方の端部に配置された改質用燃料噴射弁28とを有する。改質触媒27としては、例えばジルコニアにロジウムを担持させたものが用いられる。改質用燃料噴射弁28は、燃料タンク(図示せず)に連結されており、本実施形態では燃料噴射弁11に供給される燃料と同じ燃料を噴射する。
The internal combustion engine of the present embodiment includes a fuel reforming system (reformer system) 25 that can generate a reformed gas by reforming an air-fuel mixture of hydrocarbon fuel such as gasoline and air. Therefore, the engine
改質システム本体26の上記一方の端部は改質用吸気管29に連結され、この改質用吸気管29はスロットル弁18の吸気上流側において吸気管15に連結される。また、改質システム本体26の他方の端部は吸気側改質ガス供給管30及び排気側改質ガス供給管31に連結され、吸気側改質ガス供給管30は各吸気枝管13に連結され、排気側改質ガス供給管31は三元触媒20の排気下流側であってNOX吸蔵還元触媒23の排気上流側において排気管22又は触媒コンバータ24に連結される。改質用吸気管29には流量調整弁32が連結され、排気側改質ガス供給管31には改質ガス貯蔵タンク33と改質ガス用ポンプ34が連結される。
The one end of the reforming
このように構成された燃料改質システム25においては、流量調整弁32が開弁されると改質用吸気管29を介して改質システム本体26に空気が供給される。そして、空気の供給に伴って改質用燃料噴射弁28から燃料噴射を行うことで混合気が生成されると共に、混合気を改質触媒27を通過させることで改質触媒27において炭化水素系燃料と空気とが反応せしめられて、H2及びCOを含む改質ガスが生成せしめられる。生成された改質ガスは、吸気側改質ガス供給管31を介して吸気枝管13に供給されると共に、排気側改質ガス供給管31を介して改質ガス貯蔵タンク33に貯蔵される。改質ガス貯蔵タンク33に貯蔵された改質ガスは、改質ガス用ポンプ34を駆動させることによりNOX吸蔵還元触媒23に供給される。なお、上述したように改質ガスにはH2が含まれているため、以下では燃料改質システム25によってH2が生成されて、NOX吸蔵還元触媒23にH2を供給するものとして説明する。
In the
電子制御ユニット(ECU)41はデジタルコンピュータから成り、双方向性バス42を介して相互に接続されたRAM(ランダムアクセスメモリ)43、ROM(リードオンリメモリ)44、CPU(マイクロプロセッサ)45、入力ポート46及び出力ポート47を具備する。
The electronic control unit (ECU) 41 comprises a digital computer, and is connected to each other via a
スロットル弁18の吸気上流側の吸気管15には吸気管15を通過する空気(吸気ガス)の流量を検出するためのエアフロメータ50が配置され、流量調整弁32の上流側の改質用吸気管29には改質用吸気管29を通過する空気の流量を検出するためのエアフロメータ51が配置される。また、排気枝管19には排気枝管19内を通過する排気ガスの空燃比(NOX吸蔵還元触媒23の排気上流側の排気通路、燃焼室5および吸気通路に供給された空気と燃料との比率)を検出する空燃比センサ52が配置され、NOX吸蔵還元触媒23の排気上流側の排気管22には排気管22内を通過する排気ガス中のH2の濃度を検出するためのH2センサ53が配置される。また、NOX吸蔵還元触媒23の排気下流側の排気管には排気管内を通過する排気ガスの温度を検出する温度センサ54及び斯かる排気ガス中のSOXの濃度を検出するためのSOXセンサ55が配置されると共に、NOX吸蔵還元触媒23にはNOX吸蔵還元触媒23の排気上流側の排気ガスの圧力と排気下流側の排気ガスの圧力との差圧を検出するための差圧センサ56が配置される。さらに、アクセルペダル57にはアクセルペダル57の踏込み量に比例した出力電圧を発生する負荷センサ58が接続される。これらセンサ50〜58の出力信号はそれぞれ対応するAD変換器48を介して入力ポート46に入力される。更に、入力ポート46にはクランク角センサ59が接続され、CPU35ではクランク角センサ59の出力パルスに基づいて機関回転数が計算される。
An
一方、出力ポート47は対応する駆動回路49を介して点火プラグ10、燃料噴射弁11及びステップモータ17にそれぞれ接続され、これらはECU41からの出力に基づいて制御される。
On the other hand, the
本実施形態で下流側排気浄化触媒として用いられるNOX吸蔵還元触媒23は、NOX吸蔵還元触媒23に流入する排気ガス(以下、「流入排気ガス」と称す)の空燃比がリーンであるとき、すなわち流入排気ガス中の酸素濃度が高いときには、流入排気ガス中のNOXを吸蔵し、流入排気ガスの空燃比がほぼ理論空燃比又はリッチであるとき、すなわち流入排気ガス中の酸素濃度が低いときには、吸蔵しているNOXを脱離させる。脱離せしめられたNOXは、流入排気ガス中に含まれる還元剤(例えば未燃HC)と反応して浄化せしめられる。
The NO x
斯かるNOX吸蔵還元触媒23のNOX吸蔵能力には限界があり、一定量以上のNOXを吸蔵することができない。このため、排気ガスの空燃比がリーンである機関運転状態が続くと、NOX吸蔵還元触媒23へのNOX吸蔵量が上記一定量を超えてしまい、その後流入排気ガス中のNOXがNOX吸蔵還元触媒23に吸蔵されずに排気下流へと流出してしまうことになる。このため、NOX吸蔵還元触媒23を備えた多くの内燃機関では、NOX吸蔵還元触媒23へのNOX吸蔵量が限界吸蔵量を超えた場合にNOX吸蔵還元触媒23からNOXを脱離・還元させるNOX脱離処理を行うこととしている。
There is a limit to the NO X storage capacity of the NO X
NOX脱離処理では、NOX吸蔵還元触媒23に流入する排気ガスの空燃比がほぼ理論空燃比又はリッチとなるように排気ガスの空燃比が制御される。本実施形態では、機関本体1から排出される排気ガスの空燃比がほぼ理論空燃比又はリッチとなるように制御される。斯かる制御としては、例えば、燃焼室5に充填される排気ガスの空燃比がほぼ理論空燃比又はリッチとなるように吸気行程又は圧縮行程中に燃料噴射弁11から燃料噴射を行ったり、或いは燃焼後の燃焼室5内の排気ガスの空燃比がほぼ理論空燃比又はリッチとなるように燃料噴射弁11から燃料噴射を行ったりすることが挙げられる。
In the NO X desorption process, the air-fuel ratio of the exhaust gas is controlled so that the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NO X
このようにNOX脱離処理を行うことにより、流入排気ガス中の酸素濃度が低下することによりNOX吸蔵還元触媒に吸蔵されていたNOXがNOX吸蔵還元触媒から脱離せしめられると共に脱離せしめられたNOXは流入排気ガス中に含まれるHCやCOによって還元、浄化される。そして、NOX脱離処理によりNOX吸蔵還元触媒23からNOXが脱離せしめられてNOX吸蔵量がほぼ零になるとNOX脱離処理が終了せしめられる。
Thus, by performing NO X desorption process, together with the NO X concentration of oxygen has been occluded in the NO X occluding and reducing catalyst by reduction in the inflowing exhaust gas is accounted de tied up from the NO X storage reduction catalyst removal The separated NO x is reduced and purified by HC and CO contained in the inflowing exhaust gas. Then, NO X desorption process When the NO X storage amount NO X is being desorbed from the NO X
なお、排気管22内を通過する排気ガス中に燃料を添加することができる燃料添加装置を設けて、斯かる燃料添加装置から燃料を添加することによって排気ガスの空燃比がほぼ理論空燃比又はリッチとなるようにしてもよい。
It is to be noted that a fuel addition device capable of adding fuel to the exhaust gas passing through the
図2は、NOX脱離処理を行った場合におけるNOX吸蔵還元触媒23に流入する排気ガス中のNOX濃度(破線)とNOX吸蔵還元触媒23から流出する排気ガス中のNOX濃度(実線)とを示した図である。図中、排気ガス中のNOX濃度に加えて、機関本体1から排出される排気ガスの空燃比が示されており、この空燃比がリーンからリッチに切り換わっている期間がNOX脱離処理の行われている期間である。よって、図2に示した例では、NOX脱離処理が約1分間隔で行われている。
2, NO X concentration in the exhaust gas flowing out from the NO X storage reduction in the exhaust gas flowing into the
図2に示したように、NOX脱離処理を開始して機関本体1から排出される排気ガスの空燃比をリッチ(又はほぼ理論空燃比)にすると、NOX吸蔵還元触媒23から流出する排気ガス(以下、「流出排気ガス」と称す)中のNOX濃度が一時的に上昇し、その後低下する。
As shown in FIG. 2, when the NO x desorption process is started and the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from the
図3は、一回のNOX脱離処理の実行中におけるNOX吸蔵還元触媒23からのNOXの脱離量と、流入排気ガス中の還元剤量と、流出排気ガス中のNOX濃度とを示す図である。図2と同様に図3には流出排気ガスの空燃比が示されており、この空燃比がリッチである期間がNOX脱離処理の行われている期間である。図3に示した例では、一回のNOX脱離処理が約0.5秒〜3秒間行われる。
Figure 3 is a desorption amount of the NO X from the NO X
図3に示したように、NOX脱離処理が開始されると、機関本体1から排出される排気ガスの空燃比がリッチとされるため斯かる排気ガスの酸素濃度が低下し、よって流入排気ガス中の酸素濃度が低下せしめられる。このため、NOX脱離処理が開始されると直ぐにNOX吸蔵還元触媒23からNOXの脱離が開始される。
As shown in FIG. 3, when the NO x desorption process is started, the air-fuel ratio of the exhaust gas exhausted from the
一方、流入排気ガス中の還元剤量は、NOX脱離処理が開始されても直ぐには増大せず、或る程度時間が経過してから増大され始める。これは、NOX脱離処理の初期においては、機関本体1から排出された排気ガス中に含まれる還元剤がNOX吸蔵還元触媒23の排気上流側に配置された三元触媒20において消費されるためである。すなわち、三元触媒では、三元触媒20への流入排気ガスがリーンの間に三元触媒20に酸素等が吸着しており、NOX脱離処理の初期には三元触媒20に流入した排気ガス中の還元剤(HCやCO)と三元触媒20に吸着されている酸素が反応する。このため、NOX脱離処理の初期には機関本体1から排出された排気ガス中に含まれる還元剤は三元触媒20において消費され、NOX吸蔵還元触媒23に流入する排気ガス中にはほとんど含まれていない。
On the other hand, the amount of reducing agent in the inflowing exhaust gas does not increase immediately after the start of the NO x desorption process, and starts to increase after a certain amount of time has passed. In the initial stage of the NO x desorption process, the reducing agent contained in the exhaust gas discharged from the
従って、NOX脱離処理の初期においては、流入排気ガス中の酸素濃度が低いにも関わらず流入排気ガス中に還元剤が含まれていない期間が存在し、この期間中はNOX吸蔵還元触媒23からNOXが脱離せしめられるがNOXが還元されず、よってNOX吸蔵還元触媒23から流出してしまう(図3参照。以下、このような現象をNOXの「しみ出し」と称す)。
Therefore, at the initial stage of the NO x desorption treatment, there is a period in which the reducing agent is not contained in the inflowing exhaust gas even though the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas is low. During this period, the NO x storage reduction NO X is desorbed from the
更に、NOX脱離処理開始後、多少の時間が経過して三元触媒20において還元剤が消費されなくなるとNOX吸蔵還元触媒23に還元剤が流入し始める。しかしながら、NOX吸蔵還元触媒23にも酸素等が吸着しており、脱離されたNOXと反応する前にこれら吸着している酸素と反応するため、よってNOX吸蔵還元触媒23に還元剤が流入し始めても直ぐにはNOXの還元に寄与しない。この様子を図3中の破線に示した。図3中の破線はNOXの還元に寄与する還元剤の量を示している。このことも、NOX脱離処理の初期においてNOX吸蔵還元触媒からのNOXのしみ出しが発生する要因となる。
Further, after a certain amount of time has elapsed after the start of the NO x desorption process, the reducing agent begins to flow into the NO x
そこで、本実施形態では、NOX脱離処理開始後、しみ出し現象が起こり得る期間に燃料改質システムによって生成された改質燃料、特にH2をNOX吸蔵還元触媒23に供給することとしている。
Therefore, in the present embodiment, after the start of the NO x desorption process, the reformed fuel generated by the fuel reforming system, particularly H 2 , is supplied to the NO x
具体的には、NOX脱離処理の開始と同時に改質ガス用ポンプ34を駆動させて、改質ガス貯蔵タンク33に貯蔵されているH2をNOX吸蔵還元触媒23に供給する。そして、NOX脱離処理開始から所定の供給期間経過後に改質ガス用ポンプ34の駆動を停止させてH2のNOX吸蔵還元触媒23への供給を終了する。これにより、三元触媒20を介してNOX吸蔵還元触媒23に流入する排気ガス中に還元剤が存在しないときでも、改質燃料により確実にNOXを還元、浄化することができる。
Specifically, the reformed
ここで、所定の供給期間とは、例えば、しみ出し現象が起こり得る期間、すなわちNOX脱離処理開始後、改質ガス等の還元剤を供給しなければNOX吸蔵還元触媒23からある程度の量のNOXが流出し得る期間(図3の期間T)に対応する期間を意味する。
Here, the predetermined supply period is, for example, a period during which a seepage phenomenon may occur, that is, a certain amount from the NO X
また、図4に示したように、NOX脱離処理開始時におけるNOX吸蔵量とNOX脱離処理の初期におけるNOXしみ出し量との間には一定の関係があり、NOX吸蔵量が増大するとNOXしみ出し量も増大する。そこで、本実施形態では、NOX吸蔵量とNOXしみ出し量との関係を予め実験的に又は計算によって算出し、マップとしてECU41のROM44に保存する。そして、NOX脱離処理開始時におけるNOX吸蔵還元触媒23へのNOX吸蔵量に基づいて、上記所定の供給期間中に供給すべきH2の量を算出するようにしている。特に、本実施形態では、NOX脱離処理は上述したようにNOX吸蔵量が限界吸蔵量を超えた場合に行われるが、NOX吸蔵還元触媒23の劣化等に応じて限界吸蔵量は変化するため、その変化に伴ってH2の供給量も変化することになる。
Further, as shown in FIG. 4, there is a constant relationship between the NO X exudation amount in the initial of the NO X storage amount and NO X desorption process in NO X desorption process at the start, the NO X storage NO X exudation amount if the amount is increased also increases. Therefore, in this embodiment, it is calculated in advance by experimentally or calculated the relationship between the NO X storage amount and NO X exudation amount, is stored in ROM44 of ECU41 as a map. Then, based on the NO X storage amount to the NO X
なお、NOX吸蔵還元触媒23からNOXを脱離、還元させる方法として、上記NOX脱離処理によってNOXを脱離させることなく燃料改質システム25によって生成されたH2をNOX吸蔵還元触媒に供給することのみを行うことも考えられる。しかしながら、H2のみによってNOX吸蔵還元触媒からNOXを脱離・還元させるためには、多量のH2が必要となるため、燃料改質システム25による燃料改質能力を高いものとしなければならず、また改質ガス貯蔵タンク33の容量を大きくしなければならない。このため、燃料改質システム24及び改質ガス貯蔵タンク33の大型化が必要となり、これら装置の車両への搭載性が悪化する。
Incidentally, the NO X storage and
また、H2を生成する場合には改質触媒27をかなりの高温にまで昇温する必要がある。従って、H2の生成には或る程度のエネルギの消費が必要となる。特に、燃料改質能力を高いものとするためには改質触媒27を大きくする必要があり、このように大きい改質触媒27を昇温するのに必要なエネルギも大きくなる。従って、本実施形態のようにNOX脱離処理を実行しつつ燃料改質システム25によって生成されたH2をNOX吸蔵還元触媒23に供給することでNOX吸蔵還元触媒23からNOXの脱離・還元を行うことにより、燃料改質システム25等の車両への搭載性の確保及びエネルギ消費の低減を維持しつつNOXの脱離・還元を行うことができる。
Further, when generating H 2 , it is necessary to raise the temperature of the reforming
また、上記実施形態では、NOX脱離処理初期にNOX吸蔵還元触媒23に供給する還元剤として主にH2を用いることを前提としているが、斯かる還元剤はH2でなく、他の如何なる還元剤であってもよい。従って、例えば斯かる還元剤としてHC又はCOを用いることも可能である。ただし、H2の還元能力が非常に高いため、斯かる還元剤としてH2を用いるのが最も好ましい。
In the above embodiment, it is assumed that H 2 is mainly used as the reducing agent supplied to the NO X
図5は、本発明の第一実施形態の排気浄化装置におけるNOX脱離処理に関する制御の制御ルーチンのフローチャートである。各制御ルーチンは一定時間間隔の割り込みによって行われる。 FIG. 5 is a flowchart of a control routine for control related to NO x desorption processing in the exhaust purification system of the first embodiment of the present invention. Each control routine is performed by interruption at regular time intervals.
まず、ステップ101においてH2供給フラグXH2が0であるか否かが判定される。H2供給フラグXH2はNOX吸蔵還元触媒23にH2を供給しているときであるか否かを示すフラグであり、H2供給を行っているときに1、H2供給を行っていないときに0とされる。ステップ101においてH2の供給を行っていないと判定された場合(XH2=0)にはステップ102へと進む。ステップ102ではNOX脱離フラグXRSが0であるか否かが判定される。NOX脱離フラグXRSはNOX脱離処理を実行しているときであるか否かを示すフラグであり、NOX脱離処理を実行しているときに1、NOX脱離処理を実行していないときに0とされる。ステップ102においてNOX脱離処理を実行していないと判定された場合(XRS=0)にはステップ103へと進む。
First, in
ステップ103では、NOX吸蔵還元触媒23へのNOX吸蔵量QNOXが限界吸蔵量QNOXLを超えているか否かが判定される。NOX吸蔵還元触媒23へのNOX吸蔵量QNOXは、例えば差圧センサ56によって検出されたNOX吸蔵還元触媒23の前後差圧に基づいて算出される。NOX吸蔵量QNOXが限界吸蔵量QNOXLを超えていないと判定された場合(QNOX≦QNOXL)には、制御ルーチンが終了せしめられる。一方、ステップ103においてNOX吸蔵量QNOXが限界吸蔵量QNOXLを超えていると判定された場合(QNOX>QNOXL)にはステップ104へと進む。ステップ104では、NOX脱離処理のみによってNOX吸蔵還元触媒23からNOXを脱離・還元させようとした場合にしみ出すと予想されるNOXの量(以下、「推定しみ出し量」と称す)が、図4に示したようなマップに基づいてNOX吸蔵還元触媒23の劣化及び限界吸蔵量QNOXL等から算出される。次いで、ステップ105では、ステップ104で推定された推定しみ出し量に基づいてマップ等によりNOX吸蔵還元触媒23へH2を供給すべき時間(以下、「目標供給時間」と称す)TS及びH2を供給すべき量(以下、「目標供給量」と称す)QSが算出される。
In
次いで、ステップ106及びステップ107では、NOX脱離処理及びH2の供給が開始される。ここで単位時間当たりのH2の供給量は、例えば、上記目標供給量QSを目標供給時間TSで除算した値とされる。そして、ステップ108において、H2供給フラグXH2及びNOX脱離フラグXRSが1とされ、制御ルーチンが終了せしめられる。
Next, in
そして、次のサイクルの制御ルーチンでは、ステップ101においてH2の供給を行っていると判定され(XH2=1)、ステップ109へと進む。ステップ109では、H2の供給を開始してから目標供給時間TSが経過したか否かが判定され、経過していないと判定された場合には制御ルーチンが終了せしめられ、H2の供給が継続される。一方、ステップ109において、目標供給時間TSが経過したと判定された場合にはステップ110へと進む。ステップ110ではH2の供給が終了せしめられ、次いでステップ111ではH2供給フラグXH2が0とされる。
In the control routine of the next cycle, it is determined in
このようにH2の供給が終了せしめられた次のサイクルの制御ルーチンでは、ステップ101においてH2の供給を行っていないと判定される(XH2=0)と共にステップ102においてNOX脱離処理を実行していると判定され(XRS=1)、ステップ112へと進む。ステップ112では、NOX脱離処理の終了条件が成立したか否かが判定される。ここで、NOX脱離処理の終了条件が成立する場合とは、例えば、NOX吸蔵還元触媒23に吸蔵されていたNOXがほぼ全て脱離せしめられた場合等が挙げられる。ステップ112においてNOX脱離処理の終了条件が成立していないと判定された場合には制御ルーチンが終了せしめられる。一方、NOX脱離処理の終了条件が成立したと判定された場合にはステップ113へと進む。ステップ113ではNOX脱離処理が終了せしめられ、次いでステップ114ではNOX脱離フラグXRSが0とされる。
In the control routine of the next cycle in which the supply of H 2 is thus terminated, it is determined in
次に、本発明の第二実施形態の排気浄化装置について説明する。
上述したNOX吸蔵還元触媒23は、流入排気ガス中のNOXだけでなくSOXも吸蔵し得る。すなわち、NOX吸蔵還元触媒23は、流入排気ガスの空燃比がリーンのときには流入排気ガス中のSOXを吸蔵し、流入排気ガスの空燃比がほぼ理論空燃比又はリッチであってNOX吸蔵還元触媒23の温度がSOX脱離温度以上であるときには吸蔵しているSOXを脱離させる。
Next, an exhaust emission control device according to a second embodiment of the present invention will be described.
The above-described NO X
NOX吸蔵還元触媒23では、NOX吸蔵還元触媒23のSOX吸蔵量が多くなると、吸蔵可能なNOX量が減少し、NOX吸蔵能力が低下する。従って、NOX吸蔵還元触媒23のNOX吸蔵能力を維持するためには、NOX吸蔵還元触媒23のSOX吸蔵量を少なく維持する必要がある。ところが、排気ガスの空燃比がリーンである機関運転状態が続くとNOX吸蔵還元触媒23のSOX吸蔵量も増加する。そのため、本実施形態の排気浄化装置では、NOX吸蔵還元触媒23のSOX吸蔵量が所定の限界吸蔵量を超えた場合には、NOX吸蔵還元触媒23の温度をSOX脱離温度以上に昇温、維持しつつ流入排気ガスの空燃比をほぼ理論空燃比又はリッチとするSOX脱離処理を実行する。この場合も上記NOX脱離処理と同様に流入排気ガスの空燃比をほぼ理論空燃比又はリッチとするために機関本体1から排出される排気ガスの空燃比がほぼ理論空燃比又はリッチとされる。斯かるSOX脱離処理により、NOX吸蔵還元触媒23に吸蔵されていたSOXが脱離せしめられてNOX吸蔵還元触媒23のSOX吸蔵量がほぼ零となり、NOX吸蔵還元触媒23のNOX吸蔵能力が回復せしめられる。
In the NO X
ところで、NOX吸蔵還元触媒23にはNOX吸蔵剤が担持されているが、NOX吸蔵剤にSOXが吸蔵されている状態は、NOX吸蔵剤にNOXが吸蔵されている状態よりも安定している。このためNOX吸蔵還元触媒23に吸蔵されたSOXはNOXよりも脱離されにくく、上述したNOX脱離処理が0.5〜3秒程度で終了するのに対して、SOX脱離処理は30分程度行っても完全に脱離させることができない場合がある。また、SOXを脱離させるのに時間を要する他の理由としては、NOX吸蔵還元触媒23の上流端から脱離したSOXがその下流側に再び吸蔵され、これを繰り返しながら吸蔵されているSOXが徐々に下流側に移動し、最後にNOX吸蔵還元触媒23から排出されることが挙げられる。
Meanwhile, from the state, but the NO X storage agent to the NO X occluding and reducing
図6は、SOX脱離処理の開始後、NOX吸蔵還元触媒23からのSOX脱離量の推移を示す図である。図中の実線は後述する本発明のH2の供給を行いつつSOX脱離処理を実行した場合のSOX脱離量の推移を示しており、一方、図中の破線は斯かるH2の供給を行うことなくSOX脱離処理を実行した場合のSOX脱離量の推移を示している。
FIG. 6 is a graph showing the transition of the SO X desorption amount from the NO X
図6からわかるように、NOX吸蔵還元触媒23の温度をSOX脱離温度以上に上昇させると共に流入排気ガスの空燃比をほぼ理論空燃比又はリッチにすることによりSOX脱離処理が開始されると、SOX流出量が急激に増大し、その後徐々に減少していく。このように、SOX流出量が徐々に減少していくのは、NOX吸蔵還元触媒23の領域毎に温度分布の存在や、NOXが吸蔵されている場所から貴金属(白金等)までの距離等により、NOX吸蔵還元触媒23からSOXが脱離し易い場所と脱離しにくい場所とがあり、脱離しにくい場所に吸蔵されているSOXが残る傾向にあるためであると考えられる。すなわち、SOX脱離処理の開始からある程度の時間が経過しても、脱離しにくい場所に吸蔵されているSOXは脱離しにくく、斯かるSOXを迅速に脱離させるためには還元能力の高い還元剤をNOX吸蔵還元触媒23に供給する必要がある。
As can be seen from FIG. 6, the SO X desorption process is started by raising the temperature of the NO X
このような観点から、SOX脱離処理中にNOX吸蔵還元触媒23に供給する還元剤としては、機関本体1から排出された排気ガス中に含まれるHCやCOを用いるよりも、還元能力の高いH2を用いる方が好ましい。一方で、上述したようにSOX脱離処理中に還元剤としてH2のみを用いようとすると、燃料改質システム24及び改質ガス貯蔵タンク33の大型化が必要となると共に改質触媒33を昇温するのに必要なエネルギが大きくなってしまう。
From such a point of view, as the reducing agent supplied to the NO x
そこで、本実施形態ではSOX脱離処理の前期においてはNOX吸蔵還元触媒23へのH2の供給をせず、後期においてのみH2の供給を行うこととしている。これにより、SOX脱離処理の前期においては、機関本体1から排出される排気ガス中のHC及びCOによっても比較的迅速にSOXを脱離させることができ、S再生の後期において、NOX吸蔵還元触媒23にH2を供給することにより、図6に実線で示したようにSOX脱離処理の後期においても迅速にSOXを脱離、流出させるようにしている。これにより、H2の供給量を最小としながらもSOXを迅速に脱離させることができるようになる。
Therefore, in the present embodiment, H 2 is not supplied to the NO X
なお、SOX脱離処理の「後期」とは、所定の待ち時間経過後、すなわちH2供給開始時期以降を意味し、「H2供給開始時期」とはNOX吸蔵還元触媒23のSOX吸蔵量が上記限界吸蔵量よりも少ない所定の吸蔵量(以下、「供給開始吸蔵量」と称す)以下となった時期を意味する。H2供給開始時期は、SOX脱離処理開始からの経過時間や後述するようにSOXセンサ55の出力等に基づいて判断される。
The “late stage” of the SO X desorption process means that a predetermined waiting time has elapsed, that is, after the H 2 supply start time, and the “H 2 supply start time” means the SO X of the NO X
また、本実施形態では、上述したようにNOX吸蔵還元触媒23の排気下流側にSOXセンサ55を有しており、SOX脱離処理の終了時期やH2供給開始時期等をSOXセンサ55の出力に応じて制御するようにしている。具体的には、S再生中においてSOXセンサ55によって検出されたNOX吸蔵還元触媒23から流出する排気ガス中のSOXの濃度が所定の濃度(SOX吸蔵量が供給開始吸蔵量であるときに対応するSOXの濃度。以下、「H2供給開始濃度」と称す)CSOX1以下である場合にNOX吸蔵還元触媒23へのH2の供給が開始され、また、S再生中において上記検出されたSOXの濃度がほぼ零となった場合にSOX脱離処理が終了せしめられる。
Further, in this embodiment, it has a SO X sensor 55 on the exhaust downstream side of the NO X occluding and reducing
図7は、本発明の第二実施形態の排気浄化装置におけるSOX脱離処理に関する制御の制御ルーチンのフローチャートである。各制御ルーチンは一定時間間隔の割り込みによって行われる。 FIG. 7 is a flowchart of a control routine of control related to SO X desorption processing in the exhaust purification system of the second embodiment of the present invention. Each control routine is performed by interruption at regular time intervals.
まず、ステップ151においてH2供給フラグXHSが0であるか否かが判定される。H2供給フラグXHSは図5の制御に用いられるH2供給フラグXH2と同様なフラグである。ステップ151においてH2の供給を行っていないと判定された場合(XHS=0)にはステップ152へと進む。ステップ152ではSOX脱離フラグXSが0であるか否かが判定される。SOX脱離フラグXSはSOX脱離処理を実行しているときであるか否かを示すフラグであり、SOX脱離処理を実行しているときに1、実行していないときに0とされる。ステップ152においてSOX脱離処理を実行していないと判定された場合にはステップ153へと進む。
First, in
ステップ153では、NOX吸蔵還元触媒23へのSOX吸蔵量QSOXが限界吸蔵量QSOXLを超えているか否かが判定される。ここで、NOX吸蔵還元触媒23へのSOX吸蔵量は、例えば、前回SOX脱離処理を実行してから供給された燃料の総量に燃料の単位質量当たりの硫黄成分含有率を乗算することによって算出される。SOX吸蔵量QSOXが限界吸蔵量QSOXL以下であると判定された場合(QSOX≦QSOXL)には、制御ルーチンが終了せしめられる。一方、ステップ153においてSOX吸蔵量QSOXが限界吸蔵量QSOXLを超えていると判定された場合(QSOX>QSOXL)にはステップ154へと進む。ステップ154ではSOX脱離処理が開始される。SOX脱離処理においては、まずNOX吸蔵還元触媒23がSOX脱離温度にまで昇温せしめられ、その後機関本体1から排出される排気ガスの空燃比がほぼ理論空燃比又はリッチとされる。そして、ステップ155において、SOX脱離フラグXSが1とされ、制御ルーチンが終了せしめられる。
In
そして、次のサイクルの制御ルーチンでは、ステップ152においてSOX脱離処理を行っていると判定され(XS=1)、ステップ156へと進む。ステップ156では、SOXセンサ55で検出されたSOX濃度CSOXが、H2供給開始濃度CSOX1以下であるか否かが判定され、H2供給開始濃度CSOX1よりも高いと判定された場合には制御ルーチンが終了せしめられる。一方、ステップ156においてSOX濃度CSOXがH2供給開始濃度CSOX1以下であると判定された場合にはステップ157へと進む。ステップ157では、NOX吸蔵還元触媒23へのH2の供給が開始される。次いで、ステップ158では、H2供給フラグXHSが1とされ、制御ルーチンが終了せしめられる。
In the control routine of the next cycle, it is determined in
このようにH2の供給が開始せしめられた次のサイクルの制御ルーチンでは、ステップ151においてH2の供給を行っていると判定され(XHS=1)、ステップ159へと進む。ステップ159では、SOXセンサ55で検出されたSOX濃度CSOXがほぼ零であるか否か、すなわちNOX吸蔵還元触媒23に吸蔵されていたSOXがほぼ全て脱離せしめられたか否かが判定され、SOX濃度CSOXが零付近でないときには制御ルーチンが終了せしめられる。一方、ステップ159において、SOXセンサ55で検出されたSOX濃度CSOXがほぼ零であると判定された場合にはステップ160へと進む。ステップ160では、H2の供給が終了せしめられ、次いでステップ161ではSOX脱離処理が終了せしめられる。その後、ステップ162では、SOX脱離フラグXS及びH2供給フラグXHSが0とされ、制御ルーチンが終了せしめられる。
Thus, in the control routine of the next cycle in which the supply of H 2 is started, it is determined in
ところで、H2を供給することによりSOXを脱離させようとする場合、NOX吸蔵還元触媒23において二酸化硫黄(H2S)が生成されてしまう場合がある。このH2Sは、大気中に短時間に多量に放出されると悪臭を放つため、少量ずつ放出されるべきである。このようなH2Sの生成は、図8に示したように流入排気ガスの空燃比に応じて異なり、流入排気ガスのリッチ度合いが高いほどH2Sが生成され易い。一方、NOX吸蔵還元触媒23に流入するH2濃度が低いと、SOXの脱離速度が低下してしまう場合がある。従って、NOX吸蔵還元触媒23に流入する排気ガス中のH2の濃度は一定範囲の濃度に維持すべきである。
By the way, when SO X is to be desorbed by supplying H 2 , sulfur dioxide (H 2 S) may be generated in the NO X
ここで、内燃機関の排気ガス中にも少量ながらH2が含まれている。従って、燃料改質システム25からNOX吸蔵還元触媒23にH2を供給しているときには、NOX吸蔵還元触媒23へのH2の総流入量は機関本体1からの排気ガス中のH2の流入量と燃料改質システム25からの供給H2の供給量とを合計したものとなっている。このため、燃料改質システム25から供給するH2の流入量を一定にすると、NOX吸蔵還元触媒23に流入するH2の流入量は排気ガス中のH2の濃度に応じて変動してしまう。
Here, a small amount of H 2 is also contained in the exhaust gas of the internal combustion engine. Therefore, the fuel when it is supplied with H 2 in the NO X occluding and reducing
そこで、本実施形態では、NOX吸蔵還元触媒23の排気上流に配置されたH2センサ53の出力に基づいて、燃料改質システム25からのNOX吸蔵還元触媒23へのH2供給量を調整することとしている。具体的には、H2センサによって検出された排気ガス中のH2濃度が低い場合には燃料改質システム25からのNOX吸蔵還元触媒23へのH2の供給量を多いものとし、逆にH2センサによって検出された排気ガス中のH2濃度が高い場合には燃料改質システム25からのNOX吸蔵還元触媒23へのH2の供給量を少ないものとし、NOX吸蔵還元触媒23に流入するH2の濃度をほぼ一定に維持することとしている。これにより、SOXの脱離効率を高く維持しつつH2Sの発生量を低く維持することができる。
Therefore, in the present embodiment, based on the output of the H 2 sensor 53 disposed in the exhaust upstream of the NO X occluding and reducing
なお、このようにH2センサ53の出力に基づいて燃料改質システム25からのNOX吸蔵還元触媒23へのH2供給量を調整することは、上述した第一実施形態でも利用可能である。
Note that adjusting the amount of H 2 supplied from the
1 機関本体
10 点火プラグ
11 燃料噴射弁
18 スロットル弁
20 酸化触媒
23 NOX吸蔵還元触媒
25 燃料改質システム
27 改質触媒
28 改質用燃料噴射弁
41 ECU
52 空燃比センサ
53 H2センサ
55 SOXセンサ
1
52 Air-fuel ratio sensor 53 H 2 sensor 55 SO X sensor
Claims (6)
上記NOX脱離処理中においてはNOX脱離処理開始から所定の供給時間が経過するまでの間にのみ還元剤供給装置から還元剤を下流側排気浄化触媒に供給するようにした、内燃機関の排気浄化装置。 A reducing agent is disposed only on the upstream side exhaust purification catalyst disposed in the engine exhaust passage, the downstream side exhaust purification catalyst disposed in the engine exhaust passage downstream of the upstream side exhaust purification catalyst, and the downstream side exhaust purification catalyst. The downstream exhaust purification catalyst stores NO x in the inflowing exhaust gas when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean, and the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is substantially the stoichiometric air-fuel ratio. Alternatively, when the engine is rich, the stored NO x is desorbed, and when the NO x occlusion amount in the downstream side exhaust purification catalyst is larger than the limit occlusion amount, the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from the engine body is substantially reduced. In an exhaust gas purification device for an internal combustion engine that desorbs NO X from a downstream side exhaust purification catalyst by NO X desorption treatment to make the theoretical air-fuel ratio or rich,
In the NO X in the desorption process was to supply the reducing agent to the downstream exhaust purifying catalyst from the only reducing agent supply device during the NO X desorption process start until a predetermined supply time has elapsed, the internal combustion engine Exhaust purification equipment.
SOX脱離処理開始から所定の待ち時間経過後、SOX脱離処理を実行しつつ水素供給装置から水素を排気浄化触媒に供給するようにした、内燃機関の排気浄化装置。 An exhaust purification catalyst disposed in the engine exhaust passage, and a hydrogen supply device for supplying hydrogen to the exhaust purification catalyst, wherein the exhaust purification catalyst is SO 2 in the inflowing exhaust gas when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean. When the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is substantially the stoichiometric air-fuel ratio or rich and the temperature of the exhaust purification catalyst is equal to or higher than the SO X desorption temperature, the stored SO X is desorbed and the exhaust purification is performed. When the SO X storage amount to the catalyst is larger than the limit storage amount, the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from the engine body is made substantially stoichiometric or rich, and the temperature of the exhaust purification catalyst is set to the SO X desorption temperature. In an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine that performs SO X desorption treatment to raise the temperature to the above to desorb SO X from the exhaust purification catalyst,
After a predetermined wait time has elapsed from the SO X desorption process start was hydrogen from the hydrogen supply device while performing the SO X desorption process is supplied to the exhaust purification catalyst, exhaust gas purification system of an internal combustion engine.
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Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009162158A (en) * | 2008-01-08 | 2009-07-23 | Honda Motor Co Ltd | Exhaust emission control device for internal combustion engine |
JP2009191652A (en) * | 2008-02-12 | 2009-08-27 | Honda Motor Co Ltd | Exhaust emission control device and exhaust emission control method |
WO2012053076A1 (en) | 2010-10-20 | 2012-04-26 | トヨタ自動車株式会社 | System for determining catalyst deterioration |
WO2012127624A1 (en) | 2011-03-22 | 2012-09-27 | トヨタ自動車株式会社 | System for determining deterioration of catalyst |
US8434296B2 (en) | 2008-01-08 | 2013-05-07 | Honda Motor Co., Ltd. | Exhaust emission control device for internal combustion engine |
JP2015232279A (en) * | 2014-06-09 | 2015-12-24 | マツダ株式会社 | Gaseous fuel engine fuel injection control unit |
-
2005
- 2005-08-09 JP JP2005230330A patent/JP2007046515A/en active Pending
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009162158A (en) * | 2008-01-08 | 2009-07-23 | Honda Motor Co Ltd | Exhaust emission control device for internal combustion engine |
US8434296B2 (en) | 2008-01-08 | 2013-05-07 | Honda Motor Co., Ltd. | Exhaust emission control device for internal combustion engine |
JP2009191652A (en) * | 2008-02-12 | 2009-08-27 | Honda Motor Co Ltd | Exhaust emission control device and exhaust emission control method |
WO2012053076A1 (en) | 2010-10-20 | 2012-04-26 | トヨタ自動車株式会社 | System for determining catalyst deterioration |
US9459242B2 (en) | 2010-10-20 | 2016-10-04 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Catalyst deterioration judging system |
WO2012127624A1 (en) | 2011-03-22 | 2012-09-27 | トヨタ自動車株式会社 | System for determining deterioration of catalyst |
JP2015232279A (en) * | 2014-06-09 | 2015-12-24 | マツダ株式会社 | Gaseous fuel engine fuel injection control unit |
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