JP2008115838A - Exhaust emission control device for internal combustion engine - Google Patents

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JP2008115838A JP2006302541A JP2006302541A JP2008115838A JP 2008115838 A JP2008115838 A JP 2008115838A JP 2006302541 A JP2006302541 A JP 2006302541A JP 2006302541 A JP2006302541 A JP 2006302541A JP 2008115838 A JP2008115838 A JP 2008115838A
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Toshisuke Toshioka
俊祐 利岡
Takamitsu Asanuma
孝充 浅沼
Nobumoto Ohashi
伸基 大橋
Kohei Yoshida
耕平 吉田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technique to further improve a NOx reducing efficiency by combining a plurality of means to reduce an exhaust air-fuel ratio and setting a rate of a reducing the air-fuel ratio by each means to an appropriate value, in an exhaust emission control device for an internal combustion engine. <P>SOLUTION: A rate of reducing the air-fuel ratio by a fuel adding valve 7 is made lower as according an evaporation rate of fuel added from the fuel adding valve 7 is lower, when NOx is reduced by combining a rate of reducing the air-fuel ratio of gas discharged from the combustion chamber of the internal combustion engine 1 and a rate of reducing the air-fuel ratio by adding fuel from the fuel adding valve 7 and reducing the air-fuel ratio of exhaust gas led to flow into a storage-reduction type NOx catalyst 6 to a target air-fuel ratio. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

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.

排気通路に設けられる吸蔵還元型NOx触媒(以下、単にNOx触媒ともいう。)へ還元剤を添加することにより、該NOx触媒に吸蔵されているNOxを還元することができる。そして、還元剤の添加は、排気通路に燃料添加弁を備えて該燃料添加弁から燃料を噴射したり、内燃機関から還元剤を含んだガスを排出させたりして行なうことができる。例えば、EGRガス量の増加、吸気絞り弁による吸入空気量の低減、気筒内への副噴射等により排気の空燃比を低下させつつ還元剤を供給することができる。   By adding a reducing agent to the NOx storage reduction catalyst (hereinafter also simply referred to as NOx catalyst) provided in the exhaust passage, NOx stored in the NOx catalyst can be reduced. The reducing agent can be added by providing a fuel addition valve in the exhaust passage and injecting fuel from the fuel addition valve, or discharging a gas containing the reducing agent from the internal combustion engine. For example, the reducing agent can be supplied while lowering the air-fuel ratio of the exhaust gas by increasing the EGR gas amount, reducing the intake air amount by the intake throttle valve, sub-injection into the cylinder, or the like.

ここで、燃料添加弁から燃料を添加する場合には、内燃機関の運転状態の影響をあまり受けないため、広い運転領域での燃料添加が可能である。しかし、燃料が拡散する前にNOx触媒に到達して該NOx触媒を燃料がすり抜けたり、排気通路に燃料が付着したりして、NOx還元効率が悪化する運転領域がある。なおNOx還元効率は、供給される還元剤の中でNOxの還元のために反応する還元剤の量を、供給される還元剤の量で除した値とす
る。
Here, when fuel is added from the fuel addition valve, it is not greatly affected by the operating state of the internal combustion engine, so that fuel addition in a wide operating range is possible. However, there is an operating region where the NOx reduction efficiency deteriorates because the fuel reaches the NOx catalyst before the fuel diffuses and the fuel passes through the NOx catalyst or the fuel adheres to the exhaust passage. The NOx reduction efficiency is a value obtained by dividing the amount of reducing agent that reacts for NOx reduction in the supplied reducing agent by the amount of reducing agent that is supplied.

一方、内燃機関から低い空燃比のガスを排出させる場合には、燃焼室内で酸素濃度を大幅に低下させることができ、しかもNOx還元効率の高いCOが生成されるため、NOx還元効率は高くなる。しかし、EGRガス量を増加させたり、吸入空気量を低減させたりすると燃焼状態が不安定となるため、内燃機関の低負荷運転時等の狭い運転領域でしか用いることができない。   On the other hand, when exhausting a low air-fuel ratio gas from the internal combustion engine, the oxygen concentration can be greatly reduced in the combustion chamber, and CO with high NOx reduction efficiency is generated, so that the NOx reduction efficiency increases. . However, if the amount of EGR gas is increased or the amount of intake air is reduced, the combustion state becomes unstable, so that it can be used only in a narrow operating region such as during low-load operation of the internal combustion engine.

そこで、上記2種類の手段を組み合わせることにより、互いの欠点を補ってNOx還元
効率を高める技術が知られている(例えば、特許文献1参照。)。つまり、上記2種類の手段を組み合わせることにより、夫々の手段で低下させる空燃比は小さくて済むため、燃焼状態の悪化を抑制しつつ、燃料がNOx触媒をすり抜けることを抑制できる。
特開2005−226463号公報 特開2004−332712号公報 特開2005−90439号公報 特開2002−38926号公報
Thus, a technique is known in which the above two types of means are combined to compensate for each other's disadvantages and increase NOx reduction efficiency (see, for example, Patent Document 1). That is, by combining the above two types of means, the air-fuel ratio to be reduced by each means can be small, so that fuel can be prevented from passing through the NOx catalyst while suppressing deterioration of the combustion state.
JP 2005-226463 A JP 2004-332712 A JP-A-2005-90439 JP 2002-38926 A

しかし、内燃機関から低空燃比のガスを排出させることができる運転領域は狭く、また燃料添加弁により燃料を添加する場合には該燃料が拡散し難いため、前記排気空燃比低下手段により空燃比を低下させる分と、前記燃料添加弁から燃料を添加することにより空燃比を低下させる分と、の割合をどのように決定するのかによりNOx還元効率が変わる。   However, the operating range in which the low air-fuel ratio gas can be discharged from the internal combustion engine is narrow, and when the fuel is added by the fuel addition valve, the fuel is difficult to diffuse, so the air-fuel ratio is reduced by the exhaust air-fuel ratio reducing means. The NOx reduction efficiency changes depending on how the ratio of the amount to be decreased and the amount to decrease the air-fuel ratio by adding fuel from the fuel addition valve are determined.

本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、内燃機関の排気浄化装置において、排気の空燃比を低下させる手段を複数組み合わせ、さらに各手段による空燃比低下の割合を適正な値に設定することによりNOx還元効率をより向上させる技術を提
供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above-described problems, and in an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, a plurality of means for reducing the air-fuel ratio of exhaust gas are combined, and the ratio of the air-fuel ratio reduction by each means is set appropriately. It aims at providing the technique which improves NOx reduction | restoration efficiency more by setting to a proper value.

上記課題を達成するために本発明による内燃機関の排気浄化装置は、
内燃機関の排気通路に設けられ、還元剤の供給により浄化能力が回復される吸蔵還元型NOx触媒と、
前記吸蔵還元型NOx触媒よりも上流の排気通路において排気中に燃料を添加する燃料
添加弁と、
前記吸蔵還元型NOx触媒の浄化能力を回復するときに、浄化能力を回復しないときと
比較して、内燃機関の燃焼室から排出されるガスの空燃比を低下させる排気空燃比低下手段と、
前記排気空燃比低下手段により空燃比を低下させる分と、前記燃料添加弁から燃料を添加することにより空燃比を低下させる分と、を合わせて前記吸蔵還元型NOx触媒に流入
する排気の空燃比を目標空燃比まで低下させることにより浄化能力を回復するときに、前記燃料添加弁から添加される燃料の気化率が低いほど該燃料添加弁により空燃比を低下させる分を小さくする空燃比低下割合変更手段と、
を具備することを特徴とする。
In order to achieve the above object, an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention comprises:
An NOx storage reduction catalyst that is provided in the exhaust passage of the internal combustion engine and whose purification capacity is restored by supplying a reducing agent;
A fuel addition valve for adding fuel into the exhaust in the exhaust passage upstream of the NOx storage reduction catalyst;
Exhaust air / fuel ratio lowering means for lowering the air / fuel ratio of the gas discharged from the combustion chamber of the internal combustion engine when recovering the purification capacity of the NOx storage reduction catalyst as compared to when not recovering the purification capacity;
The air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx storage reduction catalyst is combined with the amount by which the air-fuel ratio is lowered by the exhaust air-fuel ratio lowering means and the amount by which the air-fuel ratio is lowered by adding fuel from the fuel addition valve When the purification capacity is recovered by lowering the air-fuel ratio to the target air-fuel ratio, the air-fuel ratio lowering ratio is such that the lower the vaporization rate of the fuel added from the fuel addition valve, the smaller the air-fuel ratio is lowered by the fuel addition valve Change means,
It is characterized by comprising.

吸蔵還元型NOx触媒に吸蔵されているNOxを還元するときや、硫黄被毒回復を行うときには、該吸蔵還元型NOx触媒へ流入する排気の空燃比を低下させつつ該吸蔵還元型N
Ox触媒へ還元剤が供給される。そして、吸蔵還元型NOx触媒へ還元剤を供給するために、燃料添加弁から還元剤を添加したり、内燃機関から排出されるガスの空燃比を低下させたりする。この燃料添加弁からの燃料添加と、内燃機関から排出されるガスの空燃比を低下させるのとは、同時に行なうこともできるし、何れか一方のみを行なうこともできる。
When NOx stored in the NOx storage reduction catalyst is reduced or when sulfur poisoning recovery is performed, the NOx storage reduction is performed while reducing the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx storage reduction catalyst.
A reducing agent is supplied to the Ox catalyst. In order to supply the reducing agent to the NOx storage reduction catalyst, the reducing agent is added from the fuel addition valve, or the air-fuel ratio of the gas discharged from the internal combustion engine is lowered. The fuel addition from the fuel addition valve and the reduction of the air-fuel ratio of the gas discharged from the internal combustion engine can be performed simultaneously, or only one of them can be performed.

ここで、気筒内に供給される燃料は、高温の燃焼ガスに晒されるため殆どが気化した状態か、改質された状態で内燃機関から排出される。そのため、内燃機関から排出された燃料は吸蔵還元型NOx触媒で反応し易い。   Here, since the fuel supplied into the cylinder is exposed to high-temperature combustion gas, most of the fuel is discharged from the internal combustion engine in a vaporized state or a reformed state. Therefore, the fuel discharged from the internal combustion engine is likely to react with the NOx storage reduction catalyst.

しかし、燃料添加弁から添加される燃料は、気筒内よりも温度が低い排気中に添加されるため、気筒内に供給される燃料と比較して気化し難い。そのため、液体のまま吸蔵還元型NOx触媒に到達したり、気化しても拡散が進んでいないために局所的に空燃比が低い
状態の排気が吸蔵還元型NOx触媒に到達したりすることがある。このような場合には、
燃料添加弁から燃料を添加してもNOx還元効率は低い。
However, since the fuel added from the fuel addition valve is added to the exhaust gas whose temperature is lower than that in the cylinder, it is less likely to vaporize compared to the fuel supplied into the cylinder. Therefore, it may reach the NOx storage reduction catalyst as it is in the liquid state, or since the diffusion has not progressed even when vaporized, the exhaust gas with a low air-fuel ratio locally reaches the NOx storage reduction catalyst. . In such a case,
Even if fuel is added from the fuel addition valve, the NOx reduction efficiency is low.

そのため、空燃比低下割合変更手段は、燃料添加弁から添加される燃料の気化率が低いほど、燃料添加弁から添加する燃料量を減少させる。つまり、排気の空燃比を目標空燃比まで低下させるときに、前記燃料の気化率が低いほど、排気空燃比低下手段により空燃比を低下させる分を大きくし、燃料添加弁から燃料を添加することにより空燃比を低下させる分を小さくしている。このときの割合は、段階的に変更しても良く、連続的に変更しても良い。なお、気化率は、燃料添加弁から添加される燃料の中で気化する燃料の割合としてもよい。また、気化率の代わりに、燃料添加弁から添加された燃料が排気中でどれだけ拡散しているのか、または、燃料添加弁から添加された燃料のなかでどれだけの燃料が吸蔵還元型NOx触媒に到達するのかに基づいて、燃料添加弁により空燃比を低下させる分
を小さくしてもよい。
Therefore, the air-fuel ratio reduction rate changing means decreases the amount of fuel added from the fuel addition valve as the vaporization rate of the fuel added from the fuel addition valve is lower. That is, when lowering the air-fuel ratio of the exhaust gas to the target air-fuel ratio, the lower the fuel vaporization rate, the larger the amount by which the air-fuel ratio is lowered by the exhaust air-fuel ratio lowering means, and adding the fuel from the fuel addition valve This reduces the amount by which the air-fuel ratio is lowered. The ratio at this time may be changed stepwise or may be changed continuously. The vaporization rate may be the ratio of fuel vaporized in the fuel added from the fuel addition valve. Also, instead of the vaporization rate, how much the fuel added from the fuel addition valve is diffused in the exhaust gas, or how much of the fuel added from the fuel addition valve is the NOx storage reduction type. The amount by which the air-fuel ratio is reduced by the fuel addition valve may be reduced based on whether it reaches the catalyst.

このようにすることで、燃料添加弁から供給される燃料によるNOx還元効率が低くな
るほど、該燃料添加弁からの燃料供給量が少なくなるので、全体としてのNOx還元効率
を向上させることができる。
By doing so, the lower the NOx reduction efficiency by the fuel supplied from the fuel addition valve, the smaller the amount of fuel supplied from the fuel addition valve, so the overall NOx reduction efficiency can be improved.

また、燃料の気化率の低下は、内燃機関が比較的低い負荷で運転されているときに多く見られる。このような運転状態では、内燃機関の燃焼室から排出されるガスの空燃比を低下させても燃焼状態は悪化し難いので、排気空燃比低下手段により空燃比を低下させる分を大きくすることができる。   Further, the fuel vaporization rate is often lowered when the internal combustion engine is operated at a relatively low load. In such an operating state, even if the air-fuel ratio of the gas discharged from the combustion chamber of the internal combustion engine is lowered, the combustion state is hardly deteriorated. Therefore, it is possible to increase the amount by which the air-fuel ratio is lowered by the exhaust air-fuel ratio lowering means. it can.

本発明においては、前記空燃比低下割合変更手段は、排気の温度又は前記吸蔵還元型NOx触媒の温度に応じて、前記排気空燃比低下手段により空燃比を低下させる分と、前記
燃料添加弁から燃料を添加することにより空燃比を低下させる分と、の割合を変更することができる。
In the present invention, the air-fuel ratio reduction rate changing means is configured to reduce the air-fuel ratio by the exhaust air-fuel ratio lowering means according to the temperature of the exhaust gas or the NOx storage reduction catalyst, and from the fuel addition valve. The proportion of the fuel / air ratio can be changed by adding the fuel.

つまり、燃料添加弁から添加される燃料の気化率を排気の温度又は吸蔵還元型NOx触
媒の温度で判断している。ここで、排気の温度が低くなるほど、燃料添加弁から添加された燃料の気化率が低下する。これにより、吸蔵還元型NOx触媒に流入する排気の空燃比
を均一に低下させることが困難となる。また、吸蔵還元型NOx触媒の温度が低くなるほ
ど、該吸蔵還元型NOx触媒にて燃料が反応し難くなる。これらにより、NOx還元効率が低下する。これに対し、例えば排気の温度又は吸蔵還元型NOx触媒の温度が低くなるほ
ど、燃料添加弁により空燃比を低下させる分を小さくすることで、NOx還元効率を向上
させることができる。
That is, the vaporization rate of the fuel added from the fuel addition valve is determined by the temperature of the exhaust or the temperature of the NOx storage reduction catalyst. Here, the lower the exhaust gas temperature, the lower the vaporization rate of the fuel added from the fuel addition valve. This makes it difficult to uniformly reduce the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx storage reduction catalyst. Further, the lower the temperature of the NOx storage reduction catalyst, the more difficult it is for the fuel to react with the NOx storage reduction catalyst. As a result, the NOx reduction efficiency decreases. On the other hand, for example, as the temperature of the exhaust gas or the NOx storage reduction catalyst decreases, the amount by which the air-fuel ratio is reduced by the fuel addition valve is reduced, so that the NOx reduction efficiency can be improved.

本発明においては、前記空燃比低下割合変更手段は、排気の流量に応じて、前記排気空燃比低下手段により空燃比を低下させる分と、前記燃料添加弁から燃料を添加することにより空燃比を低下させる分と、の割合を変更することができる。   In the present invention, the air-fuel ratio reduction rate changing means reduces the air-fuel ratio by adding the fuel from the fuel addition valve by the amount by which the exhaust air-fuel ratio reducing means reduces the air-fuel ratio according to the flow rate of the exhaust. The ratio of the amount to be reduced can be changed.

つまり、燃料添加弁から添加される燃料の気化率を排気の流量で判断している。ここで、排気の流量が少なくなるほど、燃料が気化したときに広い範囲に拡散し難くなるため、排気中の空燃比が目標空燃比よりも高い箇所と低い箇所とができてしまい、NOx還元効
率が低下する。これに対し、たとえば排気の流量が少なくなるほど、燃料添加弁により空燃比を低下させる分を小さくすることで、気化しにくい燃料の量を減少させることができるので、NOx還元効率を向上させることができる。
That is, the vaporization rate of the fuel added from the fuel addition valve is determined by the exhaust gas flow rate. Here, as the flow rate of the exhaust gas decreases, it becomes difficult to diffuse the fuel into a wide range when the fuel is vaporized, so that a location where the air-fuel ratio in the exhaust is higher and lower than the target air-fuel ratio is created, and the NOx reduction efficiency Decreases. On the other hand, for example, as the flow rate of exhaust gas decreases, the amount of fuel that is difficult to vaporize can be reduced by reducing the amount by which the fuel addition valve lowers the air-fuel ratio, so that the NOx reduction efficiency can be improved. it can.

本発明においては、前記空燃比低下割合変更手段は、前記燃料添加弁から供給される燃料のなかで排気通路の壁面に付着する量の割合に応じて、前記排気空燃比低下手段により空燃比を低下させる分と、前記燃料添加弁から燃料を添加することにより空燃比を低下させる分と、の割合を変更することができる。   In the present invention, the air-fuel ratio reduction rate changing means adjusts the air-fuel ratio by the exhaust air-fuel ratio reduction means according to the ratio of the amount of fuel supplied from the fuel addition valve that adheres to the wall surface of the exhaust passage. The ratio between the amount to be reduced and the amount to decrease the air-fuel ratio by adding fuel from the fuel addition valve can be changed.

つまり、燃料添加弁から添加される燃料の気化率を、燃料添加弁から供給される燃料のなかで排気通路の壁面に付着する量の割合で判断している。ここで、燃料添加弁から添加される燃料が排気通路の壁面に多く付着していると、排気の空燃比を目標空燃比にすることが困難となる。たとえば、排気通路の壁面に付着していた燃料が徐々に蒸発しても、排気の空燃比がNOx還元に必要となる値まで低下しなければNOxは殆ど還元されないので、NOx還元効率が低下する。これに対し、たとえば燃料添加弁から供給される燃料のな
かで排気通路の壁面に付着する量の割合が高くなるほど、燃料添加弁により空燃比を低下させる分を小さくすることで、NOx還元効率を向上させることができる。
That is, the vaporization rate of the fuel added from the fuel addition valve is determined by the ratio of the amount of the fuel supplied from the fuel addition valve that adheres to the wall surface of the exhaust passage. Here, if a large amount of fuel added from the fuel addition valve adheres to the wall surface of the exhaust passage, it becomes difficult to set the air-fuel ratio of the exhaust to the target air-fuel ratio. For example, even if the fuel adhering to the wall surface of the exhaust passage gradually evaporates, NOx is hardly reduced unless the air-fuel ratio of the exhaust gas is reduced to a value necessary for NOx reduction. . On the other hand, for example, the higher the proportion of the amount of fuel supplied from the fuel addition valve that adheres to the wall surface of the exhaust passage, the smaller the amount by which the air / fuel ratio is reduced by the fuel addition valve, thereby reducing the NOx reduction efficiency. Can be improved.

本発明においては、前記空燃比低下割合変更手段は、前記吸蔵還元型NOx触媒の温度
分布に応じて、前記排気空燃比低下手段により空燃比を低下させる分と、前記燃料添加弁から燃料を添加することにより空燃比を低下させる分と、の割合を変更することができる。
In the present invention, the air-fuel ratio reduction rate changing means adds the fuel from the fuel addition valve by the amount by which the exhaust air-fuel ratio lowering means lowers the air-fuel ratio according to the temperature distribution of the NOx storage reduction catalyst. By doing so, the ratio of the amount by which the air-fuel ratio is lowered can be changed.

つまり、燃料添加弁から添加される燃料の気化率を吸蔵還元型NOx触媒の温度分布で
判断している。ここで、燃料添加弁から吸蔵還元型NOx触媒へ燃料を供給すると、該吸
蔵還元型NOx触媒内の温度が不均一となることがある。すなわち、燃料添加弁から添加
された燃料は、条件によっては拡散し難いので排気の空燃比を局所的に低くする。そのため、吸蔵還元型NOx触媒においても局所的に温度を上昇させることがある。つまり、吸
蔵還元型NOx触媒のなかで温度の低い箇所と高い箇所とができることがあり、この場合
には燃料の気化率が低下していると判断することができる。このような場合には、NOx
還元効率が低下している。また、吸蔵還元型NOx触媒内の温度が不均一となると、一部
で活性温度以下となる虞もある。これに対し、吸蔵還元型NOx触媒内の温度の不均一の
度合いが高くなるほど、燃料添加弁により空燃比を低下させる分を小さくすることで、気化率の低い燃料の供給量を減少させることができるので、NOx還元効率を向上させるこ
とができる。
That is, the vaporization rate of the fuel added from the fuel addition valve is determined by the temperature distribution of the NOx storage reduction catalyst. Here, if fuel is supplied from the fuel addition valve to the NOx storage reduction catalyst, the temperature in the NOx storage reduction catalyst may become uneven. That is, since the fuel added from the fuel addition valve is difficult to diffuse depending on the conditions, the air-fuel ratio of the exhaust is locally lowered. Therefore, the temperature may be locally increased even in the NOx storage reduction catalyst. That is, there may be a low temperature portion and a high temperature portion in the NOx storage reduction catalyst, and in this case, it can be determined that the fuel vaporization rate is reduced. In such cases, NOx
Reduction efficiency is reduced. In addition, if the temperature in the NOx storage reduction catalyst becomes non-uniform, there is a risk that a part of the NOx catalyst will become below the activation temperature. On the other hand, as the degree of temperature non-uniformity in the NOx storage reduction catalyst increases, the amount of fuel that has a low vaporization rate can be reduced by reducing the amount by which the fuel addition valve lowers the air-fuel ratio. Therefore, NOx reduction efficiency can be improved.

本発明によれば、内燃機関の排気浄化装置において、排気の空燃比を低下させる手段を複数組み合わせ、さらに各手段による空燃比低下の割合を適正な値に設定することによりNOx還元効率をより向上させる。   According to the present invention, in an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, NOx reduction efficiency is further improved by combining a plurality of means for reducing the air-fuel ratio of exhaust gas and further setting the ratio of air-fuel ratio reduction by each means to an appropriate value. Let

以下、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の具体的な実施態様について図面に基づいて説明する。   Hereinafter, specific embodiments of an exhaust emission control device for an internal combustion engine according to the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本実施例に係る内燃機関の排気浄化装置を適用する内燃機関1とその排気系の概略構成を示す図である。図1に示す内燃機関1は、水冷式の4サイクル・ディーゼルエンジンである。   FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an internal combustion engine 1 to which an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to this embodiment is applied and an exhaust system thereof. The internal combustion engine 1 shown in FIG. 1 is a water-cooled four-cycle diesel engine.

内燃機関1には、吸気通路2および排気通路3が接続されている。この吸気通路2の途中には、スロットル4が設けられている。このスロットル4は、電動アクチュエータにより開閉される。スロットル4よりも上流の吸気通路2には、該吸気通路2内を流通する吸気の流量に応じた信号を出力するエアフローメータ5が設けられている。このエアフローメータ5により、内燃機関1の吸入新気量が測定される。   An intake passage 2 and an exhaust passage 3 are connected to the internal combustion engine 1. A throttle 4 is provided in the middle of the intake passage 2. The throttle 4 is opened and closed by an electric actuator. An air flow meter 5 that outputs a signal corresponding to the flow rate of the intake air flowing through the intake passage 2 is provided in the intake passage 2 upstream of the throttle 4. The air flow meter 5 measures the amount of fresh intake air in the internal combustion engine 1.

一方、排気通路3の途中には、吸蔵還元型NOx触媒6(以下、NOx触媒6という。)が備えられている。NOx触媒6は、流入する排気の酸素濃度が高いときは排気中のNOxを吸蔵し、流入する排気の酸素濃度が低下し且つ還元剤が存在するときは吸蔵していたNOxを還元する機能を有する。このNOx触媒6は、排気中の粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタに担持されていてもよい。   On the other hand, an NOx storage reduction catalyst 6 (hereinafter referred to as NOx catalyst 6) is provided in the middle of the exhaust passage 3. The NOx catalyst 6 has a function of storing NOx in the exhaust when the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas is high, and reducing the stored NOx when the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas is reduced and a reducing agent is present. Have. The NOx catalyst 6 may be supported on a particulate filter that collects particulate matter in the exhaust gas.

さらに、本実施例では、NOx触媒6よりも上流の排気通路3を流通する排気中に還元
剤たる燃料(軽油)を添加する燃料添加弁7を備えている。ここで、燃料添加弁7は、後述するECU20からの信号により開弁して燃料を噴射する。そして、燃料添加弁7から排気通路3内へ噴射された燃料は、排気通路3の上流から流れてきた排気の空燃比をリッチにすると共に、該NOx触媒6に吸蔵されていたNOxを還元する。
Further, in this embodiment, a fuel addition valve 7 for adding fuel (light oil) as a reducing agent to the exhaust gas flowing through the exhaust passage 3 upstream from the NOx catalyst 6 is provided. Here, the fuel addition valve 7 is opened by a signal from the ECU 20 described later to inject fuel. The fuel injected from the fuel addition valve 7 into the exhaust passage 3 enriches the air-fuel ratio of the exhaust flowing from the upstream of the exhaust passage 3 and reduces the NOx stored in the NOx catalyst 6. .

そして、内燃機関1には、排気通路3内を流通する排気の一部を吸気通路2へ再循環させるEGR装置8が備えられている。このEGR装置8は、EGR通路81及びEGR弁82を備えて構成されている。   The internal combustion engine 1 is provided with an EGR device 8 that recirculates part of the exhaust gas flowing through the exhaust passage 3 to the intake passage 2. The EGR device 8 includes an EGR passage 81 and an EGR valve 82.

EGR通路81は、NOx触媒6よりも上流側の排気通路3と、スロットル4よりも下
流の吸気通路2と、を接続している。そして、このEGR通路81を排気が流通することにより、排気が再循環される。また、EGR弁82は、EGR通路81の通路断面積を調整することにより、該EGR通路81を流れるEGRガスの量を調整する。
The EGR passage 81 connects the exhaust passage 3 upstream of the NOx catalyst 6 and the intake passage 2 downstream of the throttle 4. The exhaust gas is recirculated as the exhaust gas flows through the EGR passage 81. The EGR valve 82 adjusts the amount of EGR gas flowing through the EGR passage 81 by adjusting the passage sectional area of the EGR passage 81.

また、NOx触媒6よりも下流の排気通路3には、該排気通路3内を流れる排気の温度
に応じた信号を出力する温度センサ9と、該排気通路3内を流れる排気の空燃比に応じた信号を出力する空燃比センサ10と、が取り付けられている。この温度センサ9の出力信号に基づいてNOx触媒6の温度が検出される。
Further, a temperature sensor 9 that outputs a signal corresponding to the temperature of the exhaust gas flowing in the exhaust passage 3 is provided in the exhaust passage 3 downstream of the NOx catalyst 6 and the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing in the exhaust passage 3. And an air-fuel ratio sensor 10 for outputting a signal. Based on the output signal of the temperature sensor 9, the temperature of the NOx catalyst 6 is detected.

さらに、内燃機関1には、該内燃機関1の気筒内に燃料を供給する燃料噴射弁11が備えられている。   Further, the internal combustion engine 1 is provided with a fuel injection valve 11 for supplying fuel into the cylinder of the internal combustion engine 1.

以上述べたように構成された内燃機関1には、該内燃機関1を制御するための電子制御ユニットであるECU20が併設されている。このECU20は、内燃機関1の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関1の運転状態を制御するユニットである。   The internal combustion engine 1 configured as described above is provided with an ECU 20 that is an electronic control unit for controlling the internal combustion engine 1. The ECU 20 is a unit that controls the operation state of the internal combustion engine 1 in accordance with the operation conditions of the internal combustion engine 1 and the request of the driver.

また、ECU20には、上記センサの他、運転者がアクセルペダル12を踏み込んだ量に応じた電気信号を出力し機関負荷を検出可能なアクセル開度センサ13、及び機関回転数を検出するクランクポジションセンサ14が電気配線を介して接続され、これら各種センサの出力信号がECU20に入力されるようになっている。一方、ECU20には、燃料噴射弁11および燃料添加弁7が電気配線を介して接続され、該ECU20により燃料噴射弁11および燃料添加弁7の開閉時期が制御される。   In addition to the above sensors, the ECU 20 outputs an electric signal corresponding to the amount by which the driver depresses the accelerator pedal 12 to detect an engine load, and a crank position for detecting the engine speed. Sensors 14 are connected via electrical wiring, and output signals from these various sensors are input to the ECU 20. On the other hand, the fuel injection valve 11 and the fuel addition valve 7 are connected to the ECU 20 via electric wiring, and the ECU 20 controls the opening and closing timing of the fuel injection valve 11 and the fuel addition valve 7.

そして、本実施例では、NOx触媒6に吸蔵されているNOxを還元するときに、該NOx触媒6に流入する排気の空燃比を目標空燃比に向けて比較的に短い周期でスパイク的(
短時間)にリッチとする、所謂リッチスパイク制御を実行する。このリッチスパイク制御は、NOx触媒6にてNOxを還元するときのほかに、NOx触媒6の硫黄被毒を回復させ
るとき、又はNOx触媒6がパティキュレートフィルタに担持されているときには該フィ
ルタの温度を上昇させるときにも行なわれる。そして、排気の空燃比を低下させるには、燃料添加弁7から燃料を噴射させることによっても、また内燃機関1から排出されるガスの空燃比を低下させることによっても行なうことができる。つまり、これらの手段によってNOx触媒6へ還元剤を供給することにより、該NOx触媒6に吸蔵されているNOxの
還元等を行うことができる。なお、本実施例においては燃料添加弁7が、本発明における還元剤供給手段に相当する。
In this embodiment, when NOx stored in the NOx catalyst 6 is reduced, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst 6 is spiked in a relatively short cycle toward the target air-fuel ratio (
The so-called rich spike control is executed to make it rich in a short time). This rich spike control is performed not only when NOx is reduced by the NOx catalyst 6, but also when the sulfur poisoning of the NOx catalyst 6 is recovered, or when the NOx catalyst 6 is supported by the particulate filter. It is also done when raising. The air-fuel ratio of the exhaust can be lowered by injecting fuel from the fuel addition valve 7 or by reducing the air-fuel ratio of the gas discharged from the internal combustion engine 1. That is, by supplying a reducing agent to the NOx catalyst 6 by these means, NOx occluded in the NOx catalyst 6 can be reduced. In this embodiment, the fuel addition valve 7 corresponds to the reducing agent supply means in the present invention.

ここで、内燃機関1から排出されるガスの空燃比を低下させる方法として、吸入空気量を減少させたり、EGRガス量を増加させたりすることが例示できる。また、燃料噴射弁11から主噴射を行なった後の膨張行程中若しくは排気行程中に再度燃料を噴射する副噴射(ポスト噴射)を行なうことによっても内燃機関1から排出されるガスの空燃比を低下させることができる。   Here, as a method of reducing the air-fuel ratio of the gas discharged from the internal combustion engine 1, it is possible to exemplify reducing the intake air amount or increasing the EGR gas amount. The air-fuel ratio of the gas discharged from the internal combustion engine 1 can also be increased by performing sub-injection (post-injection) in which fuel is injected again during the expansion stroke or exhaust stroke after the main injection from the fuel injection valve 11. Can be reduced.

そして、吸入空気量は、スロットル4を閉じ側へ動かすことにより減少させることができる。また、EGRガス量は、EGR弁82を開き側へ動かすことにより増加させることができる。なお、本実施例においてはスロットル4、EGR弁82、又は燃料噴射弁11を制御するECU20が、本発明における排気空燃比低下手段に相当する。   The intake air amount can be reduced by moving the throttle 4 to the closing side. The EGR gas amount can be increased by moving the EGR valve 82 to the open side. In the present embodiment, the ECU 20, which controls the throttle 4, the EGR valve 82, or the fuel injection valve 11, corresponds to the exhaust air / fuel ratio lowering means in the present invention.

また、内燃機関1から排出されるガスの空燃比の低下のことを以下、「燃焼リッチ」又は「燃焼によるリッチ」という。また、燃料添加弁7から燃料を噴射させることによる排気の空燃比の低下のことを以下、「排気添加リッチ」という。   The reduction in the air-fuel ratio of the gas discharged from the internal combustion engine 1 is hereinafter referred to as “combustion rich” or “rich by combustion”. Further, the reduction in the air-fuel ratio of the exhaust due to the fuel injection from the fuel addition valve 7 is hereinafter referred to as “exhaust addition rich”.

そして、NOxの還元は、燃焼リッチ及び排気添加リッチの何れによっても行うことが
でき、またこれらを組み合わせて行なうこともできる。
The reduction of NOx can be performed either by combustion rich or exhaust addition rich, or by combining these.

燃焼リッチは、燃焼室内で空燃比を大幅に低下させることができ、しかもNOx還元効
率の高いCOが燃焼室内で生成されるため、NOx還元効率が高い。しかし、燃焼リッチ
を行うことができるのは、内燃機関1の負荷が比較的低いときに限られる。
Combustion rich can greatly reduce the air-fuel ratio in the combustion chamber and has high NOx reduction efficiency because CO having high NOx reduction efficiency is generated in the combustion chamber. However, the rich combustion can be performed only when the load of the internal combustion engine 1 is relatively low.

一方、排気添加リッチは、内燃機関1の負荷の影響を殆ど受けることなく行なうことができるので、燃焼リッチよりも広い範囲の運転領域で行なうことができる。しかし、燃料が拡散し難かったり、排気通路3の壁面に燃料が付着したりするため、NOx還元効率が
悪くなる運転領域がある。
On the other hand, the exhaust addition rich can be performed with almost no influence of the load of the internal combustion engine 1, and therefore can be performed in a wider range of operation than the combustion rich. However, there is an operating region in which the NOx reduction efficiency deteriorates because the fuel is difficult to diffuse or the fuel adheres to the wall surface of the exhaust passage 3.

そのため、本実施例では、燃焼リッチ及び排気添加リッチの双方を組み合わせて用い、しかも夫々から添加される還元剤の割合を状況に応じて変更することで、夫々の添加方法の利点を最大限に活用している。   Therefore, in this embodiment, both the combustion rich and the exhaust addition rich are used in combination, and the ratio of the reducing agent added from each is changed according to the situation, thereby maximizing the advantages of each addition method. I use it.

ここで、図2は、還元剤添加時において目標空燃比とするための燃焼リッチ及び排気添加リッチの割合の例を示した図である。図2(A)は燃焼リッチの割合が比較的高い場合、図2(B)は排気添加リッチの割合が比較的高い場合、図2(C)は排気添加リッチのみの場合を夫々示している。また、(X)は燃焼リッチによる空燃比の低下分を示し、(Y)は排気添加リッチによる空燃比の低下分を夫々示している。   Here, FIG. 2 is a diagram showing an example of the ratio of the combustion rich and the exhaust addition rich for achieving the target air-fuel ratio when the reducing agent is added. 2A shows a case where the combustion rich ratio is relatively high, FIG. 2B shows a case where the exhaust addition rich ratio is relatively high, and FIG. 2C shows a case where only the exhaust addition rich exists. . Further, (X) indicates the amount of decrease in the air-fuel ratio due to combustion rich, and (Y) indicates the amount of decrease in the air-fuel ratio due to exhaust addition rich.

還元剤添加前はベース空燃比にて内燃機関1が運転されている。このベース空燃比は、内燃機関1の負荷等により設定される空燃比である。そして、燃焼リッチを行う場合には、内燃機関1の燃焼室内で空燃比が低下され、その排気が排気通路3を流通する。そして、その排気中に燃料添加弁7から燃料が添加されることにより、排気の空燃比が更に低下して、目標空燃比とされる。この目標空燃比とされた排気がNOx触媒6に流入すること
により、該NOx触媒6に吸蔵されているNOxが還元される。
Prior to the addition of the reducing agent, the internal combustion engine 1 is operated at the base air-fuel ratio. This base air-fuel ratio is an air-fuel ratio set by the load of the internal combustion engine 1 or the like. When combustion rich is performed, the air-fuel ratio is lowered in the combustion chamber of the internal combustion engine 1, and the exhaust gas flows through the exhaust passage 3. Then, by adding fuel from the fuel addition valve 7 into the exhaust, the air-fuel ratio of the exhaust is further lowered to the target air-fuel ratio. When the exhaust gas having the target air-fuel ratio flows into the NOx catalyst 6, NOx stored in the NOx catalyst 6 is reduced.

つまり、内燃機関1からの排気の空燃比を変更し、そのときの排気の空燃比に合わせて燃料添加弁7から燃料を添加することにより、実際の空燃比を目標空燃比に合わせている。なお、排気添加リッチのみを行なうときには、内燃機関1からの排気の空燃比はベース空燃比となる。ここで、燃料添加弁7から添加される燃料を、ベース空燃比から目標空燃比に低下させるために必要な燃料量で除した値を排気添加割合と称する。つまり、図2で示される場合の排気添加割合は、図2(A)が最も低く、図2(C)が最も高い。   That is, the actual air-fuel ratio is adjusted to the target air-fuel ratio by changing the air-fuel ratio of the exhaust from the internal combustion engine 1 and adding fuel from the fuel addition valve 7 in accordance with the air-fuel ratio of the exhaust at that time. When only exhaust addition rich is performed, the air-fuel ratio of the exhaust from the internal combustion engine 1 becomes the base air-fuel ratio. Here, a value obtained by dividing the fuel added from the fuel addition valve 7 by the amount of fuel necessary to reduce the base air-fuel ratio to the target air-fuel ratio is referred to as an exhaust addition ratio. That is, the exhaust gas addition ratio in the case shown in FIG. 2 is the lowest in FIG. 2 (A) and the highest in FIG. 2 (C).

そして、本実施例では、排気の温度が低いほど、又はNOx触媒6の温度が低いほど、
排気添加割合を低くする。
In this embodiment, the lower the exhaust gas temperature or the lower the NOx catalyst 6 temperature,
Reduce the rate of exhaust addition.

図3は、排気の温度又はNOx触媒6の温度と、排気添加割合と、の関係を例示した図
である。なお、図3で示す関係は直線で表されているが、曲線であっても良く、排気温度又はNOx触媒6の温度の上昇に対して段階的に排気添加割合が高くなっていっても良い
。この関係は、予め実験等により求めることができる。
FIG. 3 is a diagram illustrating the relationship between the exhaust gas temperature or the temperature of the NOx catalyst 6 and the exhaust gas addition ratio. The relationship shown in FIG. 3 is represented by a straight line, but it may be a curve, and the exhaust gas addition ratio may be increased stepwise as the exhaust gas temperature or the temperature of the NOx catalyst 6 increases. . This relationship can be obtained in advance by experiments or the like.

ここで、排気の温度が低いほど、燃料添加弁7から添加される燃料が霧化し難くなるため、燃料の気化率が低くなる。これにより、排気の温度が低くなるほど、燃料添加弁7から燃料を添加しても排気の空燃比を均一に低下させることが困難となる。つまり、燃料が液体のままNOx触媒6に到達したり、気化したとしてもあまり拡散しないままNOx触媒6に到達したりするので、排気の空燃比の高い所と低いところとが生じる。この排気がNOx触媒6に到達しても、目標空燃比となっている一部分でNOxの還元が行われ、目標空燃比に達していない箇所や目標空燃比よりもリッチとなっている箇所においては、NOx
があまり還元されない。そのため、NOx還元効率が低下する。
Here, as the temperature of the exhaust gas is lower, the fuel added from the fuel addition valve 7 is less likely to be atomized, so the fuel vaporization rate is lower. Thereby, as the temperature of the exhaust gas becomes lower, it becomes more difficult to uniformly reduce the air-fuel ratio of the exhaust gas even if fuel is added from the fuel addition valve 7. That is, since the fuel reaches the NOx catalyst 6 in a liquid state or reaches the NOx catalyst 6 without being diffused much even if it is vaporized, there are places where the air-fuel ratio of the exhaust is high and low. Even if this exhaust gas reaches the NOx catalyst 6, NOx is reduced at a portion where the target air-fuel ratio is reached, and at locations where the target air-fuel ratio is not reached or where the target air-fuel ratio is richer. , NOx
Is not reduced much. Therefore, NOx reduction efficiency is reduced.

また、NOx触媒6の温度が低くなるほど、該NOx触媒6で燃料が反応し難くなる。つまり、NOx触媒6の温度が低くなるほど、燃料添加弁7から添加される燃料ではNOxの
還元がし難くなる。そのため、NOx還元効率が低下する。
Further, the lower the temperature of the NOx catalyst 6, the more difficult the fuel reacts with the NOx catalyst 6. That is, as the temperature of the NOx catalyst 6 becomes lower, it becomes more difficult for the fuel added from the fuel addition valve 7 to reduce NOx. Therefore, NOx reduction efficiency is reduced.

その点、排気の温度が低くなるほど、又はNOx触媒6の温度が低くなるほど、排気添
加割合を低くすることにより、NOx還元効率の低下を抑制することができる。つまり、
燃焼リッチの割合を高めることで、最初から気化している燃料や、より反応性の高いHC若しくはCOを、より多くNOx触媒6に供給することができる。また、燃焼リッチは、
内燃機関1の負荷が比較的低いときに行なうことができるが、このような運転状態では排気の温度及びNOx触媒6の温度が低くなる。つまり、排気の温度又はNOx触媒6の温度に応じて燃焼リッチの割合を変更することで、燃焼リッチを行うことができない運転状態のときに燃焼リッチの割合が高くなることも抑制される。
In that respect, the lower the exhaust gas temperature or the lower the temperature of the NOx catalyst 6, the lower the exhaust gas addition ratio, thereby suppressing the reduction in NOx reduction efficiency. That means
By increasing the combustion rich ratio, more NOx catalyst 6 can be supplied with fuel that has been vaporized from the beginning, and more reactive HC or CO. Also, combustion rich
Although it can be performed when the load of the internal combustion engine 1 is relatively low, in such an operating state, the temperature of the exhaust gas and the temperature of the NOx catalyst 6 are lowered. That is, by changing the combustion rich ratio in accordance with the temperature of the exhaust gas or the temperature of the NOx catalyst 6, it is possible to suppress the combustion rich ratio from being increased in an operating state where combustion rich cannot be performed.

このようにして、燃焼状態の悪化を抑制しつつNOx還元効率を向上させることができ
る。そのため、ドライバビリティを向上させつつ燃費を向上させることができる。
In this way, NOx reduction efficiency can be improved while suppressing deterioration of the combustion state. Therefore, fuel efficiency can be improved while improving drivability.

なお、本実施例においては排気添加割合を変更するECU20が、本発明における空燃比低下割合変更手段に相当する。   In the present embodiment, the ECU 20 that changes the exhaust gas addition ratio corresponds to the air-fuel ratio reduction ratio changing means in the present invention.

本実施例では、排気の流量が少ないほど、排気添加割合を低くする。他の装置については前記実施例と同様なので、説明を省略する。   In this embodiment, the exhaust gas addition ratio is lowered as the exhaust gas flow rate is smaller. The other devices are the same as those in the above embodiment, and the description is omitted.

図4は、排気の流量と、排気添加割合と、の関係を例示した図である。なお、図4で示す関係は直線で表されているが、曲線であっても良く、排気の流量の上昇に対して段階的に排気添加割合が高くなっていっても良い。この関係は、予め実験等により求めることができる。また、排気の流量は、エアフローメータ5により測定される吸入空気量から求めることができる。   FIG. 4 is a diagram illustrating the relationship between the exhaust gas flow rate and the exhaust gas addition ratio. The relationship shown in FIG. 4 is represented by a straight line, but may be a curve, and the exhaust gas addition ratio may be increased stepwise as the exhaust gas flow rate increases. This relationship can be obtained in advance by experiments or the like. Further, the flow rate of the exhaust gas can be obtained from the intake air amount measured by the air flow meter 5.

ここで、排気の流量が少なくなるほど、燃料添加弁7から添加される燃料が霧化し難くなるため、燃料の気化率が低くなる。   Here, as the flow rate of the exhaust gas decreases, the fuel added from the fuel addition valve 7 becomes difficult to atomize, so the fuel evaporation rate decreases.

その点、排気の流量が少なくなるほど、排気添加割合を低くすることにより、NOx還
元効率の低下を抑制することができる。つまり、燃焼リッチの割合を高めることで、最初から気化している燃料や、より反応性の高いHC若しくはCOを、より多くNOx触媒6
に供給することができる。また、燃焼リッチは、内燃機関1の負荷が比較的低いときに行なうことができるが、このような運転状態では排気の流量が少なくなる。つまり、排気の流量に応じて燃焼リッチの割合を変更することで、燃焼リッチを行うことができない運転状態のときに燃焼リッチの割合が高くなることも抑制される。
In that respect, the lower the exhaust gas flow rate, the lower the NOx reduction efficiency can be suppressed by lowering the exhaust gas addition ratio. That is, by increasing the ratio of combustion rich, the NOx catalyst 6 is increased in the amount of fuel that has been vaporized from the beginning and more highly reactive HC or CO.
Can be supplied to. Further, the combustion rich can be performed when the load of the internal combustion engine 1 is relatively low, but in such an operating state, the flow rate of the exhaust gas decreases. That is, by changing the combustion rich ratio according to the flow rate of the exhaust gas, it is also possible to suppress the combustion rich ratio from being increased in an operating state where combustion rich cannot be performed.

このようにして、燃焼状態の悪化を抑制しつつNOx還元効率を向上させることができ
る。そのため、ドライバビリティを向上させつつ燃費を向上させることができる。
In this way, NOx reduction efficiency can be improved while suppressing deterioration of the combustion state. Therefore, fuel efficiency can be improved while improving drivability.

なお、本実施例においては排気添加割合を変更するECU20が、本発明における空燃比低下割合変更手段に相当する。   In the present embodiment, the ECU 20 that changes the exhaust gas addition ratio corresponds to the air-fuel ratio reduction ratio changing means in the present invention.

本実施例では、燃料添加弁7から添加される燃料のなかで、排気通路3に付着する割合(以下、壁面付着率という。)が高くなるほど、排気添加割合を低くする。他の装置については前記実施例と同様なので、説明を省略する。なお、排気通路3に付着する燃料には、燃料添加弁7からNOx触媒6の間にある部材(たとえばターボチャージャ)に付着す
る燃料を含む。
In the present embodiment, among the fuel added from the fuel addition valve 7, the exhaust addition ratio is lowered as the ratio of the fuel adhering to the exhaust passage 3 (hereinafter referred to as the wall surface adhesion ratio) increases. The other devices are the same as those in the above embodiment, and the description is omitted. The fuel adhering to the exhaust passage 3 includes fuel adhering to a member (for example, a turbocharger) between the fuel addition valve 7 and the NOx catalyst 6.

図5は、壁面付着率と、排気添加割合と、の関係を例示した図である。なお、図5で示す関係は直線で表されているが、曲線であっても良く、壁面付着率の上昇に対して段階的に排気添加割合が低くなっていっても良い。この関係は、予め実験等により求めることができる。また、壁面付着率は、排気の温度、排気通路3の壁面温度、及び排気の流量に基づいて求めることができる。   FIG. 5 is a diagram illustrating the relationship between the wall surface adhesion rate and the exhaust gas addition ratio. The relationship shown in FIG. 5 is represented by a straight line, but may be a curve, and the exhaust addition ratio may be reduced stepwise as the wall surface adhesion rate increases. This relationship can be obtained in advance by experiments or the like. The wall surface adhesion rate can be obtained based on the exhaust temperature, the wall surface temperature of the exhaust passage 3, and the exhaust flow rate.

ここで、壁面付着率が高くなるほど、NOx触媒6に到達する排気の空燃比は高くなる
ため、目標空燃比に到達させるためにより多くの燃料を添加しなくてはならない。そのため、NOx還元効率が低下する。
Here, since the air-fuel ratio of the exhaust gas that reaches the NOx catalyst 6 increases as the wall surface adhesion rate increases, more fuel must be added to reach the target air-fuel ratio. Therefore, NOx reduction efficiency is reduced.

その点、壁面付着率が高くなるほど、排気添加割合を低くすることにより、NOx還元
効率の低下を抑制することができる。つまり、燃焼リッチの割合を高めることで、最初から気化している還元剤をNOx触媒6に供給することができる。また、燃焼リッチは、内
燃機関1の負荷が比較的低いときに行なうことができるが、このような運転状態では壁面付着率が高くなる。つまり、壁面付着率に応じて燃焼リッチの割合を変更することで、燃焼リッチを行うことができない運転状態のときに燃焼リッチの割合が高くなることも抑制される。
In that respect, the lower the NOx reduction efficiency can be suppressed by lowering the exhaust gas addition ratio as the wall surface adhesion rate becomes higher. That is, by increasing the combustion rich ratio, the reducing agent vaporized from the beginning can be supplied to the NOx catalyst 6. Further, the combustion rich can be performed when the load of the internal combustion engine 1 is relatively low, but the wall surface adhesion rate becomes high in such an operation state. That is, by changing the combustion rich ratio according to the wall surface adhesion rate, it is also possible to suppress the combustion rich ratio from being increased in an operating state where combustion rich cannot be performed.

このようにして、燃焼状態の悪化を抑制しつつNOx還元効率を向上させることができ
る。そのため、ドライバビリティを向上させつつ燃費を向上させることができる。
In this way, NOx reduction efficiency can be improved while suppressing deterioration of the combustion state. Therefore, fuel efficiency can be improved while improving drivability.

なお、本実施例においては排気添加割合を変更するECU20が、本発明における空燃比低下割合変更手段に相当する。   In the present embodiment, the ECU 20 that changes the exhaust gas addition ratio corresponds to the air-fuel ratio reduction ratio changing means in the present invention.

本実施例では、NOx触媒6の温度が不均一となるほど、排気添加割合を低くする。他
の装置については前記実施例と同様なので、説明を省略する。
In this embodiment, the exhaust gas addition ratio is lowered as the temperature of the NOx catalyst 6 becomes uneven. The other devices are the same as those in the above embodiment, and the description is omitted.

図6は、NOx触媒6の温度の均一度と、排気添加割合と、の関係を例示した図である
。なお、図6で示す関係は直線で表されているが、曲線であっても良く、NOx触媒6の
温度の均一度の上昇に対して段階的に排気添加割合が高くなっていっても良い。また、温度の均一度とは、NOx触媒6内における温度差どれだけ小さいのかを示す値である。つ
まり温度の均一度が大きくなるほど、NOx触媒6内における温度差が小さくなり、温度
の不均一度が大きくなるほど、NOx触媒6内における温度差が大きくなる。そして、図
6の関係は予め実験等により求めることができる。なお、例えばNOx触媒6内の数箇所
の温度を測定若しくは推定し、これらの温度の差を求め、この温度の差が大きくなるほど温度の不均一度が大きいとしても良い。
FIG. 6 is a diagram illustrating the relationship between the temperature uniformity of the NOx catalyst 6 and the exhaust gas addition ratio. Although the relationship shown in FIG. 6 is represented by a straight line, it may be a curve, and the exhaust gas addition ratio may increase stepwise as the temperature uniformity of the NOx catalyst 6 increases. . The uniformity of temperature is a value indicating how small the temperature difference in the NOx catalyst 6 is. That is, as the temperature uniformity increases, the temperature difference in the NOx catalyst 6 decreases, and as the temperature nonuniformity increases, the temperature difference in the NOx catalyst 6 increases. The relationship shown in FIG. 6 can be obtained in advance through experiments or the like. For example, the temperature of several places in the NOx catalyst 6 may be measured or estimated to obtain a difference between these temperatures, and the temperature non-uniformity may increase as the temperature difference increases.

ここで、燃料添加弁7から燃料添加を行なった場合に燃料の気化率が低いと、部分的に排気の空燃比が低くなったり高くなったりするので、NOx触媒6の温度が部分的に高く
なったり低くなったりすることがある。このような場合には、NOx触媒6内で、目標空
燃比に達していない箇所や目標空燃比よりもリッチとなった箇所ができてしまうので、NOx還元効率が低下する虞がある。
Here, when fuel is added from the fuel addition valve 7, if the fuel vaporization rate is low, the air-fuel ratio of the exhaust gas partially decreases or increases, so the temperature of the NOx catalyst 6 increases partially. It may become lower or lower. In such a case, a portion that does not reach the target air-fuel ratio or a portion that is richer than the target air-fuel ratio is formed in the NOx catalyst 6, and the NOx reduction efficiency may be reduced.

その点、NOx触媒6の温度の不均一度が高くなるほど、排気添加割合を低くすること
により、NOx還元効率の低下を抑制することができる。つまり、燃焼リッチの割合を高
めることで、最初からある程度拡散している還元剤をNOx触媒6に供給することができ
るため、NOx触媒6の温度を全体的に高めることができる。また、燃焼リッチは、内燃
機関1の負荷が比較的低いときに行なうことができるが、このような運転状態ではNOx
触媒6の温度の不均一度が高くなる。つまり、NOx触媒6の温度の不均一度に応じて燃
焼リッチの割合を変更することで、燃焼リッチを行うことができない運転状態のときに燃焼リッチの割合が高くなることも抑制される。
In that respect, a decrease in NOx reduction efficiency can be suppressed by lowering the exhaust gas addition ratio as the temperature non-uniformity of the NOx catalyst 6 increases. That is, by increasing the combustion rich ratio, the reducing agent diffused to some extent from the beginning can be supplied to the NOx catalyst 6, so that the temperature of the NOx catalyst 6 can be increased as a whole. Further, the combustion rich can be performed when the load of the internal combustion engine 1 is relatively low.
The temperature non-uniformity of the catalyst 6 is increased. That is, by changing the combustion rich ratio according to the temperature non-uniformity of the NOx catalyst 6, it is possible to suppress the combustion rich ratio from being increased in an operating state where combustion rich cannot be performed.

このようにして、燃焼状態の悪化を抑制しつつNOx還元効率を向上させることができ
る。そのため、ドライバビリティを向上させつつ燃費を向上させることができる。
In this way, NOx reduction efficiency can be improved while suppressing deterioration of the combustion state. Therefore, fuel efficiency can be improved while improving drivability.

なお、本実施例においては排気添加割合を変更するECU20が、本発明における空燃比低下割合変更手段に相当する。   In the present embodiment, the ECU 20 that changes the exhaust gas addition ratio corresponds to the air-fuel ratio reduction ratio changing means in the present invention.

実施例に係る内燃機関の排気浄化装置を適用する内燃機関とその排気系の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the internal combustion engine which applies the exhaust gas purification apparatus of the internal combustion engine which concerns on an Example, and its exhaust system. 還元剤添加時において目標空燃比とするための燃焼リッチ及び排気添加リッチの割合の例を示した図である。It is the figure which showed the example of the ratio of the combustion rich for setting it as a target air fuel ratio at the time of reducing agent addition, and exhaust gas addition rich. 排気の温度又はNOx触媒の温度と、排気添加割合と、の関係を例示した図である。It is the figure which illustrated the relationship between the temperature of exhaust gas or the temperature of a NOx catalyst, and an exhaust gas addition ratio. 排気の流量と、排気添加割合と、の関係を例示した図である。It is the figure which illustrated the relationship between the flow volume of exhaust gas, and an exhaust gas addition ratio. 壁面付着率と、排気添加割合と、の関係を例示した図である。It is the figure which illustrated the relationship between a wall surface adhesion rate and an exhaust gas addition ratio. NOx触媒の温度の不均一度と、排気添加割合と、の関係を例示した図である。It is the figure which illustrated the relationship between the nonuniformity of the temperature of a NOx catalyst, and an exhaust gas addition ratio.

符号の説明Explanation of symbols

1 内燃機関
2 吸気通路
3 排気通路
4 スロットル
5 エアフローメータ
6 吸蔵還元型NOx触媒
7 燃料添加弁
8 EGR装置
9 温度センサ
10 空燃比センサ
11 燃料噴射弁
12 アクセルペダル
13 アクセル開度センサ
14 クランクポジションセンサ
20 ECU
81 EGR通路
82 EGR弁
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Internal combustion engine 2 Intake passage 3 Exhaust passage 4 Throttle 5 Air flow meter 6 Occlusion reduction type NOx catalyst 7 Fuel addition valve 8 EGR device 9 Temperature sensor 10 Air-fuel ratio sensor 11 Fuel injection valve 12 Accelerator pedal 13 Accelerator opening sensor 14 Crank position sensor 20 ECU
81 EGR passage 82 EGR valve

Claims (5)

内燃機関の排気通路に設けられ、還元剤の供給により浄化能力が回復される吸蔵還元型NOx触媒と、
前記吸蔵還元型NOx触媒よりも上流の排気通路において排気中に燃料を添加する燃料
添加弁と、
前記吸蔵還元型NOx触媒の浄化能力を回復するときに、浄化能力を回復しないときと
比較して、内燃機関の燃焼室から排出されるガスの空燃比を低下させる排気空燃比低下手段と、
前記排気空燃比低下手段により空燃比を低下させる分と、前記燃料添加弁から燃料を添加することにより空燃比を低下させる分と、を合わせて前記吸蔵還元型NOx触媒に流入
する排気の空燃比を目標空燃比まで低下させることにより浄化能力を回復するときに、前記燃料添加弁から添加される燃料の気化率が低いほど該燃料添加弁により空燃比を低下させる分を小さくする空燃比低下割合変更手段と、
を具備することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
An NOx storage reduction catalyst that is provided in the exhaust passage of the internal combustion engine and whose purification capacity is restored by supplying a reducing agent;
A fuel addition valve for adding fuel into the exhaust gas in the exhaust passage upstream of the NOx storage reduction catalyst;
Exhaust air / fuel ratio lowering means for lowering the air / fuel ratio of the gas discharged from the combustion chamber of the internal combustion engine when recovering the purification capacity of the NOx storage reduction catalyst, as compared to when not recovering the purification capacity;
The air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx storage reduction catalyst is combined with the amount by which the air-fuel ratio is lowered by the exhaust air-fuel ratio lowering means and the amount by which the air-fuel ratio is lowered by adding fuel from the fuel addition valve When the purification capacity is recovered by lowering the air-fuel ratio to the target air-fuel ratio, the air-fuel ratio lowering ratio is such that the lower the vaporization rate of the fuel added from the fuel addition valve, the smaller the air-fuel ratio is lowered by the fuel addition valve Change means,
An exhaust emission control device for an internal combustion engine, comprising:
前記空燃比低下割合変更手段は、排気の温度又は前記吸蔵還元型NOx触媒の温度に応
じて、前記排気空燃比低下手段により空燃比を低下させる分と、前記燃料添加弁から燃料を添加することにより空燃比を低下させる分と、の割合を変更することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。
The air-fuel ratio reduction rate changing means adds the fuel from the fuel addition valve by the amount by which the exhaust air-fuel ratio lowering means lowers the air-fuel ratio according to the temperature of the exhaust gas or the temperature of the NOx storage reduction catalyst. 2. The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the ratio of the air fuel ratio to be reduced by the change is changed.
前記空燃比低下割合変更手段は、排気の流量に応じて、前記排気空燃比低下手段により空燃比を低下させる分と、前記燃料添加弁から燃料を添加することにより空燃比を低下させる分と、の割合を変更することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。   The air-fuel ratio lowering ratio changing means is an amount for reducing the air-fuel ratio by the exhaust air-fuel ratio lowering means according to the flow rate of exhaust, and an amount for lowering the air-fuel ratio by adding fuel from the fuel addition valve, The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the ratio is changed. 前記空燃比低下割合変更手段は、前記燃料添加弁から供給される還元剤のなかで排気通路の壁面に付着する量の割合に応じて、前記排気空燃比低下手段により空燃比を低下させる分と、前記燃料添加弁から燃料を添加することにより空燃比を低下させる分と、の割合を変更することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。   The air-fuel ratio lowering ratio changing means reduces the air-fuel ratio by the exhaust air-fuel ratio lowering means according to the ratio of the amount of reducing agent supplied from the fuel addition valve that adheres to the wall surface of the exhaust passage. 2. The exhaust emission control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the ratio of the amount by which the air-fuel ratio is lowered by adding fuel from the fuel addition valve is changed. 前記空燃比低下割合変更手段は、前記吸蔵還元型NOx触媒の温度分布に応じて、前記
排気空燃比低下手段により空燃比を低下させる分と、前記燃料添加弁から燃料を添加することにより空燃比を低下させる分と、の割合を変更することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。
The air-fuel ratio lowering ratio changing means is configured to reduce the air-fuel ratio by the exhaust air-fuel ratio lowering means according to the temperature distribution of the NOx storage reduction catalyst, and by adding fuel from the fuel addition valve, 2. The exhaust emission control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the ratio of the amount of the internal combustion engine is decreased.
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