JP2008169808A - Exhaust emission control system 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システムに関する。 The present invention relates to an exhaust gas purification system for an internal combustion engine.
内燃機関の排気にはNOxなどの有害物質が含まれている。これらの有害物質の排出を
低減するために、内燃機関の排気系に、排気中のNOxを浄化するNOx触媒を設けることが知られている。この技術において例えば吸蔵還元型NOx触媒を設けた場合には、吸蔵
されたNOxの量が増加すると浄化能力が低下するため、リッチスパイク制御を行うこと
により吸蔵還元型NOx触媒に還元剤を供給し、同触媒に吸蔵されたNOxを還元放出することが行われる(以下、「NOx還元処理」という。)。
The exhaust gas of an internal combustion engine contains harmful substances such as NOx. In order to reduce the emission of these harmful substances, it is known to provide a NOx catalyst for purifying NOx in the exhaust gas in the exhaust system of the internal combustion engine. In this technology, for example, when a storage reduction type NOx catalyst is provided, the purification capacity decreases as the amount of stored NOx increases, so that a reducing agent is supplied to the storage reduction type NOx catalyst by performing rich spike control. The NOx occluded in the catalyst is reduced and released (hereinafter referred to as “NOx reduction treatment”).
さらに、NOx触媒に排気中のSOxが吸蔵され、浄化能力が低下するSOx被毒を解消
するために、NOx触媒の床温を上昇させるとともに還元剤を供給する場合もある(以下
、「SOx再生処理」という。)。このSOx再生処理において還元剤は、NOx触媒の床
温を上昇させるためにも用いられる。
Further, in order to eliminate SOx poisoning in which the SOx in the exhaust gas is occluded in the NOx catalyst and the purification ability is reduced, the bed temperature of the NOx catalyst is raised and a reducing agent is sometimes supplied (hereinafter referred to as “SOx regeneration” Processing "). In this SOx regeneration process, the reducing agent is also used to increase the bed temperature of the NOx catalyst.
また、内燃機関の排気にはカーボンを主成分とする微粒子物質(PM:Particulate Matter)が含まれている。これらの微粒子物質の大気への放散を防止するために内燃機関の排気系に微粒子物質を捕集するパティキュレートフィルタ(以下、「フィルタ」という。)を設ける技術が知られている。 Further, the exhaust gas of the internal combustion engine contains particulate matter (PM) containing carbon as a main component. A technique for providing a particulate filter (hereinafter referred to as “filter”) for collecting particulate matter in an exhaust system of an internal combustion engine is known in order to prevent such particulate matter from being released into the atmosphere.
かかるフィルタにおいては、捕集された微粒子物質の堆積量が増加すると、フィルタの目詰まりによって排気における背圧が上昇し機関性能が低下するので、フィルタの温度を上昇させて捕集された微粒子物質を酸化除去することとしている(以下、「PM再生処理」という。)。この場合にも、フィルタの温度を上昇させるために、フィルタに還元剤としての燃料を供給する場合がある。 In such a filter, when the amount of collected particulate matter increases, the back pressure in the exhaust gas increases due to clogging of the filter and the engine performance deteriorates. Therefore, the particulate matter collected by raising the temperature of the filter. Is oxidized and removed (hereinafter referred to as “PM regeneration process”). Also in this case, in order to raise the temperature of the filter, fuel as a reducing agent may be supplied to the filter.
ここで、NOx触媒についてのNOx還元処理やSOx被毒回復処理、フィルタについてのPM再生処理において、NOx触媒やフィルタに供給された還元剤の還元成分が下流側
に通り抜けた場合に、二次空気の供給と酸化触媒によって通り抜けた還元成分を酸化し、還元成分の大気中への放散を抑制する技術が公知である。
Here, in the NOx reduction processing and SOx poisoning recovery processing for the NOx catalyst and the PM regeneration processing for the filter, when the reducing component of the reducing agent supplied to the NOx catalyst and the filter passes downstream, the secondary air A technique is known in which the reducing component that has passed through the supply of oxygen and an oxidation catalyst is oxidized to suppress the emission of the reducing component into the atmosphere.
これに関し、排気系と吸気系とを連通する二次空気導入管と二次空気量調整弁とを備え、吸気系の圧力が排気系の圧力より高いときに限りNOx触媒に還元剤を供給するととも
に二次空気導入管から酸化機能を有する触媒の上流へ空気を供給する技術が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
In this regard, a secondary air introduction pipe and a secondary air amount adjustment valve that communicate the exhaust system and the intake system are provided, and the reducing agent is supplied to the NOx catalyst only when the pressure of the intake system is higher than the pressure of the exhaust system. In addition, a technique for supplying air from the secondary air introduction pipe to the upstream side of the catalyst having an oxidation function has been proposed (for example, see Patent Document 1).
また、機関始動時または排気ガス温度が所定温度以下の状態のときに、吸気量を減少させるとともに二次空気供給ノズルから二次空気を供給し、排ガス中のNOx、HC及びC
Oを減少させる技術が提案されている(例えば、特許文献2参照。)。
Further, when the engine is started or when the exhaust gas temperature is equal to or lower than a predetermined temperature, the intake air amount is reduced and the secondary air is supplied from the secondary air supply nozzle, so that NOx, HC and C in the exhaust gas are reduced.
A technique for reducing O has been proposed (see, for example, Patent Document 2).
上述のようにNOx触媒に還元剤を供給した場合、例えばNOx触媒に供給された還元剤の一部は、NOx触媒上での吸着、脱離のプロセスを経てNOx触媒を通り抜けるので、NOx触媒への還元剤の供給が終了した後も、NOx触媒から還元成分であるHCが排出され続ける。ここで、NOx触媒に還元剤を供給するとともに二次空気導入管から酸化触媒の
上流へ空気を供給する制御において、酸化触媒への二次空気の供給がNOx触媒への還元
剤の供給と同時に停止されたとする。そうすると、二次空気の供給が停止した後にもHC
がNOx触媒から排出され続け、酸化触媒で充分に酸化されずに外部に放散され、エミッ
ションが悪化するおそれがあった。
May continue to be discharged from the NOx catalyst, and may not be sufficiently oxidized by the oxidation catalyst, but may be diffused to the outside, resulting in a worse emission.
本発明は上記の事実に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、排気浄化装置に還元剤を供給して排気浄化装置の浄化能力の再生処理を行う場合に、排気浄化装置を通り抜けた還元成分を酸化触媒においてより確実に酸化し、エミッションの悪化を抑制できる技術を提供することである。 The present invention has been made in view of the above-described facts, and an object of the present invention is to provide an exhaust purification device when a reducing agent is supplied to the exhaust purification device and regeneration processing of the purification capability of the exhaust purification device is performed. It is to provide a technique that can more reliably oxidize a reducing component that has passed through an oxidation catalyst and suppress deterioration of emissions.
上記目的を達成するための本発明は、フィルタやNOx触媒などの排気浄化装置に還元
剤を供給してPM再生処理やNOx還元処理、SOx被毒回復処理などを実行する際に、排気浄化装置の下流に配置された酸化触媒に二次空気を供給して、排気浄化装置を通り抜けた還元成分の酸化触媒における酸化を促進するとともに、排気浄化装置への還元剤の供給が終了した後も、所定期間に亘り二次空気の酸化触媒への供給を継続することを最大の特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides an exhaust gas purification apparatus when a reducing agent is supplied to an exhaust gas purification apparatus such as a filter or a NOx catalyst to perform PM regeneration processing, NOx reduction processing, SOx poisoning recovery processing, or the like. After supplying secondary air to the oxidation catalyst disposed downstream of the exhaust gas to promote oxidation of the reducing component that has passed through the exhaust purification device in the oxidation catalyst, and after the supply of the reducing agent to the exhaust purification device is completed, The main feature is that the supply of secondary air to the oxidation catalyst is continued for a predetermined period.
より詳しくは、内燃機関の排気通路に設けられ、内燃機関からの排気を浄化する排気浄化装置と、
前記排気通路における前記排気浄化装置の上流を通過する排気に、還元剤を添加する還元剤添加手段と、
前記排気通路における前記排気浄化装置の下流側に設けられ酸化能を有する酸化触媒と、
前記排気通路における前記排気浄化装置と前記酸化触媒との間に二次空気を導入することによって前記酸化触媒に二次空気を供給する二次空気供給手段と、
前記還元剤添加手段から排気に還元剤を添加することによって前記排気浄化装置に還元剤を供給し、前記排気浄化装置の浄化能力の再生処理を実施する再生手段と、
前記再生処理中において前記二次空気供給手段から二次空気を前記酸化触媒に供給することによって、前記排気浄化装置から排出された還元成分の、前記酸化触媒における酸化を促進する還元成分酸化促進手段と、
を備えた内燃機関の排気浄化システムであって、
前記還元成分酸化促進手段は、前記再生処理における前記還元剤添加手段からの還元剤の添加が終了した後の所定期間に亘り、前記二次空気供給手段からの二次空気の供給を継続させることを特徴とする。
More specifically, an exhaust purification device that is provided in an exhaust passage of the internal combustion engine and purifies exhaust from the internal combustion engine;
Reducing agent addition means for adding a reducing agent to the exhaust gas passing upstream of the exhaust gas purification device in the exhaust passage;
An oxidation catalyst provided on the downstream side of the exhaust purification device in the exhaust passage and having an oxidizing ability;
Secondary air supply means for supplying secondary air to the oxidation catalyst by introducing secondary air between the exhaust gas purification device and the oxidation catalyst in the exhaust passage;
Regenerating means for supplying a reducing agent to the exhaust purification device by adding a reducing agent to the exhaust gas from the reducing agent adding means, and for performing a regeneration process of the purification ability of the exhaust purification device;
Reducing component oxidation promoting means for promoting the oxidation in the oxidation catalyst of the reducing component discharged from the exhaust gas purification device by supplying secondary air from the secondary air supply means to the oxidation catalyst during the regeneration process. When,
An exhaust gas purification system for an internal combustion engine comprising:
The reducing component oxidation promoting means continues supplying the secondary air from the secondary air supplying means for a predetermined period after the addition of the reducing agent from the reducing agent adding means in the regeneration process is completed. It is characterized by.
ここで上述のように、PM再生処理やNOx還元処理、SOx被毒回復処理においてフィルタやNOx触媒に対して還元剤を供給する際には、供給した還元剤の還元成分であるH
CやCOがフィルタやNOx触媒を通り抜ける場合がある。このような還元成分は、フィ
ルタやNOx触媒の下流に設けられた酸化触媒で酸化され、そのまま外部に放散されるこ
とが抑制されている。また、その際、二次空気を酸化触媒に供給することにより、酸化触媒における前記還元成分の酸化を促進することとしている。
Here, as described above, when supplying the reducing agent to the filter and the NOx catalyst in the PM regeneration process, the NOx reduction process, and the SOx poisoning recovery process, the reducing component of the supplied reducing agent is H.
C and CO may pass through the filter and the NOx catalyst. Such a reducing component is suppressed from being oxidized by the oxidation catalyst provided downstream of the filter and the NOx catalyst and being directly diffused to the outside. At that time, the secondary air is supplied to the oxidation catalyst to promote the oxidation of the reducing component in the oxidation catalyst.
ところが、フィルタやNOx触媒などの排気浄化装置に供給された還元剤は酸化浄化装
置に吸着、脱離するというプロセスを経てから排気浄化装置から排出されるために、排気浄化装置に供給された還元剤の還元成分が排気浄化装置を通り抜けて排出されるまでには時間遅れが生じる場合がある。
However, since the reducing agent supplied to the exhaust purification device such as the filter and the NOx catalyst is discharged from the exhaust purification device after being adsorbed and desorbed to the oxidation purification device, the reduction agent supplied to the exhaust purification device. There may be a time delay before the reducing component of the agent passes through the exhaust purification device and is discharged.
そうすると、PM再生処理やNOx還元処理、SOx被毒回復処理などの再生処理において還元剤の排気浄化装置への供給を終了する時期と、二次空気の酸化触媒への供給を終了する時期とを同時期とした場合には、二次空気の供給が終了した後の酸化触媒に排気浄化装置を通り過ぎた還元成分が供給されることとなり、その際の還元成分の酸化効率が低下してしまう場合があった。その結果、酸化触媒において充分に酸化されなかった還元成分が外部に放散され、エミッションの悪化を招くおそれがあった。 Then, in the regeneration process such as the PM regeneration process, the NOx reduction process, and the SOx poisoning recovery process, the timing when the supply of the reducing agent to the exhaust purification device is terminated and the timing when the supply of the secondary air to the oxidation catalyst is terminated. When the same period is used, the reducing component that has passed through the exhaust purification device is supplied to the oxidation catalyst after the supply of the secondary air is completed, and the oxidation efficiency of the reducing component at that time decreases. was there. As a result, the reducing component that has not been sufficiently oxidized in the oxidation catalyst may be diffused to the outside, leading to a deterioration in emissions.
そこで、本発明においては、PM再生処理やNOx還元処理、SOx被毒回復処理などの再生処理における還元剤の排気浄化装置への供給が終了した後も、所定期間に亘り、酸化触媒への二次空気の供給を継続することにした。 Therefore, in the present invention, after the supply of the reducing agent to the exhaust gas purification device in the regeneration process such as the PM regeneration process, the NOx reduction process, the SOx poisoning recovery process, etc. is completed, it is possible to supply the oxidation catalyst for It was decided to continue supplying the next air.
そうすれば、排気浄化装置への還元剤の供給が終了した後に、排気浄化装置における吸着、脱離のプロセスを経て排出された還元成分についても、酸化触媒においてより確実に酸化することができ、エミッションの悪化を抑制することができる。 Then, after the supply of the reducing agent to the exhaust purification device is completed, the reducing component discharged through the adsorption and desorption processes in the exhaust purification device can be more reliably oxidized in the oxidation catalyst, Deterioration of emissions can be suppressed.
なお、上記において所定期間とは、排気浄化装置への還元剤の供給が終了してから、排気浄化装置を通り抜けた還元成分の排出が略終了するまでの期間としてもよい。 In the above description, the predetermined period may be a period from the end of the supply of the reducing agent to the exhaust purification device to the almost complete end of the reduction component passing through the exhaust purification device.
この所定期間について、本発明においては、前記再生処理において前記還元剤添加手段から添加された還元剤の量および/または前記排気浄化装置の温度に基づいて定められるようにしてもよい。 In the present invention, the predetermined period may be determined based on the amount of the reducing agent added from the reducing agent addition means and / or the temperature of the exhaust gas purification device in the regeneration process.
ここで、排気浄化装置を通り抜けて排出される還元剤の量は再生処理において還元剤添加手段から添加された還元剤の量が多いほど多くなる。そうすると、排気浄化装置を通り抜けた還元成分が排気浄化装置から排出されている期間も、再生処理において還元剤添加手段から添加された還元剤の量が多いほど長くなる。従って、排気浄化装置を通り抜けた還元成分が排気浄化装置から排出されている期間と、再生処理において還元剤添加手段から添加された還元剤の量とは高い相関がある。 Here, the amount of reducing agent discharged through the exhaust purification device increases as the amount of reducing agent added from the reducing agent addition means in the regeneration process increases. Then, the period during which the reducing component that has passed through the exhaust purification device is discharged from the exhaust purification device becomes longer as the amount of the reducing agent added from the reducing agent addition means in the regeneration process increases. Therefore, there is a high correlation between the period during which the reducing component that has passed through the exhaust purification device is discharged from the exhaust purification device and the amount of the reducing agent added from the reducing agent addition means in the regeneration process.
また、排気浄化装置の温度が高い場合には、添加された燃料の蒸発性が高く、触媒反応の反応性も高いため、排気浄化装置を通り抜ける還元成分の量が少なくなると考えられる。逆に排気浄化装置の温度が低い場合には、添加された燃料の蒸発性が低く、触媒反応の反応性も低いため、排気浄化装置を通り抜ける還元成分の量が多くなると考えられる。従って、排気浄化装置を通り抜けた還元成分が排気浄化装置から排出されている期間と、排気浄化装置の温度とは高い相関がある。 Further, when the temperature of the exhaust purification device is high, the added fuel is highly evaporable and the catalytic reaction is also highly reactive, so that the amount of reducing components passing through the exhaust purification device is considered to be small. Conversely, when the temperature of the exhaust purification device is low, it is considered that the amount of reducing components passing through the exhaust purification device increases because the added fuel has low evaporability and low catalytic reaction. Therefore, there is a high correlation between the period during which the reducing component that has passed through the exhaust purification device is discharged from the exhaust purification device, and the temperature of the exhaust purification device.
従って本発明においては、前記所定期間は、再生処理において還元剤添加手段から添加された還元剤の量および/または排気浄化装置の温度に基づいて定められるようにしてもよい。具体的には、再生処理において還元剤添加手段から添加された還元剤の量がより多い場合には、前記所定期間がより長くなるようにしてもよい。また、排気浄化装置の温度がより高い場合には、前記所定期間がより短くなるようにしてもよい。 Therefore, in the present invention, the predetermined period may be determined based on the amount of the reducing agent added from the reducing agent addition means and / or the temperature of the exhaust purification device in the regeneration process. Specifically, when the amount of reducing agent added from the reducing agent addition means in the regeneration process is larger, the predetermined period may be longer. Further, when the temperature of the exhaust purification device is higher, the predetermined period may be shorter.
換言すると、前記再生処理において前記還元剤添加手段から添加された還元剤の量がより多い場合における前記所定期間は、前記還元剤の量がより少ない場合における前記所定期間以上としてもよい。また、前記再生処理において前記排気浄化装置の温度がより高い場合における前記所定期間は、前記排気浄化装置の温度がより低い場合における前記所定期間以下としてもよい。 In other words, the predetermined period when the amount of the reducing agent added from the reducing agent addition unit in the regeneration process is larger may be equal to or longer than the predetermined period when the amount of the reducing agent is smaller. In the regeneration process, the predetermined period when the temperature of the exhaust purification apparatus is higher may be equal to or less than the predetermined period when the temperature of the exhaust purification apparatus is lower.
これによれば、前記所定期間を、より正確に、排気浄化装置への還元剤の供給が終了してから、排気浄化装置を通り抜けた還元成分の排出が略終了するまでの期間に合致させる
ことができる。その結果、二次空気の供給が終了した後になお排気浄化装置から還元剤の還元成分が排出されてエミッションが悪化することや、必要以上に長期間に亘り二次空気を供給することを抑制できる。
According to this, the predetermined period is more accurately matched with the period from when the supply of the reducing agent to the exhaust purification device is completed until the discharge of the reducing component that has passed through the exhaust purification device is almost completed. Can do. As a result, after the supply of the secondary air is completed, it is possible to suppress the reduction component of the reducing agent from being discharged from the exhaust purification device, thereby deteriorating the emission and supplying the secondary air for a longer period than necessary. .
なお、本発明における課題を解決するための手段は、可能な限り組み合わせて使用することができる。 The means for solving the problems in the present invention can be used in combination as much as possible.
本発明にあっては、排気浄化装置に還元剤を供給して排気浄化装置の浄化性能の再生処理を行う場合に、排気浄化装置を通り抜けた還元成分を酸化触媒においてより確実に酸化することができ、より確実にエミッションの悪化を抑制することができる。 In the present invention, when the reducing agent is supplied to the exhaust purification device and the purification performance of the exhaust purification device is regenerated, the reducing component that has passed through the exhaust purification device can be more reliably oxidized in the oxidation catalyst. It is possible to suppress the deterioration of emission more reliably.
以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be exemplarily described in detail below with reference to the drawings.
図1は、本実施例に係る内燃機関と、その吸排気系及び制御系の概略構成を示す図である。なお、図1においては、内燃機関1の内部は省略されている。図1において、内燃機関1には、新気を導入する吸気管6が接続されている。この吸気管6には吸入空気量を制御する吸気スロットル弁15及び、吸入空気の流量を検出するエアフローメータ16が備えられている。一方、内燃機関1には、内燃機関1から排出される排気が流通する排気管5が接続され、この排気管5は下流にて図示しないマフラーに接続されている。また、排気管5の途中には、排気管5を通過する排気を浄化する排気浄化装置10が配置されている。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an internal combustion engine according to the present embodiment, and its intake / exhaust system and control system. In FIG. 1, the inside of the internal combustion engine 1 is omitted. In FIG. 1, an
本実施例における排気浄化装置10の内部には、吸蔵還元型NOx触媒であるNSR1
0aと、NSR10aの下流に配置され、多孔質の基材からなるウォールフロー型のフィルタの機能と吸蔵還元型NOx触媒の機能とを併せ持つDPNR10bと、DPNR10
bの下流に配置され、酸化能を有する酸化触媒10cとが備えられている。
Inside the
and an
排気管5における排気浄化装置10の上流側には、NSR10aに対するNOx還元処
理、SOx被毒回復処理や、DPNR10bについてのPM再生処理、NOx還元処理、SOx被毒回復処理の際に、排気浄化装置10に還元剤としての燃料を供給する燃料添加弁
12が配置されている。なお、この燃料添加弁12は本実施例において還元剤添加手段に相当する。
In the
また、排気浄化装置10におけるNSR10aとDPNR10bとの間には、NSR10a及びDPNR10bの温度を検出する温度センサ13が設けられている。また、DPNR10bと酸化触媒10cとの間には、二次空気を酸化触媒10cに供給するための二次空気噴射弁14が設けられている。この二次空気噴射弁14は図示しない空気タンクと連通されており、所定の空気圧で排気浄化装置10中に空気を噴射できるようになっている。この二次空気噴射弁14は本実施例において二次空気供給手段に相当する。
Further, a
以上述べたように構成された内燃機関1及びその排気系には、該内燃機関1及び排気系を制御するための電子制御ユニット(ECU:Electronic Control Unit)20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の運転状態等を制御する他、内燃機関1の排気浄化装置10に係る制御を行う。
The internal combustion engine 1 configured as described above and its exhaust system are provided with an electronic control unit (ECU) 20 for controlling the internal combustion engine 1 and the exhaust system. The
ECU20には、図示しないクランクポジションセンサや、アクセルポジションセンサの他、温度センサ13、エアフローメータ16などの内燃機関1の運転状態の制御に係る
センサ類が電気配線を介して接続され、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、内燃機関1内の図示しない燃料噴射弁等が電気配線を介して接続される他、本実施例における燃料添加弁12、二次空気噴射弁14及び吸気スロットル弁15が電気配線を介して接続され、ECU20によって制御されるようになっている。
In addition to a crank position sensor and an accelerator position sensor (not shown), sensors related to control of the operation state of the internal combustion engine 1 such as a
また、ECU20には、CPU、ROM、RAM等が備えられており、ROMには、内燃機関1の種々の制御を行うためのプログラムや、データを格納したマップが記憶されている。NSR10aに吸蔵されたNOxを還元放出するためのNOx還元処理ルーチンや、SOx被毒回復のためのSOx被毒回復ルーチン、DPNR10bに捕集された微粒子物質を酸化除去するためのPM再生ルーチン(いずれも説明は省略)の他、後述の二次空気噴射延長制御ルーチンも、ECU20のROMに記憶されているプログラムの一つである。従って、ECU20は本実施例における再生手段及び還元成分酸化促進手段に相当する。
The
次に、NSR10a及びDPNR10bに対するNOx還元処理を例にとって、排気浄
化装置10に還元剤及び二次空気を供給する際の制御について説明する。まず、従来のNSR10aに対するNOx還元処理について説明する。NSR10a及びDPNR10b
に対するNOx還元処理を行う場合には、燃料添加弁12から還元剤としての燃料を排気
中に添加し、NSR10a及びDPNR10bに燃料を供給する。
Next, control when supplying the reducing agent and the secondary air to the
When NOx reduction treatment is performed, fuel as a reducing agent is added from the
図2には、その際に排気浄化装置10に導入される排気の空燃比と、DPNR10bから排出される排気に含まれる成分との関係を表したグラフを示す。
FIG. 2 is a graph showing the relationship between the air-fuel ratio of the exhaust gas introduced into the exhaust
図2に示すように、排気浄化装置10に導入される排気の空燃比が高い場合には放出されたNOxが還元されずに排出され、DPNR10bからのNOxの排出量が多くなる。一方、排気浄化装置10に導入される排気の空燃比が低い場合には、NSR10a及びDPNR10bにおいて酸化されずに通り過ぎる還元成分が多くなるために、排気中のHCの量が増加する。
As shown in FIG. 2, when the air-fuel ratio of the exhaust gas introduced into the exhaust
従って、NSR10a及びDPNR10bのNOx還元処理時において排気浄化装置1
0に導入される排気の空燃比は、図2中のAで示す範囲に制御されることが望ましい。しかし実際には、燃料添加弁12の燃料噴射特性の増大や燃料性状のバラツキ(比重の増加など)等によって、排気の空燃比が過剰にリッチとなり、例えば図2中のBの範囲となる場合があった。その結果、DPNR10bから排出される排気中のHC量が増加してしまう場合があった。
Therefore, the exhaust purification device 1 during the NOx reduction process of the
The air-fuel ratio of the exhaust gas introduced into 0 is desirably controlled within a range indicated by A in FIG. However, in reality, the air-fuel ratio of the exhaust gas becomes excessively rich due to an increase in the fuel injection characteristics of the
これに対し従来から、DPNR10bから排出されたHCを、下流側の酸化触媒10cにおいて酸化させ、HCの外部への放散を抑制することが行われていた。さらに、NOx還元処理において排気浄化装置10に燃料を供給する際には、燃料添加弁12からの燃料添加と同時期において二次空気噴射弁14から二次空気を噴射して、酸化触媒10cに二次空気を供給し、酸化触媒10cにおけるHCの酸化反応を促進することが行われていた。
On the other hand, conventionally, HC discharged from the
しかし、この場合、燃料添加弁12から添加された燃料はNSR10a及びDPNR10bにおいて吸着及び脱離のプロセスを経てから排出されるため、燃料添加弁12からの燃料の添加が終了した後も、DPNR10bからHCが排出され続ける場合があった。そうすると、燃料添加弁12からの燃料の添加が終了した後にDPNR10bから排出されたHCについては、二次空気噴射弁14からの二次空気の供給によって酸化触媒10cにおける酸化反応を促進することができない場合があった。その結果、DPNR10bから排出されたHCが酸化触媒10cで充分に酸化されず外部に放散されるおそれがあった。
However, in this case, since the fuel added from the
そこで、本発明においては、燃料添加弁12からの燃料添加が終了した後も、所定期間に亘り、二次空気噴射弁14からの二次空気の噴射を継続することとした。
Therefore, in the present invention, after the fuel addition from the
図3には、本実施例における燃料添加弁12及び二次空気噴射弁14の制御及び排気浄化装置10から排出される排気におけるHC成分量の変化について示す。
FIG. 3 shows the control of the
図3の上段に示す2つのカーブは、燃料添加弁12からの燃料添加のON/OFFと、酸化触媒10c及び二次空気の噴射がないと仮定した場合の、排気浄化装置10からの排気中のHC量の変化を示している。この場合は、燃料添加弁12からの燃料添加の途中から燃料添加弁12からの燃料添加がOFFした後までの長い期間に亘って、排気中のHC量が増加する。
The two curves shown in the upper part of FIG. 3 show that during the exhaust from the
図3の中段に示す2つのカーブは、酸化触媒10cを備えた場合であって、上段に示した燃料添加弁12からの燃料添加と同期間に、二次空気噴射弁14からの二次空気の噴射を行った場合の、排気浄化装置10からの排気中のHC量の変化を示している。この場合は、前述のように二次空気噴射弁14からの二次空気の噴射が行われている期間中は、排気中のHC量が減少し、略零となっているが、燃料添加弁12からの燃料添加及び二次空気噴射弁14からの二次空気の噴射がOFFした後には排気中のHC量が増加している。
The two curves shown in the middle stage of FIG. 3 are the cases where the
図3の下段に示す2つのカーブは、上段に示した燃料添加弁12からの燃料添加に併せて、二次空気噴射弁14からの二次空気の噴射を行った場合であって、燃料添加弁12からの燃料添加がOFFされた後も、二次空気噴射弁14からの二次空気の噴射を二次空気噴射延長時間T1に亘って延長した場合の、排気浄化装置10からの排気中のHC量の変化を示している。この場合は、燃料添加がOFFした後も排気中のHC量が増加せず、略零となっている
The two curves shown in the lower part of FIG. 3 are cases where secondary air injection from the secondary
なお、二次空気噴射延長時間T1は、以下の式(1)ように定められる。
T1=C1×τ・・・・・・(1)
ここで、τは、燃料添加実行時における燃料添加弁12からの燃料添加量であり、内燃機関1の運転状態に応じて決定される。また、C1は延長時間補正係数である。この延長時間補正係数は、NSR10a及びDPNR10bの温度に応じて決定される係数である。
The secondary air injection extension time T1 is determined as in the following formula (1).
T1 = C1 × τ (1)
Here, τ is the amount of fuel added from the
すなわち、NSR10a及びDPNR10bの温度が高い条件では添加された燃料の蒸発性が良く、且つ触媒反応の反応性が高くなるため、NSR10a及びDPNR10bを通り抜けてDPNR10bの下流に排出されるHC量は減少する。一方、NSR10a及びDPNR10bの温度が低い条件では添加された燃料の蒸発性が悪く、且つ触媒反応の反応性が低くなるため、NSR10a及びDPNR10bを通り抜けてDPNR10bの下流に排出されるHC量が増加する。従って、C1はNSR10a及びDPNR10bの温度に対して例えば図4に示すような関係を有する。
That is, under the conditions where the temperature of the
このように、本実施例では、二次空気噴射延長時間T1は、NOx還元処理における燃
料添加弁12からの燃料添加量が多いほど長くなるように、NSR10a及びDPNR10bの温度が高いほど短くなるように決定されている。
Thus, in this embodiment, the secondary air injection extension time T1 becomes shorter as the temperature of the
次に図5には、本実施例における二次空気噴射延長制御ルーチンのフローチャートを示す。本フローは、ECU20のROMに格納されたプログラムであって、内燃機関1の稼動中はECU20によって所定期間毎に実行される。
Next, FIG. 5 shows a flowchart of a secondary air injection extension control routine in the present embodiment. This flow is a program stored in the ROM of the
本ルーチンが実行されると、まずS101において燃料添加弁12からの燃料添加中かどうかが判定される。具体的には燃料添加弁12に対する駆動信号をECU20に読み込むことによって判定してもよい。ここで肯定判定された場合にはS102に、否定判定された場合にはS106に進む。
When this routine is executed, it is first determined in S101 whether fuel is being added from the
S102においては、二次空気噴射弁14からの二次空気噴射中かどうかが判定される。具体的には二次空気噴射弁14の駆動信号をECU20に読み込むことによって判定してもよい。ここで二次空気の噴射中であると判定された場合にはそのまま本ルーチンを一旦終了する。一方、二次空気の噴射中ではないと判定された場合には、S103に進む。S103においては、二次空気噴射弁14からの二次空気の噴射を開始する。S103の処理が終了するとS104に進む。
In S102, it is determined whether or not secondary air injection from the secondary
S104においては、二次空気噴射延長制御終了フラグをOFFする。S104の処理が終了するとS105に進む。 In S104, the secondary air injection extension control end flag is turned OFF. When the process of S104 ends, the process proceeds to S105.
S105においては、二次空気噴射延長時間T1が導出される。具体的には、温度センサ13の出力信号から得られるNSR10a及びDPNR10bの温度に基づいて図4に示した関係が格納されたマップから延長時間補正係数C1の値が読み出される。そして、このC1とS101で実施中と判定された燃料添加に係る燃料添加量τとに基づいて数式(1)に示した演算が行なわれ、T1が算出される。S105の処理が終了すると本ルーチンを一旦終了する。
In S105, the secondary air injection extension time T1 is derived. Specifically, the value of the extended time correction coefficient C1 is read from the map in which the relationship shown in FIG. 4 is stored based on the temperatures of the
S101において否定判定された場合の説明に戻る。この場合にはS106に進み、二次空気噴射延長制御が終了しているかどうかが判定される。具体的には、二次空気噴射延長制御終了フラグがONしているかどうかが判定される。二次空気噴射延長制御終了フラグがONしている場合には、二次空気噴射弁14による二次空気の噴射延長制御が終了し、二次空気の噴射が終了していると判断され、本ルーチンを一旦終了する。一方、二次空気噴射延長制御終了フラグがOFFしていると判定された場合には、S107に進む。
The description returns to the case where a negative determination is made in S101. In this case, it progresses to S106 and it is determined whether secondary air injection extension control is complete | finished. Specifically, it is determined whether or not the secondary air injection extension control end flag is ON. When the secondary air injection extension control end flag is ON, it is determined that the secondary air injection extension control by the secondary
S107においては、直近に燃料添加弁12からの燃料添加が終了してからの経過時間がS105で算出されたT1を超えたかどうかが判定される。ここで燃料添加が終了してからの経過時間がT1以下であるであると判定された場合には、本ルーチンを一旦終了する。一方、燃料添加が終了してからの経過時間がT1を超えていると判定された場合には、二次空気噴射の延長制御すべき期間が終了したと判断できるのでS108に進む。
In S107, it is determined whether or not the elapsed time since the last fuel addition from the
S108においては、二次空気噴射弁14からの二次空気の噴射を終了する。S108の処理が終了するとS109に進む。
In S108, the injection of secondary air from the secondary
S109においては、二次空気噴射延長制御終了フラグをONする。S109の処理が終了すると本ルーチンを一旦終了する。 In S109, the secondary air injection extension control end flag is turned ON. When the process of S109 is completed, this routine is temporarily ended.
以上、説明したように、本実施例においては、NSR10a及びDPNR10bのNOx還元処理において、燃料添加弁12からの燃料添加が終了した後も、二次空気噴射延長時間T1に亘り、二次空気噴射弁14からの二次空気の噴射を継続することとした。
As described above, in the present embodiment, in the NOx reduction process of the
従って、燃料添加弁12からの燃料添加が終了した後に、NSR10a及びDPNR10bにおける吸着、離脱のプロセスを経てから、添加燃料のHC成分が酸化触媒10cに導入された場合にも、それらのHC成分の酸化触媒10cにおける酸化を促進することができる。これにより、排気浄化装置10からHC成分が排出され外部に放散されることを、より確実に抑制することができ、排気エミッションをより確実に向上させることができ
る。
Therefore, even after the fuel addition from the
なお、上記の実施例においては、排気浄化装置10のケース内にNSR10a、DPNR10b、酸化触媒10cが配置され、二次空気噴射弁14から二次空気を排気浄化装置10内のDPNR10bと酸化触媒10cとの間に噴射する例について説明したが、酸化触媒10cは、NSR10a及びDPNR10bとは別のケース内に配置され、各ケースの間の排気管5に、二次空気噴射弁14から二次空気を噴射するようにしてもよい。
In the above-described embodiment, the
また、上記の実施例においては、NSR10a及びDPNR10bの温度を検出するために、NSR10aとDPNR10bの間に温度センサ13を配置したが、NSR10aの温度とDPNR10bの温度を別に検出し、2つの温度との関係において延長時間補正係数C1を決定してもよい。また、2つの温度の平均値を算出してこの平均値との関係において延長時間補正係数C1を決定してもよい。さらに温度センサ13を用いずに、過去の運転状態の履歴からNSR10a及びDPNR10bの温度を推定してもよい。
In the above embodiment, the
また、上記の実施例においては、NSR10a及びDPNR10bについてのNOx還
元処理を例として説明したが、本発明をNSR10a及びDPNR10bについてのSOx被毒再生処理または、DPNR10bについてのPM再生処理に適用してもよいことは
もちろんである。
In the above embodiment, the NOx reduction process for the
さらに、上記の実施例においては、排気浄化装置10に還元剤を供給する際に燃料添加弁12から排気中に燃料を噴射することによって添加したが、この還元剤としての燃料は内燃機関1における副噴射によって添加してもよい。
Further, in the above-described embodiment, when the reducing agent is supplied to the exhaust
また、上記の実施例においては、二次空気噴射延長時間T1は数式(1)によって定め、燃料添加弁12からの燃料添加量と、NSR10a及びDPNR10bの温度の両方をパラメータとして逐一算出することとしている。しかし、二次空気噴射延長時間T1を予め定められた一定値と定義しても、本発明の効果を充分に奏することが可能である。また、燃料添加弁12からの燃料添加量と、NSR10a及びDPNR10bの温度のいずれか一方のみをパラメータとして決定してもよい。さらに、排気流速をパラメータに加えて逐一算出するようにしてもよい。
Further, in the above embodiment, the secondary air injection extension time T1 is determined by the formula (1), and is calculated one by one using both the fuel addition amount from the
1・・・内燃機関
5・・・排気管
6・・・吸気管
10・・・排気浄化装置
10a・・・NSR
10b・・・DPNR
10c・・・酸化触媒
12・・・燃料添加弁
13・・・温度センサ
14・・・二次空気噴射弁
15・・・吸気スロットル弁
16・・・エアフローメータ
20・・・ECU
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
10b ... DPNR
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記排気通路における前記排気浄化装置の上流を通過する排気に、還元剤を添加する還元剤添加手段と、
前記排気通路における前記排気浄化装置の下流側に設けられ酸化能を有する酸化触媒と、
前記排気通路における前記排気浄化装置と前記酸化触媒との間に二次空気を導入することによって前記酸化触媒に二次空気を供給する二次空気供給手段と、
前記還元剤添加手段から排気に還元剤を添加することによって前記排気浄化装置に還元剤を供給し、前記排気浄化装置の浄化能力の再生処理を実施する再生手段と、
前記再生処理中において前記二次空気供給手段から二次空気を前記酸化触媒に供給することによって、前記排気浄化装置から排出された還元成分の、前記酸化触媒における酸化を促進する還元成分酸化促進手段と、
を備えた内燃機関の排気浄化システムであって、
前記還元成分酸化促進手段は、前記再生処理における前記還元剤添加手段からの還元剤の添加が終了した後の所定期間に亘り、前記二次空気供給手段からの二次空気の供給を継続させることを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。 An exhaust purification device that is provided in an exhaust passage of the internal combustion engine and purifies exhaust from the internal combustion engine;
Reducing agent addition means for adding a reducing agent to the exhaust gas passing upstream of the exhaust gas purification device in the exhaust passage;
An oxidation catalyst provided on the downstream side of the exhaust purification device in the exhaust passage and having an oxidizing ability;
Secondary air supply means for supplying secondary air to the oxidation catalyst by introducing secondary air between the exhaust gas purification device and the oxidation catalyst in the exhaust passage;
Regenerating means for supplying a reducing agent to the exhaust purification device by adding a reducing agent to the exhaust gas from the reducing agent adding means, and for performing a regeneration process of the purification ability of the exhaust purification device;
Reducing component oxidation promoting means for promoting the oxidation in the oxidation catalyst of the reducing component discharged from the exhaust gas purification device by supplying secondary air from the secondary air supply means to the oxidation catalyst during the regeneration process. When,
An exhaust gas purification system for an internal combustion engine comprising:
The reducing component oxidation promoting means continues supplying the secondary air from the secondary air supplying means for a predetermined period after the addition of the reducing agent from the reducing agent adding means in the regeneration process is completed. An exhaust gas purification system for an internal combustion engine.
The predetermined period when the temperature of the exhaust gas purification device is higher in the regeneration process is set to be equal to or less than the predetermined time period when the temperature of the exhaust gas purification device is lower. An exhaust purification system for an internal combustion engine.
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