JP2008208739A - Exhaust purification 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.
炭化水素、即ちHCの存在のもとで排気ガス中に含まれるNOXを還元することのできるリーンNOX触媒を機関排気通路内に直列に配置すると共に各リーンNOX触媒に夫々HCを供給するためのHC供給装置を各リーンNOX触媒毎に個別に設け、各リーンNOX触媒においてNOXを還元するのに必要なHCを夫々対応するHC供給装置から供給するようにした内燃機関が公知である(特許文献1を参照)。この内燃機関では各リーンNOX触媒においてNOXが良好に還元される。
しかしながら流入する排気ガスの空燃比がリーンのときには排気ガス中に含まれるNOXを吸蔵し流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比又はリッチになると吸蔵したNOXを放出する一対のNOX吸蔵触媒を機関排気通路内に配置した場合には上述の内燃機関と同じ方法で各NOX吸蔵触媒に対し各NOX吸蔵触媒に吸蔵されているNOXを還元するのに必要な還元剤を供給しても各NOX吸蔵触媒におけるNOXの良好な還元作用を得ることはできない。 A pair of the NO X storage, however the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing at the time of lean that releases NO X air-fuel ratio of the exhaust gas which is occluded becomes the stoichiometric air-fuel ratio or rich for occluding NO X contained in the exhaust gas inflow supplying the reducing agent necessary for reducing the NO X that is occluded in the same manner as described above for an internal combustion engine for each the NO X storing catalyst to each the NO X storage catalyst in the case of arranging the catalyst in the engine exhaust passage Even in this case, it is not possible to obtain a good NO x reduction action in each NO x storage catalyst.
即ち、機関排気通路内に一対のNOX吸蔵触媒を配置した場合にはそれに応じた適切な還元剤の供給方法が存在する。
本発明は機関排気通路内に複数のNOX吸蔵触媒を配置した場合に還元剤を最適に供給するようにした内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。
That is, when a pair of NO x storage catalysts are arranged in the engine exhaust passage, there is an appropriate reducing agent supply method corresponding to the NO x storage catalyst.
An object of the present invention is to provide an exhaust emission control device for an internal combustion engine that optimally supplies a reducing agent when a plurality of NO x storage catalysts are arranged in an engine exhaust passage.
即ち、本発明によれば、流入する排気ガスの空燃比がリーンのときには排気ガス中に含まれるNOXを吸蔵し流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比又はリッチになると吸蔵したNOXを放出する複数のNOX吸蔵触媒を機関排気通路内に直列に配置すると共に各NOX吸蔵触媒に夫々還元剤を供給するための還元剤供給装置を各NOX吸蔵触媒毎に個別に設け、NOX吸蔵触媒からNOXを放出すべきときには排気ガス中に含まれる酸素を消費するために、最も上流側に位置する最上流NOX吸蔵触媒に対してこの最上流NOX吸蔵触媒に吸蔵されているNOXを還元するのに必要な還元剤よりも多くの還元剤を対応する還元剤供給装置から供給するようにしている。 That is, according to the present invention, when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean, NO X contained in the exhaust gas is occluded, and when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas becomes the stoichiometric air-fuel ratio or rich, the occluded NO x is stored. provided individually reducing agent feeder for feeding the respective reducing agent in each the NO X storage catalyst as well as arranged in series a plurality of the NO X storage catalyst to release the engine exhaust passage for each the NO X storage catalyst, NO When NO X should be released from the X storage catalyst, oxygen contained in the exhaust gas is consumed, so that the most upstream NO X storage catalyst is stored in the most upstream NO X storage catalyst with respect to the most upstream NO X storage catalyst. It has a number of reducing agents than the reducing agent required for reducing the NO X which are to be supplied from the corresponding reducing agent supply device.
NOX吸蔵触媒に吸蔵しているNOXを適切に還元することができる。 The NO X that is occluded in the NO X storage catalyst can be appropriately reduced.
図1に圧縮着火式内燃機関の全体図を示す。
図1を参照すると、1は機関本体、2は各気筒の燃焼室、3は各燃焼室2内に夫々燃料を噴射するための電子制御式燃料噴射弁、4は吸気マニホルド、5は排気マニホルドを夫々示す。吸気マニホルド4は吸気ダクト6を介して排気ターボチャージャ7のコンプレッサ7aの出口に連結され、コンプレッサ7aの入口は吸入空気量検出器8を介してエアクリーナ9に連結される。吸気ダクト6内にはステップモータにより駆動されるスロットル弁10が配置され、更に吸気ダクト6周りには吸気ダクト6内を流れる吸入空気を冷却するための冷却装置11が配置される。図1に示される実施例では機関冷却水が冷却装置11内に導かれ、機関冷却水によって吸入空気が冷却される。
FIG. 1 shows an overall view of a compression ignition type internal combustion engine.
Referring to FIG. 1, 1 is an engine body, 2 is a combustion chamber of each cylinder, 3 is an electronically controlled fuel injection valve for injecting fuel into each
一方、排気マニホルド5は排気ターボチャージャ7の排気タービン7bの入口に連結され、排気タービン7bの出口は直列配置された複数のNOX吸蔵触媒11,12に接続される。即ち、排気タービン7bの出口は最も上流側に位置する最上流NOX吸蔵触媒11の入口に連結され、最上流NOX吸蔵触媒11の出口は排気管13を介して最上流NOX吸蔵触媒11の下流に位置する下流側NOX吸蔵触媒12の入口に連結される。図1に示される実施例では1個の下流側NOX吸蔵触媒12のみが配置されているが複数個の下流側NOX触媒12を直列配置することもできる。
On the other hand, the
図1に示されるように最上流NOX吸蔵還元触媒11に炭化水素からなる還元剤を供給するための第1の還元剤供給弁14が排気マニホルド5内に配置され、下流側NOX吸蔵還元触媒12に炭化水素からなる還元剤を供給するための第2の還元剤供給弁14が排気管13内に配置される。即ち、各NOX吸蔵触媒11,12に夫々還元剤を供給するための還元剤供給弁14,15を有する還元剤供給装置が各NOX吸蔵触媒11,12毎に個別に設けられている。
As shown in FIG. 1, a first reducing agent supply valve 14 for supplying a reducing agent made of hydrocarbons to the most upstream NO X
排気マニホルド5と吸気マニホルド4とは排気ガス再循環(以下、EGRと称す)通路16を介して互いに連結され、EGR通路16内には電子制御式EGR制御弁17が配置される。また、EGR通路16周りにはEGR通路16内を流れるEGRガスを冷却するための冷却装置18が配置される。図1に示される実施例では機関冷却水が冷却装置18内に導かれ、機関冷却水によってEGRガスが冷却される。一方、各燃料噴射弁3は燃料供給管19を介してコモンレール20に連結される。このコモンレール20内へは電子制御式の吐出量可変な燃料ポンプ21から燃料が供給され、コモンレール20内に供給された燃料は各燃料供給管19を介して燃料噴射弁3に供給される。
The
電子制御ユニット30はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス31によって互いに接続されたROM(リードオンリメモリ)32、RAM(ランダムアクセルメモリ)33、CPU(マイクロプロセッサ)34、入力ポート35および出力ポート36を具備する。最上流NOX吸蔵触媒11には最上流NOX吸蔵触媒11の温度を検出するための温度センサ22が取付けられ、吸入空気量検出器8の出力信号および温度センサ22の出力信号は夫々対応するAD変換器37を介して入力ポート35に入力される。アクセルペダル40にはアクセルペダル40の踏込み量Lに比例した出力電圧を発生する負荷センサ41が接続され、負荷センサ41の出力電圧は対応するAD変換器37を介して入力ポート35に入力される。更に入力ポート35にはクランクシャフトが例えば15°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ42が接続される。一方、出力ポート36は対応する駆動回路38を介して燃料噴射弁3、スロットル弁10の駆動用ステップモータ、各還元剤供給弁14,15、EGR制御弁17および燃料ポンプ21に接続される。
The
まず初めに図1に示されるNOX吸蔵触媒11,12について説明すると、これらNOX吸蔵触媒11,12は三次元網目構造のモノリス担体或いはペレット状担体上に担持されており、図2は例えばアルミナからなる触媒担体45の表面部分の断面を図解的に示している。図2に示されるように触媒担体45の表面上には貴金属触媒46が分散して担持されており、更に触媒担体45の表面上にはNOX吸収剤47の層が形成されている。
First, the NO X storage catalysts 11 and 12 shown in FIG. 1 will be described. These NO X storage catalysts 11 and 12 are supported on a monolith support or pellet support having a three-dimensional network structure. A cross section of a surface portion of a
本発明による実施例では貴金属触媒46として白金Ptが用いられており、NOX吸収剤47を構成する成分としては例えばカリウムK、ナトリウムNa、セシウムCsのようなアルカリ金属、バリウムBa、カルシウムCaのようなアルカリ土類、ランタンLa、イットリウムYのような希土類から選ばれた少なくとも一つが用いられている。
In the embodiment according to the present invention, platinum Pt is used as the
機関吸気通路、燃焼室2および各NOX吸蔵触媒11,12上流の排気通路内に供給された空気および燃料(炭化水素)の比を排気ガスの空燃比と称すると、NOX吸収剤47は排気ガスの空燃比がリーンのときにはNOXを吸収し、排気ガス中の酸素濃度が低下すると吸収したNOXを放出するNOXの吸放出作用を行う。
When the ratio of air and fuel (hydrocarbon) supplied into the engine intake passage, the
即ち、NOX吸収剤47を構成する成分としてバリウムBaを用いた場合を例にとって説明すると、排気ガスの空燃比がリーンのとき、即ち排気ガス中の酸素濃度が高いときには排気ガス中に含まれるNOは図2に示されるように白金Pt46上において酸化されてNO2となり、次いでNOX吸収剤47内に吸収されて酸化バリウムBaOと結合しながら硝酸イオンNO3 -の形でNOX吸収剤47内に拡散する。このようにしてNOXがNOX吸収剤47内に吸収される。排気ガス中の酸素濃度が高い限り白金Pt46の表面でNO2が生成され、NOX吸収剤47のNOX吸収能力が飽和しない限りNO2がNOX吸収剤47内に吸収されて硝酸イオンNO3 -が生成される。
That is, the case where barium Ba is used as a component constituting the NO x absorbent 47 will be described as an example. When the air-fuel ratio of the exhaust gas is lean, that is, when the oxygen concentration in the exhaust gas is high, it is contained in the exhaust gas. As shown in FIG. 2, NO is oxidized on
これに対し、還元剤供給弁14,15から還元剤を供給することによって排気ガスの空燃比をリッチ或いは理論空燃比にすると排気ガス中の酸素濃度が低下するために反応が逆方向(NO3 -→NO2)に進み、斯くしてNOX吸収剤47内の硝酸イオンNO3 -がNO2の形でNOX吸収剤47から放出される。次いで放出されたNOXは排気ガス中に含まれる未燃HC,COによって還元される。
On the other hand, if the air-fuel ratio of the exhaust gas is made rich or the stoichiometric air-fuel ratio by supplying the reducing agent from the reducing
このように排気ガスの空燃比がリーンであるとき、即ちリーン空燃比のもとで燃焼が行われているときには排気ガス中のNOXがNOX吸収剤47内に吸収される。しかしながらリーン空燃比のもとでの燃焼が継続して行われるとその間にNOX吸収剤47のNOX吸収能力が飽和してしまい、斯くしてNOX吸収剤47によりNOXを吸収できなくなってしまう。そこで本発明による実施例ではNOX吸収剤47の吸収能力が飽和する前に還元剤供給弁14,15から還元剤を供給することによって排気ガスの空燃比を一時的にリッチにし、それによってNOX吸収剤47からNOXを放出させるようにしている。
Thus, when the air-fuel ratio of the exhaust gas is lean, that is, when combustion is performed under the lean air-fuel ratio, NO X in the exhaust gas is absorbed into the NO X absorbent 47. However becomes saturated is NO X absorbing capacity of the NO X absorbent 47 during the combustion of the fuel under a lean air-fuel ratio is continued, no longer able to absorb NO X by the NO X absorbent 47 and thus End up. Therefore, in the embodiment according to the present invention, the air-fuel ratio of the exhaust gas is temporarily made rich by supplying the reducing agent from the reducing
なお、排気ガス中にはSOX、即ちSO2が含まれており、このSO2がNOX吸蔵触媒11,12に流入するとこのSO2は白金Pt46において酸化されてSO3となる。次いでこのSO3はNOX吸収剤47内に吸収されて酸化バリウムBaOと結合しながら、硫酸イオンSO4 2-の形でNOX吸収剤47内に拡散し、安定した硫酸塩BaSO4を生成する。しかしながらNOX吸収剤47が強い塩基性を有するためにこの硫酸塩BaSO4は安定していて分解しづらく、排気ガスの空燃比を単にリッチにしただけでは硫酸塩BaSO4は分解されずにそのまま残る。従ってNOX吸収剤47内には時間が経過するにつれて硫酸塩BaSO4が増大することになり、斯くして時間が経過するにつれてNOX吸収剤47が吸収しうるNOX量が低下することになる。即ち、NOX吸蔵触媒11,12が劣化することになる。
Incidentally, SO X in the exhaust gas, that is, contains SO 2, this SO 2 flows into the NO X storing catalyst 11 This SO 2 is the is oxidized SO 3 in the
次に図3を参照しつつ各NOX吸蔵触媒11,12へのNOX吸蔵触媒作用と、各NOX吸蔵触媒11,12からのNOX放出および還元作用について説明する。
図3においてΣNOX1は最上流NOX吸蔵触媒11に吸蔵されている吸蔵NOX量を示しており、ΣNOX2は下流側NOX吸蔵触媒12に吸蔵されている吸蔵NOX量を示している。これら吸蔵NOX量ΣNOX1、ΣNOX2は機関から単位時間当り排出されるNOX量から算出される。また、図3においてΣSOX1は最上流NOX吸蔵触媒11に吸蔵されている吸蔵SOX量を示しており、吸蔵SOX量ΣSOX1も機関から単位時間当り排出されるSOX量から算出される。
Then the the NO X storage catalytic action of the respective the NO X storing catalyst 11 and 12 with reference to FIG. 3, the NO X release and reduction action from the the NO X storing catalyst 11 and 12.
In FIG. 3 ShigumaNOX1 shows the occluded amount of NO X occluded in the most upstream the NO X storing catalyst 11, ΣNOX2 shows the occluded amount of NO X occluded in the downstream the NO X storing catalyst 12. These occluded amount of NO X ΣNOX1, ΣNOX2 is calculated from the NO X amount exhausted from the engine per unit time. In FIG. 3, ΣSOX1 indicates the stored SO X amount stored in the most upstream NO X storage catalyst 11, and the stored SO X amount ΣSOX1 is also calculated from the SO X amount discharged per unit time from the engine.
そこでまず初めに図4を参照しつつ吸蔵NOX量等の算出方法について説明する。なお、図4に示される吸蔵NOX量等の算出ルーチンは一定時間毎の割込みによって実行される。
図4を参照するとまず初めにステップ50において機関から単位時間当り排出される排出NOX量NOXAが算出される。この排出NOX量NOXAは要求トルクTQおよび機関回転数Nの関数として図5(A)に示すマップの形で予めROM32内に記憶されている。次いでステップ51では機関から単位時間当り排出される排出SOX量SOXAが算出される。この排出SOX量SOXAも要求トルクTQおよび機関回転数Nの関数として図5(B)に示されるようなマップの形で予めROM32内に記憶されている。
First, a method for calculating the occluded NO x amount will be described with reference to FIG. Note that the routine for calculating the amount of occluded NO x and the like shown in FIG. 4 is executed by interruption every predetermined time.
Discharge amount of NO X NOXA exhausted from the engine per unit time is calculated first, at step 50 and reference to FIG. The discharge amount of NO X NOXA is stored in advance in the ROM32 in the form of a map shown in FIG. 5 (A) as a function of the required torque TQ and engine speed N. Then discharge SO X amount SOXA is calculated to be exhausted from the engine per unit time in
機関から排出されたSOXはほとんど最上流NOX吸蔵触媒11に吸蔵される。従ってステップ52では最上流NOX吸蔵触媒11に吸蔵されている吸蔵SOX量ΣSOX1に図5(B)から算出されたSOX量SOXAが加算される。 Most of the SO X discharged from the engine is stored in the most upstream NO X storage catalyst 11. Accordingly SO X amount SOXA calculated from FIG. 5 (B) to the occluded SO X amount ΣSOX1 occluded in the most upstream the NO X storing catalyst 11 at step 52 is added.
次いでステップ53では最上流NOX吸蔵触媒11へのNOX吸蔵速度、即ち単位時間当り最上流NOX吸蔵触媒11に吸蔵可能なNOX量QNOXが算出される。吸蔵NOX量ΣNOX1が多くなるほど、また吸蔵SOX量ΣSOX1が多くなるほどNOXは最上流NOX吸蔵触媒11に吸蔵されにくくなるので吸蔵可能NOX量QNOXは吸蔵NOX量ΣNOX1が増大するほど減少し、吸蔵SOX量ΣSOX1が増大するほど減少する。また、吸蔵可能NOX量QNOXは排気ガスの流速が速くなるほど、即ち吸入空気量が増大するほど減少し、更に最上流NOX吸蔵触媒11の温度に応じて変化する。吸蔵可能NOX量QNOXはこれら吸蔵NOX量ΣNOX1、吸蔵SOX量ΣSOX1、吸入空気量および最上流NOX吸蔵触媒11の温度の関数として予めROM32内に記憶されており、この記憶された関係から吸蔵可能NOX量QNOXが算出される。
Then the NO X storage speed of the most upstream the NO X storing catalyst 11 in
次いでステップ54では機関からの排出NOX量NOXAが吸蔵可能NOX量QNOXよりも大きいか否かが判別される。NOXA>QNOXであればQNOXしか吸蔵されないのでこのときにはステップ55に進んでQNOXが最上流NOX吸蔵触媒11に単位時間当り吸蔵される吸蔵NOX量NOX1とされる。次いでステップ57に進む。これに対し、ステップ54においてNOXA≦QNOXであると判別されたときには全ての排出NOX量NOXAが最上流NOX吸蔵触媒11に吸蔵されるのでこのときにはステップ56に進んで排出NOX量NOXAが吸蔵NOX量NOX1とされる。次いでステップ57に進む。
Then discharge amount of NO X NOXA from the engine at
ステップ57では最上流NOX吸蔵触媒11に吸蔵されている吸蔵NOX量ΣNOX1に吸蔵NOX量NOX1が加算される。次いでステップ58では排出NOX量NOXAから吸蔵NOX量NOX1を減算することによって下流側NOX吸蔵触媒12に単位時間当り吸蔵される吸蔵NOX量NOX2が算出される。次いでステップ59では下流側NOX吸蔵触媒12に吸蔵されている吸蔵NOX量ΣNOX2に吸蔵NOX量NOX2が加算される。このようにして最上流NOX吸蔵触媒11に吸蔵されている吸蔵NOX量ΣNOX1および下流側NOX吸蔵触媒12に吸蔵されている吸蔵NOX量ΣNOX2が算出される。
In
再び図3に戻ると、本発明による実施例では最上流NOX吸蔵触媒11に吸蔵されている吸蔵NOX量ΣNOX1が許容値NX1に達するか、或いは下流側NOX吸蔵触媒12に吸蔵されている吸蔵NOX量ΣNOX2が許容値NX2に達したときに各NOX吸蔵触媒11,12からのNOX放出作用が行われる。なお、図3に示される例では最上流NOX吸蔵触媒11に吸蔵されている吸蔵NOX量ΣNOX1が許容値NX1に達することによって各NOX吸蔵触媒11,12からのNOX放出作用が行われる場合を示している。 Returning to FIG. 3 again, in the embodiment according to the present invention, the stored NO X amount ΣNOX1 stored in the most upstream NO X storage catalyst 11 reaches the allowable value NX1 or is stored in the downstream NO X storage catalyst 12. NO X releasing action from the the NO X storing catalyst 11 is carried out when the occluded amount of NO X ΣNOX2 there are reaches the allowable value NX2. Incidentally, NO X emission action lines from the the NO X storing catalyst 11 by adsorption amount of NO X ΣNOX1 occluded in the most upstream the NO X storing catalyst 11 reaches the allowable value NX1 In the example shown in FIG. 3 Shows the case.
図3に示されるようにΣNOX1がNX1に達したときには還元剤供給1で示されるように第1の還元剤供給弁14から還元剤が供給され、それによって最上流NOX吸蔵触媒11に流入する排気ガスの空燃比(A/F)1がリーンから一時的にリッチに切換えられる。このとき最上流NOX吸蔵触媒11から吸蔵されているNOXが放出され、還元される。
As shown in FIG. 3, when ΣNOX1 reaches NX1, the reducing agent is supplied from the first reducing agent supply valve 14 as shown by the reducing
ところでこのように最上流NOX吸蔵触媒11からNOXを放出すべきときには排気ガス中に含まれる酸素を消費するために、最上流NOX吸蔵触媒11に対して最上流NOX吸蔵触媒11に吸蔵されているNOXを還元するのに必要な還元剤よりも多くの還元剤が第1の還元剤供給弁14から供給される。即ち、最上流NOX吸蔵触媒11からNOXを放出すべく最上流NOX吸蔵触媒11に流入する排気ガスの空燃比をリッチにするときには巨視的に言うと排気ガスの空燃比をリーンから理論空燃比まで低下させるのに必要な、即ち排気ガス中に含まれる酸素を消費するのに必要な量の還元剤と、排気ガスの空燃比を理論空燃比からリッチまで低下させるのに必要な、即ち最上流NOX吸蔵触媒11内に吸蔵されているNOXを放出させ還元するのに必要な量の還元剤とが供給される。 By the way, when NO X should be released from the most upstream NO X storage catalyst 11 in this way, oxygen contained in the exhaust gas is consumed, so that the most upstream NO X storage catalyst 11 is changed to the most upstream NO X storage catalyst 11. many reducing agents than the reducing agent required for reducing the NO X being occluded is supplied from the first reducing agent feed valve 14. That is, the theoretical air-fuel ratio of the exhaust gas to say macroscopically when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the most upstream the NO X storing catalyst 11 so as to release the NO X from the most upstream the NO X storing catalyst 11 from lean to rich Necessary to reduce the air-fuel ratio from the stoichiometric air-fuel ratio to rich, and the amount of reducing agent required to reduce the air-fuel ratio, that is, to consume oxygen contained in the exhaust gas. that the amount of reducing agent required to reduce to release NO X occluded in the innermost upstream the NO X storing catalyst 11 is supplied.
即ち、最上流NOX吸蔵触媒11からNOXを放出させるにはまず初めに最上流NOX吸蔵触媒11に流入する排気ガス中に含まれる酸素を消費することが必要である。従って本発明では上述したように最上流NOX吸蔵触媒11からNOXを放出すべきときには最上流NOX吸蔵触媒11に対し最上流NOX吸蔵触媒11に吸蔵されているNOXを還元するのに必要な還元剤に加えて排気ガス中に含まれる酸素を消費するために必要な還元剤が第1の還元剤供給弁14から供給される。 That is, it is necessary to consume the oxygen contained in the exhaust gas flowing into the most upstream the NO X storing catalyst 11 First to emit NO X from the most upstream the NO X storing catalyst 11. Therefore to reduce the NO X occluded in the most upstream the NO X storing catalyst 11 to the most upstream the NO X storing catalyst 11 when, as described above in the present invention from the most upstream the NO X storing catalyst 11 should be released NO X In addition to the necessary reducing agent, the reducing agent necessary for consuming oxygen contained in the exhaust gas is supplied from the first reducing agent supply valve 14.
次いで第1の還元剤供給弁14からの還元剤の供給により空燃比がリッチになった排気ガス流部分が第2の還元剤供給弁15の還元剤噴射領域に達したときに還元剤供給2で示されるように第2の還元剤供給弁15から還元剤が供給され、第2の還元剤供給弁15から供給された還元剤を含んだ排気ガス流部分が下流側NOX吸蔵触媒12内に流入する。
Next, when the exhaust gas flow portion in which the air-fuel ratio has become rich due to the supply of the reducing agent from the first reducing agent supply valve 14 reaches the reducing agent injection region of the second reducing
この排気ガス流部分における排気ガス中の酸素は第1の還元剤供給弁14から供給された還元剤によって既に消費されているので第2の還元剤供給弁15からは下流側NOX吸蔵触媒12に吸蔵されているNOXを放出させ還元させるのに必要な量の還元剤を供給すれば十分である。従って本発明では最上流NOX吸蔵触媒11の下流に複数の下流側NOX吸蔵触媒12が配置されている場合を例にとると、各下流側NOX吸蔵触媒12からNOXを放出すべきときには各下流側NOX吸蔵触媒12に吸蔵されているNOXを還元するのに必要な還元剤が夫々対応する第2の還元剤供給弁15から供給される。
Oxygen in the exhaust gas in this exhaust gas flow portion has already been consumed by the reducing agent supplied from the first reducing agent supply valve 14, so that the downstream side NO X storage catalyst 12 passes from the second reducing
さて、本発明による実施例では上述したように第1の還元剤供給弁14からの還元剤の供給により空燃比が低下した排気ガス流部分に第2の還元剤供給弁15から還元剤が供給されるように第2の還元剤供給弁15からの還元剤供給時期は第1の還元剤供給弁14からの還元剤供給時期に対して図3に示されるようにΔt時間だけ遅くらされる。この還元剤供給遅延時間Δtは排気ガスの流速が速くなるほど、即ち吸入空気量が増大するほど短かくなる。この還元剤供給遅延時間Δtは吸入空気量の関数として予めROM32内に記憶されている。
In the embodiment according to the present invention, as described above, the reducing agent is supplied from the second reducing
図3に示されるように最上流NOX吸蔵触媒11に吸蔵されるSOX量ΣSOX1は時間の経過と共に徐々に増大する。即ち、最上流NOX吸蔵触媒11は時間の経過と共に徐々に劣化する。図6は同一の運転状態において最上流NOX吸蔵触媒11の劣化の度合に応じて変化する還元剤の供給割合の変化を示している。なお、図6においてQ0は最上流NOX吸蔵触媒11に流入する排気ガス中の酸素を消費するために必要な還元剤の量を示しており、Q1は最上流NOX吸蔵触媒11に吸蔵されたNOXを放出させて還元するのに必要な還元剤の量を示しており、Q2は下流側NOX吸蔵触媒12に吸蔵されたNOXを放出させて還元するのに必要な還元剤の量を示している。
As shown in FIG. 3, the SO X amount ΣSOX 1 stored in the most upstream NO X storage catalyst 11 gradually increases with time. That is, the most upstream NO x storage catalyst 11 gradually deteriorates with time. FIG. 6 shows a change in the supply ratio of the reducing agent that changes in accordance with the degree of deterioration of the most upstream NO x storage catalyst 11 in the same operation state. In FIG. 6,
図6における各数値は供給される全還元剤量を100としたときの各還元剤の量Q0、Q1、Q2を表しており、No.1、No.2No.3は最上流NOX吸蔵触媒11の劣化の度合が異なる場合を夫々示している。最上流NOX吸蔵触媒11の劣化の度合が最も低いNo.1に示す場合にはQ0が80で、Q1が15で、Q2が5であり、Q0+Q1が第1の還元剤供給弁14から供給され、Q2が第2の還元剤供給弁15から供給される。
Each numerical value in FIG. 6 represents the amount Q0, Q1, Q2 of each reducing agent when the total amount of reducing agent supplied is 100. 1, no. 2No. 3 shows the cases where the degree of deterioration of the most upstream NO x storage catalyst 11 is different. No. 1 with the lowest degree of deterioration of the most upstream NO x storage catalyst 11. 1, Q0 is 80, Q1 is 15, Q2 is 5, Q0 + Q1 is supplied from the first reducing agent supply valve 14, and Q2 is supplied from the second reducing
一方、最上流NOX吸蔵触媒11の劣化が進行すると最上流NOX吸蔵触媒11に吸蔵されるNOX量が減少するのでNo.2に示されるようにQ1は5となり、Q2が15となる。即ち、最上流NOX吸蔵触媒11に吸蔵されるNOX量よりも下流側NOX吸蔵触媒12に吸蔵されるNOX量が増大する。なお、このNo.2の場合、Q0はNo.1の場合と同じである。 On the other hand, since the amount of NO X deterioration of most upstream the NO X storing catalyst 11 are inserted in the uppermost stream the NO X storing catalyst 11 when traveling decreases No. As shown in FIG. 2, Q1 is 5 and Q2 is 15. That, the amount of NO X occluded in the downstream the NO X storing catalyst 12 than the amount of NO X occluded in the most upstream the NO X storing catalyst 11 increases. In addition, this No. In the case of 2, Q0 is No. The same as the case of 1.
一方、最上流NOX吸蔵触媒11の劣化が更に進行して最上流NOX吸蔵触媒11に吸蔵されるNOX量が零になるとNo.3に示されるようにQ1は0となり、Q2が15となる。即ち、排気ガス中に含まれる全てのNOXが下流側NOX吸蔵触媒13に吸蔵される。なお、このNo.3の場合もQ0はNo.1、No.2の場合と同じである。 On the other hand, the amount of NO X deterioration of most upstream the NO X storing catalyst 11 are inserted in the most upstream the NO X storing catalyst 11 progresses further becomes zero No. As shown in FIG. 3, Q1 becomes 0 and Q2 becomes 15. That is, all the NO X contained in the exhaust gas is stored in the downstream NO X storage catalyst 13. In addition, this No. In the case of 3, Q0 is No. 1, no. This is the same as the case of 2.
即ち、最上流NOX吸蔵触媒11内が劣化し、吸蔵されたSOXで満たされるとNOX吸収剤47の層の塩基性が弱まり、白金46による酸化性能が高められる。従って高められた酸化性能を利用して供給された還元剤により排気ガス中に含まれる酸素を良好に消費させるためにNo.3の場合でもQ0が第1の還元剤供給弁14から供給される。
That is, when the inside of the most upstream NO x storage catalyst 11 is deteriorated and filled with the stored SO x , the basicity of the layer of the NO x absorbent 47 is weakened and the oxidation performance by the
このように本発明による実施例では、吸蔵SOX量ΣSOX1から最上流NOX吸蔵触媒11の劣化の度合が推定され、推定された劣化の度合に応じて最上流NOX吸蔵触媒11および下流側NOX吸蔵触媒12に夫々対応する還元剤供給弁14,15から供給される還元剤の量が調整される。この場合最上流NOX吸蔵触媒11の劣化の度合が高くなるほど下流側NOX吸蔵触媒12に対し第2の還元剤供給弁から供給される還元剤の量が増大せしめられる。
As described above, in the embodiment according to the present invention, the degree of deterioration of the most upstream NO X storage catalyst 11 is estimated from the stored SO X amount ΣSOX1, and the most upstream NO X storage catalyst 11 and the downstream side are determined according to the estimated degree of deterioration. the amount of reducing agent reducing agent supplied from the
次に図7を参照しつつ還元剤の供給制御ルーチンについて説明する。
図7を参照するとまず始めにステップ60において最上流NOX吸蔵触媒11に吸蔵されている吸蔵NOX量ΣNOX1が許容値NX1を越えたか否かが判別される。ΣNOX1>NX1のときにはステップ62にジャンプし、ΣNOX1≦NX1のときにはステップ61に進む。ステップ61では下流側NOX吸蔵触媒12に吸蔵されている吸蔵NOX量ΣNOX2が許容値NX2を越えたか否かが判別される。ΣNOX2>NX2のときにはステップ62に進み、ΣNOX2≦NX2のときには処理サイクルを完了する。即ち、最上流NOX吸蔵触媒11に吸蔵されている吸蔵NOX量ΣNOX1が許容値NX1を越えたとき、又は下流側NOX吸蔵触媒12に吸蔵されている吸蔵NOX量ΣNOX2が許容値NX2を越えたときにステップ62に進む。
Next, the reducing agent supply control routine will be described with reference to FIG.
Referring to FIG. 7, first, at
ステップ62では最上流NOX吸蔵触媒11に吸蔵されている吸蔵NOX量ΣNOX1の算出値に基づいて吸蔵されているNOXを放出させ還元させるのに必要な還元剤量Q1が算出される。次いでステップ63では下流側NOX吸蔵触媒12に吸蔵されている吸蔵NOX量ΣNOX2の算出値に基づいて吸蔵されているNOXを放出させ還元させるのに必要な還元剤量Q2が算出される。次いでステップ64では吸入空気量および燃料噴射量から余剰の酸素、即ち最上流NOX吸蔵触媒11に流入する排気ガス中の酸素を消費するのに必要な還元剤量Q0が算出される。次いでステップ65では還元剤供給遅延時間Δtが算出される。
At
次いでステップ66ではQ0とQ1との和が第1の還元剤供給弁14から供給される。次いでステップ67では還元剤供給遅延時間Δtが経過するまで待ち、還元剤供給遅延時間Δtを経過するとステップ68に進んでQ2が第2の還元剤供給弁15から供給される。次いでステップ69ではΣNOX1、ΣNOX2がクリアされる。
Next, at
4 吸気マニホルド
5 排気マニホルド
7 排気ターボチャージャ
11 最上流NOX吸蔵触媒
12 下流側NOX吸蔵触媒
14 第1の還元剤供給弁
15 第2の還元剤供給弁
4
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