JP2008223679A - Exhaust emission control device for 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し、特に、NOx触媒を備えた排気浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, and more particularly to an exhaust gas purification apparatus provided with a NOx catalyst.
内燃機関、特に、リーン燃焼運転を行う内燃機関には、排気ガスに含まれるNOxを浄化するためのNOx触媒が備えられている。NOx触媒はリーン雰囲気化でNOxを吸収する機能を有しているが、NOxの吸収状態はNOx触媒全体で一様ではなく、部分毎に差があることが知られている。そこで、従来、NOx触媒を複数のセルに分割し、セル毎に触媒のNOx吸収状態を判断する技術が提案されている。 An internal combustion engine, particularly an internal combustion engine that performs a lean combustion operation, includes a NOx catalyst for purifying NOx contained in exhaust gas. The NOx catalyst has a function of absorbing NOx in a lean atmosphere, but it is known that the NOx absorption state is not uniform throughout the NOx catalyst, and there is a difference between parts. Therefore, conventionally, a technique has been proposed in which the NOx catalyst is divided into a plurality of cells and the NOx absorption state of the catalyst is determined for each cell.
例えば、特許文献1には、複数に分割したセル毎にNOxの吸収量を計算し、各セルのNOx吸収量を合計することでNOx触媒全体でのNOx吸収量を算出することが記載されている。特許文献2には、複数に分割したセル毎に触媒温度を測定或いは推定し、そのセル温度に基づいて各セルのNOx吸着容量を決定することが記載されている。また、特許文献2には、触媒温度はNOxやSOxの脱離と関係することに着目し、少なくとも1つのセルの温度に従って内燃機関の運転モードを決定するようにした技術についても記載されている。
ところで、NOx触媒は高温雰囲気化に晒されているが、その温度が耐熱温度を上回ってしまうとシンタリングによる劣化が起こってしまう。NOx触媒の排気浄化性能は劣化の程度によって変わるため、大気中へのNOxの排出を増大させないためには、現時点におけるNOx触媒の劣化状態を正確に把握しておくことが重要となる。 By the way, although the NOx catalyst is exposed to a high temperature atmosphere, if the temperature exceeds the heat resistant temperature, deterioration due to sintering occurs. Since the exhaust gas purification performance of the NOx catalyst varies depending on the degree of deterioration, it is important to accurately grasp the deterioration state of the NOx catalyst at the present time in order not to increase NOx emission into the atmosphere.
NOx触媒の劣化状態を評価する方法としては、NOx触媒の温度(全体の代表温度)を計測或いは推定し、その温度履歴に基づいて劣化状態を示す劣化指数を計算する方法が知られている。具体的には、触媒温度の耐熱温度を超える分について時間で積分し、その積分値をもって劣化指数とする。これによれば、NOx触媒の劣化状態を客観的な数値で評価することが可能となる。 As a method for evaluating the deterioration state of the NOx catalyst, a method of measuring or estimating the temperature of the NOx catalyst (overall representative temperature) and calculating a deterioration index indicating the deterioration state based on the temperature history is known. Specifically, the amount exceeding the heat-resistant temperature of the catalyst is integrated over time, and the integrated value is used as the deterioration index. According to this, it becomes possible to evaluate the deterioration state of the NOx catalyst by objective numerical values.
しかしながら、NOx触媒内の温度は一様ではないことから、劣化状態もNOx触媒全体で一様ではなく部分毎に差があると考えられる。また、劣化による排気浄化性能の低下の程度は、NOx触媒内のどの部分が劣化したかによって異なってくるとも考えられる。NOx触媒内での位置により、排気ガスの浄化に寄与している部分と、排気ガスの浄化への寄与の少ない部分とが存在するからである。 However, since the temperature in the NOx catalyst is not uniform, the deterioration state is not uniform in the entire NOx catalyst, and it is considered that there is a difference in each part. Moreover, it is considered that the degree of deterioration of the exhaust purification performance due to deterioration varies depending on which part in the NOx catalyst has deteriorated. This is because there are a portion that contributes to the purification of exhaust gas and a portion that contributes little to the purification of exhaust gas depending on the position in the NOx catalyst.
以上のことから、NOx触媒全体の温度履歴に基づいて劣化指数を計算する方法では、NOx触媒の実際の劣化状態、つまり、排気浄化性能の低下の程度を正確に把握できるとは言い難い。計算で得られた劣化指数と実際のNOx触媒の排気浄化性能とが必ずしも一義的に対応していないためである。しかし、NOx触媒の劣化状態を客観的な数値で示すことは、NOx触媒の交換時期の判断等、NOx触媒の劣化への対応策を講じる上では有意義である。 From the above, it is difficult to say that the method of calculating the deterioration index based on the temperature history of the entire NOx catalyst can accurately grasp the actual deterioration state of the NOx catalyst, that is, the degree of deterioration of the exhaust purification performance. This is because the deterioration index obtained by calculation and the actual exhaust purification performance of the NOx catalyst do not necessarily correspond uniquely. However, objectively indicating the deterioration state of the NOx catalyst is meaningful in taking measures against the deterioration of the NOx catalyst such as determination of the replacement timing of the NOx catalyst.
そこで、本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関し、NOx触媒の劣化の程度をNOx触媒の排気浄化性能と一義的に対応する数値によって客観的に評価できるようにすることをその第1の目的とする。 Accordingly, the present invention relates to an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, and its first object is to make it possible to objectively evaluate the degree of deterioration of the NOx catalyst by a numerical value that uniquely corresponds to the exhaust gas purification performance of the NOx catalyst. And
また、NOx触媒の排気浄化性能は、触媒そのものの劣化によって低下するだけでなく、硫黄による被毒によっても低下する。硫黄被毒とは、排気ガス中に含まれる硫黄がNOx触媒内に硫酸塩となって吸蔵された状態であり、硫黄が吸蔵されることでNOxの吸蔵容量が低下してしまう。ただし、触媒そのものの劣化とは異なり、硫黄被毒によって低下した排気浄化性能は被毒回復処理によって回復することができる。被毒回復処理では、NOx触媒に流入する排気ガスの空燃比をリッチ或いはストイキにしつつ、NOx触媒の温度を所定の温度以上まで昇温させて硫黄を脱離させることが行われる。 Further, the exhaust gas purification performance of the NOx catalyst not only decreases due to deterioration of the catalyst itself, but also decreases due to poisoning by sulfur. Sulfur poisoning is a state in which sulfur contained in the exhaust gas is stored as a sulfate in the NOx catalyst, and the storage capacity of NOx decreases due to the storage of sulfur. However, unlike the deterioration of the catalyst itself, the exhaust purification performance reduced by sulfur poisoning can be recovered by poisoning recovery processing. In the poisoning recovery process, sulfur is desorbed by raising the temperature of the NOx catalyst to a predetermined temperature or higher while making the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst rich or stoichiometric.
ところが、硫酸塩は安定性が高いため、一旦脱離した硫黄が下流において再びNOx触媒に付着してしまうという問題があった。単に硫黄の再付着を防止するだけならば、NOx触媒全体を脱離温度以上まで昇温させればよい。しかし、NOx触媒を長時間高温状態にすることはNOx触媒の劣化にもつながってしまう。 However, since sulfate is highly stable, there is a problem that once desorbed sulfur adheres to the NOx catalyst again downstream. If the re-deposition of sulfur is simply prevented, the entire NOx catalyst may be raised to a temperature above the desorption temperature. However, keeping the NOx catalyst in a high temperature state for a long time also leads to deterioration of the NOx catalyst.
そこで、本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関し、熱によるNOx触媒の劣化を抑制しつつNOx触媒の硫黄被毒を確実且つ速やかに回復できるようにすることをその第2の目的とする。 Accordingly, the present invention relates to an exhaust emission control device for an internal combustion engine, and a second object thereof is to reliably and promptly recover the sulfur poisoning of the NOx catalyst while suppressing deterioration of the NOx catalyst due to heat.
第1の発明は、上記の第1の目的を達成するため、内燃機関の排気浄化装置であって、
内燃機関の排気通路に配置されたNOx触媒と、
前記NOx触媒を排気ガスの流れ方向に複数のセルに分割し、セル毎に触媒温度を推定する温度推定手段と、
前記複数のセルのそれぞれについて触媒の劣化状態を示す劣化指数を当該セルの温度履歴に基づいて計算するセル劣化指数計算手段と、
NOx触媒全体としての排気浄化性能に対する各セルの寄与度に応じて各セルの劣化指数を補正する寄与度対応補正手段と、
補正された各セルの劣化指数からNOx触媒全体としての劣化指数を計算する全体劣化指数計算手段とを備え、
前記寄与度対応補正手段は排気ガスの流れ方向の上流側セルの寄与度を下流側セルの寄与度よりも大きく設定して各セルの劣化指数を補正していることを特徴としている。
In order to achieve the above first object, a first invention is an exhaust emission control device for an internal combustion engine,
A NOx catalyst disposed in the exhaust passage of the internal combustion engine;
Temperature estimation means for dividing the NOx catalyst into a plurality of cells in the exhaust gas flow direction, and estimating the catalyst temperature for each cell;
Cell deterioration index calculating means for calculating a deterioration index indicating the deterioration state of the catalyst for each of the plurality of cells based on the temperature history of the cell;
Contribution degree correction means for correcting the deterioration index of each cell according to the contribution degree of each cell to the exhaust gas purification performance of the entire NOx catalyst;
An overall deterioration index calculating means for calculating a deterioration index of the NOx catalyst as a whole from the corrected deterioration index of each cell;
The contribution correspondence correction means is characterized in that the deterioration index of each cell is corrected by setting the contribution of the upstream cell in the exhaust gas flow direction to be greater than the contribution of the downstream cell.
第2の発明は、第1の発明において、
前記複数のセルのそれぞれについて硫黄による被毒状態を示す被毒指数を当該セルにおける硫黄の収支履歴に基づいて計算する被毒指数計算手段と、
前記複数のセルのそれぞれについて硫黄被毒が排気浄化性能に与える影響度を当該セルの劣化指数に基づいて計算する被毒影響度計算手段と、
被毒指数と被毒影響度とに応じて各セルの劣化指数を補正する被毒対応補正手段とをさらに備え、
前記被毒影響度計算手段は当該セルの劣化指数が大きいほど被毒影響度を小さい値に計算し、
前記全体劣化指数計算手段は前記寄与度対応補正手段及び前記被毒対応補正手段で補正された各セルの劣化指数からNOx触媒全体としての劣化指数を計算することを特徴としている。
According to a second invention, in the first invention,
A poisoning index calculating means for calculating a poisoning index indicating a poisoning state by sulfur for each of the plurality of cells based on a sulfur balance history in the cell;
A poisoning influence degree calculating means for calculating the influence degree of sulfur poisoning on the exhaust gas purification performance for each of the plurality of cells based on the deterioration index of the cell;
A poisoning correction means for correcting the deterioration index of each cell according to the poisoning index and the poisoning influence degree;
The poisoning influence degree calculating means calculates the poisoning influence degree to a smaller value as the deterioration index of the cell is larger,
The overall deterioration index calculating means calculates a deterioration index for the entire NOx catalyst from the deterioration index of each cell corrected by the contribution correspondence correction means and the poisoning correspondence correction means.
第3の発明は、上記の第2の目的を達成するため、内燃機関の排気浄化装置であって、
内燃機関の排気通路に配置されたNOx触媒と、
前記NOx触媒を排気ガスの流れ方向に複数のセルに分割し、前記複数のセルのそれぞれについて硫黄による被毒状態を示す被毒指数を当該セルにおける硫黄の収支履歴に基づいて計算する被毒指数計算手段と、
前記NOx触媒内の被毒指数の分布パターンに応じて標的セルを決定し、標的セルの温度を他のセルの温度よりも高く且つ硫黄の脱離温度以上まで上昇させる昇温手段と、
標的セルの温度を上昇させたときの前記NOx触媒内の温度分布を推定し、温度分布に基づいて各セルにおける硫黄の収支履歴を更新する履歴更新手段と、
を備えることを特徴としている。
In order to achieve the second object described above, a third invention is an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine,
A NOx catalyst disposed in the exhaust passage of the internal combustion engine;
The NOx catalyst is divided into a plurality of cells in the exhaust gas flow direction, and a poisoning index for calculating a poisoning index indicating a poisoning state by sulfur for each of the plurality of cells based on a sulfur balance history in the cell. A calculation means;
A temperature raising means for determining a target cell according to a distribution pattern of poisoning indexes in the NOx catalyst, and raising the temperature of the target cell to a temperature higher than that of other cells and higher than a desorption temperature of sulfur;
A history update means for estimating a temperature distribution in the NOx catalyst when the temperature of the target cell is raised, and updating a sulfur balance history in each cell based on the temperature distribution;
It is characterized by having.
第4の発明は、第3の発明において、
前記昇温手段は被毒指数が最も高いセルを標的セルに設定することを特徴としている。
According to a fourth invention, in the third invention,
The temperature raising means sets a cell having the highest poison index as a target cell.
第5の発明は、第3の発明において、
前記昇温手段は被毒指数が所定の許容値を超えているセルの中で排気ガスの流れ方向の最上流のセルを標的セルに設定することを特徴としている。
According to a fifth invention, in the third invention,
The temperature raising means is characterized in that the most upstream cell in the exhaust gas flow direction is set as a target cell among cells whose poisoning index exceeds a predetermined allowable value.
第6の発明は、第3乃至第5の何れか1つの発明において、
前記昇温手段は空燃比をリーンとリッチに交互に振動させる空燃比制御手段を含み、前記空燃比制御手段は標的セルの位置に応じて空燃比の振動周期及び/又は振幅を制御することを特徴としている。
A sixth invention is the invention according to any one of the third to fifth inventions,
The temperature raising means includes air-fuel ratio control means for alternately oscillating the air-fuel ratio lean and rich, and the air-fuel ratio control means controls the oscillation cycle and / or amplitude of the air-fuel ratio according to the position of the target cell. It is a feature.
第7の発明は、第6の発明において、
前記空燃比制御手段は標的セルが排気ガスの流れ方向の上流に位置するほど空燃比の振動周期を短周期に設定し、下流に位置するほど空燃比の振動周期を長周期に設定することを特徴としている。
A seventh invention is the sixth invention, wherein
The air-fuel ratio control means sets the air-fuel ratio oscillation cycle to a shorter cycle as the target cell is positioned upstream in the exhaust gas flow direction, and sets the air-fuel ratio oscillation cycle to a longer cycle as it is positioned downstream. It is a feature.
第8の発明は、第3の発明において、
前記昇温手段は排気ガスの温度を周期的に変化させる排気温度制御手段を含み、前記排気温度制御手段は標的セルが排気ガスの流れ方向の上流側の端部或いはその近傍のセルであるときに排気ガスの温度を周期的に変化させることを特徴としている。
In an eighth aspect based on the third aspect,
The temperature raising means includes an exhaust temperature control means for periodically changing the temperature of the exhaust gas, and the exhaust temperature control means is used when the target cell is an upstream end in the exhaust gas flow direction or a cell in the vicinity thereof. The exhaust gas temperature is periodically changed.
第9の発明は、第8の発明において、
前記排気温度制御手段は点火時期を進角側と遅角側とに交互に変更することで排気ガスの温度を周期的に変化させることを特徴としている。
In a ninth aspect based on the eighth aspect,
The exhaust temperature control means periodically changes the temperature of the exhaust gas by alternately changing the ignition timing between the advance side and the retard side.
NOx触媒によるNOxの浄化率は、NOxがNOx触媒内において排気ガスの流れ方向の上流部に集中して吸蔵されているほど高くなる。これは、NOx触媒が酸素吸蔵能力を有していることによる。NOx触媒に吸蔵されたNOxは、排気ガスの空燃比をリッチにすることで、排気ガス中の還元剤(CO等)によって還元処理することができる。しかし、排気ガス中の還元剤はNOx触媒の吸蔵酸素との反応によっても消費されるので、NOx触媒の各部分に吸蔵されているNOxはその部分よりも上流側の部分にて吸蔵酸素が消費された後でないと還元が行われない。このため、排気ガスの流れ方向の下流側の部分に吸蔵されたNOxの浄化率は、上流側の部分に吸蔵されたNOxの浄化率に比較して低くなってしまう。これは、NOx触媒全体としての排気浄化性能に対する各部分の寄与度という観点では、排気ガスの流れ方向の下流側の部分よりも上流側の部分のほうが寄与度が高いことを意味している。 The NOx purification rate by the NOx catalyst increases as NOx is concentrated and stored in the upstream portion in the exhaust gas flow direction in the NOx catalyst. This is because the NOx catalyst has an oxygen storage capacity. NOx occluded in the NOx catalyst can be reduced by a reducing agent (CO or the like) in the exhaust gas by enriching the air-fuel ratio of the exhaust gas. However, since the reducing agent in the exhaust gas is also consumed by the reaction with the stored oxygen in the NOx catalyst, the stored oxygen in each part of the NOx catalyst is consumed in the upstream part of that part. No reduction will be made after it has been done. For this reason, the purification rate of NOx occluded in the downstream portion of the exhaust gas flow direction is lower than the purification rate of NOx occluded in the upstream portion. This means that the upstream portion has a higher contribution than the downstream portion in the exhaust gas flow direction from the viewpoint of the contribution of each portion to the exhaust purification performance of the entire NOx catalyst.
第1の発明では、NOx触媒を排気ガスの流れ方向に複数のセルに分割し、NOx触媒全体としての排気浄化性能に対する各セルの寄与度を考慮してセル毎に劣化指数(セル劣化指数)を計算し、その各セルのセル劣化指数からNOx触媒全体としての劣化指数(全体劣化指数)を計算している。セル劣化指数の計算に各セルの寄与度が考慮されることで、最終的に得られる全体劣化指数はNOx触媒の排気浄化性能と一義的に対応する数値となる。したがって、第1の発明によれば、NOx触媒の劣化の程度を全体劣化指数によって正確に評価することができる。 In the first invention, the NOx catalyst is divided into a plurality of cells in the flow direction of the exhaust gas, and the deterioration index (cell deterioration index) for each cell in consideration of the contribution degree of each cell to the exhaust purification performance of the NOx catalyst as a whole. And the deterioration index (total deterioration index) of the NOx catalyst as a whole is calculated from the cell deterioration index of each cell. By considering the contribution of each cell in the calculation of the cell deterioration index, the overall deterioration index finally obtained is a numerical value that uniquely corresponds to the exhaust purification performance of the NOx catalyst. Therefore, according to the first invention, the degree of deterioration of the NOx catalyst can be accurately evaluated based on the overall deterioration index.
NOx触媒の排気浄化性能は、NOx触媒の本来の劣化(熱劣化)だけでなく硫黄による被毒によっても低下する。したがって、NOx触媒全体の劣化の程度を評価する場合には、熱劣化による影響だけでなく硫黄被毒による影響も考慮した総合的な評価を行ってもよい。NOx触媒を複数のセルに分割したとき、硫黄による被毒状態を示す被毒指数は、硫黄の収支履歴に基づいてセル毎に計算することができる。硫黄被毒による排気浄化性能の低下は、そのセルにおける被毒指数が大きいほど大きくなる。一方、熱劣化が進んでいるセルでは、硫黄被毒が排気浄化性能の低下に与える影響度は小さくなる。 The exhaust purification performance of the NOx catalyst is reduced not only by the original deterioration (thermal deterioration) of the NOx catalyst but also by poisoning by sulfur. Therefore, when evaluating the degree of deterioration of the entire NOx catalyst, comprehensive evaluation may be performed in consideration of not only the influence of thermal deterioration but also the influence of sulfur poisoning. When the NOx catalyst is divided into a plurality of cells, a poisoning index indicating a sulfur poisoning state can be calculated for each cell based on the sulfur balance history. The reduction in exhaust gas purification performance due to sulfur poisoning increases as the poisoning index in the cell increases. On the other hand, in cells where thermal deterioration has progressed, the degree of influence of sulfur poisoning on the deterioration of exhaust purification performance is reduced.
第2の発明によれば、セル劣化指数の計算に各セルの寄与度を考慮するとともに硫黄による被毒状態を示す被毒指数と硫黄被毒が排気浄化性能に与える影響度とに応じてセル劣化指数をさらに補正しているので、硫黄被毒による影響も含めたNOx触媒全体の劣化の程度を最終的に得られる全体劣化指数によって総合的に評価することができる。 According to the second invention, the cell is considered according to the poisoning index indicating the poisoning state by sulfur and the degree of influence of the sulfur poisoning on the exhaust gas purification performance while considering the contribution degree of each cell to the calculation of the cell deterioration index. Since the deterioration index is further corrected, the degree of deterioration of the entire NOx catalyst including the influence of sulfur poisoning can be comprehensively evaluated based on the finally obtained overall deterioration index.
また、第3の発明によれば、標的セル以外のセルを不要に熱することなく、標的セルからは確実に硫黄を脱離させることができる。さらに、標的セルの温度を上昇させたときには、そのときのNOx触媒内の温度分布から各セルにおける硫黄の収支履歴が更新されるので、それに基づいてNOx触媒内の被毒指数の分布パターンを更新して次の標的セルを決定することができる。つまり、第3の発明によれば、NOx触媒内の被毒状況を常に把握しつつ、被毒状況に応じた最適な被毒回復処理を行うことができる。 According to the third invention, sulfur can be reliably desorbed from the target cell without unnecessarily heating cells other than the target cell. Furthermore, when the temperature of the target cell is raised, the sulfur balance history in each cell is updated from the temperature distribution in the NOx catalyst at that time, and the distribution pattern of the poisoning index in the NOx catalyst is updated accordingly. The next target cell can then be determined. That is, according to the third aspect of the invention, it is possible to perform the optimum poisoning recovery process according to the poisoning situation while constantly grasping the poisoning situation in the NOx catalyst.
第4の発明によれば、被毒指数が最も高いセル、すなわち、硫黄の被毒量が最も多いセルを標的セルに設定することで、NOx触媒全体としての硫黄の脱離速度を向上させて短時間で被毒回復処理を完了させることができる。被毒回復処理が短時間で完了すれば触媒の昇温に用いるエネルギを節約できるだけでなく、NOx触媒が高温に晒される時間が短くなることでNOx触媒の熱劣化のおそれも小さくなる。 According to the fourth invention, by setting the cell having the highest poisoning index, that is, the cell having the highest sulfur poisoning amount, as the target cell, the sulfur desorption rate as a whole of the NOx catalyst is improved. The poisoning recovery process can be completed in a short time. If the poisoning recovery process is completed in a short time, not only can the energy used for raising the temperature of the catalyst be saved, but also the risk of thermal degradation of the NOx catalyst is reduced by reducing the time during which the NOx catalyst is exposed to high temperatures.
第5の発明によれば、被毒指数が所定の許容値を超えているセルの中で排気ガスの流れ方向の最上流のセル、つまり、硫黄が溜まっている最前端のセルを標的セルに設定することで、上流部から下流部に向けて硫黄を順に脱離させていくことができる。これによれば、脱離処理後に上流から流れてきた硫黄による再被毒を抑えることができ、効率的且つ効果的な被毒回復処理が可能となる。結果、短時間で被毒回復処理を完了させることができる。 According to the fifth aspect of the present invention, the most upstream cell in the exhaust gas flow direction among the cells whose poisoning index exceeds a predetermined allowable value, that is, the foremost cell in which sulfur is accumulated is used as the target cell. By setting, sulfur can be sequentially desorbed from the upstream portion toward the downstream portion. According to this, re-poisoning by sulfur flowing from the upstream after the desorption process can be suppressed, and an efficient and effective poison recovery process can be performed. As a result, the poisoning recovery process can be completed in a short time.
第6の発明によれば、空燃比をリーンとリッチに交互に振動させることでNOx触媒内に温度分布を生じさせることができる。これは、NOx触媒が酸素吸蔵能力を有することによる。空燃比がリーンからリッチに変化したときには、NOx触媒内の吸蔵酸素と排気ガス中の還元剤とが反応して発熱する。また、空燃比がリッチからリーンに変化したときには、排気ガス中の酸素がNOx触媒内に吸蔵される際に発熱反応が起きる。そして、これらの反応が終了した後には、触媒温度よりも低温の排気ガスによる冷却効果が生じる。NOx触媒内の各部の温度は、発熱反応による加熱効果と排気ガスによる冷却効果との足し合わせによって決定される。そして、発熱反応が発生し、かつ冷却効果の最も少ないセルが最も高温となる。 According to the sixth invention, the temperature distribution can be generated in the NOx catalyst by alternately oscillating the air-fuel ratio lean and rich. This is because the NOx catalyst has an oxygen storage capacity. When the air-fuel ratio changes from lean to rich, the stored oxygen in the NOx catalyst reacts with the reducing agent in the exhaust gas to generate heat. Further, when the air-fuel ratio changes from rich to lean, an exothermic reaction occurs when oxygen in the exhaust gas is stored in the NOx catalyst. And after these reaction is complete | finished, the cooling effect by exhaust gas lower than catalyst temperature arises. The temperature of each part in the NOx catalyst is determined by the sum of the heating effect by the exothermic reaction and the cooling effect by the exhaust gas. Then, an exothermic reaction occurs and the cell having the least cooling effect has the highest temperature.
さらに、第6の発明によれば、空燃比の振動周期及び/又は振幅を変更することでNOx触媒内の温度分布を任意に変更することができ、それにより標的セルにおける温度を他のセルよりも高く且つ脱離温度以上に昇温することができる。前述の発熱反応はNOx触媒の上流端部から下流に向けて起きるが、空燃比の振動周期及び/又は振幅によって発熱反応が起きる領域を変化させることができるからである。 Furthermore, according to the sixth aspect of the invention, the temperature distribution in the NOx catalyst can be arbitrarily changed by changing the oscillation period and / or amplitude of the air-fuel ratio. Higher and higher than the desorption temperature. This is because the aforementioned exothermic reaction occurs from the upstream end of the NOx catalyst toward the downstream, but the region where the exothermic reaction occurs can be changed by the oscillation cycle and / or amplitude of the air-fuel ratio.
第7の発明によれば、空燃比の振動周期を変更することによって、振幅を変更する場合よりもNOx触媒内の温度分布をより細かく制御することができる。空燃比の振動周期を短くすれば、前述の発熱反応が起きる領域はNOx触媒の上流部にとどまり、最高温度となるセルもNOx触媒の上流側のセルとなる。空燃比の振動周期を長くしていくと、前述の発熱反応が起きる領域はNOx触媒の下流側へ拡大していき、最高温度となるセルもNOx触媒の下流側へ移動していく。 According to the seventh aspect, by changing the vibration period of the air-fuel ratio, the temperature distribution in the NOx catalyst can be controlled more finely than when the amplitude is changed. If the oscillation cycle of the air-fuel ratio is shortened, the region where the exothermic reaction occurs is limited to the upstream portion of the NOx catalyst, and the cell having the highest temperature is also the upstream cell of the NOx catalyst. As the air-fuel ratio oscillation period is lengthened, the region where the above-described exothermic reaction occurs is expanded downstream of the NOx catalyst, and the cell having the highest temperature also moves downstream of the NOx catalyst.
第8の発明によれば、標的セルが排気ガスの流れ方向の上流側の端部或いはその近傍のセルであるときに、標的セルの温度を効率的に脱離温度以上まで昇温させることができる。この場合、排気ガスの平均温度は変化させないので、標的セルよりも下流側のセルでの温度上昇は抑えることができる。 According to the eighth invention, when the target cell is an upstream end in the exhaust gas flow direction or a cell in the vicinity thereof, the temperature of the target cell can be efficiently raised to the desorption temperature or higher. it can. In this case, since the average temperature of the exhaust gas is not changed, it is possible to suppress the temperature rise in the cell downstream of the target cell.
第9の発明によれば、点火時期の変更によって排気ガスの温度を明確に周期的に変化させることができる。排気ガスの温度の振幅は点火時期の進角量及び遅角量によって制御することができる。 According to the ninth aspect, the temperature of the exhaust gas can be clearly and periodically changed by changing the ignition timing. The amplitude of the exhaust gas temperature can be controlled by the amount of advance and retard of the ignition timing.
実施の形態1.
本発明の実施の形態1について説明する。
Embodiment 1.
Embodiment 1 of the present invention will be described.
図1は本発明が適用される内燃機関の排気浄化装置の構成を示す図である。この図に示すように、内燃機関2には排気通路4が接続されている。排気通路4には排気ガス中のNOxを浄化するためのNOx触媒6が配置されている。内燃機関2の運転はECU(Electronic Control Unit)10によって制御されている。ECU10には、NOx触媒6の劣化を判定する機能が具備されている。以下、本実施の形態で実行されるNOx触媒6の劣化判定の方法について説明する。
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of an exhaust emission control device for an internal combustion engine to which the present invention is applied. As shown in this figure, an
図2は劣化判定で用いるNOx触媒6のモデルである。この図に示すように、モデルではNOx触媒6は排気ガスの流れ方向に複数のセルに分割されている。ここでは、NOx触媒6の入口にあたるセルP1から出口にあたるセルP5までの5つのセルに分割されているものとする。ただし、モデルにおけるNOx触媒6の分割数には限定はなく、より多くのセルに分割することも勿論可能である。
FIG. 2 is a model of the
図2のモデルを用いた劣化判定では、セルP1〜P5のそれぞれについて触媒の劣化状態を示す劣化指数(以下、セル劣化指数)を計算する。セル劣化指数の計算は、次の(1)式に示すように、当該セルの触媒温度の履歴に基づいて行われる。なお、(1)式はセル劣化指数の計算式の一例であり、他の計算式を用いることもできる。例えば、セル温度の耐熱温度を超える分について時間で積分し、その積分値をもってセル劣化指数としてもよい。
セル劣化指数=Σセル温度×時間 ・・・(1)
In the deterioration determination using the model of FIG. 2, a deterioration index (hereinafter referred to as a cell deterioration index) indicating the deterioration state of the catalyst is calculated for each of the cells P1 to P5. The cell deterioration index is calculated based on the catalyst temperature history of the cell, as shown in the following equation (1). Equation (1) is an example of a cell deterioration index calculation formula, and other calculation formulas can be used. For example, the cell temperature may be integrated over time for the cell temperature exceeding the heat resistant temperature, and the integrated value may be used as the cell deterioration index.
Cell degradation index = Σcell temperature × time (1)
各セルP1〜P5の触媒温度の推定には、公知の方法を用いることができる。例えば、NOx触媒6に1又は複数の温度センサを取り付け、その測定結果から各セルP1〜P5の触媒温度を推定するという方法を用いることもできる。
A known method can be used for estimating the catalyst temperature of each of the cells P1 to P5. For example, a method of attaching one or a plurality of temperature sensors to the
セル劣化指数の計算結果の例をいくつか示したものが図3である。図3では、各セルP1〜P5において網掛け部分の面積がそのセルのセル劣化指数を示している。例(A)では、入口のセルP1が最もセル劣化指数が高く、出口に近付くにしたがってセル劣化指数は低くなっている。例(B)では、中央のセルP3が最もセル劣化指数が高く、出口に近付くにしたがって、また、入口に近付くにしたがってセル劣化指数は低くなっている。そして、例(C)では、出口のセルP5が最もセル劣化指数が高く、入口に近付くにしたがってセル劣化指数は低くなっている。 FIG. 3 shows some examples of calculation results of the cell deterioration index. In FIG. 3, the area of the shaded portion in each cell P1 to P5 indicates the cell deterioration index of that cell. In the example (A), the cell P1 at the entrance has the highest cell degradation index, and the cell degradation index decreases as it approaches the exit. In the example (B), the cell deterioration index is the highest in the center cell P3, and the cell deterioration index decreases as the distance from the exit approaches the entrance. In the example (C), the cell P5 at the exit has the highest cell degradation index, and the cell degradation index decreases as it approaches the entrance.
図3の三つの例を比較すると、その網掛け部分の総面積は等しくなっている。各セルP1〜P5のセル劣化指数を単純に合計した場合は、その合計値は上記三つの例の間で一致する。したがって、仮に、各セルP1〜P5のセル劣化指数の合計値をNOx触媒6全体としての劣化指数とするならば、上記三つの例は何れも同程度の劣化状態を示していることになる。
Comparing the three examples of FIG. 3, the total area of the shaded portions is equal. When the cell deterioration indexes of the cells P1 to P5 are simply summed, the total value is consistent among the above three examples. Therefore, if the total value of the cell deterioration indexes of the cells P1 to P5 is the deterioration index of the
しかしながら、NOx触媒6の劣化の程度は、どのセルがどれだけ劣化しているかによって異なってくる。NOx触媒6内でのセルの位置により、排気ガスの浄化に寄与しているセルと、排気ガスの浄化への寄与の少ないセルとが存在するからである。各セルP1〜P5に吸蔵されたNOxは、排気ガスの空燃比をリッチにすることで、排気ガス中の還元剤によって還元処理することができる。しかし、排気ガス中の還元剤は各セルP1〜P5の吸蔵酸素との反応によっても消費されるので、各セルP1〜P5に吸蔵されているNOxはそのセルよりも上流側のセルにて吸蔵酸素が消費された後でないと還元が行われない。このため、出口に近いセルに吸蔵されたNOxの浄化率は、入口に近いセルに吸蔵されたNOxの浄化率に比較して低くなってしまう。したがって、NOx触媒6全体としての排気浄化性能に対する各セルP1〜P5の寄与度という観点では、出口に近いセルよりも入口に近いセルのほうの寄与度が高い。
However, the degree of deterioration of the
そこで、本実施の形態では、次の(2)式に示すように、NOx触媒6全体としての排気浄化性能に対する各セルP1〜P5の寄与度を示す係数C1〜C5を設定し、この係数C1〜C5によって補正した各セルP1〜P5のセル劣化指数からNOx触媒6全体としての劣化指数(以下、全体劣化指数)を計算することとしている。(2)式では、各セルP1〜P5のセル劣化指数をX1〜X5として表記している。係数C1〜C5の各値は、出口に近いセルよりも入口に近いセルのほうの寄与度が高いことから、それらの大小関係がC1>C2>C3>C4>C5となるように設定されている。
全体劣化指数=C1×X1+C2×X2+C3×X3+C4×X4+C5×X5 ・・・(2)
Therefore, in the present embodiment, as shown in the following equation (2), coefficients C1 to C5 indicating the contributions of the cells P1 to P5 to the exhaust purification performance of the
Overall degradation index = C1 * X1 + C2 * X2 + C3 * X3 + C4 * X4 + C5 * X5 (2)
上記(2)式で算出される全体劣化指数を図3の三つの例について比較すると、例(A)の全体劣化指数が最も大きく計算され、例(C)の全体劣化指数が最も小さく計算される。つまり、上記(2)式によれば、NOx触媒6の劣化の程度は例(A)、(B)、(C)の順に高いと判断され、この判断結果は実際の排気浄化性能の計測結果にも一致している。つまり、上記(2)式により全体劣化指数を算出することで、NOx触媒6の排気浄化性能と一義的に対応する数値を得ることができ、NOx触媒の劣化の程度を数値によって正確に評価することができる。
When the total deterioration index calculated by the above equation (2) is compared for the three examples in FIG. 3, the total deterioration index in Example (A) is calculated to be the largest, and the total deterioration index in Example (C) is calculated to be the smallest. The That is, according to the above equation (2), it is determined that the degree of deterioration of the
実施の形態2.
次に、本発明の実施の形態2について説明する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
本実施の形態は、実施の形態1と同じくNOx触媒6の劣化判定に特徴がある。NOx触媒6の劣化判定には、実施の形態1と同様、図2に示すモデルを使用する。実施の形態1で実行される劣化判定との相違点は、本実施の形態では、NOx触媒6の劣化の程度を硫黄被毒による影響も考慮して総合的に判定する点にある。NOx触媒6の排気浄化性能は、NOx触媒の本来の劣化(熱劣化)だけでなく硫黄による被毒によっても低下するからである。
The present embodiment is characterized in the deterioration determination of the
そこで、本実施の形態では、次の(3)式によって、NOx触媒6全体としての全体劣化指数を計算することとしている。(3)式におけるD1〜D5は各セルP1〜P5の硫黄被毒影響係数であり、Y1〜Y5は各セルP1〜P5の硫黄被毒指数である。(3)式では、各セルP1〜P5のセル劣化指数X1〜X5を寄与度係数C1〜C5で補正し、さらに、硫黄被毒指数Y1〜Y5と硫黄被毒影響係数D1〜D5とで補正している。
全体劣化指数=C1×X1×D1×Y1+C2×X2×D2×Y2+C3×X3×D3×Y3+C4×X4×D4×Y4+C5×X5×D5×Y5 ・・・(3)
Therefore, in the present embodiment, the overall deterioration index of the
Overall degradation index = C1 * X1 * D1 * Y1 + C2 * X2 * D2 * Y2 + C3 * X3 * D3 * Y3 + C4 * X4 * D4 * Y4 + C5 * X5 * D5 * Y5 (3)
上記(3)式において、硫黄被毒指数Y1〜Y5は各セルP1〜P5の硫黄による被毒状態を示す数値である。硫黄被毒指数の値が大きいセルほど、硫黄被毒による排気浄化性能の低下が大きい。硫黄被毒指数は各セルP1〜P5の硫黄被毒量の推定値から計算する。各セルP1〜P5の硫黄被毒量は、硫黄の収支履歴をセル毎に計算することで推定することができる。硫黄被毒量の推定方法は公知であるので、ここではその説明は省略する。 In the above equation (3), the sulfur poisoning indices Y1 to Y5 are numerical values indicating the poisoning states of the cells P1 to P5 due to sulfur. The larger the sulfur poisoning index value, the greater the reduction in exhaust purification performance due to sulfur poisoning. The sulfur poisoning index is calculated from the estimated value of the sulfur poisoning amount of each cell P1 to P5. The sulfur poisoning amount of each cell P1 to P5 can be estimated by calculating the sulfur balance history for each cell. Since the method for estimating the sulfur poisoning amount is known, its description is omitted here.
上記(3)式において、硫黄被毒影響係数D1〜D5は各セルP1〜P5の硫黄被毒がその排気浄化性能に与える影響度を示す係数である。硫黄被毒が排気浄化性能に与える影響度は熱劣化の進んでいないセルほど大きく、熱劣化が進んでいるセルでは硫黄被毒の影響は小さい。図4は硫黄被毒影響係数とセル劣化指数との関係を示す図である。セル劣化指数が大きいほど、そのセルの硫黄被毒影響係数は小さい値に設定されるようになっている。 In the above equation (3), the sulfur poisoning influence coefficients D1 to D5 are coefficients indicating the degree of influence that the sulfur poisoning of the cells P1 to P5 has on the exhaust purification performance. The degree of influence of sulfur poisoning on the exhaust gas purification performance is greater in cells that are not thermally degraded, and the effect of sulfur poisoning is less in cells that are thermally degraded. FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the sulfur poisoning influence coefficient and the cell deterioration index. The larger the cell deterioration index is, the smaller the sulfur poisoning influence coefficient of the cell is set.
上記(3)式で算出される全体劣化指数によれば、硫黄被毒による影響も含めたNOx触媒6の全体の劣化の程度を総合的に評価することができる。
According to the overall deterioration index calculated by the above equation (3), the degree of overall deterioration of the
実施の形態3.
次に、本発明の実施の形態3について説明する。
Embodiment 3.
Next, a third embodiment of the present invention will be described.
実施の形態2でも述べたように、NOx触媒6の排気浄化性能は硫黄による被毒によっても低下する。硫黄被毒とは、排気ガス中に含まれる硫黄がNOx触媒6内に硫酸塩となって吸蔵された状態を指す。硫黄が吸蔵されることでNOx触媒6のNOx吸蔵容量は低下するが、熱劣化とは異なり硫黄被毒によって低下した排気浄化性能は被毒回復処理によって回復することができる。本実施の形態はこの被毒回復処理に特徴がある。以下、本実施の形態で実行されるNOx触媒6の硫黄被毒回復処理について説明する。
As described in the second embodiment, the exhaust purification performance of the
本実施の形態でも図2に示すモデルを使用する。モデルにおける各セルP1〜P5のそれぞれについて硫黄被毒指数を計算する。実施の形態2でも述べたように、硫黄被毒指数は、各セルP1〜P5における硫黄の収支履歴に基づいて計算する。各セルP1〜P5の硫黄被毒指数が計算されたら、その分布パターンから標的セルを決定する。そして、標的セルの温度を他のセルの温度よりも高く且つ硫黄の脱離温度以上まで上昇させるようにする。 The model shown in FIG. 2 is also used in this embodiment. A sulfur poisoning index is calculated for each of the cells P1 to P5 in the model. As described in the second embodiment, the sulfur poisoning index is calculated based on the sulfur balance history in each of the cells P1 to P5. If the sulfur poisoning index of each cell P1-P5 is calculated, a target cell will be determined from the distribution pattern. Then, the temperature of the target cell is raised to a temperature higher than that of other cells and higher than the desorption temperature of sulfur.
本実施の形態にかかる硫黄被毒回復処理では、標的セルを昇温する方法として、図5に示すように排気ガスの空燃比をストイキを中心にしてリーンとリッチに交互に振動させる方法を用いる。NOx触6は酸素吸蔵能力を有するため、流入する排気ガスの空燃比がリーンからリッチに変化したときには、NOx触媒6内の吸蔵酸素と排気ガス中の還元剤とが反応して発熱する。また、空燃比がリッチからリーンに変化したときには、排気ガス中の酸素がNOx触媒内に吸蔵される際に発熱反応が起きる。そして、これらの反応が終了した後には、触媒温度よりも低温の排気ガスによる冷却効果が生じる。NOx触媒6内の各部の温度は、発熱反応による加熱効果と排気ガスによる冷却効果との足し合わせによって決定されるため、NOx触媒6内には図6に示すような温度分布が生じる。
In the sulfur poisoning recovery process according to the present embodiment, as a method of raising the temperature of the target cell, a method of alternately oscillating the air-fuel ratio of the exhaust gas in a lean and rich manner around the stoichiometric as shown in FIG. 5 is used. . Since the
NOx触媒6内の温度分布は、空燃比の振動周期を変更することで細かく制御することができる。図7にはその例を3つ示している。まず、ある振動周期において例(B)に示すような温度分布が実現されていたとする。その場合、例(A)に示すように空燃比の振動周期を短くすれば、前述の発熱反応が起きる領域はNOx触媒6の上流部にとどまり、最高温度となるセルもNOx触媒6の上流側のセルとなる。逆に、例(C)に示すように空燃比の振動周期を長くすれば、前述の発熱反応が起きる領域はNOx触媒の下流側へ拡大し、最高温度となるセルもNOx触媒6の下流側へ移動する。したがって、標的セルが決まれば、その標的セルの位置に合わせて空燃比の振動周期を制御することで、標的セルにおける温度を他のセルよりも高く且つ脱離温度以上に昇温することができる。
The temperature distribution in the
標的セルは被毒回復処理が効率的に行われるように決定する。本実施の形態では、硫黄被毒指数が最も高いセル、すなわち、硫黄の被毒量が最も多いセルを標的セルに設定する。図8では、各セルP1〜P5において網掛け部分の面積がそのセルの硫黄被毒指数を示し、星印が付いたセルが標的セルである。 The target cell is determined so that the poisoning recovery process can be performed efficiently. In the present embodiment, the cell having the highest sulfur poisoning index, that is, the cell having the largest sulfur poisoning amount is set as the target cell. In FIG. 8, in each cell P1 to P5, the area of the shaded portion indicates the sulfur poisoning index of the cell, and the cell with an asterisk is the target cell.
硫黄は入口に近いセルほど吸蔵されやすい。このため、被毒回復処理の初期では、入口に近いセル(図8ではセルP1)の硫黄被毒指数が最も高くなっている。そこで、入口に近いセルを標的セルに設定して空燃比を振動させると、標的セル及びその近傍のセルからの硫黄の脱離が進む。しかし、硫黄のNOx触媒内での吸蔵形態である硫酸塩は安定性が高いため、一旦脱離した硫黄が下流において再びNOx触媒に付着し、やがて、中央部のセル(図8ではセルP3)の硫黄被毒指数が最も高くなる。そこで、被毒回復処理の中期では、中央部のセルを標的セルに設定して空燃比を振動させる。これにより、中央部のセル及びその近傍のセルからの硫黄の脱離が進み、硫黄被毒指数のピークは出口に近いセル図8ではセルP5)に移っていく。被毒回復処理の末期では、出口に近いセルを標的セルに設定して空燃比を振動させる。これにより、NOx触媒6内からの硫黄の脱離が完了する。
Sulfur is more likely to be stored in cells closer to the inlet. For this reason, in the initial stage of the poisoning recovery process, the sulfur poisoning index of the cell close to the inlet (cell P1 in FIG. 8) is the highest. Therefore, when the cell close to the inlet is set as the target cell and the air-fuel ratio is oscillated, the desorption of sulfur from the target cell and the neighboring cells proceeds. However, since sulfate, which is a storage form of sulfur in the NOx catalyst, has high stability, sulfur once desorbed adheres to the NOx catalyst again downstream, and eventually the cell in the center (cell P3 in FIG. 8). Has the highest sulfur poisoning index. Therefore, in the middle stage of the poisoning recovery process, the center cell is set as the target cell to vibrate the air-fuel ratio. As a result, the desorption of sulfur from the central cell and the cells in the vicinity thereof proceeds, and the peak of the sulfur poisoning index moves to the cell P5) in FIG. At the end of the poisoning recovery process, the cell close to the outlet is set as the target cell and the air-fuel ratio is vibrated. Thereby, the desorption of sulfur from the
なお、標的セルの温度を上昇させたときには、そのときのNOx触媒6内の温度分布から各セルP1〜P5における硫黄の収支履歴が更新される。硫黄の収支履歴の更新に伴って各セルP1〜P5の硫黄被毒指数の値も更新され、NOx触媒6内の被毒指数の分布パターンは変化する。被毒指数の分布パターンが変化したら、それに合わせて次の標的セルを決定することで、図8に示すように、標的セルを入口のセルP1から出口のセルP5へ向けて順々に移動させていくことができる。
When the temperature of the target cell is increased, the sulfur balance history in each of the cells P1 to P5 is updated from the temperature distribution in the
本実施の形態にかかる硫黄被毒回復処理によれば、標的セル以外のセルを不要に熱することなく、標的セルからは確実に硫黄を脱離させることができる。さらに、硫黄の被毒量が最も多いセルを標的セルに設定することで、NOx触媒6全体としての硫黄の脱離速度を向上させて短時間で被毒回復処理を完了させることができる。被毒回復処理が短時間で完了すれば触媒の昇温に用いるエネルギを節約できるだけでなく、NOx触媒6が高温に晒される時間が短くなることでNOx触媒6の熱劣化のおそれも小さくなるという利点もある。
According to the sulfur poisoning recovery process according to the present embodiment, sulfur can be reliably desorbed from the target cell without unnecessarily heating cells other than the target cell. Furthermore, by setting the cell having the largest amount of sulfur poisoning as the target cell, it is possible to improve the sulfur desorption rate of the
実施の形態4.
次に、本発明の実施の形態4について説明する。
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described.
本実施の形態は、実施の形態3と同じくNOx触媒6の硫黄被毒回復処理に特徴がある。実施の形態3で実行される硫黄被毒回復処理との相違点は、標的セルの決定方法にある。実施の形態3では、硫黄被毒指数が最も高いセルを標的セルとしたが、本実施の形態では、硫黄被毒指数が所定の許容値を超えているセルの中で排気ガスの流れ方向の最上流のセルを標的セルとする。
The present embodiment is characterized in the sulfur poisoning recovery process of the
図9には、標的セルの設定の具体例を示している。各セルP1〜P5において網掛け部分の面積がそのセルの硫黄被毒指数を示し、星印が付いたセルが標的セルである。図9に示すように、硫黄が溜まっている最前端のセルを標的セルに設定することで、NOx触媒6の上流部から下流部に向けて硫黄を順に脱離させていくことができる。これによれば、脱離処理後、上流から流れてきた硫黄によって再被毒することを抑えることができ、効率的且つ効果的な被毒回復処理が可能となる。結果、短時間で被毒回復処理を完了させることができる。
FIG. 9 shows a specific example of target cell setting. In each cell P1 to P5, the area of the shaded portion indicates the sulfur poisoning index of the cell, and the cell with an asterisk is the target cell. As shown in FIG. 9, by setting the frontmost cell in which sulfur is accumulated as the target cell, sulfur can be sequentially desorbed from the upstream portion to the downstream portion of the
実施の形態5.
最後に、本発明の実施の形態5について説明する。
Embodiment 5.
Finally, Embodiment 5 of the present invention will be described.
本実施の形態にかかるNOx触媒6の硫黄被毒回復処理は、標的セルが入口のセルP1或いはその近傍のセルである場合に有効な処理である。本実施の形態では、標的セルを昇温する方法として、図10に示すように排気ガスの温度を周期的に変化させる方法を用いる。このような排気温度の周期的な変化は、点火時期を進角側と遅角側とに交互に変更することで実現することができる。排気ガスの温度の振幅は点火時期の進角量及び遅角量によって制御することができる。
The sulfur poisoning recovery process of the
排気ガスの温度を周期的に変化させることで、標的セル(入口のセルP1或いはその近傍のセル)の温度を効率的に脱離温度以上まで昇温させることができる。また、温度変化を付与することによって、標的セルにおける触媒の反応性を向上させて硫黄の脱離反応を促進させることもできる。この場合、排気ガスの平均温度は変化させないので、標的セルよりも下流側のセルでの温度上昇は抑えられる。 By periodically changing the temperature of the exhaust gas, the temperature of the target cell (inlet cell P1 or a cell in the vicinity thereof) can be efficiently raised to the desorption temperature or higher. In addition, by imparting a temperature change, the reactivity of the catalyst in the target cell can be improved to promote the sulfur elimination reaction. In this case, since the average temperature of the exhaust gas is not changed, the temperature rise in the downstream cell from the target cell can be suppressed.
なお、本実施の形態にかかる硫黄被毒回復処理は、実施の形態3或いは4にかかる硫黄被毒回復処理に組み合わせることができる。つまり、標的セルが入口のセルP1或いはその近傍のセルである場合に本実施の形態にかかる硫黄被毒回復処理を実施し、標的セルが中央或いは出口側のセルに移ったら、実施の形態3或いは4にかかる硫黄被毒回復処理を実施するということが可能である。 The sulfur poisoning recovery process according to the present embodiment can be combined with the sulfur poisoning recovery process according to the third or fourth embodiment. That is, when the target cell is the inlet cell P1 or a cell in the vicinity thereof, the sulfur poisoning recovery process according to the present embodiment is performed, and the target cell moves to the center or outlet side cell, the third embodiment. Or it is possible to implement the sulfur poisoning recovery process concerning 4.
その他.
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば次のように変形して実施してもよい。
Others.
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, the following modifications may be made.
硫黄被毒回復処理において空燃比の振動周期を変化させる替わりに、空燃比の振幅を変化させてもよい。空燃比の振幅は燃料噴射量によって変化させることができる。空燃比の振幅を変化させることでも、空燃比の振動周期を変化させる場合と同様の効果を得ることができる。 Instead of changing the air-fuel ratio oscillation period in the sulfur poisoning recovery process, the air-fuel ratio amplitude may be changed. The amplitude of the air-fuel ratio can be changed according to the fuel injection amount. By changing the amplitude of the air-fuel ratio, the same effect as when changing the oscillation cycle of the air-fuel ratio can be obtained.
また、硫黄被毒回復処理において空燃比や排気温度を変化させる替わりに、排気ガス中に含まれる還元剤の組成を変化させてもよい。内燃機関2が直噴エンジンである場合には、燃料噴射時期によって筒内混合気の成層度を制御することができ、それにより排気ガス中のCO量を変化させることができる。
Further, instead of changing the air-fuel ratio and the exhaust temperature in the sulfur poisoning recovery process, the composition of the reducing agent contained in the exhaust gas may be changed. When the
2 内燃機関
4 排気通路
6 NOx触媒
10 ECU
2
Claims (9)
前記NOx触媒を排気ガスの流れ方向に複数のセルに分割し、セル毎に触媒温度を推定する温度推定手段と、
前記複数のセルのそれぞれについて触媒の劣化状態を示す劣化指数を当該セルの温度履歴に基づいて計算するセル劣化指数計算手段と、
NOx触媒全体としての排気浄化性能に対する各セルの寄与度に応じて各セルの劣化指数を補正する寄与度対応補正手段と、
補正された各セルの劣化指数からNOx触媒全体としての劣化指数を計算する全体劣化指数計算手段とを備え、
前記寄与度対応補正手段は排気ガスの流れ方向の上流側セルの寄与度を下流側セルの寄与度よりも大きく設定して各セルの劣化指数を補正していることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 A NOx catalyst disposed in the exhaust passage of the internal combustion engine;
Temperature estimation means for dividing the NOx catalyst into a plurality of cells in the exhaust gas flow direction, and estimating the catalyst temperature for each cell;
Cell deterioration index calculating means for calculating a deterioration index indicating the deterioration state of the catalyst for each of the plurality of cells based on the temperature history of the cell;
Contribution degree correction means for correcting the deterioration index of each cell according to the contribution degree of each cell to the exhaust gas purification performance of the entire NOx catalyst;
An overall deterioration index calculating means for calculating a deterioration index of the NOx catalyst as a whole from the corrected deterioration index of each cell;
The contribution degree correction unit corrects the deterioration index of each cell by setting the contribution degree of the upstream cell in the exhaust gas flow direction to be larger than the contribution degree of the downstream cell. Exhaust purification device.
前記複数のセルのそれぞれについて硫黄被毒が排気浄化性能に与える影響度を当該セルの劣化指数に基づいて計算する被毒影響度計算手段と、
被毒指数と被毒影響度とに応じて各セルの劣化指数を補正する被毒対応補正手段とをさらに備え、
前記被毒影響度計算手段は当該セルの劣化指数が大きいほど被毒影響度を小さい値に計算し、
前記全体劣化指数計算手段は前記寄与度対応補正手段及び前記被毒対応補正手段で補正された各セルの劣化指数からNOx触媒全体としての劣化指数を計算することを特徴とする請求項1記載の内燃機関の排気浄化装置。 A poisoning index calculating means for calculating a poisoning index indicating a poisoning state by sulfur for each of the plurality of cells based on a sulfur balance history in the cell;
A poisoning influence degree calculating means for calculating the influence degree of sulfur poisoning on the exhaust gas purification performance for each of the plurality of cells based on the deterioration index of the cell;
A poisoning correction means for correcting the deterioration index of each cell according to the poisoning index and the poisoning influence degree;
The poisoning influence degree calculating means calculates the poisoning influence degree to a smaller value as the deterioration index of the cell is larger,
2. The overall deterioration index calculating means calculates a deterioration index for the entire NOx catalyst from the deterioration index of each cell corrected by the contribution correspondence correction means and the poisoning correspondence correction means. An exhaust purification device for an internal combustion engine.
前記NOx触媒を排気ガスの流れ方向に複数のセルに分割し、前記複数のセルのそれぞれについて硫黄による被毒状態を示す被毒指数を当該セルにおける硫黄の収支履歴に基づいて計算する被毒指数計算手段と、
前記NOx触媒内の被毒指数の分布パターンに応じて標的セルを決定し、標的セルの温度を他のセルの温度よりも高く且つ硫黄の脱離温度以上まで上昇させる昇温手段と、
標的セルの温度を上昇させたときの前記NOx触媒内の温度分布を推定し、温度分布に基づいて各セルにおける硫黄の収支履歴を更新する履歴更新手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 A NOx catalyst disposed in the exhaust passage of the internal combustion engine;
The NOx catalyst is divided into a plurality of cells in the exhaust gas flow direction, and a poisoning index for calculating a poisoning index indicating a poisoning state by sulfur for each of the plurality of cells based on a sulfur balance history in the cell. A calculation means;
A temperature raising means for determining a target cell according to a distribution pattern of poisoning indexes in the NOx catalyst, and raising the temperature of the target cell to a temperature higher than that of other cells and higher than a desorption temperature of sulfur;
A history update means for estimating a temperature distribution in the NOx catalyst when the temperature of the target cell is raised, and updating a sulfur balance history in each cell based on the temperature distribution;
An exhaust emission control device for an internal combustion engine, comprising:
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---|---|
JP (1) | JP2008223679A (en) |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010242687A (en) * | 2009-04-08 | 2010-10-28 | Honda Motor Co Ltd | Exhaust emission control system for internal combustion engine |
JP2010242688A (en) * | 2009-04-08 | 2010-10-28 | Honda Motor Co Ltd | Exhaust emission control system for internal combustion engine |
JP2011001832A (en) * | 2009-06-16 | 2011-01-06 | Toyota Motor Corp | Exhaust emission control device of internal combustion engine |
JP5163809B2 (en) * | 2009-04-06 | 2013-03-13 | トヨタ自動車株式会社 | Exhaust gas purification device for internal combustion engine |
JP2013053583A (en) * | 2011-09-05 | 2013-03-21 | Mitsubishi Motors Corp | Exhaust emission control device of internal combustion engine |
WO2013190633A1 (en) | 2012-06-19 | 2013-12-27 | トヨタ自動車株式会社 | Exhaust purification device for internal combustion engine |
JPWO2013161062A1 (en) * | 2012-04-27 | 2015-12-21 | トヨタ自動車株式会社 | Control device for internal combustion engine |
US9228465B2 (en) | 2012-06-01 | 2016-01-05 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Catalyst protection device and catalyst protection method for internal combustion engine |
JP2020101154A (en) * | 2018-12-25 | 2020-07-02 | スズキ株式会社 | Deterioration diagnosis device of exhaust emission control device |
-
2007
- 2007-03-14 JP JP2007065376A patent/JP2008223679A/en active Pending
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5163809B2 (en) * | 2009-04-06 | 2013-03-13 | トヨタ自動車株式会社 | Exhaust gas purification device for internal combustion engine |
JP2010242687A (en) * | 2009-04-08 | 2010-10-28 | Honda Motor Co Ltd | Exhaust emission control system for internal combustion engine |
JP2010242688A (en) * | 2009-04-08 | 2010-10-28 | Honda Motor Co Ltd | Exhaust emission control system for internal combustion engine |
JP2011001832A (en) * | 2009-06-16 | 2011-01-06 | Toyota Motor Corp | Exhaust emission control device of internal combustion engine |
JP2013053583A (en) * | 2011-09-05 | 2013-03-21 | Mitsubishi Motors Corp | Exhaust emission control device of internal combustion engine |
JPWO2013161062A1 (en) * | 2012-04-27 | 2015-12-21 | トヨタ自動車株式会社 | Control device for internal combustion engine |
US9228465B2 (en) | 2012-06-01 | 2016-01-05 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Catalyst protection device and catalyst protection method for internal combustion engine |
WO2013190633A1 (en) | 2012-06-19 | 2013-12-27 | トヨタ自動車株式会社 | Exhaust purification device for internal combustion engine |
US9528412B2 (en) | 2012-06-19 | 2016-12-27 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Exhaust gas purification apparatus for internal combustion engine |
JP2020101154A (en) * | 2018-12-25 | 2020-07-02 | スズキ株式会社 | Deterioration diagnosis device of exhaust emission control device |
JP7205217B2 (en) | 2018-12-25 | 2023-01-17 | スズキ株式会社 | Deterioration diagnosis device for exhaust purification device |
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