JP2008240640A - Exhaust emission control device - Google Patents

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JP2008240640A JP2007082365A JP2007082365A JP2008240640A JP 2008240640 A JP2008240640 A JP 2008240640A JP 2007082365 A JP2007082365 A JP 2007082365A JP 2007082365 A JP2007082365 A JP 2007082365A JP 2008240640 A JP2008240640 A JP 2008240640A
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Keiji Yamada
啓司 山田
Seiji Miyoshi
誠治 三好
Koichiro Harada
浩一郎 原田
Akihide Takami
明秀 高見
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exhaust emission control device capable of further surely restraining emission of NOx to an external part included in exhaust gas, by securing adsorbing performance of an NH<SB>3</SB>adsorbent. <P>SOLUTION: This exhaust emission control device is provided with an NOx catalyst device 54 including an NOx adsorbent for adsorbing NOx included in the exhaust gas of an oxygen excessive atmosphere and the zeolite-based NH3 adsorbent for adsorbing NH<SB>3</SB>formed by converting this adsorbed NOx and purifying the NOx by reacting the exhausted NOx with the adsorbed NH<SB>3</SB>when the exhaust gas becomes the oxygen excessive atmosphere again, a catalyst regeneration control means 74 changing the air-furl ratio of the exhaust gas to the air-fuel ratio capable of regenerating at least the NH<SB>3</SB>adsorbent for regenerating the NOx catalyst device 54, and an NOx concentration detecting means 37 detecting the concentration of the NOx flowing out of the NOx catalyst device 54. The catalyst regeneration control means 74 is constituted so as to start regeneration of the NOx catalyst device 54 based on the concentration of the NOx detected by the NOx concentration detecting means 37. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、エンジンの排ガスに含まれるNOxの外部への排出を抑制するための排ガス浄化装置に関する。   The present invention relates to an exhaust gas purification device for suppressing emission of NOx contained in engine exhaust gas to the outside.

前記のような排ガス浄化装置として、エンジンの排気通路に、NOxを吸着可能なNOx吸着材とNOxから生成されるNHを吸着可能なNH吸着材とを有するNOx触媒装置を設け、前記NH吸着材に吸着されたNHにより前記NOxを還元浄化するものが知られている。この装置では、酸素不足雰囲気下で前記NOxを前記NHに転化し、この転化されたNHを前記NH吸着材に吸着させておく。そして、酸素過剰雰囲気下で、前記NOx吸着材にNOxを吸着させるとともにこの吸着したNOxを前記NHで還元浄化する。 As an exhaust gas purifying apparatus as described above, in an exhaust passage of an engine, provided with a NOx catalyst device having a suction capable NH 3 adsorbing material and NH 3 generated from adsorbable NOx adsorbent and the NOx of NOx, the NH It is known that the NOx is reduced and purified by NH 3 adsorbed on the three adsorbents. In this apparatus, in an oxygen deficient atmosphere to convert the NOx into the NH 3, allowed to adsorb NH 3, which is the converted to the NH 3 adsorbent. Then, NOx is adsorbed on the NOx adsorbent in an oxygen-excess atmosphere, and the adsorbed NOx is reduced and purified with NH 3 .

このようなNOx触媒装置を用いた排ガス浄化装置として、例えば、特許文献1には、このNOx吸着材に吸着されているNOxの量を推定し、この推定値が所定値以上になれば前記燃焼室の空燃比をリッチの状態に制御して前記NHを追加生成するものが開示されている。この装置では、前記エンジンから排出されるNOx量をエンジン回転数およびアクセル開度に基づいて推定するとともに、前記NHにより還元浄化されたNOx量を前記NOx触媒装置内の温度とエンジン回転数およびアクセル開度に基づいて推定し、これらの推定値に基づいて前記NOx吸着材に吸着されているNOxの量を推定している。
特開2005−214098号公報
As an exhaust gas purifying apparatus using such a NOx catalyst device, for example, in Patent Document 1, the amount of NOx adsorbed on the NOx adsorbent is estimated, and if the estimated value becomes a predetermined value or more, the combustion is performed. An apparatus that additionally generates the NH 3 by controlling the air-fuel ratio of the chamber to a rich state is disclosed. In this device, the amount of NOx discharged from the engine is estimated based on the engine speed and the accelerator opening, and the NOx amount reduced and purified by the NH 3 is determined based on the temperature in the NOx catalyst device, the engine speed, and Estimation is made based on the accelerator opening, and the amount of NOx adsorbed on the NOx adsorbent is estimated based on these estimated values.
Japanese Patent Laid-Open No. 2005-214098

ここで、前記NH吸着材としてはゼオライトが用いられる場合が多い。ところが、このゼオライトには酸点とよばれる活性部位が結晶内に多数存在しているため、前記NHのみならず排ガスに含まれる燃料中のHC成分が吸着してしまう。そして、この吸着したHC成分が堆積するとゼオライトがコーキングされてしまい、前記NH吸着材にNHを十分に吸着させることができなくなり、前記NOxをNHで十分に還元できなくなるおそれがある。 Here, zeolite is often used as the NH 3 adsorbent. However, since this zeolite has many active sites called acid sites in the crystal, not only the NH 3 but also HC components in the fuel contained in the exhaust gas are adsorbed. If the adsorbed HC component is deposited, the zeolite is coked, and NH 3 cannot be sufficiently adsorbed on the NH 3 adsorbent, and the NOx may not be sufficiently reduced with NH 3 .

しかしながら、前記特許文献1に開示される装置では、前記コーキング等による前記NH吸着材のNH吸着性能の低下については何ら考慮されていない。そのため、NHにより還元浄化されるNOx量の推定誤差ひいてはNOx吸着材に吸着されているNOx量の推定誤差が大きくなってしまい、前記NHを適切に追加生成できない可能性がある。また、前記装置では、前記NH吸着材の再生が行われていないので、NH吸着材の吸着性能が低下したままとなってNHを十分に吸着できず、その結果NOxを十分に還元浄化できなくなる可能性がある。 However, in the apparatus disclosed in the Patent Document 1, no consideration for the reduction of the NH 3 adsorption capacity of the NH 3 adsorbent by the caulking or the like. Therefore, the estimation error of the NOx amount that is reduced and purified by NH 3 and thus the estimation error of the NOx amount adsorbed on the NOx adsorbent become large, and there is a possibility that the NH 3 cannot be additionally generated appropriately. Further, in the apparatus, since the regeneration of the NH 3 adsorbent is not performed, the adsorption performance of the NH 3 adsorbent is still deteriorated and the NH 3 cannot be sufficiently adsorbed, and as a result, NOx is sufficiently reduced. It may become impossible to purify.

本発明は、前記のような事情に鑑みてなされたものであり、前記NH吸着材の吸着性能を確保して排ガスに含まれるNOxの外部への排出をより確実に抑制することのできる排ガス浄化装置の提供を目的とする。 The present invention has been made in view of the circumstances as described above, and is an exhaust gas that can secure the adsorption performance of the NH 3 adsorbent and more reliably suppress the discharge of NOx contained in the exhaust gas to the outside. The purpose is to provide a purification device.

前記課題を解決するために本発明は、リーンバーンエンジンにおける排ガス浄化装置であって、エンジンの排気通路に設けられて、前記エンジンの燃焼室から排出される酸素過剰雰囲気の排ガスに含まれるNOxを吸着するNOx吸着材と当該NOx吸着材に吸着されたNOxが酸素不足雰囲気下で転化されてなるNHを吸着するゼオライト系NH吸着材とを含有し、前記排ガスが再び酸素過剰雰囲気になるようにエンジン運転条件が切り換えられた際に排出されるNOxと前記吸着されているNHとを反応させて前記NOxを浄化するNOx触媒装置と、前記NOx触媒装置を再生するために、前記排ガスの空燃比を少なくとも前記NH吸着材の再生が可能な空燃比に変更する触媒再生制御手段と、前記エンジンの排気通路のうち前記NOx触媒装置の下流に設けられて、当該NOx触媒装置から流出するNOxの濃度を検出するNOx濃度検出手段とを有し、前記触媒再生制御手段は、前記NOx濃度検出手段で検出された前記NOxの濃度に基づいて前記NOx触媒装置の再生を開始することを特徴とする排ガス浄化装置を提供する(請求項1)。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides an exhaust gas purification apparatus for a lean burn engine, which is provided in an exhaust passage of an engine, and contains NOx contained in exhaust gas in an oxygen-excess atmosphere exhausted from the combustion chamber of the engine. contains a zeolitic NH 3 adsorbent for adsorbing NH 3 to NOx adsorbed on the NOx adsorbent and the NOx adsorbent that adsorbs is being converted in an oxygen deficient atmosphere, the exhaust gas again becomes oxygen-excess atmosphere The NOx catalyst device that purifies the NOx by reacting NOx discharged when the engine operating conditions are switched and the adsorbed NH 3, and the exhaust gas for regenerating the NOx catalyst device Catalyst regeneration control means for changing the air-fuel ratio of the engine to at least an air-fuel ratio capable of regenerating the NH 3 adsorbent, and an exhaust passage of the engine. A NOx concentration detecting means provided downstream of the NOx catalyst device for detecting the concentration of NOx flowing out from the NOx catalyst device, wherein the catalyst regeneration control means is detected by the NOx concentration detecting means. An exhaust gas purification device is provided, wherein regeneration of the NOx catalyst device is started based on the concentration of the NOx (Claim 1).

本発明によれば、前記NOx触媒装置の下流にNOx濃度を検出可能なNOx濃度検出手段を設けているので、前記NOx触媒装置によるNOxの浄化性能の変化をより正確に把握することができるとともに、このNOx濃度検出手段によって直接検出されたNOxの濃度に基づいて前記NOx触媒装置の再生を開始しているので、このNOx触媒装置の浄化性能をより確実にかつ効率よく再生することができる。特に、前記触媒再生制御手段にて、前記排ガスの空燃比を少なくとも前記NH吸着材の再生が可能な空燃比に保持してNH吸着材の再生を行っているので、このNH吸着材にNOxを還元するための十分なNH量を吸着させることができ、このNH吸着材に吸着されるNHによってNOxをより確実に還元浄化することが可能となる。 According to the present invention, since the NOx concentration detecting means capable of detecting the NOx concentration is provided downstream of the NOx catalyst device, the change in the NOx purification performance by the NOx catalyst device can be grasped more accurately. Since the regeneration of the NOx catalyst device is started based on the NOx concentration directly detected by the NOx concentration detection means, the purification performance of the NOx catalyst device can be regenerated more reliably and efficiently. In particular, the at catalyst regeneration control means, so that by performing the regeneration of NH 3 adsorbent holds the air-fuel ratio of the exhaust gas can be air-fuel ratio reproduction of at least the NH 3 adsorbing material, the NH 3 adsorbent to be able to adsorb the sufficient amount of NH 3 for reducing NOx, the NH 3 adsorbed in the NH 3 adsorbing material can be more reliably reduced and purified NOx.

また本発明において、前記触媒再生制御手段は、前記NH吸着材のコーキング除去を行うことで前記NH吸着材の再生を行う手段を含み、前記NOx触媒装置の再生期間のうち少なくとも一部の期間、前記排ガスの空燃比を、通常の運転時よりもリッチ側であって、かつ、理論空燃比よりもリーン側のコーキング除去用空燃比にするよう構成されているのが好ましい(請求項2)。 In the present invention, the catalyst regeneration control means includes means for regenerating the NH 3 adsorbent by removing coking of the NH 3 adsorbent, and at least a part of the regeneration period of the NOx catalyst device. It is preferable that the air-fuel ratio of the exhaust gas is made richer than that during normal operation and leaner than the stoichiometric air-fuel ratio during the period. ).

このように前記排ガスの空燃比を理論空燃比よりもリーン側に保持し、このNH吸着材を酸素過剰雰囲気下に晒すとともに、前記空燃比を通常の運転時よりもリッチ側に保持することでNOx触媒装置内の温度を昇温すれば、前記NH吸着材に付着している炭素成分を容易に焼きとばすことができ、NH吸着材のコーキング除去を容易に行うことが可能となる。そして、このようにNH吸着材のコーキング除去を行うことができれば、NH吸着材のNH吸着性能を確保することができ、より確実にNOxを還元浄化することが可能となる。 In this way, the air-fuel ratio of the exhaust gas is kept leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, the NH 3 adsorbent is exposed to an oxygen-excess atmosphere, and the air-fuel ratio is kept richer than during normal operation. in if the temperature of the NOx catalyst device Atsushi Nobori, the NH 3 carbon component attached can skip easily shrink the adsorbent, it is possible to easily caulk removal of NH 3 adsorbent . Then, if it is possible to carry out the coking removal of the thus NH 3 adsorbent, it is possible to secure the NH 3 adsorption capacity of the NH 3 adsorbing material, it is possible to reduce and purify NOx more reliably.

また本発明において、前記NOx吸着材は、酸素濃度が高い酸素過剰の雰囲気下において前記排ガスに含まれる硫黄成分を吸着する一方、酸素濃度の低下に伴って前記硫黄成分を排出するものであり、前記触媒再生制御手段は、前記NOx吸着材から前記硫黄成分を脱離させることで当該NOx吸着材の再生を行う手段を含み、当該NOx吸着材から前記硫黄成分を脱離させるために、前記NOx触媒装置の再生期間のうち少なくとも一部の期間、前記排ガスの空燃比を理論空燃比よりもリッチ側の被毒回復空燃比にするよう構成されているのが好ましい(請求項3)。   Further, in the present invention, the NOx adsorbent adsorbs the sulfur component contained in the exhaust gas in an oxygen-excess atmosphere having a high oxygen concentration, and discharges the sulfur component as the oxygen concentration decreases, The catalyst regeneration control means includes means for regenerating the NOx adsorbent by desorbing the sulfur component from the NOx adsorbent, and for desorbing the sulfur component from the NOx adsorbent. Preferably, the exhaust gas air-fuel ratio is set to a poisoning recovery air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio during at least a part of the regeneration period of the catalyst device.

このようにすれば、前記NOx吸着材の硫黄成分による被毒を回復することができ、NOx吸着材のNOx吸着性能を確保することができるので、外部へのNOxの排出をより確実に抑制することが可能となる。特に、前記NOx触媒装置の再生期間中は前記NH吸着材のコーキング除去が行われておりNOx触媒装置内の温度が高温に保たれるので、この期間中に前記空燃比を理論空燃比よりもリッチ側に保持すれば、コーキング除去と関係なく別時期に硫黄除去のみのために前記空燃比をリッチ側にする場合に比べて、少ない燃料消費で、より効率よくNOx吸着材の硫黄成分による被毒を回復することができる。 If it does in this way, since the poisoning by the sulfur component of the NOx adsorbent can be recovered and the NOx adsorbing performance of the NOx adsorbent can be ensured, the emission of NOx to the outside can be more reliably suppressed. It becomes possible. In particular, during the regeneration period of the NOx catalyst device, coking removal of the NH 3 adsorbent is performed, and the temperature in the NOx catalyst device is maintained at a high temperature. If the air-fuel ratio is kept on the rich side, the fuel / fuel ratio is reduced more efficiently and the sulfur component of the NOx adsorbent is more efficiently consumed than when the air-fuel ratio is made rich for only removing sulfur at a different time regardless of coking removal. The poisoning can be recovered.

ここで、前記のように前記NOx触媒装置の再生期間中にNH吸着材の再生とNOx吸着材の再生を行う場合には、前記再生期間中に前記排ガスの空燃比を前記コーキング除去用空燃比と前記被毒回復用空燃比とに複数回にわたって交互に保持するよう構成してもよいし、前記排ガスの空燃比を所定期間前記コーキング除去用空燃比に保持した後、前記被毒回復用空燃比に保持するよう構成してもよい(請求項4、請求項5)。 Here, when the regeneration of the NH 3 adsorbent and the regeneration of the NOx adsorbent are performed during the regeneration period of the NOx catalyst device as described above, the air-fuel ratio of the exhaust gas is set to the coking removal empty space during the regeneration period. It may be configured to alternately hold the fuel ratio and the poisoning recovery air-fuel ratio a plurality of times, or after maintaining the air-fuel ratio of the exhaust gas at the coking removal air-fuel ratio for a predetermined period, You may comprise so that it may hold | maintain to an air fuel ratio (Claim 4, Claim 5).

また本発明において、前記再生期間の終了後に、前記NOx濃度検出手段で検出された前記NOx触媒装置から流出するNOxの濃度に基づいて前記NOx吸着材の劣化判定を行う劣化判定手段を有するのが好ましい(請求項6)。   In the present invention, after the regeneration period ends, the NOx concentration detecting means has deterioration determining means for determining deterioration of the NOx adsorbent based on the NOx concentration flowing out from the NOx catalyst device. Preferred (claim 6).

この構成では、前記NOx吸着材の硫黄成分による被毒が回復された後にこのNOx吸着材の劣化判定を行うので、このNOx吸着材の劣化状態をより正確に把握することが可能となる。しかも、この構成では、前記NOx濃度検出手段で直接検出されたNOx濃度に基づいて前記劣化判定を行っており、さらに正確な劣化判定を行うことが可能となる。   In this configuration, since the NOx adsorbent deterioration determination is performed after the poisoning of the NOx adsorbent due to the sulfur component is recovered, the deterioration state of the NOx adsorbent can be grasped more accurately. In addition, in this configuration, the deterioration determination is performed based on the NOx concentration directly detected by the NOx concentration detection means, and it is possible to perform a more accurate deterioration determination.

また本発明において、前記NOx吸着材は、セリウムを含有する酸化物であり、前記NOx触媒装置は、前記NOx吸着材および前記NH吸着材に加えて、アルカリ金属成分あるいはアルカリ土類金属成分の少なくとも一方からなるNOx吸蔵材を備えるのが好ましい(請求項7)。 In the present invention, the NOx adsorbent is an oxide containing cerium, and the NOx catalyst device includes an alkali metal component or an alkaline earth metal component in addition to the NOx adsorbent and the NH 3 adsorbent. It is preferable to provide at least one NOx occlusion material.

このようにすれば、前記NH吸着材に吸着されたNHによるNOxの還元浄化のみならず、NOx吸蔵材によってNOxを浄化することができるので、外部に排出されるNOxの量をより低減することが可能となる。 In this way, not only reduction and purification of NOx by NH 3 adsorbed on the NH 3 adsorbent, but also NOx can be purified by the NOx storage material, so the amount of NOx discharged to the outside is further reduced. It becomes possible to do.

以上のように、本発明によれば、NH吸着材のNH吸着性能を確保し、このNH吸着材に吸着されるNHによってより確実にNOxを還元浄化することのできる排ガス浄化装置を提供することができる。 As described above, according to the present invention, to ensure the NH 3 adsorption capacity of the NH 3 adsorbing material, the exhaust gas purifying device capable of reducing and purifying the more reliably NOx by NH 3 adsorbed in the NH 3 adsorbent Can be provided.

以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照しながら説明する。ここでは、本発明にかかる排ガス浄化装置をディーゼルエンジンに搭載した場合について説明する。図1は本発明に係る排ガス浄化装置10を含むディーゼルエンジンの概略構成図である。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Here, the case where the exhaust gas purifying apparatus according to the present invention is mounted on a diesel engine will be described. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a diesel engine including an exhaust gas purifying apparatus 10 according to the present invention.

このディーゼルエンジンのエンジン本体1には、複数の気筒12(例えば4気筒)が形成されており、各気筒12にはコンロッドを介してクランクシャフト3に連結されたピストン13が嵌挿されている。また、ピストン13の上方には燃焼室14が形成されている。そして、このディーゼルエンジンでは通常の運転状態にて前記燃焼室14内の空燃比が理論空燃比よりリーンの状態で運転されるよう構成されている。   A plurality of cylinders 12 (for example, four cylinders) are formed in the engine body 1 of this diesel engine, and a piston 13 connected to the crankshaft 3 via a connecting rod is fitted into each cylinder 12. A combustion chamber 14 is formed above the piston 13. The diesel engine is configured so that the air-fuel ratio in the combustion chamber 14 is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio in a normal operation state.

各気筒12の燃焼室14の頂部には、燃焼室14内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁16が設けられている。この燃料噴射弁16は、図略のニードル弁及びソレノイドを内蔵し、パルス信号が入力されることにより、そのパルス入力時期にパルス幅に対応する時間だけ駆動されて開弁し、その開弁時間に応じた量の燃料を噴射するように構成されている。この燃料噴射弁16は、後述する再生期間中には、少なくとも圧縮行程の上死点付近で燃料を噴射するメイン噴射と当該メイン噴射の後に膨張行程で燃料を噴射するポスト噴射とを行う。   A fuel injection valve 16 that directly injects fuel into the combustion chamber 14 is provided at the top of the combustion chamber 14 of each cylinder 12. The fuel injection valve 16 includes a needle valve and a solenoid (not shown). When a pulse signal is input, the fuel injection valve 16 is driven and opened for a time corresponding to the pulse width at the pulse input timing. It is comprised so that the quantity of fuel according to may be injected. During the regeneration period described later, the fuel injection valve 16 performs main injection for injecting fuel at least near the top dead center of the compression stroke and post-injection for injecting fuel in the expansion stroke after the main injection.

エンジン本体1には、クランクシャフト3の回転速度すなわちエンジン回転数を検出するエンジン回転数センサ30が設けられている。また、各気筒12の燃焼室14は吸気通路21および排気通路22に通じており、各通路21,22との間に吸気弁17および排気弁18が設けられている。前記吸気通路21には、吸気スロットル40が設けられている。この吸気スロットル40は、その開度に応じて吸気通路21の流路断面積を調節することで各気筒12に流入する吸気量を制御する。また、この吸気スロットル40の下流には吸気通路21に排気通路22から排ガスを還流させるためのEGR通路23が接続されている。このEGR通路23には、前記吸気通路21に還流する排ガス(以下EGRガスという)の量を調節するためのEGRバルブ41が設けられている。このEGR通路23を通り前記吸気通路21に還流されたEGRガスは、吸気通路21の上流から流入した新気と合流して各気筒12内に流入する。   The engine body 1 is provided with an engine speed sensor 30 that detects the rotational speed of the crankshaft 3, that is, the engine speed. The combustion chamber 14 of each cylinder 12 communicates with an intake passage 21 and an exhaust passage 22, and an intake valve 17 and an exhaust valve 18 are provided between the passages 21 and 22. An intake throttle 40 is provided in the intake passage 21. The intake throttle 40 controls the amount of intake air flowing into each cylinder 12 by adjusting the cross-sectional area of the intake passage 21 in accordance with the opening. Further, an EGR passage 23 for recirculating exhaust gas from the exhaust passage 22 is connected to the intake passage 21 downstream of the intake throttle 40. The EGR passage 23 is provided with an EGR valve 41 for adjusting the amount of exhaust gas recirculated to the intake passage 21 (hereinafter referred to as EGR gas). The EGR gas recirculated to the intake passage 21 through the EGR passage 23 merges with fresh air flowing in from the upstream of the intake passage 21 and flows into each cylinder 12.

前記排気通路22には、DOC(酸化触媒)50とDPF(PMフィルタ)52とLNT(NOx触媒装置)54とが設けられている。そして、DPF52の上下流部、具体的には前記DOC50とDPF52との間およびDPF52とLNT54との間にはそれぞれ背圧センサ33,34が取り付けられている。また、LNT54の上流部、具体的にはLNT54とDPF52との間には温度センサ35およびNOxセンサ36が取り付けられている。さらに、このLNT54の下流部にはNOxセンサ37が取り付けられている。そして、前記DOC50の上流部には前記EGR通路23が接続されており、DOC50の上流の排ガスが前記EGR通路23に流入するよう構成されている。前記背圧センサ33,34は、前記DPF52の上下流部の圧力を検出するためのものであり、前記NOxセンサ36,37は、前記LNT54の上下流部のNOx(窒素酸化物)濃度を検出するためのものである。   The exhaust passage 22 is provided with a DOC (oxidation catalyst) 50, a DPF (PM filter) 52, and an LNT (NOx catalyst device) 54. Back pressure sensors 33 and 34 are attached to the upstream and downstream portions of the DPF 52, specifically between the DOC 50 and the DPF 52 and between the DPF 52 and the LNT 54, respectively. Further, a temperature sensor 35 and a NOx sensor 36 are attached upstream of the LNT 54, specifically between the LNT 54 and the DPF 52. Further, a NOx sensor 37 is attached to the downstream portion of the LNT 54. The EGR passage 23 is connected to the upstream portion of the DOC 50, and the exhaust gas upstream of the DOC 50 is configured to flow into the EGR passage 23. The back pressure sensors 33 and 34 are for detecting pressures in the upstream and downstream portions of the DPF 52, and the NOx sensors 36 and 37 are for detecting NOx (nitrogen oxide) concentrations in the upstream and downstream portions of the LNT 54. Is to do.

前記DOC50は、排ガスの酸化反応を促すためのものであって、排ガス中のCO(一酸化炭素)やHC(炭化水素)はこのDOC50内で酸化浄化される。   The DOC 50 is for promoting an oxidation reaction of exhaust gas, and CO (carbon monoxide) and HC (hydrocarbon) in the exhaust gas are oxidized and purified in the DOC 50.

前記DPF52は、排ガス中のPM(パティキュレートマター:排ガスに含まれる煤等からなる粒子状物質)を捕集するためのものである。このDPF52は、例えばSiC等のセラミック製ウォールスルータイプであって、前記PMがDPF52の流入側セルから流出側セルに向かってセル壁を通過する際に、当該PMがその内部に捕集されるよう構成されている。また、このDPF52には、排ガスの酸化反応を促す触媒が担持されており、このDPF52内での酸化反応によって、前記捕集したPMを燃焼除去できるようになっている。   The DPF 52 is for collecting PM (particulate matter: particulate matter composed of soot contained in the exhaust gas) in the exhaust gas. This DPF 52 is a wall-through type made of ceramic such as SiC, for example, and when the PM passes through the cell wall from the inflow side cell to the outflow side cell of the DPF 52, the PM is collected in the inside. It is configured as follows. The DPF 52 carries a catalyst that promotes an oxidation reaction of exhaust gas, and the collected PM can be burned and removed by the oxidation reaction in the DPF 52.

前記LNT54は、排ガス中のNOxを浄化するためのものである。このLNT54は、図2に示すように、ハニカム状をなすコージェライト担体基材54aとNOx吸着触媒層54bとNH吸着触媒層54cとから構成されている。この図2では、前記NOx吸着触媒層54bの上、すなわち排ガス側に前記NH吸着触媒層54cを配置している。 The LNT 54 is for purifying NOx in the exhaust gas. As shown in FIG. 2, the LNT 54 includes a cordierite carrier base material 54a having a honeycomb shape, an NOx adsorption catalyst layer 54b, and an NH 3 adsorption catalyst layer 54c. In FIG. 2, the NH 3 adsorption catalyst layer 54c is disposed on the NOx adsorption catalyst layer 54b, that is, on the exhaust gas side.

前記NOx吸着触媒層54bには、白金等の貴金属とNOx吸着材とNOx吸蔵材およびアルミナ等のサポート材とが担持されている。前記白金は触媒として作用するものであり後述する各種反応を促進させる。前記NOx吸着材は、例えばCeO(酸化セリウム)、又はCe(セリウム)とZr(ジルコニウム)または希土類元素を組み合わせたセリア系の複酸化物であって、排ガス中のNOxを吸着するものである。具体的には、排ガス中のNO(一酸化窒素)と酸素とが前記触媒の作用で反応することで生成されたNO(二酸化窒素)を吸着するとともに、前記排ガス中のNOを吸着する。 The NOx adsorption catalyst layer 54b carries a noble metal such as platinum, a NOx adsorbent, a NOx occlusion material, and a support material such as alumina. The platinum acts as a catalyst and promotes various reactions described later. The NOx adsorbent is, for example, CeO 2 (cerium oxide), or a ceria-based double oxide in which Ce (cerium) and Zr (zirconium) or a rare earth element are combined, and adsorbs NOx in exhaust gas. . Specifically, NO 2 (nitrogen dioxide) generated by the reaction of NO (nitrogen monoxide) and oxygen in the exhaust gas by the action of the catalyst adsorbs NO in the exhaust gas.

前記NOx吸蔵材は、例えばバリウムであって、排ガス中のNOxをBa(NO(硝酸バリウム)の形で吸蔵するものである。 The NOx storage material is, for example, barium, and stores NOx in the exhaust gas in the form of Ba (NO 3 ) 2 (barium nitrate).

前記NH吸着触媒層54cには、NH吸着材であるゼオライトが担持されている。このNH吸着材は、前記LNT54内に流入した排ガスが酸素不足雰囲気すなわちリッチ状態とされた際に、前記触媒の作用によって、前記NOx吸着材に吸着されているNOが、排ガス中のCOあるいはHCと水との反応により生成した水素と反応することで転化されてなるNH(アンモニア)をNH+(アンモニウムイオン)として吸着・保持する。 The NH 3 adsorption catalyst layer 54c carries zeolite as an NH 3 adsorbent. When the exhaust gas flowing into the LNT 54 is brought into an oxygen-deficient atmosphere, that is, in a rich state, the NH 3 adsorbent allows NO 2 adsorbed on the NOx adsorbent to act as CO 2 in the exhaust gas by the action of the catalyst. Alternatively, NH 3 (ammonia) converted by reacting with hydrogen generated by the reaction of HC and water is adsorbed and held as NH 4 + (ammonium ion).

そして、このLNT54では、通常の運転状態、すなわち燃焼室14内の空燃比が理論空燃比よりもリーンの状態であって、LNT54の内部が酸素過剰の雰囲気となる場合には、前記NH吸着材に吸着されているNHによって排ガス中のNOxおよび前記NOx吸着材に保持されているNOxをN(窒素)に還元浄化する。さらに、前記燃焼室14内の空燃比がリッチの状態であってLNT54の内部に未燃燃料が供給される場合には、前記NOx吸蔵材にBa(NOの形で吸蔵されているNOxを還元浄化して、外部に排出されるNOx量を抑制する。 When the LNT 54 is in a normal operation state, that is, when the air-fuel ratio in the combustion chamber 14 is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio and the interior of the LNT 54 is in an oxygen-excess atmosphere, the NH 3 adsorption is performed. The NH 3 adsorbed on the material reduces and purifies NOx in the exhaust gas and NOx held on the NOx adsorbent to N 2 (nitrogen). Further, when unburned fuel is supplied into the LNT 54 when the air-fuel ratio in the combustion chamber 14 is rich, the NOx occlusion material occludes it in the form of Ba (NO 3 ) 2 . NOx is reduced and purified to reduce the amount of NOx discharged to the outside.

また、本ディーゼルエンジンには、エンジンの運転を制御するコントロールユニットとして、ECU2が設けられている。ECU2は、CPU,ROM,RAM等を備えたコンピュータ等からなり、予めROM(またはRAM)に記憶されているプログラムがCPUによって実行されることによって、各アクチュエータ等の動作を制御している。   The diesel engine is provided with an ECU 2 as a control unit for controlling the operation of the engine. The ECU 2 includes a computer having a CPU, a ROM, a RAM, and the like, and controls the operation of each actuator and the like by executing a program stored in the ROM (or RAM) in advance by the CPU.

本実施形態におけるECU2には、図示しない種々の制御部に加えて、DPF制御部60と、LNT制御部70とが設けられている。   The ECU 2 in the present embodiment is provided with a DPF control unit 60 and an LNT control unit 70 in addition to various control units (not shown).

前記DPF制御部60は、前記DPF52の状態に応じてこのDPF52の再生制御を実行するためのものである。このDPF制御部60では、前記背圧センサ33,34の出力に基づいてDPF前後の差圧を算出し、この差圧が所定値以上の場合、すなわち、DPF52内に捕集されたPMが所定値以上となった場合に、前記DPF52内の温度を上昇させる。そして、この温度上昇によってDPF52内のPMを燃焼除去させDPF52のPM捕集能力を再生する。具体的には、エンジンの膨張行程で燃料を噴射(所謂、ポスト噴射)し、排気通路22内に未燃のHC成分を増加させ、前記DOC50でこのHC成分を酸化燃焼させることで排ガス温度を高め、この昇温された排ガスをDPF52内に流入させ、さらにこのDPF52内に設けられた触媒の作用によってDPF52内でPMの酸化反応を起こさせる。   The DPF control unit 60 is for executing regeneration control of the DPF 52 in accordance with the state of the DPF 52. The DPF control unit 60 calculates a differential pressure before and after the DPF based on the outputs of the back pressure sensors 33 and 34, and when the differential pressure is a predetermined value or more, that is, the PM collected in the DPF 52 is a predetermined value. When the temperature exceeds the value, the temperature in the DPF 52 is increased. Then, the PM in the DPF 52 is burned and removed by this temperature rise, and the PM collecting ability of the DPF 52 is regenerated. Specifically, fuel is injected during the expansion stroke of the engine (so-called post-injection), the unburned HC component is increased in the exhaust passage 22, and this HC component is oxidized and burned by the DOC 50, thereby reducing the exhaust gas temperature. The exhaust gas whose temperature has been increased is caused to flow into the DPF 52, and further, an oxidation reaction of PM is caused in the DPF 52 by the action of the catalyst provided in the DPF 52.

前記LNT制御部70は、前記LNT54においてNOxの吸着、吸蔵、NHの生成、あるいはNH吸着材等の各触媒材のコーキング除去や硫黄成分の除去等を制御するためのものであって、NH生成部72と、再生制御部(触媒再生制御手段)74と、劣化判定部(劣化判定手段)78とを有している。 The LNT control unit 70 controls NOx adsorption, occlusion, NH 3 generation, coking removal of each catalyst material such as NH 3 adsorbent, sulfur component removal, etc. in the LNT 54, An NH 3 generation unit 72, a regeneration control unit (catalyst regeneration control unit) 74, and a deterioration determination unit (degradation determination unit) 78 are included.

前記NH生成部72は、排ガスに含まれるNOxからNHを生成するためのものである。前述のように、NHは、排ガス中のCOあるいはHCと水との反応により生成された水素との反応によって生成されるので、このNH生成部72では、前記水素を生成するために排ガス中に前記COあるいはHCを供給すべく排ガスの空燃比を理論空燃比よりもリッチ側に保持する。 The NH 3 generator 72 is for generating NH 3 from NOx contained in the exhaust gas. As described above, NH 3 is generated by the reaction of hydrogen generated by the reaction between CO or HC in the exhaust gas and water, so that the NH 3 generator 72 generates the exhaust gas to generate the hydrogen. In order to supply the CO or HC, the air-fuel ratio of the exhaust gas is kept richer than the stoichiometric air-fuel ratio.

このようにして排ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチ側に保持されると、排ガス中のCOおよびHCの量が確保されるのでこれらと水との反応により水素が生成され、この水素によって前記NOxからNHが生成される。このようにして生成されたNHは、前記NH吸着材に吸着される。 Thus, if the air-fuel ratio of the exhaust gas is kept richer than the stoichiometric air-fuel ratio, the amount of CO and HC in the exhaust gas is secured, so that hydrogen is generated by the reaction of these with water, and this hydrogen NH 3 is generated from the NOx. The NH 3 thus generated is adsorbed on the NH 3 adsorbent.

前記再生制御部74は、NOxの外部への排出を確実に抑制するために、前記NH吸着材のNH吸着性能、前記NOx吸着材のNOx吸着性能および前記NOx吸蔵材のNOx吸蔵性能を確保すべく、これらNH吸着材、NOx吸着材、NOx吸蔵材を再生させるものである。この再生制御部74は、前記NH吸着材を再生するためのNH再生制御部75と、前記NOx吸着材およびNOx吸蔵材を再生するためのSリジェネ制御部76とを有している。 The reproduction control unit 74, in order to reliably suppress the discharge of the NOx external, NH 3 adsorption performance of the NH 3 adsorbing material, the NOx occlusion performance of the NOx adsorption performance and the NOx occlusion material of the NOx adsorbent in order to ensure that these NH 3 adsorbent, NOx adsorbent, is intended to regenerate the NOx-absorbing material. The reproduction control unit 74 includes a NH 3 reproduction control unit 75 for reproducing the NH 3 adsorbing material and a S regeneration controller 76 to regenerate the NOx adsorbent and the NOx storage material.

この再生制御部74では、まず、前記NH再生制御部75およびSリジェネ制御部76による再生制御を開始する時期、すなわち再生期間の開始時期を決定する。具体的には、前記NOxの上下流部に設けられた前記NOxセンサ36,37の値からLNT54におけるNOx浄化率(上流側のNOxセンサ36の検出値NOx_1に対する、当該上流側のNOxセンサ36の検出値NOx_1と下流側のNOxセンサ37の検出値NOx_2との差の比(NOx_1−NOx_2)/NOx_1)を算出し、このNOx浄化率が予め設定された再生開始浄化率以上であるかどうかを判定する。そして、このNOx浄化率がこの再生開始浄化率未満であると判断された場合には、LNT54においてNOxが十分に浄化されておらず前記NH吸着材、NOx吸着材、NOx吸蔵材の再生が必要であるとして、前記NH再生制御部75およびSリジェネ制御部76による再生制御を開始する。ここで、前記再生開始浄化率は、エンジン回転数、実噴射量および排ガス温度の値に基づいて予め設定された値であって、前記再生制御部74に再生開始浄化率マップとして記憶されている。そして、前記エンジン回転数センサ30の検出値、燃料噴射弁16での噴射量および前記温度センサ35の検出値に基づいて、前記再生開始浄化率マップから運転条件に合った値が抽出される。 In the regeneration control unit 74, first, the timing for starting the regeneration control by the NH 3 regeneration control unit 75 and the S regeneration control unit 76, that is, the start time of the regeneration period is determined. Specifically, from the values of the NOx sensors 36 and 37 provided in the upstream and downstream portions of the NOx, the NOx purification rate in the LNT 54 (the detected value NOx_1 of the upstream NOx sensor 36 relative to the detected value NOx_1 of the upstream NOx sensor 36). A ratio (NOx_1−NOx_2) / NOx_1) of a difference between the detected value NOx_1 and the detected value NOx_2 of the downstream NOx sensor 37 is calculated, and whether or not this NOx purification rate is equal to or higher than a preset regeneration start purification rate. judge. When it is determined that the NOx purification rate is less than the regeneration start purification rate, NOx is not sufficiently purified in the LNT 54, and regeneration of the NH 3 adsorbent, NOx adsorbent, and NOx occlusion material is performed. As necessary, the regeneration control by the NH 3 regeneration control unit 75 and the S regeneration control unit 76 is started. Here, the regeneration start purification rate is a value set in advance based on the values of the engine speed, the actual injection amount, and the exhaust gas temperature, and is stored in the regeneration control unit 74 as a regeneration start purification rate map. . Then, based on the detection value of the engine speed sensor 30, the injection amount at the fuel injection valve 16, and the detection value of the temperature sensor 35, a value suitable for the operating condition is extracted from the regeneration start purification rate map.

前記NH再生制御部75は、前記NH吸着材のNH吸着性能を確保すべく、前記NH吸着材を再生するためのものである。ここで、前記NH吸着材として用いているゼオライトは、酸点と呼ばれる活性部位が結晶内に多数存在している物質であり、前記のようにNHを吸着することができる一方、排ガスに含まれる未燃燃料のHC成分をも吸着してしまうという特性を有している。従って、このNH吸着材を長時間にわたり排ガスに晒すと前記HC成分によってコーキングされてしまい、その吸着性能が低下してしまう。そこで、このNH再生制御部75では、NH吸着材のNH吸着性能を確保すべくNH吸着材のコーキング除去を行いこのNH吸着材を再生する。 The NH 3 reproduction control unit 75, to ensure the NH 3 adsorption capacity of the NH 3 adsorbing material is for reproducing the NH 3 adsorbent. Here, the zeolite used as the NH 3 adsorbent is a substance in which a large number of active sites called acid sites are present in the crystal, and can adsorb NH 3 as described above. The HC component of the unburned fuel contained is also adsorbed. Therefore, if this NH 3 adsorbent is exposed to exhaust gas for a long time, it will be caulked by the HC component and its adsorption performance will be reduced. Therefore, in the NH 3 reproduction control unit 75 performs a coking removal of NH 3 adsorbent to ensure the NH 3 adsorption capacity of the NH 3 adsorbent play this NH 3 adsorbent.

具体的には、膨張行程にて各気筒12内にポスト噴射を行い、排ガスの空燃比を通常の運転時よりも低いコーキング除去用空燃比に保持するとともに排ガスの温度を上昇させる。そして、前記NH吸着材を高温、かつ酸素過剰の雰囲気に晒すことで、前記HC成分を燃焼除去する。本実施形態では、排ガスの空燃比が20程度になるよう、かつ、LNT54内の温度が650℃〜750℃になるようにポスト噴射を実行している。ここで、前記のように膨張行程でポスト噴射を行えば、このポスト噴射により噴射された燃料の後燃えによって燃焼室14から排出される排ガスの温度を効率よく上昇させることができる。 Specifically, post-injection is performed in each cylinder 12 in the expansion stroke, and the air-fuel ratio of the exhaust gas is maintained at a coking removal air-fuel ratio lower than that during normal operation and the temperature of the exhaust gas is raised. The NH 3 adsorbent is exposed to a high temperature and oxygen-excess atmosphere to burn and remove the HC component. In the present embodiment, the post injection is performed so that the air-fuel ratio of the exhaust gas is about 20 and the temperature in the LNT 54 is 650 ° C to 750 ° C. Here, if the post injection is performed in the expansion stroke as described above, the temperature of the exhaust gas discharged from the combustion chamber 14 can be efficiently increased by the afterburning of the fuel injected by the post injection.

前記Sリジェネ制御部76は、前記NOx吸着材のNOx吸着性能および前記NOx吸蔵材NOx吸蔵性能を確保すべく、これらNOx吸着材およびNOx吸蔵材を再生するためのものである。ここで、前記NOx吸着材として用いているセリア系酸化物は、酸素過剰の雰囲気下において、前記NOxを吸着するとともに排ガス中の燃料およびエンジンオイルに含まれる硫黄成分を吸着してしまうという特性を有している。従って、このセリア系酸化物からなるNOx吸着材に排ガスを供給し続けると硫黄成分を吸着してしまい、そのNOx吸着性能が低下してしまう。一方、前記セリア系酸化物は、酸素濃度の低下に伴って吸着していた硫黄成分を脱離するという特性を有している。   The S regeneration control unit 76 is for regenerating the NOx adsorbent and the NOx occlusion material in order to ensure the NOx adsorption performance of the NOx adsorbent and the NOx occlusion material NOx occlusion performance. Here, the ceria-based oxide used as the NOx adsorbent adsorbs the NOx and the sulfur component contained in the fuel and engine oil in the exhaust gas in an oxygen-excess atmosphere. Have. Therefore, if the exhaust gas is continuously supplied to the NOx adsorbent made of this ceria-based oxide, the sulfur component is adsorbed and the NOx adsorption performance is lowered. On the other hand, the ceria-based oxide has a characteristic of desorbing a sulfur component adsorbed with a decrease in oxygen concentration.

また、前記NOx吸蔵材として用いているバリウムは、酸素過剰の雰囲気下において、前記NOxを硝酸バリウムとして吸蔵するとともに前記硫黄成分を硫酸バリウムとして吸蔵してしまうという特性を有している。従って、前記NOx吸着材と同様に、このNOx吸蔵材に排ガスを供給し続けると硫黄成分を吸蔵してしまい、そのNOx吸蔵性能が低下してしまう。一方、このNOx吸蔵材もまた、酸素濃度の低下および供給されるHCあるいはCOの増加に伴って吸蔵していた硫黄成分を脱離するという特性を有している。   Further, barium used as the NOx occlusion material has a characteristic that occludes the NOx as barium nitrate and occludes the sulfur component as barium sulfate in an oxygen-excess atmosphere. Therefore, similarly to the NOx adsorbent, if the exhaust gas is continuously supplied to the NOx adsorbent, the sulfur component is occluded and the NOx occlusion performance is deteriorated. On the other hand, this NOx occlusion material also has a characteristic of desorbing the sulfur component occluded as the oxygen concentration decreases and the supplied HC or CO increases.

そこで、このSリジェネ制御部76では、前記NOx吸着材および前記NOx吸蔵材を酸素不足の雰囲気に晒すことで、前記硫黄成分をNOx吸着材およびNOx吸蔵材から脱離させこれらNOx吸着材とNOx吸蔵材を再生する。   Therefore, the S regeneration control unit 76 exposes the NOx adsorbent and the NOx occlusion material to an oxygen-deficient atmosphere, thereby desorbing the sulfur component from the NOx adsorbent and the NOx occlusion material, and the NOx adsorbent and NOx. Recycle the storage material.

具体的には、前記EGRバルブ41の開度を大きくするとともに前記吸気スロットル40の開度を絞り、燃焼室14に流入するEGRガス量を増加させつつ燃焼室14に流入する新気量を低下させる。さらに、各気筒12内にポスト噴射を行うことで各気筒12内に供給される噴射量を増大し、排ガスの空燃比を理論空燃比よりもリッチ側の被毒回復用空燃比に低下させる。本実施形態では、排ガスの空燃比が例えば14になるよう制御する。   Specifically, the opening degree of the EGR valve 41 is increased and the opening degree of the intake throttle 40 is reduced to decrease the amount of fresh air flowing into the combustion chamber 14 while increasing the amount of EGR gas flowing into the combustion chamber 14. Let Further, by performing post-injection in each cylinder 12, the amount of injection supplied into each cylinder 12 is increased, and the air-fuel ratio of the exhaust gas is lowered to a poisoning recovery air-fuel ratio that is richer than the stoichiometric air-fuel ratio. In this embodiment, control is performed so that the air-fuel ratio of the exhaust gas becomes 14, for example.

ここで、前記NOx吸着材から前記硫黄成分を脱離させるためには、前記触媒の温度が所定値以上(例えば650℃〜750℃)であるのが好ましいことがわかっている。従って、本排ガス浄化装置10では、前記NH再生制御部75において排ガス温度が十分に昇温された直後に、このSリジェネ制御部76での再生制御を実施することで前記硫黄成分を効率よく脱離させるよう構成している。すなわち、本実施形態における前記再生制御部74では、前記NH再生制御部75によるNH吸着材のコーキング除去制御(NH吸着材の再生制御)と、前記Sリジェネ制御部76によるNOx吸着材およびNOx吸蔵材のSリジェネ制御(NOx吸着材およびNOx吸蔵材の再生制御)とを連続して実施している。 Here, in order to desorb the sulfur component from the NOx adsorbent, it has been found that the temperature of the catalyst is preferably a predetermined value or higher (for example, 650 ° C. to 750 ° C.). Therefore, in the exhaust gas purification apparatus 10, immediately after the exhaust gas temperature is sufficiently raised in the NH 3 regeneration control unit 75, the sulfur component is efficiently removed by performing regeneration control in the S regeneration control unit 76. It is configured to be detached. That is, in the regeneration control unit 74 in the present embodiment, the NH 3 regeneration control unit 75 performs the NH 3 adsorbent coking removal control (NH 3 adsorption material regeneration control) and the S regeneration control unit 76 performs the NOx adsorption material. And S regeneration control of NOx occlusion material (regeneration control of NOx adsorbent and NOx occlusion material) are continuously performed.

具体的には、この再生制御部74では、再生期間の開始時期になると、図5に示すように、まず、t1時間(例えば1min〜10min)の間、前記NH3再生制御部75により排ガスの空燃比(A/F)を20程度に保持するコーキング除去制御を行い、LNT54内を昇温させつつ前記NH吸着材のコーキング除去を行う。その後、t2時間(例えば1min〜10min)の間、前記Sリジェネ制御部76により前記空燃比を14程度にまで低下させるSリジェネ制御を行い、前記NOx吸着材およびNOx吸蔵材から硫黄成分を脱離させる。続いて、通常運転状態に戻した後、前記NOxセンサ36,37の値から算出されたLNT54のNOx浄化率が予め設定した再生終了浄化率以上かどうかを判断し、このNOx浄化率が再生終了浄化率未満の場合には、再生終了浄化率以上になるまで、前記コーキング除去制御と前記Sリジェネ制御とを交互に実施し、前記NH吸着材、NOx吸着材およびNOx吸蔵材とを再生する。前記再生終了浄化率とは、LNT54が十分に再生されたと考えられるNOxの浄化率であって、前記再生開始浄化率と同様に、エンジン回転数、実噴射量および前記排ガス温度の値に基づいて予め設定されており、前記再生制御部74に、再生開始浄化率マップとして記憶されている。 Specifically, at the regeneration control unit 74, when the regeneration period starts, as shown in FIG. 5, the NH3 regeneration control unit 75 first empties the exhaust gas for t1 time (for example, 1 min to 10 min). Coking removal control is performed to maintain the fuel ratio (A / F) at about 20, and the NH 3 adsorbent is removed from the coke while raising the temperature in the LNT 54. Thereafter, for t2 time (for example, 1 min to 10 min), the S regeneration control unit 76 performs S regeneration control for reducing the air-fuel ratio to about 14, and desorbs sulfur components from the NOx adsorbent and NOx occlusion material. Let Subsequently, after returning to the normal operation state, it is determined whether or not the NOx purification rate of the LNT 54 calculated from the values of the NOx sensors 36 and 37 is equal to or higher than a preset regeneration end purification rate, and this NOx purification rate is determined to be the end of regeneration. When the purification rate is lower than the regeneration completion purification rate, the coking removal control and the S regeneration control are alternately performed to regenerate the NH 3 adsorbent, the NOx adsorbent, and the NOx occlusion material. . The regeneration end purification rate is the NOx purification rate that the LNT 54 is considered to have been sufficiently regenerated, and is based on the values of the engine speed, the actual injection amount, and the exhaust gas temperature in the same manner as the regeneration start purification rate. It is preset and stored in the regeneration control unit 74 as a regeneration start purification rate map.

前記LNT劣化判定部(劣化判定手段)78は、前記LNT54の劣化判定を行うものである。このLNT劣化判定手段78では、前記再生制御部74による再生制御が終了し、通常の運転に戻った際に、前記NOxセンサ36,37の検出値からLNT54におけるNOx浄化率を算出し、このNOx浄化率が予め設定した劣化判定浄化率未満であれば、前記LNT54が劣化したと判定する。前記劣化判定浄化率は前記再生開始浄化率と同じ値であってもよいし、別途運転条件毎に予め設定した値であってもよい。ここで、LNT54に前記NOx吸蔵材を設けない場合には、このLNT劣化判定手段78では前記NOx吸着材のみの劣化状態が判定されることになる。   The LNT degradation determination unit (degradation determination means) 78 performs the degradation determination of the LNT 54. The LNT deterioration determination means 78 calculates the NOx purification rate in the LNT 54 from the detected values of the NOx sensors 36 and 37 when the regeneration control by the regeneration control unit 74 ends and returns to normal operation, and this NOx If the purification rate is less than the preset deterioration determination purification rate, it is determined that the LNT 54 has deteriorated. The deterioration determination purification rate may be the same value as the regeneration start purification rate, or may be a value set in advance for each operation condition. Here, when the NOx occlusion material is not provided in the LNT 54, the LNT deterioration determination means 78 determines the deterioration state of only the NOx adsorbent.

次に、前記LNT制御部70におけるLNT54の再生制御の要領を図3および図4のフローチャートに基づいて説明する。   Next, the point of the reproduction control of the LNT 54 in the LNT control unit 70 will be described based on the flowcharts of FIGS.

まず、ステップS1にて前記DPF52が再生中であるかどうかを判定する。すなわち、DPF52内のPMを燃焼除去してDPF52を再生するために、前記DPF制御部60にてポスト噴射によるPM燃焼促進制御が実施されているかどうかを判定する。この判定がYESの場合は、LNT54の再生制御を実施することなくステップS1に戻る。一方、この判定がNOの場合は、前記エンジン回転数センサ30により検出されたエンジン回転数、燃料噴射弁16にて噴射された噴射量および前記温度センサ35により検出されたLNT54の上流部の排ガス温度に基づいて、前記再生開始浄化率マップから再生開始浄化率を抽出し、前記再生終了浄化率マップから再生終了浄化率を抽出するとともに、前記劣化判定浄化率マップから劣化判定浄化率を抽出する(ステップS2)。次に、LNT54の上流側のNOxセンサ36の検出値NOx_1および下流側のNOxセンサ37の検出値NOx_2からLNT54のNOx浄化率の値をNOx浄化率=(NOx_1−NOx_2)/NOx_1にて算出する(ステップS3)。   First, in step S1, it is determined whether or not the DPF 52 is being regenerated. That is, in order to regenerate the DPF 52 by burning and removing the PM in the DPF 52, the DPF controller 60 determines whether PM combustion acceleration control by post injection is being performed. If this determination is YES, the process returns to step S1 without performing the regeneration control of the LNT 54. On the other hand, when this determination is NO, the engine speed detected by the engine speed sensor 30, the injection amount injected by the fuel injection valve 16, and the exhaust gas upstream of the LNT 54 detected by the temperature sensor 35. Based on the temperature, the regeneration start purification rate is extracted from the regeneration start purification rate map, the regeneration end purification rate is extracted from the regeneration end purification rate map, and the deterioration determination purification rate is extracted from the deterioration determination purification rate map. (Step S2). Next, the value of the NOx purification rate of the LNT 54 is calculated from the detected value NOx_1 of the upstream NOx sensor 36 of the LNT 54 and the detected value NOx_2 of the downstream NOx sensor 37 as NOx purification rate = (NOx_1−NOx_2) / NOx_1. (Step S3).

次に、前記NOx浄化率の値と前記再生開始浄化率を比較する(ステップS4)。ここで、NOx浄化率の値が再生開始浄化率以上の場合(ステップS4でYES)は、前記LNT54が十分なNOx浄化性能を有しており、各吸着材および吸蔵材の再生が不要であるとして、ステップS1に戻る。一方、前記NOx浄化率の値が再生開始浄化率未満の場合(ステップS4でNO)には、前記LNT54によってNOxが十分に還元浄化されておらず、各吸着材の吸着性能および吸蔵材の吸蔵性能が低下しているとしてLNT54の再生制御を開始する。   Next, the value of the NOx purification rate is compared with the regeneration start purification rate (step S4). Here, when the value of the NOx purification rate is equal to or higher than the regeneration start purification rate (YES in step S4), the LNT 54 has sufficient NOx purification performance, and regeneration of each adsorbent and occlusion material is unnecessary. Then, the process returns to step S1. On the other hand, when the value of the NOx purification rate is less than the regeneration start purification rate (NO in step S4), NOx is not sufficiently reduced and purified by the LNT 54, and the adsorption performance of each adsorbent and the occlusion of the occlusion material. Reproduction control of the LNT 54 is started on the assumption that the performance has deteriorated.

まず、前記NH再生制御部75にて、t1時間の間コーキング除去制御を行う。すなわち、排ガスの空燃比(A/F)が20になるようにポスト噴射を実施し、LNT54内を昇温しつつ前記NH吸着材のコーキング除去を行う(ステップS5)。次に、前記Sリジェネ制御部76にて、t2時間の間Sリジェネ制御を行う。すなわち、排ガスの空燃比(A/F)が14になるようにポスト噴射を実施するとともに前記吸気スロットル40とEGRバルブ41の開度を調整して、NOx吸着材およびNOx吸蔵材から硫黄成分を脱離させる(ステップS6)。 First, the NH 3 regeneration control unit 75 performs coking removal control for t1 time. That is, post injection is performed so that the air-fuel ratio (A / F) of the exhaust gas becomes 20, and the NH 3 adsorbent is removed by coking while raising the temperature in the LNT 54 (step S5). Next, the S regeneration control unit 76 performs S regeneration control for t2 hours. That is, post injection is performed so that the air-fuel ratio (A / F) of the exhaust gas becomes 14, and the opening degree of the intake throttle 40 and the EGR valve 41 is adjusted to remove the sulfur component from the NOx adsorbent and the NOx occlusion material. Desorb (step S6).

その後、通常運転に戻す(ステップS7)。そして、再度NOx浄化率を算出し(ステップS8)、このNOx浄化率の値と前記再生終了浄化率とを比較する(ステップS9)。ここで、NOx浄化率の値が再生終了浄化率以上の場合(ステップS9でNO)は、前記NH吸着材のNH吸着性能、前記NOx吸着材のNOx吸着性能およびNOx吸蔵材のNOx吸蔵性能が回復し、LNT54のNOx浄化性能が回復されたとしてステップS10に移る。一方、NOx浄化率の値が前記再生終了浄化率未満の場合(ステップS9でYES)は、NOx浄化率の値が前記再生終了浄化率以上になるまで(ステップS9でNOになるまで)前記ステップS5、6、7、8を繰り返す。 Thereafter, the normal operation is resumed (step S7). Then, the NOx purification rate is calculated again (step S8), and the value of the NOx purification rate is compared with the regeneration end purification rate (step S9). Here, if the value of the NOx purification rate than the playback end purification rate (NO in step S9) is, NH 3 adsorption performance of the NH 3 adsorbent, the NOx occlusion of the NOx adsorption performance and NOx-absorbing material of the NOx adsorbent Since the performance is recovered and the NOx purification performance of the LNT 54 is recovered, the process proceeds to step S10. On the other hand, when the value of the NOx purification rate is less than the regeneration end purification rate (YES in step S9), the step until the value of the NOx purification rate becomes equal to or higher than the regeneration end purification rate (until NO in step S9). S5, 6, 7, and 8 are repeated.

ステップS10では、前記ステップS8で算出されたNOx浄化率と前記劣化判定浄化率とを比較する。ここで、NOx浄化率が劣化判定浄化率以上の場合(ステップS10でYES)は、そのまま処理を終了し、NOx浄化率が劣化判定浄化率未満の場合(ステップS10でNO)は、LNT54が劣化したと判定して(ステップS11)処理を終了する。   In step S10, the NOx purification rate calculated in step S8 is compared with the deterioration determination purification rate. Here, if the NOx purification rate is equal to or higher than the deterioration determination purification rate (YES in step S10), the process is terminated, and if the NOx purification rate is less than the deterioration determination purification rate (NO in step S10), the LNT 54 is deteriorated. It determines with having carried out (step S11), and a process is complete | finished.

以上のように、本排ガス浄化装置10によれば、前記LNTの上流および下流にNOx濃度を直接検出することのできるNOxセンサ36,37設けているので、前記LNT54によるNOxの浄化性能の変化をより正確に把握することができる。そして、このNOxセンサ36,37によって直接検出されたNOxの濃度に基づいて前記LNT54の再生開始時期を決定しているので、このLNT54の浄化性能を効率よく回復させることができる。特に、このLNT54の再生期間中に、排ガスの空燃比を少なくとも前記NH吸着材の再生が可能な空燃比に保持してNH吸着材の再生を行っているので、このNH吸着材にNOxを還元するための十分なNH量を吸着させることができ、このNH吸着材に吸着されるNHによってNOxを還元浄化することが可能となる。 As described above, according to the present exhaust gas purification apparatus 10, since the NOx sensors 36 and 37 that can directly detect the NOx concentration are provided upstream and downstream of the LNT, the change in the NOx purification performance by the LNT54 is changed. It can be grasped more accurately. Since the regeneration start time of the LNT 54 is determined based on the NOx concentration directly detected by the NOx sensors 36 and 37, the purification performance of the LNT 54 can be efficiently recovered. In particular, during playback of the LNT54, since playback is being performed in the NH 3 adsorbing material holds the air-fuel ratio of the exhaust gas can be air-fuel ratio reproduction of at least the NH 3 adsorbing material, to the NH 3 adsorbent can be adsorbed sufficient amount of NH 3 for reducing NOx, it is possible to reduce and purify NOx by NH 3 adsorbed in the NH 3 adsorbing material.

また、本実施形態では、前記NH再生制御部75にて前記NH吸着材の再生制御としてコーキング除去を行っており、コーキングによるNH吸着材のNH吸着性能の低下を回復させることができる。そして、このNH再生制御部75にて、排ガスの空燃比を通常の運転時よりもリッチ側に保持し、LNT54内の温度を昇温して前記NH吸着材を高温の雰囲気に晒すとともに、前記空燃比を理論空燃比よりもリーン側に保持し、このNH吸着材を酸素過剰雰囲気下に晒すよう制御することで、NH吸着材に付着している炭素成分を容易に焼きとばすことができ、NH吸着材のコーキング除去を効率よく行うことが可能となる。 Further, in the present embodiment, the NH 3 is performed caulking removed as regeneration control of the NH 3 adsorbent by the reproducing control unit 75, it is possible to recover the lowering of NH 3 adsorption performance of the NH 3 adsorbing material due to coking it can. The NH 3 regeneration control unit 75 maintains the air-fuel ratio of the exhaust gas on the richer side than during normal operation, raises the temperature in the LNT 54 and exposes the NH 3 adsorbent to a high temperature atmosphere. the hold the air-fuel ratio to the lean side from the stoichiometric air-fuel ratio, skip this NH 3 adsorbent by controlling so that exposure to an oxygen-rich atmosphere, the carbon component adhered to the NH 3 adsorbing material easily baked It is possible to remove the coking of the NH 3 adsorbent efficiently.

また、前記再生制御部74にSリジェネ制御部76を設け、このSリジェネ制御部76によって前記再生期間中に前記排ガスの空燃比を理論空燃比よりもリッチ側の被毒回復空燃比に保持するよう構成すれば、前記NOx吸着材の硫黄成分による被毒を回復してNOx吸着材のNOx吸着性能を確保することができるので、外部へのNOxの排出を抑制することが可能となる。特に、前記再生期間中は前記NH吸着材のコーキング除去が行なわれており、排ガスの空燃比が通常の運転時よりもリッチ側に保持されているので、このSリジェネ制御のためだけに排ガスの空燃比をリッチ側にする場合に比べて、少ない燃料消費で、効率よくNOx吸着材の硫黄成分による被毒を回復することができる。また、前記コーキング除去制御によりLNT54内の温度が高温に保たれているので、前記硫黄成分を効率よくNOx吸着材から脱離させることができる。 The regeneration control unit 74 is provided with an S regeneration control unit 76, and the S regeneration control unit 76 maintains the air-fuel ratio of the exhaust gas at a poisoning recovery air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio during the regeneration period. If comprised in this way, since the poisoning by the sulfur component of the NOx adsorbing material can be recovered and the NOx adsorbing performance of the NOx adsorbing material can be secured, it is possible to suppress the emission of NOx to the outside. In particular, during the regeneration period, the NH 3 adsorbent is removed by coking, and the exhaust gas air-fuel ratio is maintained on the richer side than during normal operation. Compared with the case where the air-fuel ratio is made rich, the poisoning due to the sulfur component of the NOx adsorbent can be efficiently recovered with less fuel consumption. In addition, since the temperature in the LNT 54 is kept high by the coking removal control, the sulfur component can be efficiently desorbed from the NOx adsorbent.

また、前記再生期間の終了後に前記NOxセンサ36,37で検出された前記NOxの濃度に基づいて前記NOx吸着材の劣化状態の判定を行う劣化判定手段78を設ければ、前記NOx吸着材の硫黄成分による被毒が回復された後にこのNOx吸着材の劣化判定が行われるので、このNOx吸着材の劣化状態をより正確に把握することが可能となる。しかも、この構成では、前記NOxセンサ36,37で直接検出されたNOx濃度に基づいて前記劣化判定を行っており、さらに正確な劣化判定を行うことが可能となる。   In addition, if the deterioration determining means 78 for determining the deterioration state of the NOx adsorbent based on the NOx concentration detected by the NOx sensors 36 and 37 after the end of the regeneration period is provided, the NOx adsorbent Since the deterioration determination of the NOx adsorbent is performed after the poisoning by the sulfur component is recovered, the deterioration state of the NOx adsorbent can be grasped more accurately. In addition, in this configuration, the deterioration determination is performed based on the NOx concentration directly detected by the NOx sensors 36 and 37, so that a more accurate deterioration determination can be performed.

また、前記LNT54に、前記NOx吸着材および前記NH吸着材に加えて、バリウム等のアルカリ金属成分あるいはアルカリ土類金属成分の少なくとも一方からなるNOx吸蔵材を備えるよう構成すれば、前記NH吸着材に吸着されたNHによるNOxの還元浄化のみならず、NOx吸蔵材によってNOxを浄化することができるので、外部に排出されるNOxの量をより低減することが可能となる。 Further, if the LNT 54 is configured to include a NOx occlusion material made of at least one of an alkali metal component such as barium or an alkaline earth metal component in addition to the NOx adsorbent and the NH 3 adsorbent, the NH 3 Since not only reduction and purification of NOx by NH 3 adsorbed on the adsorbent, but also NOx can be purified by the NOx occlusion material, the amount of NOx discharged to the outside can be further reduced.

ここで、前記実施形態では、LNT54の再生制御において、再生期間中に、所定期間前記コーキング除去制御を実行した後、所定期間Sリジェネ制御を実行するように示したが、各制御を小刻みに予め設定した回数だけ繰り返し実行するようにしてもよい。例えば図6に示すように、所定の再生期間のうちt11期間のコーキング除去とt12期間のSリジェネ制御とを予め設定した回数だけ行うようにしてもよい。   Here, in the above embodiment, in the regeneration control of the LNT 54, it is shown that the coking removal control is performed for a predetermined period during the regeneration period, and then the S regeneration control is performed for a predetermined period. It may be executed repeatedly for a set number of times. For example, as shown in FIG. 6, the coking removal in the t11 period and the S regeneration control in the t12 period in a predetermined reproduction period may be performed a preset number of times.

また、前記NH再生制御部75においてNH吸着材のコーキング除去を行うための空燃比の値は前記のように20に限らない。同様に、前記Sリジェネ制御部76においてNOx吸着材およびNOx吸蔵材から硫黄成分を脱離させるための空燃比の値は前記のように14に限らない。また、前記Sリジェネ制御部76にて空燃比を14付近とする場合において、前記図5に示すように、空燃比(A/F)を14に一定に保つのではなく、図7に示すように、空燃比(A/F)=14付近において空燃比を小刻みに増減させるように制御してもよい。この場合には、NOx吸蔵材から硫黄成分の脱離を効果的に促進することが可能となる。 Further, the value of the air-fuel ratio for performing the coking removal of the NH 3 adsorbent in the NH 3 regeneration control unit 75 is not limited to 20 as described above. Similarly, the value of the air-fuel ratio for desorbing the sulfur component from the NOx adsorbent and the NOx occlusion material in the S regeneration control unit 76 is not limited to 14 as described above. Further, when the air-fuel ratio is set to around 14 in the S regeneration control unit 76, the air-fuel ratio (A / F) is not kept constant at 14 as shown in FIG. 5, but as shown in FIG. In addition, the air-fuel ratio may be controlled to increase or decrease in small increments near the air-fuel ratio (A / F) = 14. In this case, it is possible to effectively promote the desorption of the sulfur component from the NOx storage material.

また、前記NH再生制御部75および前記Sリジェネ制御部76において、LNT54に流入する排ガスの空燃比を各所定の値に保持するための方法は前記に限らない。 Further, the method for maintaining the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the LNT 54 at each predetermined value in the NH 3 regeneration control unit 75 and the S regeneration control unit 76 is not limited to the above.

また、前記実施形態では、LNT54の上下流にそれぞれNOxセンサ36,37を取り付け、これらのセンサの検出値に基づいて算出したNOx浄化率に基づいて各種判定を行った場合について示したが、LNT54の下流側にのみNOxセンサを取り付けるよう構成してもよい。この場合には、前記各種の判定をNOx浄化率ではなく、下流側に取り付けられたNOxセンサにより検出されたNOx濃度の絶対値で実施すればよい。また、LNT54の上流側のNOx濃度の値を運転条件等から推定するよう構成してもよい。また、前記再生開始浄化率、再生終了浄化率、劣化判定浄化率等を、前記実施形態のように運転条件毎に設けずに一定値としてもよい。   In the above-described embodiment, the NOx sensors 36 and 37 are mounted on the upstream and downstream sides of the LNT 54, and various determinations are made based on the NOx purification rate calculated based on the detection values of these sensors. Alternatively, the NOx sensor may be attached only to the downstream side. In this case, the various determinations may be performed based on the absolute value of the NOx concentration detected by the NOx sensor attached on the downstream side instead of the NOx purification rate. Further, the NOx concentration value on the upstream side of the LNT 54 may be estimated from operating conditions and the like. Further, the regeneration start purification rate, the regeneration end purification rate, the deterioration determination purification rate, and the like may be set to constant values without being provided for each operation condition as in the embodiment.

また、前記実施形態では、DPF再生中でなくかつNOx浄化率が再生開始浄化率未満であればすぐさま再生制御を実行するよう構成した場合について示したが、さらに運転条件が所定の条件を満足している場合にのみ再生制御を実行するようにしてもよい。例えば、前記温度センサ35により検出されたLNT54の上流側の排ガス温度が所定値以上の場合にのみ、前記再生制御を実行するようにしてもよい。   Further, in the above embodiment, the case where the regeneration control is executed immediately when the DPF regeneration is not being performed and the NOx purification rate is less than the regeneration start purification rate has been described, but the operation condition further satisfies a predetermined condition. The reproduction control may be executed only when it is. For example, the regeneration control may be executed only when the exhaust gas temperature upstream of the LNT 54 detected by the temperature sensor 35 is equal to or higher than a predetermined value.

また、前記LNT54、DPF52、DOC50の配置は図1に限らず、例えば図8に示すように、LNT54をDPF52の上流に配置してもよい。また、図9に示すように、DOC50を排除してもよい。   Further, the arrangement of the LNT 54, the DPF 52, and the DOC 50 is not limited to FIG. 1, and the LNT 54 may be arranged upstream of the DPF 52 as shown in FIG. Further, as shown in FIG. 9, the DOC 50 may be excluded.

また、このNOx吸蔵材の材料は、前記に限らずストロンチウム等でもよい。また、このNOx吸蔵材は省略してもよい。同様に、前記NH吸着材、NOx吸着材の材料は前記に限らない。また、LNT54内におけるNH吸着触媒層54c、NOx吸着触媒層54bの配置は前記にかぎらず、NH吸着触媒層54cの上にNOx吸着触媒層54bを配置するようにしてもよい。 The material of the NOx storage material is not limited to the above, and strontium or the like may be used. Further, this NOx occlusion material may be omitted. Similarly, the materials of the NH 3 adsorbent and the NOx adsorbent are not limited to the above. Further, the arrangement of the NH 3 adsorption catalyst layer 54c and the NOx adsorption catalyst layer 54b in the LNT 54 is not limited to the above, and the NOx adsorption catalyst layer 54b may be arranged on the NH 3 adsorption catalyst layer 54c.

また、本排ガス浄化装置10は、ディーゼルエンジンのみならずリーンバーン燃焼を行う種々のエンジンに適応可能である。   The exhaust gas purification apparatus 10 can be applied not only to a diesel engine but also to various engines that perform lean burn combustion.

本発明の実施形態に係る排ガス浄化装置を含むエンジンの概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of an engine including an exhaust gas purifying apparatus according to an embodiment of the present invention. 図1に示す排ガス浄化装置におけるNOx触媒装置の内部構造を拡大して示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which expands and shows the internal structure of the NOx catalyst apparatus in the exhaust gas purification apparatus shown in FIG. 図1に示す排ガス浄化装置におけるNOx触媒装置の再生制御の概略フローチャートである。2 is a schematic flowchart of regeneration control of a NOx catalyst device in the exhaust gas purification device shown in FIG. 図3に続いて実施されるNOx触媒装置の劣化判定の概略フローチャートである。FIG. 4 is a schematic flowchart of deterioration determination of the NOx catalyst device performed subsequent to FIG. 3. FIG. 図1に示す排ガス浄化装置におけるNOx触媒装置の再生制御中の空燃比の変化を示すタイムチャートである。2 is a time chart showing changes in the air-fuel ratio during regeneration control of the NOx catalyst device in the exhaust gas purification device shown in FIG. 1. 図5に示す空燃比の変化方法の変形例を示すタイムチャートである。6 is a time chart showing a modification of the air-fuel ratio changing method shown in FIG. 5. 図5に示す空燃比の変化方法の変形例を示すタイムチャートである。6 is a time chart showing a modification of the air-fuel ratio changing method shown in FIG. 5. 図1に排ガス浄化装置のNOx触媒装置の配置の変形例を示す概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a modified example of the arrangement of the NOx catalyst device of the exhaust gas purification device. 図1に排ガス浄化装置のNOx触媒装置の配置の変形例を示す概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a modified example of the arrangement of the NOx catalyst device of the exhaust gas purification device.

符号の説明Explanation of symbols

1 エンジン本体
2 ECU
16 燃料噴射弁
22 排気通路
23 EGR通路
36 NOxセンサ(NOx濃度検出手段)
37 NOxセンサ(NOx濃度検出手段)
40 吸気スロットル
41 EGRバルブ
54 LNT(NOx触媒装置)
54a コージェライト担体基材
54b NOx吸着触媒層
54c NH吸着触媒層
70 LNT制御部
72 NH生成部
74 再生制御部(触媒再生制御手段)
75 NH再生制御部
76 Sリジェネ制御部
78 劣化判定手段
A/F 空燃比
1 Engine body 2 ECU
16 Fuel injection valve 22 Exhaust passage 23 EGR passage 36 NOx sensor (NOx concentration detection means)
37 NOx sensor (NOx concentration detection means)
40 Intake throttle 41 EGR valve 54 LNT (NOx catalyst device)
54a Cordierite carrier base material 54b NOx adsorption catalyst layer 54c NH 3 adsorption catalyst layer 70 LNT control unit 72 NH 3 generation unit 74 regeneration control unit (catalyst regeneration control means)
75 NH 3 regeneration control unit 76 S regeneration control unit 78 Degradation determination means A / F Air-fuel ratio

Claims (7)

リーンバーンエンジンにおける排ガス浄化装置であって、
エンジンの排気通路に設けられて、前記エンジンの燃焼室から排出される酸素過剰雰囲気の排ガスに含まれるNOxを吸着するNOx吸着材と当該NOx吸着材に吸着されたNOxが酸素不足雰囲気下で転化されてなるNHを吸着するゼオライト系NH吸着材とを含有し、前記排ガスが再び酸素過剰雰囲気になるようにエンジン運転条件が切り換えられた際に排出されるNOxと前記吸着されているNHとを反応させて前記NOxを浄化するNOx触媒装置と、
前記NOx触媒装置を再生するために、前記排ガスの空燃比を少なくとも前記NH吸着材の再生が可能な空燃比に変更する触媒再生制御手段と、
前記エンジンの排気通路のうち前記NOx触媒装置の下流に設けられて、当該NOx触媒装置から流出するNOxの濃度を検出するNOx濃度検出手段とを有し、
前記触媒再生制御手段は、前記NOx濃度検出手段で検出された前記NOxの濃度に基づいて前記NOx触媒装置の再生を開始することを特徴とする排ガス浄化装置。
An exhaust gas purification device for a lean burn engine,
A NOx adsorbent provided in the exhaust passage of the engine and adsorbs NOx contained in exhaust gas in an oxygen-excess atmosphere exhausted from the combustion chamber of the engine, and NOx adsorbed on the NOx adsorbent is converted in an oxygen-deficient atmosphere. And a zeolite-based NH 3 adsorbent that adsorbs NH 3, and NOx discharged when the engine operating conditions are switched so that the exhaust gas becomes an oxygen-excess atmosphere again, and the adsorbed NH a NOx catalyst device for purifying the NOx 3 and reacted,
Catalyst regeneration control means for changing the air-fuel ratio of the exhaust gas to an air-fuel ratio capable of regenerating at least the NH 3 adsorbent in order to regenerate the NOx catalyst device;
NOx concentration detecting means provided downstream of the NOx catalyst device in the exhaust passage of the engine and detecting the concentration of NOx flowing out from the NOx catalyst device;
The exhaust gas purification device, wherein the catalyst regeneration control means starts regeneration of the NOx catalyst device based on the NOx concentration detected by the NOx concentration detection means.
請求項1に記載の排ガス浄化装置において、
前記触媒再生制御手段は、前記NH吸着材のコーキング除去を行うことで前記NH吸着材の再生を行う手段を含み、前記NOx触媒装置の再生期間のうち少なくとも一部の期間、前記排ガスの空燃比を、通常の運転時よりもリッチ側であって、かつ、理論空燃比よりもリーン側のコーキング除去用空燃比にするよう構成されていることを特徴とする排ガス浄化装置。
The exhaust gas purification apparatus according to claim 1,
The catalyst regeneration control means includes means for regenerating the NH 3 adsorbent by removing coking removal of the NH 3 adsorbent, and the exhaust gas is regenerated during at least a part of the regeneration period of the NOx catalyst device. An exhaust gas purifying apparatus, characterized in that the air-fuel ratio is made richer than that during normal operation and leaner than the stoichiometric air-fuel ratio.
請求項2に記載の排ガス浄化装置において、
前記NOx吸着材は、酸素濃度が高い酸素過剰の雰囲気下において前記排ガスに含まれる硫黄成分を吸着する一方、酸素濃度の低下に伴って前記硫黄成分を排出するものであり、
前記触媒再生制御手段は、前記NOx吸着材から前記硫黄成分を脱離させることで当該NOx吸着材の再生を行う手段を含み、当該NOx吸着材から前記硫黄成分を脱離させるために、前記NOx触媒装置の再生期間のうち少なくとも一部の期間、前記排ガスの空燃比を理論空燃比よりもリッチ側の被毒回復空燃比にするよう構成されていることを特徴とする排ガス浄化装置。
The exhaust gas purification apparatus according to claim 2,
The NOx adsorbent adsorbs the sulfur component contained in the exhaust gas in an oxygen-excess atmosphere with a high oxygen concentration, and discharges the sulfur component as the oxygen concentration decreases,
The catalyst regeneration control means includes means for regenerating the NOx adsorbent by desorbing the sulfur component from the NOx adsorbent, and for desorbing the sulfur component from the NOx adsorbent. An exhaust gas purification apparatus configured to make the air-fuel ratio of the exhaust gas a poison recovery air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio during at least a part of the regeneration period of the catalyst device.
請求項3に記載の排ガス浄化装置において、
前記触媒再生制御手段は、前記NOx触媒装置の再生期間中に、前記排ガスの空燃比を前記コーキング除去用空燃比と前記被毒回復用空燃比とに複数回にわたって交互に保持することを特徴とする排ガス浄化装置。
In the exhaust gas purification apparatus according to claim 3,
The catalyst regeneration control means alternately maintains the air-fuel ratio of the exhaust gas at the coking removal air-fuel ratio and the poisoning recovery air-fuel ratio a plurality of times during the regeneration period of the NOx catalyst device. Exhaust gas purification device.
請求項3に記載の排ガス浄化装置において、
前記触媒再生制御手段は、前記NOx触媒装置の再生期間中に、前記排ガスの空燃比を所定期間前記コーキング除去用空燃比に保持した後、当該排ガスの空燃比を前記被毒回復用空燃比に保持することを特徴とする排ガス浄化装置。
In the exhaust gas purification apparatus according to claim 3,
The catalyst regeneration control means maintains the air-fuel ratio of the exhaust gas at the coking removal air-fuel ratio for a predetermined period during the regeneration period of the NOx catalyst device, and then changes the air-fuel ratio of the exhaust gas to the poisoning recovery air-fuel ratio. An exhaust gas purifying apparatus characterized by holding.
請求項1〜5のいずれかに記載の排ガス浄化装置において、
前記NOx触媒装置の再生期間の終了後に、前記NOx濃度検出手段で検出された前記NOx触媒装置から流出するNOxの濃度に基づいて前記NOx吸着材の劣化判定を行う劣化判定手段を有することを特徴とする排ガス浄化装置。
In the exhaust gas purifying apparatus according to any one of claims 1 to 5,
After the end of the regeneration period of the NOx catalyst device, there is provided a deterioration determination means for determining the deterioration of the NOx adsorbent based on the concentration of NOx flowing out from the NOx catalyst device detected by the NOx concentration detection means. Exhaust gas purification device.
請求項1〜6のいずれかに記載の排ガス浄化装置において、
前記NOx吸着材は、セリウムを含有する酸化物であり、
前記NOx触媒装置は、前記NOx吸着材および前記NH吸着材に加えて、アルカリ金属成分あるいはアルカリ土類金属成分の少なくとも一方からなるNOx吸蔵材を備えることを特徴とする排ガス浄化装置。
In the exhaust gas purification apparatus according to any one of claims 1 to 6,
The NOx adsorbent is an oxide containing cerium,
The NOx catalyst device includes an NOx occlusion material comprising at least one of an alkali metal component or an alkaline earth metal component in addition to the NOx adsorbent and the NH 3 adsorbent.
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