JP2008303816A - Exhaust emission control device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、排気浄化を行う内燃機関の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 that performs exhaust gas purification.
従来から、排気通路上にNOx吸蔵還元触媒を設け、この触媒を用いてNOxを浄化する排気浄化装置が提案されている。例えば、特許文献1には、NOx吸蔵還元触媒を一部の排気ポートに配設し、その上流の気筒をリッチにすることで、アンモニアを生成し、その下流側の排気浄化触媒において、他気筒から排出されたNOxを浄化する技術が記載されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, there has been proposed an exhaust purification device that provides a NOx storage reduction catalyst on an exhaust passage and purifies NOx using this catalyst. For example, in Patent Document 1, ammonia is generated by disposing a NOx occlusion reduction catalyst in a part of exhaust ports and making the upstream cylinder rich, and in the exhaust purification catalyst on the downstream side, other cylinders Describes a technique for purifying NOx discharged from the atmosphere.
ところで、このNOx吸蔵還元触媒では、実際にはNOx以外の物質、例えば、硫黄(S)やその化合物(SOx)も付着して、いわゆる硫黄(S)被毒が発生する。このようなNOx以外の物質は、本来NOxが吸着されるべきところに、NOxの代わりに付着するため、結果的にNOx吸蔵還元触媒のNOx浄化性能を低減させることになる。 By the way, in this NOx occlusion reduction catalyst, substances other than NOx, for example, sulfur (S) and its compounds (SOx) are actually attached, and so-called sulfur (S) poisoning occurs. Such substances other than NOx adhere to the place where NOx should be adsorbed instead of NOx, and as a result, the NOx purification performance of the NOx storage reduction catalyst is reduced.
NOx吸蔵還元触媒のNOx浄化性能を回復させる方法としては、NOx吸蔵還元触媒の触媒温度を高温にして、かつ、空燃比をストイキまたはリッチに制御することで、硫黄(S)脱離させる「S再生制御法」が知られている。また、NOx吸蔵還元触媒の触媒温度を高温にする方法としては、リッチ気筒群とリーン気筒群とに分けて、両者の合流部にNOx吸蔵還元触媒を配設して、リッチガスとリーンガスとを触媒燃焼させる「バンク制御法」が知られている。例えば、特許文献2には、内燃機関に供給される混合気の空燃比を気筒毎に増減させて、触媒温度を制御するバンク制御法の技術が記載されている。 As a method for recovering the NOx purification performance of the NOx storage reduction catalyst, sulfur (S) desorption is performed by increasing the catalyst temperature of the NOx storage reduction catalyst and controlling the air-fuel ratio to stoichiometric or rich. A “reproduction control method” is known. Further, as a method for increasing the catalyst temperature of the NOx storage reduction catalyst, it is divided into a rich cylinder group and a lean cylinder group, and a NOx storage reduction catalyst is disposed at the junction between the two, and the rich gas and lean gas are catalyzed. A “bank control method” for burning is known. For example, Patent Document 2 describes a bank control technique for controlling the catalyst temperature by increasing or decreasing the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the internal combustion engine for each cylinder.
しかしながら、バンク制御法においては、リッチ気筒群のリッチ度合いが大きいため、アンモニア(NH3)の排出量が増大する恐れがある。特許文献1には、下流側の排気浄化触媒よりアンモニアが漏れ出る場合や、より効果的な浄化方法までは、何ら検討されていない。また、特許文献2についても、アンモニアの排出量の観点からは、何ら検討がされていない。 However, in the bank control method, since the rich degree of the rich cylinder group is large, there is a possibility that the discharge amount of ammonia (NH 3 ) may increase. In Patent Document 1, no consideration is given to a case where ammonia leaks from an exhaust purification catalyst on the downstream side or a more effective purification method. In addition, Patent Document 2 has not been studied at all from the viewpoint of ammonia emission.
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、リッチ気筒群とリーン気筒群との間の空燃比の差を制御することにより、アンモニアの排出量を抑えることの可能な内燃機関の排気浄化装置を提供することを課題とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and it is possible to suppress the discharge amount of ammonia by controlling the difference in air-fuel ratio between the rich cylinder group and the lean cylinder group. It is an object of the present invention to provide an exhaust purification device for an internal combustion engine.
本発明の1つの観点では、一方の気筒群と他方の気筒群とにおいて空燃比を異ならせることによって、NOx吸蔵還元触媒を昇温させて硫黄被毒回復制御を実行する内燃機関の排気浄化装置は、前記NOx吸蔵還元触媒の下流側におけるアンモニア濃度が第1の所定値以上となっている場合には、前記一方の気筒群と前記他方の気筒群の空燃比の差を小さく補正する制御手段を備える。 In one aspect of the present invention, an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine that performs sulfur poisoning recovery control by increasing the temperature of the NOx storage reduction catalyst by making the air-fuel ratio different between one cylinder group and the other cylinder group. Is a control means for correcting the difference in air-fuel ratio between the one cylinder group and the other cylinder group to be small when the ammonia concentration on the downstream side of the NOx storage reduction catalyst is equal to or higher than a first predetermined value. Is provided.
上記の内燃機関の排気浄化装置は、NOx吸蔵還元触媒を昇温させて硫黄被毒回復を行うために好適に利用される。具体的には、内燃機関の排気浄化装置は、一方の気筒群と他方の気筒群とにおいて空燃比を異ならせることによって、NOx吸蔵還元触媒を昇温させて硫黄被毒回復制御、即ち、S再生制御を実行する。上記の内燃機関の排気浄化装置は、例えば、ECU(Electric Control Unit)などの制御手段を備えている。制御手段は、前記NOx吸蔵還元触媒の下流側におけるアンモニア濃度が第1の所定値以上となっている場合には、前記一方の気筒群と前記他方の気筒群の空燃比の差を小さく補正する。ここで、前記第1の所定値とは、例えば、アンモニア濃度がこの値以上になると、前記NOx吸蔵還元触媒より漏れ出すアンモニアの排出量が増大していると推定することができる値である。このようにすることで、リッチ燃焼させた気筒群から排出された排気ガス中の水素(H2)や炭化水素(HC)の濃度を、空燃比差の補正前と比較して、低くすることができ、アンモニアの生成量の増大を抑えることができる。これにより、前記NOx吸蔵還元触媒より漏れ出すアンモニアの排出量の増大を抑えることができる。 The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine is suitably used for recovering sulfur poisoning by raising the temperature of the NOx storage reduction catalyst. Specifically, the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine raises the NOx storage reduction catalyst by making the air-fuel ratio different between one cylinder group and the other cylinder group, thereby controlling sulfur poisoning recovery, that is, S Perform playback control. The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine includes control means such as an ECU (Electric Control Unit). The control means corrects the difference in air-fuel ratio between the one cylinder group and the other cylinder group to be small when the ammonia concentration downstream of the NOx storage reduction catalyst is equal to or higher than the first predetermined value. . Here, the first predetermined value is a value by which it can be estimated that, for example, when the ammonia concentration is equal to or higher than this value, the amount of ammonia discharged from the NOx storage reduction catalyst is increased. By doing so, the concentration of hydrogen (H 2 ) and hydrocarbon (HC) in the exhaust gas discharged from the richly burned cylinder group is made lower than before the correction of the air-fuel ratio difference. And increase in the amount of ammonia produced can be suppressed. Thereby, the increase in the discharge | emission amount of ammonia leaking out from the said NOx storage reduction catalyst can be suppressed.
上記の内燃機関の排気浄化装置の他の一態様は、前記制御手段は、前記NOx吸蔵還元触媒の下流側におけるアンモニア濃度が前記第1の所定値よりも大きい第2の所定値以上となっている場合には、前記硫黄被毒回復制御を所定時間停止する。ここで、所定時間とは、例えば、アンモニア濃度が前記第2の所定値以下になるまでの時間である。これにより、アンモニアの生成量の増大をより抑えることができるので、NOx吸蔵還元触媒より漏れ出すアンモニアの排出量の増大をより抑えることができる。 In another aspect of the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, the control means has an ammonia concentration on the downstream side of the NOx storage reduction catalyst that is equal to or higher than a second predetermined value that is greater than the first predetermined value. If so, the sulfur poisoning recovery control is stopped for a predetermined time. Here, the predetermined time is, for example, a time until the ammonia concentration becomes equal to or lower than the second predetermined value. Thereby, since the increase in the production amount of ammonia can be further suppressed, the increase in the discharge amount of ammonia leaking from the NOx storage reduction catalyst can be further suppressed.
上記の内燃機関の排気浄化装置の他の一態様は、前記制御手段は、前記一方の気筒群と前記他方の気筒群の空燃比の差を小さく補正する場合には、前記硫黄被毒回復制御の実行時間を長く補正する。このようにすることで、NOx吸蔵還元触媒の温度が低下し、かつH2やHC成分が減少し硫黄被毒回復速度が低下した分を硫黄被毒回復制御時間を長くすることで十分に昇温させつつ硫黄脱離を促進させることができ、NOx吸蔵還元触媒の硫黄被毒を回復することができる。 In another aspect of the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, the control means corrects the difference in air-fuel ratio between the one cylinder group and the other cylinder group so that the sulfur poisoning recovery control is performed. Correct the execution time of. By doing this, the temperature of the NOx occlusion reduction catalyst is lowered, and the amount of H 2 and HC components that are reduced and the sulfur poisoning recovery rate is lowered can be sufficiently increased by increasing the sulfur poisoning recovery control time. Sulfur desorption can be promoted while warming, and sulfur poisoning of the NOx storage reduction catalyst can be recovered.
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。 Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[システム構成]
まず、本発明の各実施形態に係る排気浄化システムについて説明する。
[System configuration]
First, an exhaust purification system according to each embodiment of the present invention will be described.
(全体構成)
図1は、本発明の各実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置が適用された排気浄化システム100を示している。排気浄化システム100は、主に、内燃機関1と、排気通路4と、NOx吸蔵還元触媒7とより構成されている。内燃機関1は、自動車などの車両に走行用動力源として搭載され、エタノールなどのアルコールを含有するアルコール混合燃料にて運転することが可能である。
(overall structure)
FIG. 1 shows an exhaust gas purification system 100 to which an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to each embodiment of the present invention is applied. The exhaust purification system 100 is mainly composed of an internal combustion engine 1, an exhaust passage 4, and a NOx
内燃機関1は、左右のバンク2L、2Rに3つずつ気筒3が設けられたV型6気筒のガソリンエンジンとして構成されている。以下、内燃機関1を単にエンジン1と称することもある。エンジン1においては、左バンク2Lの3つの気筒3によって一つの気筒群が構成され、右バンク2Rの3つの気筒3によって他の一つの気筒群が構成される。以下において、左右のバンク2L、2Rを区別しない場合には、単に「バンク2」と称する。
The internal combustion engine 1 is configured as a V-type 6-cylinder gasoline engine in which three
エンジン1は、各気筒3の排気側にそれぞれ接続される排気通路4を備えている。排気通路4は、バンク毎に設けられた分岐部5L、5Rと、分岐部5L、5Rが合流する合流箇所から下流に延びる共通の排気通路6と、を備えている。排気通路6には、NOx吸蔵還元触媒7が設けられている。NOx吸蔵還元触媒7は、ストイキよりもリーン、即ち、酸素過剰の酸化雰囲気において、排気ガス中のNOxを吸蔵し、ストイキよりもリッチ、即ち、燃料過剰の還元雰囲気又はストイキにおいて、吸蔵したNOxを放出すると共に、このNOxを還元浄化する。
The engine 1 includes an exhaust passage 4 connected to the exhaust side of each
また、エンジン1は、燃料供給装置10を備えている。燃料供給装置10は、各気筒3にそれぞれ設けられるインジェクタ11と、燃料タンク12と、を備えている。各インジェクタ11には、燃料タンク12から不図示の燃料ポンプによって加圧された燃料が供給される。
The engine 1 also includes a
排気通路6には、空燃比(A/F)センサ22、02センサ23、NH3センサ24が取り付けられる。A/Fセンサ22は、NOx吸蔵還元触媒7の上流側に取り付けられ、NOx吸蔵還元触媒7の上流側の排気ガスの空燃比を検出し、検出された空燃比に対応する検出信号をECU20に供給する。O2センサ23及びNH3センサ24は、NOx吸蔵還元触媒7の下流側に取り付けられる。O2センサ23は、NOx吸蔵還元触媒7の下流側の排気ガスの酸素濃度を検出し、検出された酸素濃度に対応する検出信号をECU20に供給する。NH3センサ24は、NOx吸蔵還元触媒7の下流側の排気ガスのアンモニア濃度を検出し、検出されたアンモニア濃度に対応する検出信号をECU20に供給する。また、排気通路6には、NOx吸蔵還元触媒7の触媒温度を検出するための触媒温度センサ(不図示)が取り付けられる。触媒温度センサは、検出された触媒温度に対応する検出信号をECU20に供給する。なお、触媒温度センサの代わりに、NOx吸蔵還元触媒7の下流側の排気通路6に排気温センサが取り付けられるとしても良い。
The exhaust passage 6, the air-fuel ratio (A / F)
ECU(Electric Control Unit)20は、図示しないCPU、ROM、RAM、及びA/D変換器などを含んで構成される。ECU20は、車両内の各種センサから供給される検出信号に基づいて、エンジン1の運転状態を制御する。例えば、ECU20は、空燃比(A/F)センサ22、02センサ23、NH3センサ24、触媒温度センサ(又は排気温センサ)からの検出信号を基に、各インジェクタ11から噴射すべき燃料量を算出し、その算出した燃料量が各気筒3に供給されるように各インジェクタ11の動作を制御する。
The ECU (Electric Control Unit) 20 includes a CPU, a ROM, a RAM, an A / D converter, and the like (not shown). The
[第1実施形態に係る制御方法]
次に、第1実施形態に係る制御方法について説明する。NOx吸蔵還元触媒7には、実際には、NOx以外の物質、例えば、硫黄(S)やその化合物(SOx)も付着して、いわゆる硫黄(S)被毒が発生する。このようなNOx以外の物質は、本来NOxが吸着されるべきところに、NOxの代わりに付着することになるため、結果的にNOx吸蔵還元触媒のNOx浄化性能を低減させることになる。
[Control Method According to First Embodiment]
Next, a control method according to the first embodiment will be described. In fact, substances other than NOx, for example, sulfur (S) and its compounds (SOx) are also attached to the NOx
そこで、ECU20は、NOx吸蔵還元触媒7の硫黄被毒を回復するために、バンク制御を実行する。具体的には、ECU20は、一方のバンク2と他方のバンク2とにおいて空燃比を異ならせる制御を行う。詳しくは、一方のバンク2(例えば、左バンク2L)をリッチ燃焼させ、他方のバンク2(例えば、右バンク2R)をリーン燃焼させる制御を行う。これにより、燃料を多く含むガスと酸素を多く含むガスとが混合されたガスがNOx吸蔵還元触媒7に供給され、NOx吸蔵還元触媒7が昇温し、NOx吸蔵還元触媒7より硫黄が脱離して、NOx吸蔵還元触媒7の硫黄被毒が回復される。このようなバンク制御は、「S再生制御」とも呼ばれ、本発明における硫黄被毒回復制御に相当する。
Therefore, the
S再生制御においては、リッチ燃焼させたバンク2の気筒群のリッチ度合いが大きくなるため、リッチ燃焼させたバンク2の気筒群から排出された排気ガス中では、水素(H2)や炭化水素(HC)の濃度が増大する。排気ガス中における水素(H2)や炭化水素(HC)の濃度が増大すると、NOx吸蔵還元触媒7において、NOxが水素や炭化水素により還元されることで生成されるアンモニア(NH3)の生成量も増大し、NOx吸蔵還元触媒7より漏れ出すアンモニアの排出量が増大する恐れがある。
In the S regeneration control, the richness of the cylinder group of the bank 2 that has been richly burned increases, so in the exhaust gas discharged from the cylinder group of the bank 2 that has been richly burned, hydrogen (H 2 ) and hydrocarbons ( The concentration of HC) increases. When the concentration of hydrogen (H 2 ) or hydrocarbon (HC) in the exhaust gas increases, generation of ammonia (NH 3 ) generated by reducing NOx by hydrogen or hydrocarbon in the NOx
そこで、第1実施形態では、ECU20は、NOx吸蔵還元触媒7の下流側におけるアンモニア濃度が所定値α以上となっている場合には、一方の気筒群と他方の気筒群の空燃比の差を小さく補正することとする。つまり、ECU20は、S再生制御を実行する場合において、リッチ燃焼させたバンク2の気筒群のリッチ度合いを小さくするため、リッチ燃焼させたバンク2の気筒群とリーン燃焼させたバンク2の気筒群との空燃比差を小さく補正する。例えば、リッチ燃焼させたバンク2の気筒群の空燃比が12、リーン燃焼させたバンク2の気筒群の空燃比が18となっている場合において、NOx吸蔵還元触媒7の下流側におけるアンモニア濃度が所定値α以上となっている場合には、ECU20は、例えば、リッチ燃焼させたバンク2の気筒群の空燃比を14、リーン燃焼させたバンク2の気筒群の空燃比を16に補正する。ここで、所定値αとは、例えば、アンモニア濃度がこの値以上になると、NOx吸蔵還元触媒7より漏れ出すアンモニアの排出量が増大していると推定することができる値である。このようにすることで、リッチ燃焼させたバンク2の気筒群から排出された排気ガス中の水素(H2)や炭化水素(HC)の濃度を、空燃比差の補正前と比較して、低くすることができ、アンモニアの生成量の増大を抑えることができる。これにより、NOx吸蔵還元触媒7より漏れ出すアンモニアの排出量の増大を抑えることができる。
Therefore, in the first embodiment, the
なお、一方の気筒群と他方の気筒群の空燃比の差を小さく補正すると、その分、NOx吸蔵還元触媒7が昇温しづらくなる。そこで、ECU20は、一方の気筒群と他方の気筒群の空燃比の差を小さく補正する場合には、S再生制御の実行時間を長く補正することとしても良い。このようにすることで、NOx吸蔵還元触媒7を十分に昇温させることができ、NOx吸蔵還元触媒7の硫黄被毒を回復することができる。以下に説明する処理は、このS再生制御の実行時間の補正も含むものとする。
If the difference between the air-fuel ratios of one cylinder group and the other cylinder group is corrected to be small, the NOx
(第1実施形態に係る処理)
第1実施形態に係る処理について、図2に示すフローチャートを用いて説明する。この処理は、前述したECU20によって、所定の周期で繰り返し実行される。
(Processing according to the first embodiment)
The processing according to the first embodiment will be described with reference to the flowchart shown in FIG. This process is repeatedly executed at a predetermined cycle by the
まず、ステップS101において、ECU20は、各種のセンサからの検出信号を基に、エンジン1の運転状態を検出する。そして、ステップS102において、ECU20は、例えば、NOx吸蔵還元触媒7の触媒温度を基に、NOx吸蔵還元触媒7が触媒活性状態になっているか否かについて判定する。ECU20は、NOx吸蔵還元触媒7が触媒活性状態になっていないと判定した場合には(ステップS102:No)、本処理を終了する。一方、ECU20は、NOx吸蔵還元触媒7が触媒活性状態になっていると判定した場合には(ステップS102:Yes)、ステップS103へ進む。
First, in step S101, the
ステップS103において、ECU20は、NOx吸蔵還元触媒7が硫黄被毒状態にあるか否かについて判定する。具体的には、ECU20は、例えば、直近のS再生処理が実行されてからの積算燃料消費量や走行時間に基づいて、NOx吸蔵還元触媒7の硫黄被毒量を推定し、推定された硫黄被毒量が所定値以上となる場合には、NOx吸蔵還元触媒7が硫黄被毒状態にあると判定する。ここでいう所定値とは、例えば、硫黄被毒量がこの値以上になると、NOx吸蔵還元触媒7がNOxを吸蔵することができなくなると推定される値である。ECU20は、NOx吸蔵還元触媒7が硫黄被毒状態にないと判定した場合には(ステップS103:No)、本処理を終了する。一方、ECU20は、NOx吸蔵還元触媒7が硫黄被毒状態にあると判定した場合には(ステップS103:Yes)、ステップS104へ進む。
In step S103, the
ステップS104において、ECU20は、S再生条件の基本値を読み込む。S再生条件の基本値とは、S再生制御を行うための基本値のことであり、具体的には、S再生制御を行うときにおける、リッチ燃焼させるバンク2の気筒群の空燃比、リーン燃焼させるバンク2の気筒群の空燃比、S再生制御を実行する実行時間である。S再生制御を行うときにおける、リッチ燃焼させるバンク2の気筒群の空燃比、及び、リーン燃焼させるバンク2の気筒群の空燃比は、予め設定されており、ROMなどに記録されている。また、S再生制御を実行する実行時間も、リッチ燃焼させるバンク2の気筒群の空燃比とリーン燃焼させるバンク2の気筒群の空燃比との差に対応するマップとして、予め設定されており、ROMなどに記録されている。ECU20は、リッチ燃焼させるバンク2の気筒群の空燃比、リーン燃焼させるバンク2の気筒群の空燃比、S再生制御を実行する実行時間を、ROMなどから読み込み、ステップS105へ進む。
In step S104, the
ステップS105において、ECU20は、S再生制御中か否かについて判定する。具体的には、ECU20は、例えば、直近のS再生制御が行われたときに、予め、フラグを立てておくなどすることで、S再生制御中か否かについて判定することができる。ECU20は、S再生制御中でないと判定した場合には(ステップS105:No)、ステップS113へと進んで、ステップS104で読み込んだS再生条件の基本値でS再生制御を開始する。一方、ECU20は、S再生制御中であると判定した場合には(ステップS105:Yes)、ステップS106へ進む。
In step S105, the
ステップS106において、ECU20は、NH3センサ24から供給された検出信号を基に、NOx吸蔵還元触媒7の下流側における排気ガスのアンモニア濃度(VNH3)を求める。そして、ステップS107において、ECU20は、アンモニア濃度(VNH3)が所定値α以上となっているか否かについて判定する。ECU20は、アンモニア濃度(VNH3)が所定値α未満となっていると判定した場合には(ステップS107:No)、ステップS110へ進む。一方、ECU20は、アンモニア濃度(VNH3)が所定値α以上となっていると判定した場合には(ステップS107:Yes)、ステップS108へ進む。
In step S <b> 106, the
ステップS108において、ECU20は、リッチ燃焼させるバンク2の気筒群の空燃比とリーン燃焼させるバンク2の気筒群の空燃比との差を小さく補正する制御を行う。このようにすることで、リッチ燃焼させるバンク2の気筒群から排出された排気ガス中における水素(H2)や炭化水素(HC)の濃度を、空燃比差の補正前と比較して、低くすることができ、アンモニアの生成量の増大を抑えることができる。これにより、NOx吸蔵還元触媒7より漏れ出すアンモニアの排出量の増大を抑えることができる。
In step S108, the
ステップS109において、ECU20は、S再生制御の実行時間を長く補正する。具体的には、ECU20は、リッチ燃焼させるバンク2の気筒群の空燃比の補正後の値と、リーン燃焼させるバンク2の気筒群の空燃比の補正後の値と、の差を基に、先に述べたROMなどに記録されているマップより、改めてS再生制御の実行時間を求め、求められた当該実行時間に補正する。マップでは、リーン燃焼させるバンク2の気筒群の空燃比とリッチ燃焼させるバンク2の気筒群の空燃比との差が小さくなればなるほど、S再生制御の実行時間は長くなるように設定されている。従って、ECU20は、リーン燃焼させるバンク2の気筒群の空燃比とリッチ燃焼させるバンク2の気筒群の空燃比との差を小さく補正すると、S再生制御の実行時間を、その分長く補正することとなる。このようにすることで、リーン燃焼させるバンク2の気筒群の空燃比とリッチ燃焼させるバンク2の気筒群の空燃比との差を小さく補正しても、NOx吸蔵還元触媒7の温度が低下し、かつH2やHC成分が減少し硫黄被毒回復速度が低下した分を硫黄被毒回復制御時間を長くすることで十分に昇温させつつ硫黄脱離を促進させることができ、NOx吸蔵還元触媒7の硫黄被毒を回復することができる。この後、ECU20は、ステップS110へ進む。
In step S109, the
ステップS110において、ECU20は、S再生終了時間になっているか否か、即ち、S再生制御の実行時間が経過したか否かを判定する。ECU20は、S再生終了時間になっていると判定した場合には(ステップS110:Yes)、S再生制御の実行を終了して(ステップS111)、S再生終了時間になっていないと判定した場合には(ステップS110:No)、S再生制御の実行を継続して(ステップS112)、本処理を終了する。
In step S110, the
以上の処理によれば、リッチ燃焼させるバンク2の気筒群の空燃比とリーン燃焼させるバンク2の気筒群の空燃比との差を小さく補正することにより、NOx吸蔵還元触媒7より漏れ出すアンモニアの排出量の増大を抑えることができる。また、このとき、S再生制御の実行時間を長く補正することにより、NOx吸蔵還元触媒7の温度が低下し、かつH2やHC成分が減少し硫黄被毒回復速度が低下した分を硫黄被毒回復制御時間を長くすることで十分に昇温させつつ硫黄脱離を促進させることができ、NOx吸蔵還元触媒7の硫黄被毒を回復することができる。
According to the above processing, by correcting the difference between the air-fuel ratio of the cylinder group of the bank 2 that performs rich combustion and the air-fuel ratio of the cylinder group of the bank 2 that performs lean combustion, the ammonia leaking from the NOx
[第2実施形態に係る制御方法]
次に、第2実施形態に係る制御方法について説明する。第1実施形態では、ECU20は、NOx吸蔵還元触媒7の下流側におけるアンモニア濃度が所定値α以上となっている場合には、一方の気筒群と他方の気筒群の空燃比の差を小さく補正することとしていたのに対し、第2実施形態では、ECU20は、NOx吸蔵還元触媒7の下流側におけるアンモニア濃度が所定値β以上となっている場合には、S再生制御を所定時間、具体的には、アンモニア濃度が所定値β未満となるまで停止することとする。
[Control Method According to Second Embodiment]
Next, a control method according to the second embodiment will be described. In the first embodiment, the
つまり、第2実施形態では、ECU20は、S再生制御自体を停止することにより、バンク2の気筒群をリッチ燃焼させないので、第1実施形態と比較して、排気ガス中における水素(H2)や炭化水素(HC)の濃度の低下量はより大きくなる。従って、第2実施形態では、第1実施形態と比較して、アンモニアの生成量の増大をより抑えることができ、NOx吸蔵還元触媒7より漏れ出すアンモニアの排出量の増大もより抑えることができる。
That is, in the second embodiment, the
ここで、所定値βとは、例えば、所定値αよりも大きな値である。つまり、アンモニア濃度が所定値βとなるときには、アンモニア濃度が所定値αとなるときと比較して、アンモニアの排出量がより増大していると考えられるので、早急にアンモニア排出量の増大を抑える必要がある。そのため、第2実施形態では、ECU20は、S再生制御を所定時間停止することにより、第1実施形態と比較して、NOx吸蔵還元触媒7より漏れ出すアンモニアの排出量の増大をより抑えることとする。
Here, the predetermined value β is, for example, a value larger than the predetermined value α. That is, when the ammonia concentration becomes the predetermined value β, it is considered that the ammonia emission amount is increased more than when the ammonia concentration becomes the predetermined value α. There is a need. Therefore, in the second embodiment, the
なお、S再生制御を所定時間停止すると、その分、NOx吸蔵還元触媒7が十分に昇温するまでに時間がかかる。そこで、ECU20は、S再生制御を所定時間停止する場合には、S再生制御を再開する際に、S再生制御の実行時間を長く補正することしても良い。このようにすることで、NOx吸蔵還元触媒7を十分に昇温させることができ、NOx吸蔵還元触媒7の硫黄被毒を回復することができる。なお、以下に説明する処理は、このS再生制御の実行時間の補正も含むものとする。
When the S regeneration control is stopped for a predetermined time, it takes time until the NOx
(第2実施形態に係る処理)
第2実施形態に係る処理について、図3に示すフローチャートを用いて説明する。この処理は、前述したECU20によって、所定の周期で繰り返し実行される。
(Processing according to the second embodiment)
Processing according to the second embodiment will be described with reference to the flowchart shown in FIG. This process is repeatedly executed at a predetermined cycle by the
ステップS121〜S126までの処理は、第1実施形態で述べたステップS101〜106までの処理と同様の処理であるので説明を省略する。また、ステップS136の処理は、第1実施形態で述べたステップS113の処理と同様の処理であるので説明を省略する。 The processing from step S121 to S126 is the same as the processing from step S101 to step S106 described in the first embodiment, and a description thereof will be omitted. Moreover, since the process of step S136 is the same process as the process of step S113 described in 1st Embodiment, description is abbreviate | omitted.
ステップS127において、ECU20は、NOx吸蔵還元触媒7の下流側における排気ガスのアンモニア濃度(VNH3)が所定値β以上となっているか否かについて判定する。ECU20は、アンモニア濃度(VNH3)が所定値β以上となっていると判定した場合には(ステップS127:Yes)、ステップS128へ進む。
In step S127, the
ステップS128において、ECU20は、S再生制御が一時停止中であるか否かについて判定する。具体的には、ECU20は、例えば、直近のS再生制御を停止したときに、予め、フラグを立てておくなどすることで、S再生制御中か否かについて判定することができる。ECU20は、S再生制御が一時停止中であると判定した場合には(ステップS128:Yes)、本処理を終了する。一方、ECU20は、S再生制御が一時停止中でないと判定した場合には(ステップS128:No)、ステップS129へ進み、S再生制御の実行を停止した後、ステップS130へ進む。このようにすることで、バンク2の気筒群をリッチ燃焼させることはなくなるので、アンモニアの生成量の増大を抑えることができ、NOx吸蔵還元触媒7より漏れ出すアンモニアの排出量の増大を抑えることができる。
In step S128, the
ステップS130において、ECU20は、マップなどを用いて、S再生制御が再開される際におけるS再生制御の実行時間を長く補正した後、本処理を終了する。これにより、S再生制御が再開される際には(後に述べるステップS132)、補正後の実行時間で、S再生制御が行われる。
In step S130, the
ステップS127に戻り、ECU20が、アンモニア濃度(VNH3)が所定値β未満となっていると判定した場合(ステップS127:No)について述べる。ECU20は、アンモニア濃度(VNH3)が所定値β未満となっていると判定した場合には(ステップS127:No)、ステップS131へ進む。
Returning to step S127, the case where the
ステップS131において、ECU20は、S再生制御が一時停止中であるか否かについて判定する。ECU20は、S再生制御が一時停止中でないと判定した場合には(ステップS131:No)、ステップS133へ進む。一方、ECU20は、S再生制御が一時停止中であると判定した場合には(ステップS131:Yes)、ステップS132へ進み、S再生制御の実行を再開する。このときのS再生制御の実行時間は、ステップS130において補正された補正後の実行時間である。これにより、S再生制御の実行を一時停止した場合であっても、NOx吸蔵還元触媒7の温度が低下し、かつH2やHC成分が減少し硫黄被毒回復速度が低下した分を硫黄被毒回復制御時間を長くすることで十分に昇温させつつ硫黄脱離を促進させることができ、NOx吸蔵還元触媒7の硫黄被毒を回復することができる。この後、ECU20は、ステップS133へ進む。
In step S131, the
ステップS133において、ECU20は、S再生終了時間になっているか否か、即ち、S再生制御の実行時間が経過したか否かを判定する。ECU20は、S再生終了時間になっていると判定した場合には(ステップS133:Yes)、S再生制御の実行を終了して(ステップS134)、S再生終了時間になっていないと判定した場合には(ステップS133:No)、S再生制御の実行を継続して(ステップS135)、本処理を終了する。
In step S133, the
以上の処理によれば、S再生制御を所定時間、具体的には、アンモニア濃度が所定値β未満となるまで停止することにより、NOx吸蔵還元触媒7より漏れ出すアンモニアの排出量の増大を抑えることができる。また、このとき、S再生制御の再開時におけるS再生制御の実行時間を長く補正することにより、NOx吸蔵還元触媒7の温度が低下し、かつH2やHC成分が減少し硫黄被毒回復速度が低下した分を硫黄被毒回復制御時間を長くすることで、十分に昇温させつつ硫黄脱離を促進させることができ、NOx吸蔵還元触媒7の硫黄被毒を回復することができる。なお、上述の第2実施形態では、所定値βは、一例として、所定値αよりも大きいとしているが、これに限られるものではなく、所定値αと同じ大きさであるとしても、上述したのと同様の効果を得られるのは言うまでもない
[第3実施形態に係る制御方法]
次に、第3実施形態に係る制御方法について説明する。第1実施形態では、ECU20は、NOx吸蔵還元触媒7の下流側におけるアンモニア濃度が所定値α以上となっている場合には、一方の気筒群と他方の気筒群の空燃比の差を小さく補正することとしていたのに対し、第3実施形態では、ECU20は、NOx吸蔵還元触媒7の触媒温度が所定温度γ以上となっている場合で、かつ、NOx吸蔵還元触媒7の下流側におけるアンモニア濃度が所定値α以上となっている場合にのみ、一方の気筒群と他方の気筒群の空燃比の差を小さく補正することとする。ここで、所定温度γとは、NOx吸蔵還元触媒7の触媒温度がこの温度以上にならないと、硫黄を脱離させることができないとされる温度であり、具体的には、概ね650℃程度である。
According to the above processing, the S regeneration control is stopped for a predetermined time, specifically, until the ammonia concentration becomes less than the predetermined value β, thereby suppressing an increase in the amount of ammonia leaking from the NOx
Next, a control method according to the third embodiment will be described. In the first embodiment, the
NOx吸蔵還元触媒7の触媒温度が所定温度γ未満となっている場合において、一方の気筒群と他方の気筒群の空燃比の差を小さく補正して、酸素と燃料を減少させた状態すると、NOx吸蔵還元触媒7の硫黄被毒を十分に回復することができる程度にまで、NOx吸蔵還元触媒7の触媒温度が昇温しなくなってしまう。
When the catalyst temperature of the NOx
そこで、第3実施形態では、ECU20は、NOx吸蔵還元触媒7の触媒温度が所定温度γ以上となっている場合で、かつ、NOx吸蔵還元触媒7の下流側におけるアンモニア濃度が所定値α以上となっている場合にのみ、一方の気筒群と他方の気筒群の空燃比の差を小さく補正することとし、NOx吸蔵還元触媒7の触媒温度が所定温度γ未満となっている場合には、一方の気筒群と他方の気筒群の空燃比の差を小さく補正しないこととする。このようにすることで、NOx吸蔵還元触媒7の触媒温度が所定温度γ未満となっている場合であっても、NOx吸蔵還元触媒7の硫黄被毒を十分に回復することができる程度にまで、NOx吸蔵還元触媒7の触媒温度を昇温させることができる。
Therefore, in the third embodiment, the
(第3実施形態に係る処理)
第2実施形態に係る処理について、図4に示すフローチャートを用いて説明する。この処理は、前述したECU20によって、所定の周期で繰り返し実行される。
(Processing according to the third embodiment)
The process according to the second embodiment will be described with reference to the flowchart shown in FIG. This process is repeatedly executed at a predetermined cycle by the
ステップS141〜S145までの処理は、第1実施形態で述べたステップS101〜105までの処理と同様の処理であるので説明を省略する。 The processing from step S141 to S145 is the same processing as the processing from step S101 to S105 described in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
ステップS145において、ECU20は、S再生制御中であると判定した場合には(ステップS145:Yes)、ステップS146へ進む。ステップS146において、ECU20は、触媒温度センサからの検出信号を基に、NOx吸蔵還元触媒7の触媒温度(Tcat)を求め、ステップS147へ処理を進める。なお、ECU20は、触媒温度センサからの検出信号を基にする代わりに、NOx吸蔵還元触媒7の下流側の排気温センサからの検出信号を基に、NOx吸蔵還元触媒7の触媒温度(Tcat)を求めるとしても良い。即ち、ECU20は、NOx吸蔵還元触媒7の下流側の排気温センサからの検出信号を基に、NOx吸蔵還元触媒7の下流側の排気ガスの排気温度を求め、当該排気温度を基に、NOx吸蔵還元触媒7の触媒温度(Tcat)を推定するとしても良い。
If it is determined in step S145 that the S regeneration control is being performed (step S145: Yes), the
ステップS147において、ECU20は、触媒温度(Tcat)が所定温度γ以上となっているか否かについて判定する。ECU20は、触媒温度(Tcat)が所定温度γ未満であると判定した場合には(ステップS147:No)、ステップS152へと処理を進める。一方、ECU20は、触媒温度(Tcat)が所定温度γ以上であると判定した場合には(ステップS147:Yes)、ステップS148へ処理を進める。ステップS148以降では、ECU20は、NOx吸蔵還元触媒7の下流側におけるアンモニア濃度が所定値α以上となっている場合には、一方の気筒群と他方の気筒群の空燃比の差を小さく補正すると共に、S再生制御の実行時間を長く補正する。ステップS148〜ステップS155までの処理は、第1実施形態で述べたステップS106〜113までの処理と同様の処理であるので詳細な説明を省略する。
In step S147, the
以上の処理によれば、NOx吸蔵還元触媒7の触媒温度が所定温度γ未満となっている場合には、一方の気筒群と他方の気筒群の空燃比の差を小さく補正しないこととする。このようにすることで、NOx吸蔵還元触媒7の触媒温度が所定温度γ未満となっている場合であっても、NOx吸蔵還元触媒7の硫黄被毒を十分に回復することができる程度にまで、NOx吸蔵還元触媒7の触媒温度を昇温させることができる。
According to the above processing, when the catalyst temperature of the NOx
[変形例]
なお、上述の各実施形態では、エンジン1は、左右のバンク2L、2Rに3つずつ気筒3が設けられ、一方のバンク2(例えば、バンク2L)の気筒群をリッチ燃焼させ、他方のバンク2(例えば、バンク2R)の気筒群をリーン燃焼させるとしているが、これに限られない。代わりに、内燃機関1は、例えば、リッチ燃焼させる気筒とリーン燃焼させる気筒とを同じバンク2に混在して有するとしても良い。要は、バンク2L、2Rに関係なく、一方の気筒群をリッチ燃焼させ、他方の気筒群をリーン燃焼させるとすれば、本発明を適用可能である。従って、内燃機関1としては、3つの気筒5cによって2つのバンク5が構成されたV型6気筒エンジンを用いることに限定はされない。例えば、直列エンジンを用いるとしても良い。
[Modification]
In each of the above-described embodiments, the engine 1 is provided with three
1 内燃機関(エンジン)
2 バンク
4、6 排気通路
7 NOx吸蔵還元触媒
20 ECU
24 NH3センサ
1 Internal combustion engine
2 Bank 4, 6
24 NH 3 sensor
Claims (3)
前記NOx吸蔵還元触媒の下流側におけるアンモニア濃度が第1の所定値以上となっている場合には、前記一方の気筒群と前記他方の気筒群の空燃比の差を小さく補正する制御手段を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 In an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine that performs sulfur poisoning recovery control by raising the temperature of the NOx storage reduction catalyst by making the air-fuel ratio different between one cylinder group and the other cylinder group,
When the ammonia concentration on the downstream side of the NOx storage reduction catalyst is equal to or higher than a first predetermined value, there is provided control means for correcting the difference in air-fuel ratio between the one cylinder group and the other cylinder group to be small. An exhaust emission control device for an internal combustion engine.
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CN105020039A (en) * | 2014-04-25 | 2015-11-04 | 丰田自动车株式会社 | Internal combustion engine control device |
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-
2007
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