JP2009293572A - Exhaust emission control device for internal combustion engine - Google Patents
Exhaust emission control device for internal combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009293572A JP2009293572A JP2008149789A JP2008149789A JP2009293572A JP 2009293572 A JP2009293572 A JP 2009293572A JP 2008149789 A JP2008149789 A JP 2008149789A JP 2008149789 A JP2008149789 A JP 2008149789A JP 2009293572 A JP2009293572 A JP 2009293572A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ozone
- particulate filter
- exhaust gas
- storage catalyst
- temperature
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims description 28
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 103
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 95
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims abstract description 18
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 50
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 21
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 claims description 15
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 claims description 15
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims description 9
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 55
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 20
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 18
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 18
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 18
- RZCJYMOBWVJQGV-UHFFFAOYSA-N 2-naphthyloxyacetic acid Chemical compound C1=CC=CC2=CC(OCC(=O)O)=CC=C21 RZCJYMOBWVJQGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 231100001143 noxa Toxicity 0.000 description 16
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 230000018537 nitric oxide storage Effects 0.000 description 7
- 230000003578 releasing effect Effects 0.000 description 7
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 6
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 4
- AYJRCSIUFZENHW-UHFFFAOYSA-L barium carbonate Chemical compound [Ba+2].[O-]C([O-])=O AYJRCSIUFZENHW-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 4
- 230000006870 function Effects 0.000 description 4
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 4
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 4
- -1 potassium K Chemical class 0.000 description 4
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 3
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 2
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 2
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000002828 fuel tank Substances 0.000 description 2
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 2
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 2
- 239000013618 particulate matter Substances 0.000 description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 2
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 description 1
- 229910052792 caesium Inorganic materials 0.000 description 1
- TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N caesium atom Chemical compound [Cs] TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 1
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
- Filtering Of Dispersed Particles In Gases (AREA)
Abstract
Description
本発明は内燃機関の排気浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust emission control device for an internal combustion engine.
機関排気通路内に排気ガス中に含まれるNOxを吸蔵するためのNOx吸蔵触媒を配置し、NOx吸蔵触媒上流の機関排気通路内に排気ガス中に含まれるパティキュレートを捕集するためのパティキュレートフィルタを配置し、パティキュレートフィルタの上流およびパティキュレートフィルタとNOx吸蔵触媒との間にオゾンを供給するようにした内燃機関が公知である(例えば特許文献1を参照)。 An NO x storage catalyst for storing NO x contained in the exhaust gas is disposed in the engine exhaust passage, and particulates contained in the exhaust gas are collected in the engine exhaust passage upstream of the NO x storage catalyst. An internal combustion engine in which a particulate filter is disposed and ozone is supplied upstream of the particulate filter and between the particulate filter and the NO x storage catalyst is known (see, for example, Patent Document 1).
この内燃機関ではパティキュレートフィルタ上流にオゾンを供給することによりパティキュレートフィルタ上に堆積したパティキュレートを燃焼除去し、更にパティキュレートフィルタとNOx吸蔵触媒との間にオゾンを供給することによりパティキュレートフィルタから流出する排気ガス中のNOをNO2に変換させて排気ガス中のNOxをNOx吸蔵触媒に良好に吸蔵させるようにしている。
ところでNOx吸蔵触媒として、流入する排気ガスの空燃比がリーンのときには排気ガス中に含まれるNOxを吸蔵し流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比又はリッチになると吸蔵したNOxを放出するNOx吸蔵触媒を用いた場合、オゾンの供給によりNOxの吸蔵作用を効果的に高めるにはNOx吸蔵触媒の温度に応じてオゾンの供給を制御する必要がある。しかしながら上述の内燃機関ではこのようなオゾンの供給制御について何らの示唆もしていない。
本発明はNOxの吸蔵作用を効果的に高めることのできる内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。
Meanwhile as the NO x storage catalyst, releasing the NO x air-fuel ratio of the exhaust gas which is occluded when the air-fuel ratio of the exhaust gas by occluding NO x contained in the exhaust gas flowing becomes the stoichiometric air-fuel ratio or rich when the lean flowing when using the NO x storage catalyst, effectively increasing the storage action of the NO x by the supply of ozone it is necessary to control the supply of ozone in accordance with the temperature of the NO x storage catalyst. However, the above-mentioned internal combustion engine makes no suggestion about such ozone supply control.
An object of the present invention is to provide an exhaust purification device for an internal combustion engine that can effectively enhance the NO x storage function.
本発明によれば、機関排気通路内に、流入する排気ガスの空燃比がリーンのときには排気ガス中に含まれるNOxを吸蔵し流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比又はリッチになると吸蔵したNOxを放出するNOx吸蔵触媒を配置し、NOx吸蔵触媒上流の機関排気通路内に排気ガス中に含まれるパティキュレートを捕集するためのパティキュレートフィルタを配置した内燃機関において、パティキュレートフィルタとNOx吸蔵触媒間の機関排気通路内にオゾンを供給するためのオゾン供給装置を具備しており、NOx吸蔵触媒の温度にはNOx吸蔵触媒へのNO吸蔵率が予め定められた許容吸蔵率以上となる温度範囲が存在しており、NOx吸蔵触媒の温度がこの温度範囲の下限温度よりも低いときにはオゾン供給装置から機関排気通路内にオゾンを供給してNOx吸蔵触媒に流入する排気ガス中のNOをNO2に変換し、NOx吸蔵触媒の温度がこの温度範囲の下限温度よりも高いときにはオゾン供給装置からのオゾンの供給を停止するようにしている。 According to the present invention, in the engine exhaust passage, when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the lean air-fuel ratio of the exhaust gas by occluding NO x contained in the exhaust gas flowing becomes the stoichiometric air-fuel ratio or rich storage in the NO x arranged the NO x storage catalyst to release, the NO x storage catalytic internal combustion engine which is arranged a particulate filter for trapping particulate matter upstream contained in the exhaust gas in the engine exhaust passage, Patti filter and is provided with an ozone supplying device for supplying ozone to the engine exhaust passage between the NO x storage catalyst, the temperature of the NO x storage catalytic NO adsorption rate is predetermined to the NO x storage catalyst When there is a temperature range that exceeds the allowable storage rate and the temperature of the NO x storage catalyst is lower than the lower limit temperature of this temperature range, the ozone supply device enters the engine exhaust passage. When ozone is supplied and NO in the exhaust gas flowing into the NO x storage catalyst is converted into NO 2 , ozone supply from the ozone supply device is performed when the temperature of the NO x storage catalyst is higher than the lower limit temperature of this temperature range. I try to stop.
NO吸蔵率の低いときにはオゾンを供給してNOxの吸蔵率を高め、NO吸蔵率が高いとき、即ちNOx吸蔵率が高くオゾンの供給が不必要なときにはオゾンの供給を停止することによってオゾンの無駄な消費を回避しつつNOxの良好な吸蔵作用を確保することができる。 By supplying ozone when low NO absorbing rate increases the occlusion rate of the NO x, when NO adsorption rate is high, i.e. ozone by supplying NO x storage rate is high ozone when unnecessary to stop the supply of the ozone Thus, it is possible to ensure a good storage effect of NO x while avoiding unnecessary consumption.
図1に圧縮着火式内燃機関の全体図を示す。
図1を参照すると、1は機関本体、2は各気筒の燃焼室、3は各燃焼室2内に夫々燃料を噴射するための電子制御式燃料噴射弁、4は吸気マニホルド、5は排気マニホルドを夫々示す。吸気マニホルド4は吸気ダクト6を介して排気ターボチャージャ7のコンプレッサ7aの出口に連結され、コンプレッサ7aの入口は吸入空気量検出器8を介してエアクリーナ9に連結される。吸気ダクト6内にはステップモータにより駆動されるスロットル弁10が配置され、更に吸気ダクト6周りには吸気ダクト6内を流れる吸入空気を冷却するための冷却装置11が配置される。図1に示される実施例では機関冷却水が冷却装置11内に導かれ、機関冷却水によって吸入空気が冷却される。
FIG. 1 shows an overall view of a compression ignition type internal combustion engine.
Referring to FIG. 1, 1 is an engine body, 2 is a combustion chamber of each cylinder, 3 is an electronically controlled fuel injection valve for injecting fuel into each
一方、排気マニホルド5は排気ターボチャージャ7の排気タービン7bの入口に連結され、排気タービン7bの出口は酸化触媒12の入口に連結される。この酸化触媒12の出口は排気管13を介して排気ガス中に含まれる粒子状物質、即ちパティキュレートを捕集するためのパティキュレートフィルタ14に連結され、このパティキュレートフィルタ14の出口は排気管15を介してNOx吸蔵触媒16の入口に連結される。
On the other hand, the exhaust manifold 5 is connected to the inlet of the
図1に示されるように本発明による実施例ではオゾン供給装置17が設けられている。このオゾン供給装置17はエアポンプ18と、例えば高電圧を印加することによってオゾンを生成するオゾン生成器19と、オゾン生成器19から排気管15に至るオゾン供給管20内に配置されたオゾン流量制御弁21とを具備する。外気がエアポンプ18によってオゾン生成器19内に送り込まれ、オゾン生成器19内で生成されたオゾンはオゾン供給管20およびオゾン流量制御弁21を介してパティキュレートフィルタ14とNOx吸蔵触媒16との間に供給される。
As shown in FIG. 1, an
排気マニホルド5と吸気マニホルド4とは排気ガス再循環(以下、EGRと称す)通路22を介して互いに連結され、EGR通路22内には電子制御式EGR制御弁23が配置される。また、EGR通路22周りにはEGR通路22内を流れるEGRガスを冷却するための冷却装置24が配置される。図1に示される実施例では機関冷却水が冷却装置24内に導かれ、機関冷却水によってEGRガスが冷却される。また、排気マニホルド5内には排気ガス中に炭化水素からなる燃料、例えば軽油を供給するための燃料供給弁25が配置されている。
The exhaust manifold 5 and the
一方、各燃料噴射弁3は燃料供給管26を介してコモンレール27に連結され、このコモンレール27は電子制御式の吐出量可変な燃料ポンプ28を介して燃料タンク29に連結される。燃料タンク29内に貯蔵されている燃料は燃料ポンプ28によってコモンレール27内に供給され、コモンレール27内に供給された燃料は各燃料供給管26を介して燃料噴射弁3に供給される。
On the other hand, each
電子制御ユニット30はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス31によって互いに接続されたROM(リードオンリメモリ)32、RAM(ランダムアクセスメモリ)33、CPU(マイクロプロセッサ)34、入力ポート35および出力ポート36を具備する。酸化触媒12には酸化触媒12の温度を検出するための温度センサ39が取付けられ、パティキュレートフィルタ14にはパティキュレートフィルタ14の温度を検出するための温度センサ40が取付けられる。更にパティキュレートフィルタ14にはパティキュレートフィルタ14の前後差圧を検出するための差圧センサ41が取付けられる。また、NOx吸蔵触媒16にはNOx吸蔵触媒16の温度を検出するための温度センサ42が取付けられる。これら温度センサ39,40,42、差圧センサ41および吸入空気量検出器8の出力信号は夫々対応するAD変換器37を介して入力ポート35に入力される。
The
また、アクセルペダル43にはアクセルペダル43の踏込み量Lに比例した出力電圧を発生する負荷センサ44が接続され、負荷センサ44の出力電圧は対応するAD変換器37を介して入力ポート35に入力される。更に入力ポート35にはクランクシャフトが例えば15°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ45が接続される。一方、出力ポート36は対応する駆動回路38を介して燃料噴射弁3、スロットル弁10の駆動用ステップモータ、エアポンプ18、オゾン生成器19、オゾン流量制御弁21、EGR制御弁23および燃料ポンプ28に接続される。
A load sensor 44 that generates an output voltage proportional to the depression amount L of the
図1に示される酸化触媒12は例えば白金のような貴金属触媒を担持している。一方、パティキュレートフィルタ14としては触媒を担持していないパティキュレートフィルタを用いることもできるし、例えば白金のような貴金属触媒を担持したパティキュレートフィルタを用いることもできる。また、NOx吸蔵触媒16の基体上には例えばアルミナからなる触媒担体が担持されており、図2はこの触媒担体48の表面部分の断面を図解的に示している。図2に示されるように触媒担体48の表面上には貴金属触媒46が分散して担持されており、更に触媒担体48の表面上にはNOx吸収剤47の層が形成されている。
The
本発明による実施例では貴金属触媒46として白金Ptが用いられており、NOx吸収剤47を構成する成分としては例えばカリウムK、ナトリウムNa、セシウムCsのようなアルカリ金属、バリウムBa、カルシウムCaのようなアルカリ土類、ランタンLa、イットリウムYのような希土類から選ばれた少なくとも一つが用いられている。
In the embodiment according to the present invention, platinum Pt is used as the
機関吸気通路、燃焼室2およびNOx吸蔵触媒16上流の排気通路内に供給された空気および燃料(炭化水素)の比を排気ガスの空燃比と称すると、NOx吸収剤47は排気ガスの空燃比がリーンのときにはNOxを吸収し、排気ガス中の酸素濃度が低下すると吸収したNOxを放出するNOxの吸放出作用を行う。 When the ratio of air and fuel (hydrocarbon) supplied to the engine intake passage, the combustion chamber 2 and the exhaust passage upstream of the NO x storage catalyst 16 is referred to as the air-fuel ratio of the exhaust gas, the NO x absorbent 47 air absorbs NO x when the lean, the oxygen concentration in the exhaust gas performs the absorbing and releasing action of the NO x that releases NO x absorbed to decrease.
即ち、NOx吸収剤47を構成する成分としてバリウムBaを用いた場合を例にとって説明すると、排気ガスの空燃比がリーンのとき、即ち排気ガス中の酸素濃度が高いときには排気ガス中に含まれるNOは図2に示されるように白金Pt46上において酸化されてNO2となり、次いでNOx吸収剤47内に吸収されて炭酸バリウムBaCO3と結合しながら硝酸イオンNO3 -の形でNOx吸収剤47内に拡散する。また、図2に示されるように排気ガス中に含まれるNO2は直接NOx吸収剤47内に吸収されて炭酸バリウムBaCO3と結合しながら硝酸イオンNO3 -の形でNOx吸収剤47内に拡散する。このようにしてNOx吸収剤47のNOx吸収能力が飽和しない限りNOxがNOx吸収剤47内に吸収される。
That is, the case where barium Ba is used as a component constituting the NO x absorbent 47 will be described as an example. When the air-fuel ratio of the exhaust gas is lean, that is, when the oxygen concentration in the exhaust gas is high, it is contained in the exhaust gas. NO is oxidized to NO 2 becomes on the platinum Pt46 as shown in FIG. 2, then nitrate ions NO 3 while being absorbed in the NO x absorbent 47 and bonds with the barium carbonate BaCO 3 - absorption of NO x in the form of It diffuses into the
これに対し、燃焼室2内に追加の燃料を供給することによって或いは燃料供給弁25から燃料を供給することによって排気ガスの空燃比をリッチ或いは理論空燃比にすると排気ガス中の酸素濃度が低下するために反応が逆方向(NO3 -→NO2)に進み、斯くしてNOx吸収剤47内の硝酸イオンNO3 -がNO2の形でNOx吸収剤47から放出される。次いで放出されたNOxは排気ガス中に含まれる未燃HC,COによって還元される。 On the other hand, if the air-fuel ratio of the exhaust gas is made rich or stoichiometric by supplying additional fuel into the combustion chamber 2 or by supplying fuel from the fuel supply valve 25, the oxygen concentration in the exhaust gas decreases. proceeds to - (→ NO 2 NO 3) , thus to the NO x absorbent in the 47 nitrate ions NO 3 by - reaction reverse to be released from the NO x absorbent 47 in the form of NO 2. Next, the released NO x is reduced by unburned HC and CO contained in the exhaust gas.
このように排気ガスの空燃比がリーンであるとき、即ちリーン空燃比のもとで燃焼が行われているときには排気ガス中のNOxがNOx吸収剤47内に吸収される。しかしながらリーン空燃比のもとでの燃焼が継続して行われるとその間にNOx吸収剤47のNOx吸収能力が飽和してしまい、斯くしてNOx吸収剤47によりNOxを吸収できなくなってしまう。そこで本発明による実施例ではNOx吸収剤47の吸収能力が飽和する前に燃焼室2内に追加の燃料を供給することによって或いは燃料供給弁25から燃料を供給することによって排気ガスの空燃比を一時的にリッチにし、それによってNOx吸収剤47からNOxを放出させるようにしている。 In this way, when the air-fuel ratio of the exhaust gas is lean, that is, when combustion is performed under the lean air-fuel ratio, NO x in the exhaust gas is absorbed into the NO x absorbent 47. However becomes saturated the absorption of NO x capacity of the NO x absorbent 47 during the combustion of the fuel under a lean air-fuel ratio is continued, no longer able to absorb NO x by the NO x absorbent 47 and thus End up. Therefore, in the embodiment according to the present invention, the air-fuel ratio of the exhaust gas is supplied by supplying additional fuel into the combustion chamber 2 before the absorption capacity of the NO x absorbent 47 is saturated or by supplying fuel from the fuel supply valve 25. temporarily made rich and thereby so that to release the NO x from the NO x absorbent 47.
次に図3について説明すると、実線は、排気ガス中に含まれる全NOのうちでNOx吸蔵触媒16に吸蔵されるNOの割合を示すNO吸蔵率を示しており、破線は、排気ガス中に含まれる全NO2のうちでNOx吸蔵触媒16に吸蔵されるNO2の割合を示すNO2吸蔵率を示している。なお、図3において横軸TCはNOx吸蔵触媒16の温度を示している。 Next, FIG. 3 will be described. The solid line represents the NO storage ratio indicating the ratio of NO stored in the NO x storage catalyst 16 out of the total NO contained in the exhaust gas, and the broken line represents the exhaust gas in the exhaust gas. The NO 2 occlusion rate indicating the ratio of NO 2 occluded by the NO x occlusion catalyst 16 in the total NO 2 contained in the NO 2 is shown. In FIG. 3, the horizontal axis TC indicates the temperature of the NO x storage catalyst 16.
さて、図2に示されるように排気ガス中に含まれるNOをNOx吸収剤47に吸収するためには貴金属触媒45によりNOをNO2に酸化させる必要がある。ところがこの貴金属触媒45の酸化力はNOx吸蔵触媒16の温度TCが低くなると低下し、斯くしてNOx吸蔵触媒16の温度TCが低下するとNO吸蔵率が低下する。図3に示される実施例ではNOx吸蔵触媒16の温度TCがほぼ300℃よりも低くなるとNO吸蔵率が低下する。
Now, as shown in FIG. 2, in order for NO contained in the exhaust gas to be absorbed by the NO x absorbent 47, it is necessary to oxidize NO to NO 2 by the
一方、排気ガス中に含まれるNO2は貴金属触媒45の酸化力とは無関係にNOx吸収剤47内に吸収され、従って図3に示されるようにNO2吸蔵率はNOx吸蔵触媒16の温度TCが低くなっても高く維持される。従ってNOx吸蔵触媒16の温度TCが低いときには排気ガス中の大部分を占めるNOをNO2に変換すれば高いNOx吸蔵率を確保できることになる。この場合、排気ガス中にオゾンを供給すると排気ガス中のNOはNO2に変換せしめられる。従って本発明では排気ガス中のNOをNO2に変換すべきときには排気ガス中にオゾンを供給するようにしている。
On the other hand, NO 2 contained in the exhaust gas is absorbed in the NO x absorbent 47 regardless of the oxidizing power of the
一方、NOx吸蔵触媒16の温度TCが高くなるとNOx吸蔵触媒16からNOxが自然放出するために図3に示されるようにNO吸蔵率およびNO2吸蔵率は共に低下する。この場合、良好なNOx浄化率を確保するには機関運転中、許容される吸蔵率以上の高いNO吸蔵率およびNO2吸蔵率を維持する必要がある。図3においてRXはこの許容吸蔵率を示しており、図3に示される実施例ではこの許容吸蔵率RXはNO吸蔵率のピーク値に対して80パーセントの吸蔵率とされている。 On the other hand, when the temperature TC of the NO x storage catalyst 16 is increased, NO x is spontaneously released from the NO x storage catalyst 16, and therefore both the NO storage rate and the NO 2 storage rate are lowered as shown in FIG. In this case, in order to ensure a good NO x purification rate, it is necessary to maintain a higher NO storage rate and NO 2 storage rate than the allowable storage rate during engine operation. In FIG. 3, RX indicates the allowable storage rate. In the embodiment shown in FIG. 3, the allowable storage rate RX is 80% of the peak value of the NO storage rate.
図3からわかるようにNO吸蔵率が許容吸蔵率RXよりも高いときにはオゾンを供給しなくても十分に高いNOx吸蔵率を得ることができる。一方、図3からわかるようにNOx吸蔵触媒16の温度にはNOx吸蔵触媒16へのNO吸蔵率がこの予め定められた許容吸蔵率RX以上となる温度範囲が存在しており、NOx吸蔵触媒16の温度TCがこの温度範囲の下限温度TC0よりも低くなるとNO吸蔵率が低下する。
As can be seen from FIG. 3, when the NO storage rate is higher than the allowable storage rate RX, a sufficiently high NO x storage rate can be obtained without supplying ozone. On the other hand, there are a temperature range of NO adsorption rate to the NO x
そこで本発明では、NOx吸蔵触媒16の温度TCがこの温度範囲の下限温度TC0よりも低くなったときにはオゾン供給装置17から機関排気通路内にオゾンを供給してNOx吸蔵触媒16に流入する排気ガス中のNOをNO2に変換し、NOx吸蔵触媒16の温度TCがこの温度範囲の下限温度TC0よりも高いときにはオゾン供給装置17からのオゾンの供給を停止するようにしている。
Therefore, in the present invention, when the temperature TC of the NO x storage catalyst 16 becomes lower than the lower limit temperature TC 0 of this temperature range, ozone is supplied from the
ところでオゾン供給装置17からオゾンを供給する場合、不必要に多量のオゾンを供給してもオゾンの生成に必要なエネルギを無駄に消費するだけで意味がなく、必要とされる量のオゾンを供給することが好ましい。そこで本発明では、パティキュレートフィルタ14から流出する排気ガス中のNOの量を算出する算出手段を具備しており、NOx吸蔵触媒16の温度TCが下限温度TC0よりも低いときにはパティキュレートフィルタ14から流出する排気ガス中のNOをNO2に変換するのに必要なオゾン量を算出してこの算出された量のオゾンを供給するようにしている。
By the way, when supplying ozone from the
次に排気ガス中のNOの量の算出方法の一例について説明する。概略的に言って機関から排出されるNOの量はNO2の量よりも多く、これらNO量およびNO2量は機関の運転状態が定まるとそれに応じて定まる。そこで本発明による実施例では機関から単位時間当り排出されるNOの量NOXAが機関の要求トルクTQおよび機関回転数Nの関数として図4(A)に示すようなマップの形で予めROM32内に記憶されており、機関から単位時間当り排出されるNO2の量NOXBが機関の要求トルクTQおよび機関回転数Nの関数として図4(B)に示すようなマップの形で予めROM32内に記憶されている。
Next, an example of a method for calculating the amount of NO in the exhaust gas will be described. Generally speaking, the amount of NO discharged from the engine is larger than the amount of NO 2 , and these NO amount and NO 2 amount are determined accordingly when the operating state of the engine is determined. Therefore, in the embodiment according to the present invention, the NO amount NOXA discharged from the engine per unit time is previously stored in the
一方、NOに対する酸化作用は酸化触媒12はもとよりパティキュレートフィルタ14でも行わせることができるが図1に示す例では酸化触媒12だけでNOに対する酸化作用を行わせるようにしている。従って図1に示す例では酸化触媒12においてNOがNO2に変換され、図5(A)はこの酸化触媒12によるNOからNO2へのNO2変換率Rを示している。図5(A)に示されるようにNO2変換率Rは酸化触媒12の温度TBがほぼ300℃からほぼ400℃の間でピークとなる。
On the other hand, the oxidation action for NO can be performed not only by the
NO2変換率Rのピーク値は酸化触媒12の白金の担持量に左右され、本発明による実施例ではNO2変換率Rのピーク値がほぼ0.5となるように白金の担持量が設定されている。酸化触媒12に単位時間当り流入する排気ガス中のNO量は図4(A)に示されるNOXAであり、従ってこのNOXAにNO2変換率Rを乗算すると単位時間当り酸化触媒12において生成されたNO2量が得られることになる。
The peak value of the NO 2 conversion rate R depends on the platinum loading amount of the
一方、図1に示す例ではパティキュレートフィルタ14上においてNO2が還元され、NOに変換される。このNO2からNOへのNO変換率RRが図5(B)に示されている。図5(B)からわかるようにこのNO変換率RRはパティキュレートフィルタ14の温度TDの関数であり、NO変換率RRはパティキュレートフィルタ14の温度TDが高くなるほど高くなる。
On the other hand, in the example shown in FIG. 1, NO 2 is reduced on the
さて、上述した如く機関から単位時間当り排出されるNO量はNOXAであり、機関から単位時間当り排出されるNO2量はNOXBであり、酸化触媒12におけるNO2変換率はRであるのでパティキュレートフィルタ14に単位時間当り流入するNOの量はNOXA・(1−R)で表され、パティキュレートフィルタ14に単位時間当り流入するNO2の量はNOXA・R+NOXBで表される。一方、パティキュレートフィルタ14に流入したNO2は図5(B)に示されるNO変換率RRでもってNOに変換せしめられるのでパティキュレートフィルタ14から単位時間当り流出する排気ガス中のNO量WNOは次式で表されることになる。
WNO=NOXA・(1−R)+RR・(NOXA・R+NOXB)
As described above, the NO amount discharged from the engine per unit time is NOXA, the NO 2 amount discharged from the engine per unit time is NOXB, and the NO 2 conversion rate in the
WNO = NOXA. (1-R) + RR. (NOXA.R + NOXB)
一方、本発明による実施例では排気ガス中に含まれるNOおよびNO2が、即ちNOxがNOx吸蔵触媒16に吸蔵され、このNOx吸蔵量が許容量を越えたときにNOx吸蔵触媒16からNOxを放出すべくNOx吸蔵触媒16に流入する排気ガスの空燃比がリッチにされる。この場合、本発明による具体的な一例では、パティキュレートフィルタ14から流出する排気ガス中のNOxの量を算出する算出手段が設けられており、このNOx量の積算値が予め定められた許容量を越えたときにNOx吸蔵触媒16からNOxを放出すべくNOx吸蔵触媒16に流入する排気ガスの空燃比がリッチにされる。
On the other hand, in the embodiment according to the present invention, NO and NO 2 contained in the exhaust gas, that is, NO x is occluded in the NO x occlusion catalyst 16, and when this NO x occlusion amount exceeds the allowable amount, the NO x occlusion catalyst. The air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NO x storage catalyst 16 to release NO x from the
次に図5に示される排気浄化制御ルーチンについて説明する。なお、このルーチンは一定時間毎の割込みによって実行される。
図5を参照するとまず初めにステップ50において図4(A)に示すマップから単位時間当りの排出NO量NOXAが算出され、次いでステップ51において図4(B)に示すマップから単位時間当りの排出NO2量NOXBが算出される。
Next, the exhaust purification control routine shown in FIG. 5 will be described. This routine is executed by interruption every predetermined time.
Referring to FIG. 5, first, at
次いでステップ52ではパティキュレートフィルタ14の再生条件が成立しているか否かが判別される。差圧センサ41により検出されたパティキュレートフィルタ14の前後差圧が予め定められた差圧を越えたときにパティキュレートフィルタ14の再生条件が成立したと判断され、その後パティキュレートフィルタ14の前後差圧が予め定められた差圧以下となるまで、或いは一定時間経過するまで、即ちパティキュレートフィルタ14上に堆積したパティキュレートが燃焼除去されるまでパティキュレートフィルタ14の再生条件が成立していると判断される。パティキュレートフィルタ14の再生条件が成立していないときにはステップ53に進む。
Next, at
ステップ53ではNOx吸蔵触媒16の温度TCが図3に示される下限温度TC0よりも低いか否かが判別される。TC<TC0のときにはステップ54に進んで図5(A)に示す関係からNO2変換率Rが算出され、図5(B)に示す関係からNO変換率RRが算出される。次いでステップ55では次式に基づいてパティキュレートフィルタ14から単位時間当り排出される排気ガス中のNO量WNOが算出される。
WNO=NOXA・(1−R)+RR・(NOXA・R+NOXB)
次いでステップ56ではこのNO量WNOに比例定数Kを乗算することによって供給すべきオゾン量Qが算出され、この算出された量QのオゾンがNOx吸蔵触媒16の上流に供給される。
In
WNO = NOXA. (1-R) + RR. (NOXA.R + NOXB)
Next, at
次いでステップ57ではNOx吸蔵触媒16からのNOx放出処理が行われる。このNOx放出処理を行うためのルーチンは図7に示されている。このルーチンについては後で説明する。これに対し、ステップ53においてTC≧TC0であると判別されたときにはステップ57にジャンプする。従ってこのときにはオゾンの供給は停止される。
Next, at
一方、ステップ52においてパティキュレートフィルタ14の再生条件が成立していると判断されたときにはステップ58に進んで燃焼室2内に追加の燃料を供給することによって或いは燃料供給弁25から燃料を供給することによってパティキュレートフィルタ14の温度を600℃程度まで上昇させる昇温制御が行われ、次いでステップ53に進んでNOx吸蔵触媒16の温度TCが図3に示す下限温度TC0よりも低いか否かが判別される。
On the other hand, when it is determined in
昇温制御が開始されてパティキュレートフィルタ14の温度が上昇するとそれに伴ってNOx吸蔵触媒16の温度が上昇し、パティキュレートフィルタ14の温度が600℃に向けて上昇している間にNOx吸蔵触媒16の温度TCは図3に示される下限温度TC0よりも高くなる。ステップ53においてTC≧TC0になったと判断されたときにはオゾンの供給が停止され、従ってオゾンの供給はパティキュレートフィルタ14の昇温中に停止され、昇温制御期間中、停止し続けられることになる。
When the temperature rise control is started and the temperature of the
次に図7に示されるNOx放出処理ルーチンについて説明すると、ステップ70では図4(A)および(B)に示すマップから夫々算出された排出NO量NOXAおよび排出NOx量NOXBが排出NOxの積算値ΣNOXに加算される。次いでステップ71では排出NOxの積算値ΣNOXが許容値MAXを越えたか否かが判別される。排出NOxの積算値ΣNOXが許容値MAXを越えたときにはステップ72に進んでNOx吸蔵触媒16の温度TCが図3に示す下限温度TC0よりも高いか否かが判別される。
Referring now to the NO x releasing processing routine shown in FIG. 7, the discharge amount of NO NOXA and discharge amount of NO x NOXB is the exhaust NO x which are respectively calculated from the map shown in
TC≦TC0のときにはステップ73に進んで燃焼室2内に追加の燃料を供給することによって或いは燃料供給弁25から燃料を供給することによってNOx吸蔵触媒16の温度TCを上昇させる昇温制御が行われる。次いでステップ72においてTC>TC0になったと判断されたときにはステップ74に進んで燃焼室2内に追加の燃料を供給することによって或いは燃料供給弁25から燃料を供給することによってNOx吸蔵触媒16に流入する排気ガスの空燃比を一時的にリッチにするリッチ制御が行われる。次いでステップ75ではΣNOXがクリアされる。
When TC ≦ TC 0, the routine proceeds to step 73 where temperature increase control is performed to increase the temperature TC of the NO x storage catalyst 16 by supplying additional fuel into the combustion chamber 2 or by supplying fuel from the fuel supply valve 25. Is done. Next, when it is judged at
図8はパティキュレートフィルタ14上流にもオゾンが供給可能な第2実施例を示している。この第2実施例ではパティキュレートフィルタ14上流にもオゾンを供給するためにオゾン生成器19が第2のオゾン供給管76を介して酸化触媒12とパティキュレートフィルタ14との間の排気管13に連結されており、この第2のオゾン供給管76内に第2のオゾン流量制御弁77が配置されている。
FIG. 8 shows a second embodiment in which ozone can also be supplied upstream of the
排気ガス中にオゾンO3やNO2が含まれているとパティキュレートフィルタ14上に堆積したパティキュレートの酸化反応が促進され、従ってパティキュレートフィルタ14上に堆積したパティキュレートを燃焼除去するためには、即ちパティキュレートフィルタ14を再生するためには排気ガス中のO3やNO2の量をできる限り増大させることが好ましい。そこでこの第2実施例ではパティキュレートフィルタ14の再生中にはオゾン供給装置17からパティキュレートフィルタ14の上流にもオゾンを供給するようにしている。
When ozone O 3 or NO 2 is contained in the exhaust gas, the oxidation reaction of the particulates deposited on the
ところでパティキュレートフィルタ14上に堆積したパティキュレートの酸化反応を促進させるためにはオゾンの量は過剰とならない範囲で多ければ多いほど好ましく、従ってこの第2実施例ではパティキュレートフィルタ14を再生すべきときにはオゾン供給装置17から可能な限り多量のオゾンがパティキュレートフィルタ14の上流に供給される。ただし、このときパティキュレートフィルタ14の温度TDが300℃程度の一定温度TD0以下でないとオゾンは安定して存在せず、TD>TD0になるとオゾンが分解してしまう。従ってこの第2実施例ではパティキュレートフィルタ14の再生時にはパティキュレートフィルタ14の温度をできる限り300℃以下に維持するために第1実施例とは異なってパティキュレートフィルタ14の昇温制御は行われない。
By the way, in order to promote the oxidation reaction of the particulates deposited on the
一方、この第2実施例ではパティキュレートフィルタ14の再生中にパティキュレートフィルタ14上においてNO2がNOに変換される。従ってこの第2実施例ではパティキュレートフィルタ14の再生中、パティキュレートフィルタ14から流出する排気ガス中のNOをNO2に変換するのに必要な量のオゾンがオゾン供給管20からパティキュレートフィルタ14の下流に供給され続ける。
On the other hand, in the second embodiment, NO 2 is converted to NO on the
図9は第2実施例を実行するための排気浄化制御ルーチンを示している。なお、このルーチンも一定時間毎の割込みによって実行される。
図9を参照するとまず初めにステップ80において図4(A)に示すマップから単位時間当りの排出NO量NOXAが算出され、次いでステップ81において図4(B)に示すマップから単位時間当りの排出NO2量NOXBが算出される。
FIG. 9 shows an exhaust purification control routine for executing the second embodiment. This routine is also executed by interruption every predetermined time.
Referring to FIG. 9, first, at
次いでステップ82ではパティキュレートフィルタ14の再生条件が成立しているか否かが判別される。前述したように差圧センサ41により検出されたパティキュレートフィルタ14の前後差圧が予め定められた差圧を越えたときにパティキュレートフィルタ14の再生条件が成立したと判断され、その後パティキュレートフィルタ14の前後差圧が予め定められた差圧以下となるまで、或いは一定時間経過するまで、即ちパティキュレートフィルタ14上に堆積したパティキュレートが燃焼除去されるまでパティキュレートフィルタ14の再生条件が成立していると判断される。パティキュレートフィルタ14の再生条件が成立していないときにはステップ83に進む。
Next, at
ステップ83ではNOx吸蔵触媒16の温度TCが図3に示される下限温度TC0よりも低いか否かが判別される。TC<TC0のときにはステップ84に進んで図5(A)に示す関係からNO2変換率Rが算出され、図5(B)に示す関係からNO変換率RRが算出される。次いでステップ85では次式に基づいてパティキュレートフィルタ14から単位時間当り排出される排気ガス中のNO量WNOが算出される。
WNO=NOXA・(1−R)+RR・(NOXA・R+NOXB)
次いでステップ86ではこのNO量WNOに比例定数Kを乗算することによって供給すべきオゾン量Qが算出され、この算出された量Qのオゾンがオゾン供給管20からNOx吸蔵触媒16の上流に供給される。
In
WNO = NOXA. (1-R) + RR. (NOXA.R + NOXB)
Next, at
次いでステップ87では図7に示されるNOx吸蔵触媒16からのNOx放出処理が行われる。これに対し、ステップ83においてTC≧TC0であると判別されたときにはステップ87にジャンプする。従ってこのときにはオゾンの供給は停止される。
Next, at
一方、ステップ82においてパティキュレートフィルタ14の再生条件が成立していると判断されたときにはステップ88に進んでパティキュレートフィルタ14の温度TDが一定温度TD0、即ち300℃よりも低いか否かが判別される。TD<TD0のときにはステップ89に進んで第2のオゾン供給管76からパティキュレートフィルタ14の上流に可能な限り多量のオゾンQaが供給される。次いでステップ83に進む。このときにはパティキュレートフィルタ14の上流にオゾンを供給しない場合に比べてパティキュレートフィルタ14でのNO2からNOへの変換が抑制され、従ってこのときNO変換率として図5(B)に示されるNO変換率RRに予め定められた減少率S(0<S<1.0)を乗算した値を用いることもできる。
On the other hand, when it is determined in
一方、ステップ88においてTD≧TD0になったと判断されたときにはステップ90に進んで第2のオゾン供給管76からのオゾンQaの供給が停止される。次いでステップ83に進む。即ち、この第2実施例ではパティキュレートフィルタ14の再生中であってもTD≧TD0になると第2のオゾン供給管76からのオゾンの供給が停止される。
On the other hand, when it is determined at
4 吸気マニホルド
5 排気マニホルド
7 排気ターボチャージャ
12 酸化触媒
14 パティキュレートフィルタ
16 NOx吸蔵触媒
17 オゾン供給装置
18 エアポンプ
19 オゾン生成器
20,76 オゾン供給管
4 intake manifold 5 exhaust manifold 7
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008149789A JP2009293572A (en) | 2008-06-06 | 2008-06-06 | Exhaust emission control device for internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008149789A JP2009293572A (en) | 2008-06-06 | 2008-06-06 | Exhaust emission control device for internal combustion engine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009293572A true JP2009293572A (en) | 2009-12-17 |
Family
ID=41541951
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008149789A Withdrawn JP2009293572A (en) | 2008-06-06 | 2008-06-06 | Exhaust emission control device for internal combustion engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2009293572A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016079872A (en) * | 2014-10-15 | 2016-05-16 | 株式会社デンソー | Ozone supply device |
JP2016079871A (en) * | 2014-10-15 | 2016-05-16 | 株式会社デンソー | Ozone addition control device |
CN112682134A (en) * | 2020-12-25 | 2021-04-20 | 潍柴动力股份有限公司 | Parking regeneration system and parking regeneration method of aftertreatment system |
-
2008
- 2008-06-06 JP JP2008149789A patent/JP2009293572A/en not_active Withdrawn
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016079872A (en) * | 2014-10-15 | 2016-05-16 | 株式会社デンソー | Ozone supply device |
JP2016079871A (en) * | 2014-10-15 | 2016-05-16 | 株式会社デンソー | Ozone addition control device |
CN112682134A (en) * | 2020-12-25 | 2021-04-20 | 潍柴动力股份有限公司 | Parking regeneration system and parking regeneration method of aftertreatment system |
CN112682134B (en) * | 2020-12-25 | 2022-04-26 | 潍柴动力股份有限公司 | Parking regeneration system and parking regeneration method of aftertreatment system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4420048B2 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
JP4155320B2 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
JP3938136B2 (en) | Exhaust gas purification device for compression ignition type internal combustion engine | |
JP4100412B2 (en) | Exhaust gas purification device for compression ignition type internal combustion engine | |
JP4270201B2 (en) | Internal combustion engine | |
JP2009114879A (en) | Exhaust emission control device for internal combustion engine | |
JP4305445B2 (en) | Internal combustion engine | |
JP5056725B2 (en) | Control device for internal combustion engine | |
JPWO2008123628A1 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
JP4656065B2 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
JP4935929B2 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
JP2007231918A (en) | Exhaust emission control device for compression ignition type internal combustion engine | |
WO2007111373A1 (en) | Exhaust purification apparatus for compression ignition type internal combustion engine | |
JP2006291873A (en) | Exhaust emission control device of internal combustion engine | |
JP2009293572A (en) | Exhaust emission control device for internal combustion engine | |
JP2007255320A (en) | Exhaust emission control device of compression ignition type internal combustion engine | |
JP2008208739A (en) | Exhaust purification device of internal combustion engine | |
JP2011231755A (en) | Exhaust emission control device of internal combustion engine | |
JP2010127182A (en) | Exhaust emission control device for internal combustion engine | |
JP2008208722A (en) | Exhaust emission control device of internal combustion engine | |
JP4269919B2 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
JP2010106813A (en) | Exhaust emission control device for internal combustion engine | |
JP5206597B2 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
JP4737144B2 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
JP2009228525A (en) | Exhaust emission control device of internal combustion engine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20110906 |