JP2010019171A - Exhaust emission control device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust emission control device for an internal combustion engine.
排気中のNOxを還元浄化するNOx触媒を備えた内燃機関の排気浄化装置において、NOx触媒の触媒温度が低い場合には排気中のCO量を増加させ、NOx触媒の触媒温度が高い場合には排気中のHC量を増加させることによって、広い温度範囲で高いNOx浄化率を得ることを図った技術が知られている(例えば、特許文献1を参照)。
上記従来技術では、NOx触媒の触媒温度のみに応じて排気中のCO量及びHC量を調節しており、NOx触媒のNOx浄化率に影響を与え得るその他の要因について考慮していないので、NOx触媒のNOx浄化性能を十分に発揮できない場合があった。 In the above prior art, the amount of CO and HC in the exhaust gas is adjusted only in accordance with the catalyst temperature of the NOx catalyst, and other factors that may affect the NOx purification rate of the NOx catalyst are not considered. In some cases, the NOx purification performance of the catalyst cannot be fully exhibited.
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、NOx触媒のNOx浄化率をより高めることを可能にする技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide a technique that makes it possible to further increase the NOx purification rate of the NOx catalyst.
上記目的を達成するため、本発明の内燃機関の排気浄化装置は、
内燃機関の排気通路に設けられた吸蔵還元型のNOx触媒と、
前記NOx触媒にHCを供給するHC供給手段と、
前記HC供給手段によって供給されるHCよりもNOx触媒における酸化還元反応の反応性が高い還元成分を前記NOx触媒に供給する還元成分供給手段と、
前記HC供給手段及び/又は前記還元成分供給手段によって前記NOx触媒にHC及び/又は前記還元成分を供給することによって前記NOx触媒に吸蔵されたNOxを還元浄化するNOx還元処理を実行するNOx還元手段と、
を備え、
前記NOx還元手段は、前記NOx還元処理の実行時に、
前記NOx触媒におけるHCの反応性を低下させる所定の条件が成立している場合、及び/又は、
前記NOx触媒におけるHCの反応性が低下していることが検知された場合、
そのいずれでもない場合と比較して、
前記NOx触媒に供給するHC及び前記還元成分の総量に対する前記還元成分の比率を高くする、又は、
前記NOx触媒に供給する前記還元成分の量を多くする
ことを特徴とする。
In order to achieve the above object, an exhaust emission control device for an internal combustion engine of the present invention comprises:
A NOx storage reduction catalyst provided in the exhaust passage of the internal combustion engine;
HC supply means for supplying HC to the NOx catalyst;
Reducing component supply means for supplying the NOx catalyst with a reducing component having a higher reactivity of the oxidation-reduction reaction in the NOx catalyst than HC supplied by the HC supply means;
NOx reduction means for performing NOx reduction processing for reducing and purifying NOx occluded in the NOx catalyst by supplying HC and / or the reducing component to the NOx catalyst by the HC supply means and / or the reducing component supply means. When,
With
The NOx reduction means is configured to execute the NOx reduction process.
When a predetermined condition for reducing the reactivity of HC in the NOx catalyst is satisfied, and / or
When it is detected that the reactivity of HC in the NOx catalyst is reduced,
Compared to the case of none of them,
Increasing the ratio of the reducing component to the total amount of HC and the reducing component supplied to the NOx catalyst, or
The amount of the reducing component supplied to the NOx catalyst is increased.
吸蔵還元型のNOx触媒は、流入する排気の空燃比がリーンの時に排気中のNOxを吸蔵し、流入する排気の空燃比がストイキ又はリッチになると吸蔵していたNOxを放出するとともに、還元剤存在下で当該放出したNOxを還元してN2に無害化する機能を有する触媒である。従って、NOx触媒によってNOxを還元浄化するためには、NOx触媒
をストイキ又はリッチ雰囲気とするとともにNOxをN2に還元するために十分な量の還元剤をNOx触媒に供給する必要がある。
The NOx storage reduction catalyst stores NOx in the exhaust when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust is lean, and releases the stored NOx when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust becomes stoichiometric or rich, and the reducing agent It is a catalyst having a function of reducing the released NOx in the presence to render it harmless to N 2 . Therefore, in order to reduce and purify NOx by the NOx catalyst, it is necessary to supply the NOx catalyst with a sufficient amount of reducing agent for making the NOx catalyst stoichiometric or rich and reducing NOx to N 2 .
本発明においては、NOx触媒に還元剤を供給する手段として、HC供給手段と還元成分供給手段とを有している。HC供給手段としては、NOx触媒より上流側の排気通路に未燃燃料を添加することや、膨張行程後期に副噴射(ポスト噴射)を行うこと等を例示できる。還元成分供給手段としては、高EGR率で燃焼させることや、リッチ空燃比で燃焼させることや、低温燃焼を行うことや、吸入空気量を絞ることや、排気行程後期から吸気行程初期に副噴射(ビゴム噴射)を行うことや、膨張行程初期に副噴射(アフター噴射)を行うこと等を例示できる。 In the present invention, HC supply means and reducing component supply means are provided as means for supplying the reducing agent to the NOx catalyst. Examples of the HC supply means include adding unburned fuel to the exhaust passage upstream of the NOx catalyst, and performing sub-injection (post-injection) at the later stage of the expansion stroke. As the reducing component supply means, combustion is performed at a high EGR rate, combustion is performed at a rich air-fuel ratio, low-temperature combustion is performed, the intake air amount is reduced, and sub-injection is performed from the late stage of the exhaust stroke to the early stage of the intake stroke. Examples include performing (bi-rubber injection) and performing sub-injection (after-injection) in the early stage of the expansion stroke.
HC供給手段によれば、燃費の悪化を抑制しつつ比較的多い量の還元剤をNOx触媒に供給することができる。しかしながら、HC供給手段によって供給されるHCは比較的重質であり、NOx触媒における酸化還元反応の速度が遅く、反応性が低い。一方、還元成分供給手段によって供給される還元成分はCOやH2や軽質なHC等であり、これらはNOx触媒において酸化還元反応の速度が速く、反応性が高い。しかしながら、還元成分供給手段によって還元成分を供給する場合、燃費やドライバビリティへの影響を抑制しつつ大量の還元剤を供給することが難しい。 According to the HC supply means, it is possible to supply a relatively large amount of reducing agent to the NOx catalyst while suppressing deterioration of fuel consumption. However, HC supplied by the HC supply means is relatively heavy, and the oxidation-reduction reaction rate in the NOx catalyst is slow and the reactivity is low. On the other hand, the reducing component supplied by the reducing component supply means is CO, H 2 and lighter HC, etc., these fast rate of oxidation-reduction reaction in the NOx catalyst, is highly reactive. However, when the reducing component is supplied by the reducing component supply means, it is difficult to supply a large amount of reducing agent while suppressing the influence on fuel consumption and drivability.
ここで、NOx触媒におけるHCの反応性に影響する条件としては、NOx触媒におけるHCの反応環境に係る条件と、NOx触媒自身の状態に係る条件とが考えられる。前者のHCの反応環境に係る条件としては、NOx触媒の温度や、NOx触媒を通過する排気の流量等を挙げることができる。例えば、NOx触媒の温度が低い場合、HCの反応性は低下する。また、NOx触媒を通過する排気の流量が多い場合、NOx触媒におけるHCの反応時間が短くなるので、反応性の低いHCではNOx触媒において十分に反応できなくなる。本発明においては、このようなNOx触媒におけるHCの反応環境に係る条件に基づいて、「NOx触媒におけるHCの反応性を低下させる条件」が成立しているか否かを判断する。 Here, as conditions affecting the reactivity of HC in the NOx catalyst, conditions relating to the reaction environment of HC in the NOx catalyst and conditions relating to the state of the NOx catalyst itself can be considered. Examples of the conditions relating to the former HC reaction environment include the temperature of the NOx catalyst, the flow rate of exhaust gas passing through the NOx catalyst, and the like. For example, when the temperature of the NOx catalyst is low, the reactivity of HC decreases. Further, when the flow rate of the exhaust gas passing through the NOx catalyst is large, the reaction time of HC in the NOx catalyst is shortened, so that the HC having low reactivity cannot sufficiently react in the NOx catalyst. In the present invention, it is determined whether or not the “condition for reducing the reactivity of HC in the NOx catalyst” is satisfied based on the condition relating to the reaction environment of HC in the NOx catalyst.
更に、後者のNOx触媒自身の状態に係る条件としては、NOx触媒の経時的な性能劣化等を挙げることができる。例えば、NOx触媒の劣化によりNOx触媒の酸化能が低下している場合、NOx触媒から流出する排気中のNOx量や未反応HC量が想定よりも多くなる。また、NOx触媒の劣化に起因してNOx触媒に供給したHCが十分に反応していない場合、NOx触媒下流に空燃比センサを配置して排気の空燃比を測定すると、想定よりもリーン側の値が測定されることが判っている。本発明においては、このようなNOx触媒の自身の状態を反映する現象に基づいて、「NOx触媒におけるHCの反応性が低下していること」を検知する。 Furthermore, examples of the condition relating to the state of the latter NOx catalyst itself include performance deterioration of the NOx catalyst over time. For example, when the oxidation ability of the NOx catalyst is reduced due to deterioration of the NOx catalyst, the amount of NOx in the exhaust gas flowing out from the NOx catalyst and the amount of unreacted HC are larger than expected. In addition, when the HC supplied to the NOx catalyst is not sufficiently reacted due to the deterioration of the NOx catalyst, an air-fuel ratio sensor is arranged downstream of the NOx catalyst and the air-fuel ratio of the exhaust is measured. The value is known to be measured. In the present invention, based on such a phenomenon reflecting the state of the NOx catalyst itself, it is detected that “the reactivity of HC in the NOx catalyst is reduced”.
本発明においては、NOx触媒におけるHCの反応性を低下させる条件が成立していると判断された場合、及び/又は、NOx触媒におけるHCの反応性が低下していることを検知した場合、このようなHCの反応性が低くなる諸条件が成立していないと判断される通常時と比較して、NOx還元処理において、NOx触媒に供給するHC及び還元成分の総量に対する還元成分の比率を高くする、又は、NOx触媒に供給する還元成分の量を多くする。ここで、HCの反応性が低くなる条件下でのNOx還元処理においてHC供給手段によって供給されるHCの量は、通常時と比較して少なくしても良いし、変化させなくても良い。還元成分の量の増加分に応じてHCの量を減少させることによって、NOx還元処理においてNOx触媒に供給される全還元剤量が変化しないようにしても良い。この場合、全還元剤量に対する還元成分の比率が通常時より高くされることを意味する。また、通常時のNOx還元処理においては全還元剤量をHCによって供給しても良いし、通常時においてもHC供給手段及び還元成分供給手段の両方によって還元剤を供給し、HCの
反応性が低い条件下では還元成分の量又は比率を増やすようにしても良い。
In the present invention, when it is determined that the condition for reducing the reactivity of HC in the NOx catalyst is satisfied and / or when it is detected that the reactivity of HC in the NOx catalyst is lowered, In the NOx reduction treatment, the ratio of the reducing component to the total amount of HC and reducing components supplied to the NOx catalyst is increased in comparison with the normal time when it is determined that various conditions for reducing the reactivity of HC are not satisfied. Or increasing the amount of reducing component supplied to the NOx catalyst. Here, the amount of HC supplied by the HC supply means in the NOx reduction process under the condition where the reactivity of HC is low may be smaller than that in the normal state or may not be changed. The total amount of reducing agent supplied to the NOx catalyst in the NOx reduction process may not be changed by decreasing the amount of HC according to the increase in the amount of reducing component. In this case, it means that the ratio of the reducing component to the total amount of reducing agent is made higher than usual. Further, in the normal NOx reduction treatment, the total amount of reducing agent may be supplied by HC, and even during normal time, the reducing agent is supplied by both the HC supply means and the reducing component supply means, and the reactivity of HC is improved. You may make it increase the quantity or ratio of a reducing component on low conditions.
これにより、HCの反応性が低い条件下においても、高い反応性によって好適に酸化還元反応可能なCOやH2や軽質なHC等の還元成分を主体とする還元剤をNOx触媒に供給することによって、好適にNOx還元処理を実行することができ、NOx触媒のNOx浄化率を高めることが可能となる。また、HCの反応性が十分高い条件下では、HCを主体とする還元剤をNOx触媒に供給することによって、燃費への影響を抑えつつNOx還元処理を実行することもできる。 As a result, a reducing agent mainly composed of reducing components such as CO, H 2 and light HC, which can be suitably oxidized / reduced by high reactivity even under low HC reactivity, is supplied to the NOx catalyst. Thus, the NOx reduction process can be suitably executed, and the NOx purification rate of the NOx catalyst can be increased. Further, under a condition where the reactivity of HC is sufficiently high, the NOx reduction process can be executed while suppressing the influence on fuel consumption by supplying a reducing agent mainly composed of HC to the NOx catalyst.
本発明において、NOx還元手段は、前記所定の条件の成立に起因する前記NOx触媒におけるHCの反応性の低下の度合が大きいほど、前記還元成分の比率をより高くする、又は、前記還元成分の量をより多くするようにしても良い。或いは、NOx還元手段は、前記検知された前記NOx触媒におけるHCの反応性の低下の度合が大きいほど、前記還元成分の比率をより高くする、又は、前記還元成分の量をより多くするようにしても良い。 In the present invention, the NOx reduction means increases the ratio of the reducing component as the degree of decrease in the reactivity of HC in the NOx catalyst due to the establishment of the predetermined condition, or increases the ratio of the reducing component. The amount may be increased. Alternatively, the NOx reduction means increases the ratio of the reducing component or increases the amount of the reducing component as the degree of the decrease in the reactivity of HC in the detected NOx catalyst increases. May be.
ここで、「前記所定の条件の成立に起因するNOx触媒におけるHCの反応性の低下の度合が大きい」とは、上述したNOx触媒におけるHCの反応環境に係る条件が、NOx触媒におけるHCの反応性をより低下させるような条件として成立していることを意味する。例えば、NOx触媒の温度が低いほど、NOx触媒におけるHCの反応性はより低下する。また、NOx触媒を通過する排気の流量が多いほど、NOx触媒におけるHCの反応時間はより短くなり、NOx触媒においてHCはより反応しにくくなる。従って、これらの例では、NOx触媒の温度がより低いほど、又は、NOx触媒を通過する排気の流量がより多いほど、還元成分の比率又は量をより一層増加させる。 Here, “the degree of reduction in the reactivity of HC in the NOx catalyst due to the establishment of the predetermined condition is large” means that the condition relating to the reaction environment of HC in the NOx catalyst described above is the reaction of HC in the NOx catalyst. It means that it is satisfied as a condition that lowers the performance. For example, the lower the temperature of the NOx catalyst, the lower the reactivity of HC in the NOx catalyst. Further, as the flow rate of the exhaust gas passing through the NOx catalyst increases, the reaction time of HC in the NOx catalyst becomes shorter, and HC becomes more difficult to react in the NOx catalyst. Therefore, in these examples, the lower the temperature of the NOx catalyst or the higher the flow rate of the exhaust gas passing through the NOx catalyst, the more the ratio or amount of the reducing component is increased.
また、「前記検知された前記NOx触媒におけるHCの反応性の低下の度合が大きい」とは、上述したNOx触媒自身の状態に係る条件が、NOx触媒におけるHCの反応性をより低下させるような条件として成立していることを意味する。上記のように、NOx触媒が劣化によってその酸化還元能力が低下するほど、HCの反応性はより低下する。上記のように、NOx触媒の劣化はNOx触媒出ガス中のNOx量や未反応HC量に基づいて検知することができる。従って、この例では、NOx触媒出ガス中のNOx量や未反応HC量が想定よりもより多いほど、還元成分の比率又は量をより一層増加させる。 In addition, “the degree of decrease in the reactivity of HC in the detected NOx catalyst is large” means that the condition relating to the state of the NOx catalyst itself further reduces the reactivity of HC in the NOx catalyst. It means that it is satisfied as a condition. As described above, the reactivity of HC decreases as the NOx catalyst decreases in its redox capacity due to deterioration. As described above, the deterioration of the NOx catalyst can be detected based on the NOx amount in the NOx catalyst output gas and the unreacted HC amount. Therefore, in this example, as the amount of NOx and the amount of unreacted HC in the NOx catalyst output gas is larger than expected, the ratio or amount of the reducing component is further increased.
これにより、NOx触媒におけるHCの反応性がより低い条件下においても、NOx還元処理を好適に実行することができ、NOx触媒のNOx浄化率を高めることが可能となる。 As a result, the NOx reduction treatment can be suitably executed even under conditions where the reactivity of HC in the NOx catalyst is lower, and the NOx purification rate of the NOx catalyst can be increased.
本発明においては、前記NOx触媒の温度を取得する触媒温度取得手段を更に備え、前記NOx還元手段は、前記触媒温度取得手段によって取得される前記NOx触媒の温度が所定の基準温度より低い場合に、前記NOx触媒におけるHCの反応性を低下させる条件が成立していると判断することができる。 In the present invention, it further comprises catalyst temperature acquisition means for acquiring the temperature of the NOx catalyst, and the NOx reduction means is provided when the temperature of the NOx catalyst acquired by the catalyst temperature acquisition means is lower than a predetermined reference temperature. Therefore, it can be determined that a condition for reducing the reactivity of HC in the NOx catalyst is satisfied.
上述のように、NOx触媒の温度はNOx触媒におけるHCの反応性に影響を与え、NOx触媒の温度が低いほどHCの反応性が低下する傾向がある。上記構成によれば、NOx触媒の温度が所定の基準温度より低い場合に、還元成分供給手段によって供給される還元成分の量又は比率が増加する。還元成分供給手段によって供給される還元成分は、気体又はHC供給手段によって供給されるHCより軽質のHCであり、触媒温度が低い条件下でも高い反応性で酸化還元反応可能である。従って、触媒温度が低い条件下においても好適にNOx還元処理を実行することが可能になる。 As described above, the temperature of the NOx catalyst affects the reactivity of HC in the NOx catalyst, and the reactivity of HC tends to decrease as the temperature of the NOx catalyst decreases. According to the above configuration, when the temperature of the NOx catalyst is lower than the predetermined reference temperature, the amount or ratio of the reducing component supplied by the reducing component supply means increases. The reducing component supplied by the reducing component supply means is HC lighter than the gas or HC supplied by the HC supply means, and can perform oxidation-reduction reaction with high reactivity even under conditions where the catalyst temperature is low. Therefore, the NOx reduction treatment can be suitably executed even under conditions where the catalyst temperature is low.
ここで、基準温度とは、NOx還元処理の実行時に、還元成分供給手段による還元成分の量又は比率を、通常時の量又は比率に設定して、NOx触媒に還元剤を供給し、所定の目標NOx浄化率を達成することができるようなNOx触媒の温度の、下限値に基づいて定められる。 Here, the reference temperature refers to the amount or ratio of the reducing component supplied by the reducing component supply means at the time of execution of the NOx reduction process, set to a normal amount or ratio, supplies the reducing agent to the NOx catalyst, It is determined based on the lower limit value of the temperature of the NOx catalyst that can achieve the target NOx purification rate.
上記構成において、最も簡単には、NOx還元処理における還元剤の供給に際して、NOx触媒の温度が基準温度より低いか否かによって、還元成分の量又は比率が異なる2通りの供給パターンを切り替えることができる。 In the above configuration, most simply, when supplying the reducing agent in the NOx reduction treatment, two supply patterns having different amounts or ratios of reducing components may be switched depending on whether or not the temperature of the NOx catalyst is lower than the reference temperature. it can.
また、上記構成において、前記NOx還元手段は、前記触媒温度取得手段によって取得される前記NOx触媒の温度が低いほど、前記所定の条件の成立に起因する前記NOx触媒におけるHCの反応性の低下の度合が大きいと判断して、前記還元成分の比率をより高くする、又は、前記還元成分の量をより多くするようにしても良い。 In the above configuration, the NOx reduction means reduces the reactivity of HC in the NOx catalyst due to the establishment of the predetermined condition as the temperature of the NOx catalyst acquired by the catalyst temperature acquisition means decreases. It may be determined that the degree is large, and the ratio of the reducing component may be increased, or the amount of the reducing component may be increased.
この場合、NOx触媒の温度に対して還元成分の量又は比率を連続的に変化させても良いし、段階的に変化させても良い。これにより、NOx触媒の温度とNOx触媒におけるHCの反応性との関係をより精密に反映させた還元剤の供給を行うことができ、HCの反応性が低い条件下においても好適にNOx還元処理を実行することが可能となる。 In this case, the amount or ratio of the reducing component may be continuously changed with respect to the temperature of the NOx catalyst, or may be changed stepwise. As a result, it is possible to supply a reducing agent that more accurately reflects the relationship between the temperature of the NOx catalyst and the reactivity of HC in the NOx catalyst, and the NOx reduction treatment is suitably performed even under conditions where the reactivity of HC is low. Can be executed.
本発明においては、前記NOx触媒を通過する排気の流量を取得する触媒通過ガス量取得手段を更に備え、前記NOx還元手段は、前記触媒通過ガス量取得手段によって取得される前記NOx触媒を通過する排気の流量が所定の基準流量より多い場合に、前記NOx触媒におけるHCの反応性を低下させる条件が成立していると判断することができる。 The present invention further includes a catalyst passing gas amount acquisition means for acquiring a flow rate of the exhaust gas passing through the NOx catalyst, and the NOx reduction means passes through the NOx catalyst acquired by the catalyst passage gas amount acquisition means. When the exhaust gas flow rate is higher than a predetermined reference flow rate, it can be determined that the condition for reducing the reactivity of HC in the NOx catalyst is satisfied.
上述のように、NOx触媒を通過する排気の流量はNOx触媒におけるHCの反応性に影響を与え、NOx触媒を通過する排気の流量が多いほどHCの反応性が低下する傾向がある。上記構成によれば、NOx触媒を通過する排気の流量が所定の基準流量より多い場合に、還元成分供給手段によって供給される還元成分の量又は比率が増加する。還元成分供給手段によって供給される還元成分は、気体又はHC供給手段によって供給されるHCより軽質のHCであり、NOx触媒における反応時間が短くても十分に酸化還元反応をすることが可能である。従って、触媒通過排気量が多い条件下においても好適にNOx還元処理を実行することが可能になる。 As described above, the flow rate of exhaust gas that passes through the NOx catalyst affects the reactivity of HC in the NOx catalyst, and the reactivity of HC tends to decrease as the flow rate of exhaust gas that passes through the NOx catalyst increases. According to the above configuration, when the flow rate of the exhaust gas passing through the NOx catalyst is higher than the predetermined reference flow rate, the amount or ratio of the reducing component supplied by the reducing component supply means increases. The reducing component supplied by the reducing component supply means is HC lighter than the gas or HC supplied by the HC supply means, and can sufficiently perform a redox reaction even if the reaction time in the NOx catalyst is short. . Therefore, the NOx reduction process can be suitably executed even under conditions where the catalyst passage exhaust amount is large.
ここで、基準流量とは、NOx還元処理の実行時に、還元成分供給手段による還元成分の量又は比率を、通常時の量又は比率に設定して、NOx触媒に還元剤を供給し、所定の目標NOx浄化率を達成することができるようなNOx触媒を通過する排気の流量の、上限値に基づいて定められる。 Here, the reference flow rate means that when the NOx reduction process is performed, the amount or ratio of the reducing component by the reducing component supply means is set to the normal amount or ratio, the reducing agent is supplied to the NOx catalyst, It is determined based on the upper limit value of the flow rate of the exhaust gas that passes through the NOx catalyst so that the target NOx purification rate can be achieved.
上記構成において、最も簡単には、NOx還元処理における還元剤の供給に際して、NOx触媒を通過する排気の流量が基準流量より多いか否かによって、還元成分の量又は比率が異なる2通りの供給パターンを切り替えることができる。 In the above configuration, most simply, when supplying the reducing agent in the NOx reduction treatment, there are two supply patterns in which the amount or ratio of the reducing component differs depending on whether or not the flow rate of the exhaust gas passing through the NOx catalyst is larger than the reference flow rate. Can be switched.
また、上記構成において、前記NOx還元手段は、前記吸入空気量取得手段によって取得される吸入空気量がより多いほど、前記所定の条件に起因する前記NOx触媒におけるHCの反応性の低下の度合が大きいと判断し、前記前記還元成分の比率をより高くする、又は、前記還元成分の量をより多くするようにしても良い。 In the above-described configuration, the NOx reduction means has a lower degree of HC reactivity in the NOx catalyst due to the predetermined condition as the intake air quantity acquired by the intake air quantity acquisition means is larger. It may be determined that the ratio is large and the ratio of the reducing component is increased or the amount of the reducing component is increased.
この場合、NOx触媒を通過する排気の流量に対して還元成分の量又は比率を連続的に変化させても良いし、段階的に変化させても良い。これにより、NOx触媒を通過する排気の流量とNOx触媒におけるHCの反応性との関係をより精密に反映させた還元剤の供
給を行うことができ、HCの反応性が低い条件下においても好適にNOx還元処理を実行することが可能となる。
In this case, the amount or ratio of the reducing component may be continuously changed with respect to the flow rate of the exhaust gas passing through the NOx catalyst, or may be changed stepwise. As a result, it is possible to supply a reducing agent that more accurately reflects the relationship between the flow rate of exhaust gas passing through the NOx catalyst and the reactivity of HC in the NOx catalyst, which is also suitable under conditions where the reactivity of HC is low. In addition, the NOx reduction process can be executed.
本発明においては、前記NOx触媒から流出する排気中のNOxの量を取得するNOx量取得手段を更に備え、前記NOx還元手段は、前記NOx量取得手段によって取得されるNOx量が所定の基準量を超えた場合に、前記NOx触媒におけるHCの反応性が低下していることを検知するようにしても良い。 The present invention further includes NOx amount acquisition means for acquiring the amount of NOx in the exhaust gas flowing out from the NOx catalyst, wherein the NOx reduction means is configured such that the NOx amount acquired by the NOx amount acquisition means is a predetermined reference amount. It may be detected that the reactivity of HC in the NOx catalyst is reduced.
上述のように、NOx触媒自身の劣化によってその酸化還元能力が低下していると、例えNOx触媒におけるHCの反応環境が良好な条件であっても、HCが好適に反応しにくくなり、結果としてNOx浄化率が低下する。そのため、NOx触媒の性能が劣化している場合、NOx触媒から流出する排気中のNOxの量が想定よりも多くなる。上記構成によれば、NOx触媒から流出する排気中のNOxの量が所定の基準量より多い場合に、還元成分供給手段によって供給される還元成分の量又は比率が増加する。還元成分供給手段によって供給される還元成分はHC供給手段によって供給されるHCよりも反応性が高いので、NOx触媒が劣化していてもNOx触媒において好適に反応することができる。従って、NOx触媒が劣化している条件下においても好適にNOx還元処理を実行することが可能になる。 As described above, if the oxidation / reduction ability of the NOx catalyst itself is deteriorated, even if the reaction environment of HC in the NOx catalyst is good, it becomes difficult for HC to react appropriately. The NOx purification rate decreases. Therefore, when the performance of the NOx catalyst is deteriorated, the amount of NOx in the exhaust gas flowing out from the NOx catalyst becomes larger than expected. According to the above configuration, when the amount of NOx in the exhaust gas flowing out from the NOx catalyst is larger than the predetermined reference amount, the amount or ratio of the reducing component supplied by the reducing component supply means increases. Since the reducing component supplied by the reducing component supply means is more reactive than the HC supplied by the HC supply means, even if the NOx catalyst is deteriorated, it can react suitably in the NOx catalyst. Therefore, the NOx reduction process can be suitably executed even under conditions where the NOx catalyst is deteriorated.
ここで、基準量とは、NOx触媒に性能劣化が無いと仮定した時に想定されるNOx触媒出ガス中のNOxの量に基づいて定められる。この基準量は運転条件毎に定めるようにしても良い。 Here, the reference amount is determined based on the amount of NOx in the NOx catalyst exit gas assumed when the NOx catalyst is assumed to have no performance deterioration. This reference amount may be determined for each operating condition.
上記構成において、最も簡単には、NOx還元処理における還元剤の供給に際して、NOx触媒から流出する排気中のNOxの量が基準量より多いか否かによって、還元成分の量又は比率が異なる2通りの供給パターンを切り替えることができる。 In the above configuration, in the simplest case, when the reducing agent is supplied in the NOx reduction treatment, the amount or ratio of the reducing component varies depending on whether the amount of NOx in the exhaust gas flowing out from the NOx catalyst is larger than the reference amount. The supply pattern can be switched.
また、上記構成において、前記NOx還元手段は、前記NOx量取得手段によって取得されるNOx量がより多いほど、前記検知された前記NOx触媒におけるHCの反応性の低下の度合が大きいと判断し、前記還元成分の比率をより高くする、又は、前記還元成分の量をより多くするようにしても良い。 Further, in the above configuration, the NOx reduction means determines that the greater the amount of NOx acquired by the NOx amount acquisition means, the greater the degree of decrease in HC reactivity in the detected NOx catalyst, The ratio of the reducing component may be increased, or the amount of the reducing component may be increased.
この場合、NOx触媒から流出する排気中のNOx量に対して還元成分の量又は比率を連続的に変化させても良いし、段階的に変化させても良い。これにより、NOx触媒の劣化度合とNOx触媒におけるHCの反応性との関係をより精密に反映させた還元剤の供給を行うことができ、HCの反応性が低い条件下においても好適にNOx還元処理を実行することが可能となる。 In this case, the amount or ratio of the reducing component may be continuously changed with respect to the NOx amount in the exhaust gas flowing out from the NOx catalyst, or may be changed stepwise. As a result, it is possible to supply a reducing agent that more accurately reflects the relationship between the degree of deterioration of the NOx catalyst and the reactivity of HC in the NOx catalyst, and it is possible to reduce NOx suitably even under conditions where the reactivity of HC is low. Processing can be executed.
本発明においては、前記NOx触媒から流出する排気の空燃比を測定する空燃比センサを更に備え、前記NOx還元手段は、前記空燃比センサによって測定される排気の空燃比が所定の基準値よりリーン側の値である場合に、前記NOx触媒におけるHCの反応性が低下していることを検知するようにしても良い。 The present invention further includes an air-fuel ratio sensor for measuring an air-fuel ratio of the exhaust gas flowing out from the NOx catalyst, wherein the NOx reduction means is configured such that the air-fuel ratio of the exhaust gas measured by the air-fuel ratio sensor is leaner than a predetermined reference value. If the value is on the side, it may be detected that the reactivity of HC in the NOx catalyst is reduced.
上述のように、NOx触媒の性能が劣化している場合、NOx触媒においてHCが反応しにくくなるので、NOx触媒に供給されたHCが未反応のままNOx触媒から流出することがある。このような場合、NOx触媒の下流側に配置された空燃比センサは、想定よりリーン側の値を示すことが判っている。例えば、通常NOx還元処理においてリッチスパイクを実行した場合、空燃比センサによる測定値はストイキよりもリッチな空燃比となるはずだが、NOx触媒が劣化している場合、リッチスパイクを行ってもストイキよりもリーンな空燃比が測定される場合がある。 As described above, when the performance of the NOx catalyst is deteriorated, HC hardly reacts in the NOx catalyst, so that HC supplied to the NOx catalyst may flow out of the NOx catalyst without being reacted. In such a case, it is known that the air-fuel ratio sensor arranged on the downstream side of the NOx catalyst shows a leaner value than expected. For example, when a rich spike is executed in the normal NOx reduction process, the measured value by the air-fuel ratio sensor should be an air-fuel ratio that is richer than stoichiometric. However, if the NOx catalyst is deteriorated, even if the rich spike is performed, Even lean air-fuel ratios may be measured.
上記構成によれば、NOx触媒下流の空燃比センサによって測定される排気の空燃比が所定の基準値よりリーン側の値である場合に、還元成分供給手段によって供給される還元成分の量又は比率が増加する。還元成分供給手段によって供給される還元成分はHC供給手段によって供給されるHCよりも反応性が高いので、NOx触媒が劣化していてもNOx触媒において好適に反応することができる。従って、NOx触媒が劣化している条件下においても好適にNOx還元処理を実行することが可能になる。 According to the above configuration, when the air-fuel ratio of the exhaust gas measured by the air-fuel ratio sensor downstream of the NOx catalyst is a value leaner than the predetermined reference value, the amount or ratio of the reducing component supplied by the reducing component supply means Will increase. Since the reducing component supplied by the reducing component supply means is more reactive than the HC supplied by the HC supply means, even if the NOx catalyst is deteriorated, it can react suitably in the NOx catalyst. Therefore, the NOx reduction process can be suitably executed even under conditions where the NOx catalyst is deteriorated.
ここで、基準値とは、NOx触媒に性能劣化が無いと仮定した時に想定されるNOx触媒下流側における排気の空燃比の測定値に基づいて定められる。 Here, the reference value is determined based on the measured value of the air-fuel ratio of the exhaust gas on the downstream side of the NOx catalyst, which is assumed when the NOx catalyst is assumed to have no performance deterioration.
上記構成において、最も簡単には、NOx還元処理における還元剤の供給に際して、NOx触媒下流側の排気の空燃比の測定値が基準値よりリーン側の値であるか否かによって、還元成分の量又は比率が異なる2通りの供給パターンを切り替えることができる。 In the above configuration, most simply, when supplying the reducing agent in the NOx reduction treatment, the amount of reducing component depends on whether the measured value of the air-fuel ratio of the exhaust downstream of the NOx catalyst is a value leaner than the reference value. Alternatively, two supply patterns having different ratios can be switched.
また、上記構成において、前記NOx還元手段は、前記空燃比センサによって取得される空燃比がよりリーンであるほど、前記検知された前記NOx触媒におけるHCの反応性の低下の度合が大きいと判断し、前記還元成分の比率をより高くする、又は、前記還元成分の量をより多くするようにしても良い。 In the above configuration, the NOx reduction means determines that the leaner the air-fuel ratio acquired by the air-fuel ratio sensor, the greater the degree of decrease in HC reactivity in the detected NOx catalyst. The ratio of the reducing component may be increased, or the amount of the reducing component may be increased.
この場合、NOx触媒下流側の空燃比センサによって測定される排気の空燃比に対して還元成分の量又は比率を連続的に変化させても良いし、段階的に変化させても良い。これにより、NOx触媒の劣化度合とNOx触媒におけるHCの反応性との関係をより精密に反映させた還元剤の供給を行うことができ、HCの反応性が低い条件下においても好適にNOx還元処理を実行することが可能となる。 In this case, the amount or ratio of the reducing component may be continuously changed with respect to the air-fuel ratio of the exhaust measured by the air-fuel ratio sensor downstream of the NOx catalyst, or may be changed stepwise. As a result, it is possible to supply a reducing agent that more accurately reflects the relationship between the degree of deterioration of the NOx catalyst and the reactivity of HC in the NOx catalyst, and it is possible to reduce NOx suitably even under conditions where the reactivity of HC is low. Processing can be executed.
ここで、前記NOx触媒に流入する排気の温度を取得する排気温度取得手段を更に備え、前記NOx還元手段は、前記排気温度取得手段によって取得される排気の温度が所定の基準排気温度より高い場合、前記HC供給手段によるHCの供給及び前記還元成分供給手段による前記還元成分の供給を行わないようにしても良い。 Here, the exhaust gas temperature acquisition means for acquiring the temperature of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst is further provided, and the NOx reduction means is configured such that the exhaust gas temperature acquired by the exhaust gas temperature acquisition means is higher than a predetermined reference exhaust gas temperature. The supply of HC by the HC supply unit and the supply of the reducing component by the reducing component supply unit may not be performed.
これは、流入する排気の温度が高温の状態では、NOx触媒はNOxを吸蔵しにくいため、吸蔵されたNOxをNOx触媒から放出させて還元浄化するためのNOx還元処理をそもそも実行する必要性が低い。そのため、このような時には、NOx触媒下流側の空燃比センサによって測定される空燃比が想定よりもリーン側であったとしても、還元成分供給手段による還元成分の供給量又は比率を増加させることを行わないようにしても良い。このようにしても、NOx浄化率が低下する虞は少ない。また、還元成分の供給量が増加すると燃費性能に影響する可能性があるので、無駄な還元成分の増加を抑制することで燃費の悪化を抑制することもできる。 This is because, when the temperature of the inflowing exhaust gas is high, the NOx catalyst is difficult to store NOx. Therefore, it is necessary to perform NOx reduction treatment for releasing and storing the stored NOx from the NOx catalyst in the first place. Low. Therefore, in such a case, even if the air-fuel ratio measured by the air-fuel ratio sensor downstream of the NOx catalyst is leaner than expected, it is necessary to increase the supply amount or ratio of the reducing component by the reducing component supply means. It may not be performed. Even if it does in this way, there is little possibility that a NOx purification rate will fall. Further, since an increase in the supply amount of the reducing component may affect the fuel consumption performance, the deterioration of the fuel consumption can be suppressed by suppressing the increase in the useless reducing component.
本発明により、NOx触媒におけるHCの反応性が低い条件下においても、NOx還元処理を好適に実行することができ、NOx触媒のNOx浄化率を高めることが可能になる。 According to the present invention, the NOx reduction treatment can be suitably executed even under conditions where the HC reactivity in the NOx catalyst is low, and the NOx purification rate of the NOx catalyst can be increased.
以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。本実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に記載がない限りは、発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。 The best mode for carrying out the present invention will be exemplarily described in detail below with reference to the drawings. The dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the component parts described in the present embodiment are not intended to limit the technical scope of the invention only to those unless otherwise specified.
図1は、本実施例に係る内燃機関の排気浄化装置を適用する内燃機関とその吸気系及び排気系の概略構成を模式的に示す概念図である。内燃機関1は4つの気筒49を備えたディーゼルエンジンである。各気筒49には筒内に燃料を噴射供給するインジェクタ29が備えられている。各気筒49は不図示の吸気ポートを介して吸気マニホールド17に連通している。吸気マニホールド17には吸気通路42が接続されている。また、各気筒49は不図示の排気ポートを介して排気マニホールド18に連通している。排気マニホールド18には排気通路43が接続されている。排気マニホールド18には、排気中に燃料を添加する燃料添加弁19が設けられている。
FIG. 1 is a conceptual diagram schematically showing the schematic configuration of an internal combustion engine to which the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to this embodiment is applied, and its intake system and exhaust system. The
排気通路43と吸気通路42とはEGR通路15によって連通している。EGR通路15を介して内燃機関1からの排気の一部がEGRガスとして吸気通路42に流入する。EGR通路15にはEGRガス量を調節するEGR弁14が配置されている。吸気通路42には吸入空気量を調節する吸気絞り弁22及び吸入空気量を測定するエアフローメータ7が設けられている。また、排気通路43には吸蔵還元型のNOx触媒41が設けられている。NOx触媒41は、流入する排気の空燃比がリーンの時に排気中のNOxを吸蔵し、流入する排気の空燃比がストイキ又はリッチの時にNOxを放出する。その時、NOx触媒周囲に還元剤が存在すれば、放出したNOxをN2に還元浄化する。NOx触媒41は、排気中の粒子状物質を捕集するフィルタ上に担持されたものであっても良い。NOx触媒41の上流側の排気通路43には、NOx触媒41に流入する排気の温度を測定する排気温度センサ52が設けられている。NOx触媒41の下流側の排気通路43には、NOx触媒41から流出する排気の空燃比を測定する空燃比センサ50と、NOx触媒41から流出する排気中のNOxの量を測定する排気センサ51が設けられている。
The
内燃機関1には内燃機関1の動作を制御するコンピュータであるECU26が併設されている。ECU26にはエアフローメータ7、空燃比センサ50、排気センサ51、排気温度センサ52の他、クランク角度センサやアクセル開度センサ等のセンサ類が接続され、それら各センサの測定データが入力される。また、ECU26にはインジェクタ29、燃料添加弁19、吸気絞り弁22、EGR弁14その他の機器類が接続され、それら各機器の動作を制御する制御信号がECU26から出力される。
The
NOx触媒41によってNOxを還元浄化するためには、NOx触媒41をストイキ又はリッチ雰囲気とするとともに、NOxをN2に還元するために十分な量の還元剤をNOx触媒41に供給する必要がある。本実施例では、NOx触媒41に還元剤を供給する手段として、排気中に未燃燃料(以下HC)を供給する手段(以下、HC供給手段)と、排気中にCO等のHC供給手段によって供給されるHCよりもNOx触媒41における反応性が高い還元成分を供給する手段(以下、CO供給手段)と、を有する。
To reduce and purify NOx by the
本実施例のHC供給手段は、燃料添加弁19によってNOx触媒41より上流側の排気通路43にHCを添加すること、膨張行程後期に副噴射(ポスト噴射)を行うこと、の少なくとも何れかである。
The HC supply means of the present embodiment is at least one of adding HC to the
HC供給手段によって排気中に供給されたHCは、排気とともにNOx触媒41に流入する。NOx触媒41に流入したHCは、NOx触媒41に吸着し、気化してから酸化還元反応する。このHCは分解が進んでいないため比較的重質で、NOx触媒41における吸着及び気化のプロセスの速度が遅く、NOx触媒41における反応性は低い。
The HC supplied into the exhaust gas by the HC supply means flows into the
従って、NOx触媒41の温度が低く触媒活性が低い場合や、NOx触媒41を通過する排気の流量が多くNOx触媒41におけるHCの反応時間を十分に確保できない場合等のように、NOx触媒41におけるHCの反応性を低下させるような環境条件が成立している場合や、NOx触媒41の酸化還元性能が劣化している場合のように、NOx触媒4
1自身の状態がHCの酸化還元反応が良好に起こりにくいような条件である場合には、HCはNOx触媒41において酸化還元反応しにくく、NOx還元処理を好適に実行することが困難になる。
Therefore, in the case where the temperature of the
When the state of 1 itself is such that the oxidation-reduction reaction of HC does not occur well, HC hardly undergoes the oxidation-reduction reaction in the
その一方で、HC供給手段によるHCの供給、特に燃料添加弁19による排気中への燃料添加は、内燃機関1の運転状態による量的及び時期的な制限を受けずに実行することができるので、NOx還元処理の要求に応じて大量のHCをNOx触媒41に供給することができる。また、そのように大量のHCの供給を行っても内燃機関1の運転状態や燃費性能への影響が少ない。
On the other hand, the supply of HC by the HC supply means, in particular, the addition of fuel into the exhaust gas by the
本実施例のCO供給手段は、EGR弁14を開弁して高EGR率で燃焼させることや、インジェクタ29による噴射量を増量してリッチ空燃比で燃焼させることや、大量EGRガスを導入して低温燃焼を行うことや、吸気絞り弁22を絞って吸入空気量を減らすことや、排気行程後期から吸気行程初期に副噴射(ビゴム噴射)を行うことや、膨張行程初期に副噴射(アフター噴射)を行うことの、少なくとも何れかである。
The CO supply means of the present embodiment opens the
なお、本実施例では便宜的に「CO供給手段」と称しているが、上述したCO供給手段によって、COの他、H2や、HC供給手段によって供給されるHCよりも軽質なHC等の、HCよりも反応性の高い還元成分も供給される。 In this embodiment, for convenience, it is referred to as “CO supply means”. However, by the above-mentioned CO supply means, in addition to CO, H 2 , HC lighter than HC supplied by the HC supply means, etc. A reducing component having higher reactivity than HC is also supplied.
CO供給手段によって排気中に供給される還元成分は気体分子又は軽質であるため、NOx触媒41に流入すると素早く酸化還元反応可能であり、NOx触媒41における反応性が高い。従って、上述したようなHCの反応性を低下させるような条件が成立している場合やNOx触媒41が劣化している場合のように、NOx触媒41においてHCが良好に反応しにくい状況においても、CO供給手段によって供給されるCOやH2等の反応性の高い還元成分は好適に酸化還元反応可能である。
Since the reducing component supplied into the exhaust gas by the CO supply means is gas molecules or light, when it flows into the
その一方で、CO供給手段によって排気中に還元成分を供給する場合には、リッチ燃焼や高EGR率燃焼等、機関燃焼に関与する制御を行う必要があり、内燃機関1の運転状態への影響や燃費性能への影響を抑制しつつ大量の還元成分を供給することが難しい。
On the other hand, when the reducing component is supplied into the exhaust gas by the CO supply means, it is necessary to perform control related to engine combustion, such as rich combustion or high EGR rate combustion, and the influence on the operating state of the
ここで、NOx触媒41におけるHCの反応性には、NOx触媒41におけるHCの反応環境や、NOx触媒41自身の状態が影響する。
Here, the reactivity of HC in the
NOx触媒41におけるHCの反応性に影響するHCの反応環境としては、NOx触媒41の温度や、NOx触媒41を通過する排気の流量等を挙げることができる。例えば、NOx触媒41の温度が低い場合、NOx触媒41が十分に活性化しなくなり、またHCが気化しにくくなるため、HCの反応性が低下する。また、NOx触媒41を通過する排気の流量が多い場合、NOx触媒41におけるHCの反応時間が短くなるので、反応性の低いHCではNOx触媒41において十分に反応できなくなる。
Examples of the HC reaction environment that affects the reactivity of HC in the
NOx触媒41におけるHCの反応性に影響するNOx触媒41自身の状態としては、NOx触媒41の経時的な性能劣化等を挙げることができる。NOx触媒41の性能劣化によりNOx触媒41の酸化還元能力が低下すると、反応性の低いHCはNOx触媒41において良好に反応できなくなる。
Examples of the state of the
しかしながら、CO供給手段によって供給される還元成分は、HC供給手段によって供給されるHCよりも反応性が高いので、上記のようなHCの反応性が低下する条件下においてもNOx触媒41において良好に酸化還元反応することができる場合がある。従って、NOx還元処理の実行時に、上記のようなHCの反応性が低下する条件が成立している
場合であっても、CO供給手段によって、NOx還元処理に必要な還元剤をNOx触媒41に供給するようにすれば、好適にNOx還元処理を実行することが可能になる。
However, since the reducing component supplied by the CO supply means is more reactive than the HC supplied by the HC supply means, the
そこで、本実施例の排気浄化装置では、NOx還元処理の実行時に、HCの反応性が低下する条件が成立していると判断した場合には、HCの反応性が低下する条件が成立していないと判断される通常時と比較して、NOx還元処理においてNOx触媒41に供給すべき全還元剤量のうちのCO供給手段によって供給される還元成分の比率を高くするようにした。また、NOx触媒41におけるHCの反応性がより低下していると判断される場合には、CO供給手段によって供給される還元成分の比率をより高くするようにした。
Therefore, in the exhaust purification system of this embodiment, when it is determined that the condition for reducing the reactivity of HC is satisfied during the execution of the NOx reduction process, the condition for reducing the reactivity of HC is satisfied. The ratio of the reducing component supplied by the CO supply means out of the total amount of reducing agent to be supplied to the
図2は、このようなNOx触媒41におけるHCの反応性の低下度合と、NOx触媒41に供給される還元剤量のうちの、HC供給手段によって供給されるHCとCO供給手段によって供給される還元成分との比率と、の関係を模式的に表す図である。図2に示すように、NOx触媒41に供給される還元剤量は一定だが、NOx触媒41におけるHCの反応性の低下度合が大きくなるほど、その全還元剤量のうちのCO供給手段によって供給される還元成分(図2ではCOと表記している)の比率を高くする。
FIG. 2 shows the degree of decrease in the reactivity of HC in the
これにより、NOx触媒41におけるHCの反応性が低下している場合であっても、HCよりも反応性の高い還元成分が通常時よりも多くNOx触媒41に供給されるので、NOx触媒41において良好に還元剤が酸化還元反応し、NOx還元処理を好適に実行することが可能になる。
As a result, even when the reactivity of HC in the
なお、図2では、HCの反応性の低下が最も少ない場合にはNOx触媒41に供給する還元剤の全量をHCとしているが、HCの反応性の低下が最も少ない場合においても、CO供給手段によって還元成分を供給するようにしても良い。また、図2に示した例では、NOx触媒41に供給される還元剤の総量を一定として、HCの反応性の低下に伴ってCO供給手段による還元成分の比率を高くしているが、図3に示すように、HCの反応性の低下に伴ってCO供給手段による還元成分の供給量を増加させても良い。この場合、図3に示すように、HCの反応性が低下してもHC供給手段によるHCの供給量を一定に保つようにしても良い。また、より簡単には、NOx触媒41におけるHCの反応性が低下していないと判断される通常時と、低下していると判断される場合とで、2通りの還元剤供給パターンを切り替えるようにしても良い。その場合、例えば、通常時には還元剤としてHC供給手段によるHCのみをNOx触媒41に供給し、反応性低下時には還元剤としてCO供給手段によるCOのみをNOx触媒41に供給しても良い。また、通常時にはHCのみを供給し、反応性低下時にはHC及びCOを供給するようにしても良い。また、通常時も反応性低下時にもHC及びCOを供給するが、反応性低下時には通常時よりもCOの比率を高くするようにしても良い。要は、NOx触媒41におけるHCの反応性が低下していると判断される時に、CO供給手段による反応性の高い還元成分が通常時より多くNOx触媒41に供給されるようにすれば、本発明の効果を得ることができる。
In FIG. 2, the total amount of the reducing agent supplied to the
本実施例では、NOx触媒41におけるHCの反応性が低下しているか否かを、上記のようなHCの反応性に影響し得る条件、すなわち、NOx触媒41におけるHCの反応環境に係る条件やNOx触媒自身の状態に係る条件に基づいて判断する。
In the present embodiment, whether or not the HC reactivity in the
具体的には、NOx触媒41におけるHCの反応性に係る条件として、NOx触媒41の温度や、NOx触媒41を通過する排気の流量に基づいて、NOx触媒41におけるHCの反応性の低下を判断する。
Specifically, as a condition relating to the reactivity of HC in the
また、NOx触媒自身の状態に係る条件としては、NOx触媒41から流出する排気中のNOx量や、NOx触媒41から流出する排気の空燃比の測定値に基づいて、NOx触
媒41におけるHCの反応性の低下を判断する。
The conditions relating to the state of the NOx catalyst itself include the reaction of HC in the
第1の実施例では、NOx触媒41から流出する排気中のNOx量に基づいてNOx触媒41におけるHCの反応性の低下を判断する例について説明する。
In the first embodiment, an example in which a decrease in the reactivity of HC in the
NOx触媒41の性能劣化により酸化還元能力が低下している場合、エミッションが悪化し、NOx触媒41から流出する排気中のNOx量が増加する傾向がある。そこで、排気センサ51によってNOx触媒41から流出するNOxの量を測定し、測定された触媒出ガス中のNOxの量mNが所定の基準量mN0を超えている場合に、NOx触媒41の酸化還元能力が経時変化等の要因で劣化していると判断し、NOx触媒41におけるHCの反応性が低下していると判断する。ここで、所定の基準量mN0は、NOx触媒41の酸化還元能力に劣化が無いと仮定した時に想定されるNOx触媒41出ガス中のNOxの量に基づいて定める。
When the oxidation-reduction capability is reduced due to the performance deterioration of the
そして、NOx還元処理の実行時に、触媒出ガス中のNOx量mNが基準量mN0以下であることが検知され(mN≦mN0)、NOx触媒41におけるHCの反応性が低下していないと判断される場合(以下、通常時)には、NOx触媒41に供給すべき全還元剤量を燃料添加弁19によって供給する。
When the NOx reduction process is performed, it is detected that the NOx amount mN in the catalyst output gas is equal to or less than the reference amount mN0 (mN ≦ mN0), and it is determined that the reactivity of HC in the
また、NOx還元処理の実行時に、触媒出ガス中のNOx量mNが基準量mN0を超えていることが検知され(mN>mN0)、NOx触媒41におけるHCの反応性が低下していると判断された場合には、燃料添加弁19によって供給されるHCの量を通常時の添加量maと比較して少ない量ma’とする(ma’<ma)とともに、インジェクタ29を制御してアフター噴射を実行する。アフター噴射を実行することにより、燃焼室からの排気中に含まれるCO等の反応性の高い還元成分の量が増加する。これにより、NOx触媒41に供給される全還元剤量の内の、HCよりも反応性の高い還元成分(CO、H2、軽質なHC等)の比率が高くなる。これら反応性の高い還元成分がNOx触媒41に供給されることにより、NOx触媒41の酸化還元能力が劣化している場合においても、良好にNOx還元処理を実行することが可能となる。
Further, when the NOx reduction process is executed, it is detected that the NOx amount mN in the catalyst output gas exceeds the reference amount mN0 (mN> mN0), and it is determined that the reactivity of HC in the
以上説明したNOx還元処理における還元剤供給制御について、図4に基づいて説明する。図4は、本実施例の還元剤供給制御ルーチンの実行手順を表すフローチャートである。このルーチンは内燃機関1の稼働中定期的にECU26によって実行される。
The reducing agent supply control in the NOx reduction process described above will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a flowchart showing the execution procedure of the reducing agent supply control routine of this embodiment. This routine is periodically executed by the
ステップS101において、ECU26は、NOx還元処理の実行条件が成立しているか否かを判定する。具体的には、NOx触媒41に吸蔵されたNOx量を内燃機関1の運転履歴等に基づいて推定し、NOx吸蔵量が所定の基準量を越えたと判断された場合に、NOx還元処理の実行条件が成立したと判定する。なお、本実施例では、NOx触媒41に流入する排気の温度が所定の基準温度より高いと判断される場合、例えば内燃機関1が高負荷運転状態の場合には、NOx還元処理の実行条件が成立していないと判定する。これは、NOx触媒41に流入する排気の温度が高い場合には、NOx触媒41にNOxが吸蔵されにくいという性質があるためである。すなわち、NOx触媒41に流入する排気の温度が高い場合には、NOx還元処理を行って還元浄化させる必要があるほどのNOxがNOx触媒41に吸蔵されていないと考えられるため、そのような場合にはNOx還元処理を実行しない。そうすることによって無用なNOx還元処理の実行による燃費の悪化を抑制することができる。ステップS101においてNOx還元処理の実行条件が成立していると判定された場合(Yes)、ECU26はステップS102に進む。ステップS101においてNOx還元処理の実行条件が成立していないと判定された場合(No)、ECU26は本ルーチンを一旦抜ける。
In step S101, the
ステップS102において、ECU26は、NOx触媒41の触媒出ガス中のNOx量mNを取得する。本実施例では、上記のように排気センサ51によって触媒出ガス中のNOx量mNを測定する。
In step S102, the
ステップS103において、ECU26は、ステップS102で取得した触媒出ガス中のNOx量mNが基準量mN0より多いか否かを判定する。触媒出ガス中のNOx量の測定値mNが基準量mN0以下の場合(mN≦mN0、ステップS103:No)、ECU26はステップS104に進む。触媒出ガス中のNOx量の測定値mNが基準量mN0より多い場合(mN>mN0、ステップS103:Yes)、ECU26はステップS105に進む。
In step S103, the
ステップS104において、ECU26は、燃料添加弁19によって添加量maだけ排気燃料添加を行う。
In step S104, the
ステップS105において、ECU26は、燃料添加弁19によって添加量ma’(<ma)だけ排気燃料添加を行うとともに、アフター噴射を実行する。
In step S105, the
図5は、以上の還元剤供給制御を実行した場合のNOx触媒41の触媒出ガス中のNOx量、燃料添加弁19による排気燃料添加量、及びアフター噴射の実施状態の時間変化を模式的に表したタイムチャートである。図5(A)に示すように、触媒出ガス中のNOx量mNが増加して基準量mN0より多くなると、図5(B)に示すように、燃料添加弁19による排気燃料添加量maが減量されてma’とされ、NOx触媒41に供給されるHCの量が減少する。更に、図5(C)に示すように、アフター噴射が実行され、NOx触媒41に供給されるCOの量が増加する。
FIG. 5 schematically shows temporal changes in the NOx amount in the catalyst exhaust gas of the
これにより、NOx触媒41の性能劣化が無い状況では、NOx還元処理におけるNOx触媒41への還元剤の供給は、燃料添加弁19による排気燃料添加のみによって行われる。これにより、燃費の悪化をできるだけ抑制しつつNOx還元処理を行うことができる。また、NOx触媒41の性能劣化が有る状況では、NOx還元処理におけるNOx触媒41への還元剤の供給は、燃料添加弁19による排気燃料添加及びアフター噴射によって行われる。これにより、反応性の高い還元成分がNOx触媒41に供給されるので、NOx触媒41が性能劣化していても好適にNOx還元処理を実行することができ、高いNOx浄化率を維持することが可能となる。
Thus, in a situation where the performance of the
第2の実施例では、NOx触媒41の温度に基づいてNOx触媒41におけるHCの反応性の低下を判断する例について説明する。
In the second embodiment, an example in which a decrease in the reactivity of HC in the
NOx触媒41の温度が低下すると、NOx触媒41の活性が低くなるので、NOx触媒41におけるHCの反応性が低下する傾向がある。そこで、排気温度センサ52によってNOx触媒41に流入する排気の温度を測定し、測定された触媒入ガス温度Tが所定の基準温度T0より低い場合に、NOx触媒41の温度が低く触媒活性が低下していると判断し、NOx触媒41におけるHCの反応性が低下していると判断する。ここで、所定の基準温度T0は、NOx還元処理の実行時に、CO供給手段による還元成分の量又は比率を、HCの反応性が低下していないと判断される通常時の量又は比率に設定して、NOx触媒41に還元剤を供給し、所定の目標NOx浄化率を達成することができるようなNOx触媒41の温度の下限値に基づいて定める。
When the temperature of the
そして、NOx還元処理の実行時に、NOx触媒41の入ガス温度Tが基準温度T0以
上であることが検知され(T≧T0)、NOx触媒41におけるHCの反応性が低下していないと判断される通常時には、燃料添加弁19によって添加量maの排気燃料添加を行うとともに、EGR率がReとなるようにEGR弁14の開度を制御する。
When the NOx reduction process is performed, it is detected that the input gas temperature T of the
また、NOx還元処理の実行時に、NOx触媒41の入ガス温度Tが基準温度T0より低いことが検知され(T<T0)、NOx触媒41におけるHCの反応性が低下していると判断された場合には、燃料添加弁19による排気燃料添加の添加量を通常時の添加量maと比較して少い量ma’とする(ma’<ma)とともに、EGR弁14の開度を通常時よりも開き側にしてEGR率を通常時よりも高いEGR率Re’(>Re)に制御する。EGR率を高くすることにより、燃焼室からの排気中に含まれるCO等の反応性の高い還元成分の量が増加する。これにより、NOx触媒41に供給される全還元剤量の内の、HCよりも反応性の高い還元成分(CO、H2、軽質なHC等)の比率が高くなる。これら反応性の高い還元成分がNOx触媒41に供給されることにより、NOx触媒41の温度が低い場合においても、良好にNOx還元処理を実行することが可能となる。
Further, when the NOx reduction process is executed, it is detected that the input gas temperature T of the
以上説明したNOx還元処理における還元剤供給制御について、図6に基づいて説明する。図6は、本実施例の還元剤供給制御ルーチンの実行手順を表すフローチャートである。このルーチンは内燃機関1の稼働中定期的にECU26によって実行される。
The reducing agent supply control in the NOx reduction process described above will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a flowchart showing the execution procedure of the reducing agent supply control routine of this embodiment. This routine is periodically executed by the
ステップS201において、ECU26は、NOx還元処理の実行条件が成立しているか否かを判定する。これは実施例1の図4で説明したステップS101の内容と同じであるから詳細な説明は割愛する。ステップS201においてNOx還元処理の実行条件が成立していると判定された場合(Yes)、ECU26はステップS202に進む。ステップS201においてNOx還元処理の実行条件が成立していないと判定された場合(No)、ECU26は本ルーチンを一旦抜ける。
In step S201, the
ステップS202において、ECU26は、NOx触媒41の触媒入ガスの温度Tを取得する。本実施例では、上記のように排気温度センサ52によって触媒入りガスの温度Tを測定する。
In step S202, the
ステップS203において、ECU26は、ステップS202で取得した触媒入ガス温度Tが基準温度T0より低いか否かを判定する。触媒入ガス温度の測定値Tが基準温度T0以上である場合(T≧T0、ステップS203:No)、ECU26はステップS204に進む。触媒入ガス温度の測定値Tが基準温度T0より低い場合(T<T0、ステップS203:Yes)、ECU26はステップS205に進む。
In step S203, the
ステップS204において、ECU26は、燃料添加弁19によって添加量maだけ排気燃料添加を行うとともに、EGR率がReとなるようにEGR弁14の開度を制御する。
In step S204, the
ステップS205において、ECU26は、燃料添加弁19によって添加量ma’(<ma)だけ排気燃料添加を行うとともに、EGR率がRe’(>Re)となるようにEGR弁14の開度を制御する。
In step S205, the
図7は、以上の還元剤供給制御を実行した場合のNOx触媒41の触媒入ガス温度、燃料添加弁19による排気燃料添加量、及びEGR率の時間変化を模式的に表したタイムチャートである。図7(A)に示すように、触媒入ガス温度Tが低下して基準温度T0より低くなると、図7(B)に示すように、燃料添加弁19による排気燃料添加量maが減量されてma’とされ、NOx触媒41に供給されるHCの量が減少する。更に、図7(C)に示すように、EGR率Reが増加されてRe’とされ、NOx触媒41に供給される
COの量が増加する。
FIG. 7 is a time chart schematically showing the time variation of the catalyst inlet gas temperature of the
これにより、NOx触媒41の温度が十分に高い状況では、NOx還元処理におけるNOx触媒41への還元剤の供給は、燃料添加弁19による排気燃料添加を主体として行われる。これにより、燃費の悪化をできるだけ抑制しつつNOx還元処理を行うことができる。また、NOx触媒41の温度が低い状況では、NOx還元処理におけるNOx触媒41への還元剤の供給は、燃焼ガスが高EGR率とされることによって燃焼室から排出されるCO等の還元成分を主体として行われる。これにより、反応性の高い還元成分がNOx触媒41に供給されるので、NOx触媒41の温度が低くHCが好適に反応することが困難なほど触媒活性が低下している場合においても好適にNOx還元処理を実行することができ、高いNOx浄化率を維持することが可能となる。
Thus, in a situation where the temperature of the
第3の実施例では、NOx触媒41を通過する排気の流量に基づいてNOx触媒41におけるHCの反応性の低下を判断する例について説明する。
In the third embodiment, an example in which a decrease in the reactivity of HC in the
NOx触媒41を通過する排気の流量が多くなると、NOx触媒41における還元剤の反応時間が短くなるので、特に反応速度が遅いHCの反応性が低下する傾向がある。そこで、エアフローメータ7によって吸入空気量Gaを測定し、測定された吸入空気量Gaが所定の基準量Ga0より多い場合に、NOx触媒41を通過する排気の流量が多く、HCが酸化還元反応するための十分な反応時間が確保できないと判断し、NOx触媒41におけるHCの反応性が低下していると判断する。ここで、所定の基準量Ga0は、NOx還元処理の実行時に、CO供給手段による還元成分の量又は比率を、HCの反応性が低下していないと判断される通常時の量又は比率に設定して、NOx触媒41に還元剤を供給し、所定の目標NOx浄化率を達成することができるような吸入空気量の上限値に基づいて定める。
When the flow rate of the exhaust gas passing through the
そして、NOx還元処理の実行時に、吸入空気量Gaが基準量Ga0以下であることが検知され(Ga≦Ga0)、NOx触媒41におけるHCの反応性が低下していないと判断される通常時には、NOx触媒41に供給すべき全還元剤量を燃料添加弁19によって供給する。
When the NOx reduction process is performed, it is detected that the intake air amount Ga is equal to or less than the reference amount Ga0 (Ga ≦ Ga0), and at the normal time when it is determined that the reactivity of HC in the
また、NOx還元処理の実行時に、吸入空気量Gaが基準量Ga0より多いことが検知され(Ga>Ga0)、NOx触媒41におけるHCの反応性が低下していると判断された場合には、燃料添加弁19による排気燃料添加の添加量を通常時の添加量maと比較して少ない量ma’とする(ma’<ma)とともに、大量EGR導入を行って内燃機関1の燃焼形態を低温燃焼に切り替える。低温燃焼を行うことにより、燃焼室からの排気中に含まれるCO等の反応性の高い還元成分の量が増加する。これにより、NOx触媒41に供給される全還元剤量の内の、HCよりも反応性の高い還元成分(CO、H2、軽質なHC等)の比率が高くなる。これら反応性の高い還元成分がNOx触媒41に供給されることにより、NOx触媒41を通過する排気の流量が多い場合においても、良好にNOx還元処理を実行することが可能となる。
Further, when the NOx reduction process is performed, when it is detected that the intake air amount Ga is larger than the reference amount Ga0 (Ga> Ga0) and it is determined that the reactivity of HC in the
以上説明したNOx還元処理における還元剤供給制御について、図8に基づいて説明する。図8は、本実施例の還元剤供給制御ルーチンの実行手順を表すフローチャートである。このルーチンは内燃機関1の稼働中定期的にECU26によって実行される。
The reducing agent supply control in the NOx reduction process described above will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a flowchart showing the execution procedure of the reducing agent supply control routine of this embodiment. This routine is periodically executed by the
ステップS301において、ECU26は、NOx還元処理の実行条件が成立しているか否かを判定する。これは実施例1の図4で説明したステップS101の内容と同じであるから詳細な説明は割愛する。ステップS301においてNOx還元処理の実行条件が成
立していると判定された場合(Yes)、ECU26はステップS302に進む。ステップS301においてNOx還元処理の実行条件が成立していないと判定された場合(No)、ECU26は本ルーチンを一旦抜ける。
In step S301, the
ステップS302において、ECU26は、吸入空気量Gaを取得する。本実施例では、上記のようにエアフローメータ7によって吸入空気量を測定する。
In step S302, the
ステップS303において、ECU26は、ステップS302において取得した吸入空気量Gaが基準量Ga0より多いか否かを判定する。吸入空気量の測定値Gaが基準量Ga0以下である場合(Ga≦Ga0、ステップS303:No)、ECU26はステップS304に進む。吸入空気量の測定値Gaが基準量Ga0より多い場合(Ga>Ga0、ステップS303:Yes)、ECU26はステップS305に進む。
In step S303, the
ステップS304において、ECU26は、燃料添加弁19によって添加量maだけ排気燃料添加を行う。
In step S <b> 304, the
ステップS305において、ECU26は、燃料添加弁19によって添加量ma’(<ma)だけ排気燃料添加を行うとともに、燃焼形態を低温燃焼に切り替える。
In step S305, the
図9は、以上の還元剤供給制御を実行した場合の吸入空気量、燃料添加弁19による排気燃料添加量、及び低温燃焼の実施状態の時間変化を模式的に表したタイムチャートである。図9(A)に示すように、吸入空気量Gaが増加して基準量Ga0より多くなると、図9(B)に示すように、燃料添加弁19による排気燃料添加量maが減量されてma’とされ、NOx触媒41に供給されるHCの量が減少する。更に、図9(C)に示すように、低温燃焼が行われ、NOx触媒41に供給されるCOの量が増加する。
FIG. 9 is a time chart schematically showing the time variation of the intake air amount, the exhaust fuel addition amount by the
これにより、NOx触媒41を通過する排気の流量がそれほど多くない状況では、NOx還元処理におけるNOx触媒41への還元剤の供給は、燃料添加弁19による排気燃料添加のみによって行われる。これにより、燃費の悪化をできるだけ抑制しつつNOx還元処理を行うことができる。また、NOx触媒41を通過する排気の流量が多い状況では、NOx還元処理におけるNOx触媒41への還元剤の供給は、燃料添加弁19による排気燃料添加及び低温燃焼によって行われる。これにより、反応性の高い還元成分がNOx触媒41に供給されるので、NOx触媒41を通過する排気の流量が多く、NOx触媒41における還元剤の反応時間を十分に確保できない場合においても、好適にNOx還元処理を実行することができ、高いNOx浄化率を維持することが可能となる。
Thus, in a situation where the flow rate of the exhaust gas passing through the
第4の実施例では、NOx触媒41から流出する排気の空燃比に基づいてNOx触媒41におけるHCの反応性の低下を判断する例について説明する。
In the fourth embodiment, an example in which a decrease in the reactivity of HC in the
NOx触媒41の性能劣化により酸化還元能力が低下している場合、NOx触媒41に対してリッチスパイクを実行した時の排気空燃比を、NOx触媒下流に設置した空燃比センサ50によって測定すると、想定よりもリーン側の値が測定されることが判っている。そこで、NOx触媒41に対してリッチスパイクを実行した時にNOx触媒41から流出する排気の空燃比を空燃比センサ50によって測定し、測定された空燃比A/Fがストイキよりもリーン側であった場合に、NOx触媒41の酸化還元能力が経時変化等の要因で劣化していると判断し、NOx触媒41におけるHCの反応性が低下していると判断する。
When the oxidation-reduction capability is reduced due to the performance deterioration of the
そして、NOx還元処理のリッチスパイク実行時に、空燃比センサ50によってストイ
キ又はストイキよりリッチ側の触媒出ガス空燃比が測定され(A/F≦ストイキ)、NOx触媒41におけるHCの反応性が低下していないと判断される通常時には、燃料添加弁19によって添加量maの排気燃料添加を行うとともに、燃料噴射量Qmで燃料噴射を行うようにインジェクタ29を制御する。
Then, during the rich spike execution of the NOx reduction process, the air-fuel ratio sensor 50 measures the stoichiometric or the catalyst exhaust gas air-fuel ratio on the richer side than the stoichiometric (A / F ≦ stoichiometric), and the reactivity of HC in the
また、NOx還元処理のリッチスパイク実行時に、空燃比センサ50によってストイキよりリーン側の触媒出ガスの空燃比が測定され(A/F>ストイキ)、NOx触媒41におけるHCの反応性が低下していると判断された場合には、燃料添加弁19による排気燃料添加の添加量を通常時の添加量maと比較して少ない量ma’とする(ma’<ma)とともに、燃料噴射量を通常時の燃料噴射量Qmよりも多い量Qm’とする(Qm’>Qm)。燃料噴射量が増加されることにより、燃焼室からの排気中に含まれるCO等の反応性の高い還元成分の量が増加する。これにより、NOx触媒41に供給される全還元剤量の内の、HCよりも反応性の高い還元成分(CO、H2、軽質なHC等)の比率が高くなる。これら反応性の高い還元成分がNOx触媒41に供給されることにより、NOx触媒41の酸化還元能力が劣化している場合においても、良好にNOx還元処理を実行することが可能となる。
In addition, when the rich spike of the NOx reduction process is executed, the air-fuel ratio of the catalyst output gas leaner than the stoichiometry is measured by the air-fuel ratio sensor 50 (A / F> stoichi), and the reactivity of HC in the
以上説明したNOx還元処理における還元剤供給制御について、図10に基づいて説明する。図10は、本実施例の還元剤供給制御ルーチンの実行手順を表すフローチャートである。このルーチンは内燃機関1の稼働中定期的にECU26によって実行される。
The reducing agent supply control in the NOx reduction process described above will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a flowchart showing the execution procedure of the reducing agent supply control routine of this embodiment. This routine is periodically executed by the
ステップS401において、ECU26は、NOx還元処理の実行条件が成立しているか否かを判定する。これは実施例1の図4で説明したステップS101の内容と同じであるから詳細な説明は割愛する。ステップS401においてNOx還元処理の実行条件が成立していると判定された場合(Yes)、ECU26はステップS402に進む。ステップS401においてNOx還元処理の実行条件が成立していないと判定された場合(No)、ECU26は本ルーチンを一旦抜ける。
In step S401, the
ステップS402において、ECU26は、リッチスパイクを実行する。具体的には、NOx触媒41におけるHCの反応性が低下していないと判断される通常時の還元剤供給を行うすなわち、燃料添加弁19によって添加量maの排気燃料添加を行うとともに、燃料噴射量Qmで燃料噴射を行うようにインジェクタ29を制御する。
In step S402, the
ステップS403において、ECU26は、ステップS402で実行したリッチスパイクに対応する触媒出ガスの空燃比を取得する。本実施例では、上記のように空燃比センサ50によって触媒出ガスの空燃比を測定する。
In step S403, the
ステップS404において、ECU26は、ステップS403で取得した触媒出ガス空燃比A/Fがストイキよりリーン側の値か否かを判定する。触媒出ガス空燃比の測定値A/Fがストイキ又はストイキよりリッチ側の値である場合(A/F≦ストイキ、ステップS404:No)、ECU26はステップS405に進む。触媒出ガス空燃比の測定値A/Fがストイキよりリーン側の値である場合(A/F>ストイキ、ステップS404:Yes)、ECU26はステップS406に進む。
In step S404, the
ステップS405において、ECU26は、燃料添加弁19によって添加量maだけ排気燃料添加を行うとともに、インジェクタ29によって燃料噴射量Qmの燃料噴射を行う。
In step S405, the
ステップS406において、ECU26は、燃料添加弁19によって添加量ma’(<ma)だけ排気燃料添加を行うとともに、インジェクタ29によって燃料噴射量Qm’(
>Qm)の燃料噴射を行う。
In step S406, the
> Qm) fuel injection is performed.
図11は、以上の還元剤供給制御を実行した場合のNOx触媒41の触媒出ガス空燃比の測定値、燃料添加弁19による排気燃料添加量、及び燃料噴射量の時間変化を模式的に表したタイムチャートである。図11(A)に示すように、リッチスパイクを実行した時に測定された触媒出ガス空燃比A/Fがストイキよりリーン側の値であった場合、図11(B)に示すように、次回の燃料添加弁19による排気燃料添加量がmaから減量されてma’とされ、NOx触媒41に供給されるHCの量が減少する。さらに、図11(C)に示すように、燃料噴射量がQmから増量されてQm’とされ、NOx触媒41に供給されるCOの量が増加する。これにより、NOx触媒41においてCOが良好に酸化還元反応するので、図11(A)に示すように、リッチスパイク実行時に測定される触媒出ガス空燃比ストイキよりリッチ側の値になる。
FIG. 11 schematically shows changes in the measured value of the catalyst output gas air-fuel ratio of the
これにより、NOx触媒41の性能劣化が無い状況では、NOx還元処理におけるNOx触媒41への還元剤の供給は、燃料添加弁19による排気燃料添加を主体として行われる。これにより、燃費の悪化をできるだけ抑制しつつNOx還元処理を行うことができる。また、NOx触媒41の性能劣化が有る状況では、NOx還元処理におけるNOx触媒41への還元剤の供給は、燃料噴射量が増加されてリッチ燃焼が行われることによって燃焼室から排出されるCO等の還元成分を主体として行われる。これにより、反応性の高い還元成分がNOx触媒41に供給されるので、NOx触媒41が性能劣化していても好適にNOx還元処理を実行することができ、高いNOx浄化率を維持することが可能となる。
Thus, in a situation where the performance of the
以上説明した各実施例では、NOx触媒41におけるHCの反応環境に係る個々の条件や、NOx触媒41自身の状態に係る個々の条件に基づいて、NOx触媒41におけるHCの反応性の低下を判断する例について説明したが、HCの反応性低下の判断は、これら各条件を組み合わせて判断しても良い。例えば、NOx触媒41の温度とNOx触媒41の劣化度合との両方を考慮してNOx触媒41におけるHCの反応性の低下度合を判断し、それに基づいてCO供給手段による還元成分の供給を制御するようにしても良い。
In each of the embodiments described above, a decrease in HC reactivity in the
また、上記各実施例では、NOx還元処理の実行時に、NOx触媒41におけるHCの反応性が低下しているか否かについて判断し、反応性が低下していないと判断される場合と、反応性が低下していると判断される場合と、の2通りの還元剤供給制御パターンを切り替える例について説明したが、図2や図3に示したように、反応性の低下の度合に応じて、CO供給手段による還元剤供給量又は比率を段階的に変化させたり、連続的に変化させたりしても良い。例えば、実施例2において、排気温度センサ52によって測定される触媒入ガス温度Tが低くなるほど、燃料添加弁19による添加量を少なくするとともにEGR率を高くするようにしても良い。こうすることによって、NOx触媒41におけるHCの反応性がより低下している場合には、NOx触媒41に供給される還元剤のうち反応性の高い還元成分の比率又は量がより多くなるので、NOx還元処理をより好適に実行することが可能になる。このような変形は、実施例1、3、4に対しても同様に行うことができる。
In each of the above embodiments, when the NOx reduction process is performed, it is determined whether or not the reactivity of HC in the
また、上記各実施例においてはHC供給手段として燃料添加弁19によって排気に未燃HCを供給する構成を例示したが、HC供給手段はこれに限られない。例えばポスト噴射によってもHCを供給することができる。また、上記各実施例におけるHCの反応性の低下を判断する条件(触媒出ガスNOx量、触媒温度、触媒通過ガス量、触媒出ガス空燃比)と、HCの反応性が低下していると判断された場合に高反応性の還元成分を増加させる手段(アフター噴射、EGR率増加、低温燃焼、リッチ燃焼)と、の組み合わせは、上記各実施例で例示した組み合わせに限られない。可能な範囲で任意に組み合わせることがで
きる。
Further, in each of the above-described embodiments, the configuration in which unburned HC is supplied to the exhaust gas by the
また、上記実施例2においては、NOx触媒41の触媒温度を排気温度センサ52により測定される触媒入ガス温度に基づいて判断する例を説明したが、触媒出ガス温度を測定するセンサを設けて該センサによる測定値に基づいてNOx触媒41の温度を判断しても良いし、NOx触媒41の温度を直接測定するセンサを設けて該センサによる測定値に基づいてNOx触媒41の温度を取得しても良い。また、内燃機関1の回転数や負荷等の運転状態に関する情報に基づいてNOx触媒41の温度を推定しても良い。
In the second embodiment, the example in which the catalyst temperature of the
また、上記実施例4においては、NOx触媒41が劣化しているか否かの判断基準となるリッチスパイク実施時の空燃比をストイキに設定したが、基準値はストイキに限られない。NOx触媒41の劣化状態をより適切に判断可能な空燃比を実験等により求めて、判断基準として用いることもできる。
In the fourth embodiment, the air-fuel ratio at the time of rich spike execution, which is a criterion for determining whether or not the
本実施例におけるHC供給手段(燃料添加弁19による排気燃料添加)が、本発明におけるHC供給手段に相当する。本実施例におけるCO供給手段(インジェクタ29を制御してアフター噴射を実施するECU26、EGR弁14の開度を増加させてEGR率を増加させるECU26、EGRガス量を増大させて燃焼形態を低温燃焼に切り替えるECU26、インジェクタ29を制御して燃料噴射量を増量してリッチ燃焼を行うECU26)が、本発明における還元成分供給手段に相当する。本実施例における上述した各フローを実行してNOx触媒41に吸蔵されたNOxを還元浄化するNOx還元処理を実行するECU26が、本発明におけるNOx還元手段に相当する。本実施例における排気温度センサ52が、本発明における触媒温度取得手段に相当する。本実施例におけるエアフローメータ7が、本発明における触媒通過ガス量取得手段に相当する。本発明における排気センサ51が、本発明におけるNOx量取得手段に相当する。本発明における空燃比センサ50が、本発明における空燃比センサに相当する。
The HC supply means (exhaust fuel addition by the fuel addition valve 19) in the present embodiment corresponds to the HC supply means in the present invention. CO supply means in this embodiment (
1 内燃機関
7 エアフローメータ
14 EGR弁
15 EGR通路
17 吸気マニホールド
18 排気マニホールド
19 燃料添加弁
22 吸気絞り弁
26 ECU
29 インジェクタ
41 NOx触媒
42 吸気通路
43 排気通路
49 気筒
50 空燃比センサ
51 排気センサ
52 排気温度センサ
1 Internal combustion engine 7
29
Claims (12)
前記NOx触媒にHCを供給するHC供給手段と、
前記HC供給手段によって供給されるHCよりもNOx触媒における酸化還元反応の反応性が高い還元成分を前記NOx触媒に供給する還元成分供給手段と、
前記HC供給手段及び/又は前記還元成分供給手段によって前記NOx触媒にHC及び/又は前記還元成分を供給することによって前記NOx触媒に吸蔵されたNOxを還元浄化するNOx還元処理を実行するNOx還元手段と、
を備え、
前記NOx還元手段は、前記NOx還元処理の実行時に、
前記NOx触媒におけるHCの反応性を低下させる所定の条件の成立している場合、及び/又は
前記NOx触媒におけるHCの反応性が低下していることが検知された場合、
そのいずれでもない場合と比較して、
前記NOx触媒に供給するHC及び前記還元成分の総量に対する前記還元成分の比率を高くする、又は、
前記NOx触媒に供給する前記還元成分の量を多くする
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 A NOx storage reduction catalyst provided in the exhaust passage of the internal combustion engine;
HC supply means for supplying HC to the NOx catalyst;
Reducing component supply means for supplying the NOx catalyst with a reducing component having a higher reactivity of the oxidation-reduction reaction in the NOx catalyst than HC supplied by the HC supply means;
NOx reduction means for performing NOx reduction processing for reducing and purifying NOx occluded in the NOx catalyst by supplying HC and / or the reducing component to the NOx catalyst by the HC supply means and / or the reducing component supply means. When,
With
The NOx reduction means is configured to execute the NOx reduction process.
When a predetermined condition for reducing the HC reactivity in the NOx catalyst is satisfied, and / or when it is detected that the HC reactivity in the NOx catalyst is reduced,
Compared to the case of none of them,
Increasing the ratio of the reducing component to the total amount of HC and the reducing component supplied to the NOx catalyst, or
An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, wherein the amount of the reducing component supplied to the NOx catalyst is increased.
前記NOx還元手段は、
前記所定の条件の成立に起因する前記NOx触媒におけるHCの反応性の低下の度合が大きいほど、
前記還元成分の比率をより高くする、又は
前記還元成分の量をより多くする
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 In claim 1,
The NOx reduction means includes
The greater the degree of decrease in HC reactivity in the NOx catalyst due to the establishment of the predetermined condition,
An exhaust emission control device for an internal combustion engine, wherein the ratio of the reducing component is increased or the amount of the reducing component is increased.
前記NOx還元手段は、
前記検知された前記NOx触媒におけるHCの反応性の低下の度合が大きいほど、
前記還元成分の比率をより高くする、又は
前記還元成分の量をより多くする
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 In claim 1 or 2,
The NOx reduction means includes
The greater the degree of decrease in HC reactivity in the detected NOx catalyst,
An exhaust emission control device for an internal combustion engine, wherein the ratio of the reducing component is increased or the amount of the reducing component is increased.
前記NOx触媒の温度を取得する触媒温度取得手段を更に備え、
前記NOx還元手段は、
前記触媒温度取得手段によって取得される前記NOx触媒の温度が所定の基準温度より低い場合に、前記NOx触媒におけるHCの反応性を低下させる条件が成立していると判断することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 In any one of Claims 1-3,
A catalyst temperature acquisition means for acquiring the temperature of the NOx catalyst;
The NOx reduction means includes
An internal combustion engine characterized in that, when the temperature of the NOx catalyst acquired by the catalyst temperature acquisition means is lower than a predetermined reference temperature, it is determined that a condition for reducing the reactivity of HC in the NOx catalyst is satisfied. Engine exhaust purification system.
前記NOx還元手段は、前記触媒温度取得手段によって取得される前記NOx触媒の温度が低いほど、
前記還元成分の比率をより高くする、又は
前記還元成分の量をより多くする
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 In claim 4,
The NOx reduction means has a lower temperature of the NOx catalyst acquired by the catalyst temperature acquisition means,
An exhaust emission control device for an internal combustion engine, wherein the ratio of the reducing component is increased or the amount of the reducing component is increased.
前記NOx触媒を通過する排気の流量を取得する触媒通過ガス量取得手段を更に備え、
前記NOx還元手段は、前記触媒通過ガス量取得手段によって取得される前記NOx触媒を通過する排気の流量が所定の基準流量より多い場合に、前記NOx触媒におけるHCの反応性を低下させる条件が成立していると判断することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 In any one of Claims 1-5,
A catalyst passage gas amount acquisition means for acquiring a flow rate of exhaust gas passing through the NOx catalyst;
The NOx reduction means satisfies a condition for reducing the HC reactivity in the NOx catalyst when the flow rate of the exhaust gas passing through the NOx catalyst acquired by the catalyst passing gas amount acquisition means is greater than a predetermined reference flow rate. An exhaust emission control device for an internal combustion engine, characterized in that it is determined that the engine is operating.
前記NOx還元手段は、前記吸入空気量取得手段によって取得される吸入空気量がより多いほど、
前記前記還元成分の比率をより高くする、又は、
前記還元成分の量をより多くする
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 In claim 6,
The NOx reduction means has a larger intake air amount acquired by the intake air amount acquisition means,
Increasing the ratio of the reducing component, or
An exhaust emission control device for an internal combustion engine, wherein the amount of the reducing component is increased.
前記NOx触媒から流出する排気中のNOxの量を取得するNOx量取得手段を更に備え、
前記NOx還元手段は、前記NOx量取得手段によって取得されるNOx量が所定の基準量を超えた場合に、前記NOx触媒におけるHCの反応性が低下していることを検知することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 In any one of Claims 1-7,
A NOx amount acquisition means for acquiring the amount of NOx in the exhaust gas flowing out from the NOx catalyst;
The NOx reduction means detects that the reactivity of HC in the NOx catalyst is reduced when the NOx amount acquired by the NOx amount acquisition means exceeds a predetermined reference amount. An exhaust purification device for an internal combustion engine.
前記NOx還元手段は、前記NOx量取得手段によって取得されるNOx量がより多いほど、
前記還元成分の比率をより高くする、又は、
前記還元成分の量をより多くする
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 In claim 8,
The NOx reduction means has a larger NOx amount acquired by the NOx amount acquisition means,
Increase the ratio of the reducing component, or
An exhaust emission control device for an internal combustion engine, wherein the amount of the reducing component is increased.
前記NOx触媒から流出する排気の空燃比を測定する空燃比センサを更に備え、
前記NOx還元手段は、前記空燃比センサによって測定される排気の空燃比が所定の基準値よりリーン側の値である場合に、前記NOx触媒におけるHCの反応性が低下していることを検知することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 In any one of Claims 1-9,
An air-fuel ratio sensor for measuring an air-fuel ratio of the exhaust gas flowing out from the NOx catalyst;
The NOx reduction means detects that the reactivity of HC in the NOx catalyst is lowered when the air-fuel ratio of the exhaust gas measured by the air-fuel ratio sensor is a value leaner than a predetermined reference value. An exhaust emission control device for an internal combustion engine.
前記NOx還元手段は、前記空燃比センサによって取得される空燃比がよりリーンであるほど、
前記還元成分の比率をより高くする、又は
前記還元成分の量をより多くする
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 In claim 10,
As the air-fuel ratio acquired by the air-fuel ratio sensor is leaner, the NOx reduction means
An exhaust emission control device for an internal combustion engine, wherein the ratio of the reducing component is increased or the amount of the reducing component is increased.
前記NOx触媒に流入する排気の温度を取得する排気温度取得手段を更に備え、
前記NOx還元手段は、前記排気温度取得手段によって取得される排気の温度が所定の基準排気温度より高い場合、前記HC供給手段によるHCの供給及び前記還元成分供給手段による前記還元成分の供給を行わないことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 In claim 10 or 11,
Exhaust temperature acquisition means for acquiring the temperature of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst;
The NOx reduction means performs supply of HC by the HC supply means and supply of the reducing component by the reducing component supply means when the temperature of the exhaust gas acquired by the exhaust temperature acquisition means is higher than a predetermined reference exhaust temperature. An exhaust purification device for an internal combustion engine, characterized in that there is no exhaust gas.
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DE102018110127A1 (en) | 2017-04-28 | 2018-10-31 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Exhaust control device for internal combustion engines |
-
2008
- 2008-07-10 JP JP2008180540A patent/JP2010019171A/en not_active Withdrawn
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DE102018110127A1 (en) | 2017-04-28 | 2018-10-31 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Exhaust control device for internal combustion engines |
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