JP2010196496A - Exhaust emission control device - 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.
近年、自動車などに搭載される内燃機関、特に、酸素過剰状態の混合気(所謂、理論空燃比よりも低燃料濃度であるリーン空燃比の混合気)を燃焼可能とするディーゼル機関やリーンバーン・ガソリン機関では、該内燃機関の排気中に含まれる窒素酸化物(NOX)を浄化する技術が望まれている。 In recent years, internal combustion engines mounted on automobiles and the like, in particular, diesel engines and lean burn engines that can burn an oxygen-rich mixture (a so-called lean air-fuel mixture having a lower fuel concentration than the stoichiometric air-fuel ratio). In a gasoline engine, a technique for purifying nitrogen oxides (NO x ) contained in the exhaust gas of the internal combustion engine is desired.
このような要求に対し、内燃機関の排気系にNOX吸蔵材を配置する技術が提案されている。このNOX吸蔵材の1つとして、窒素酸化物(NOX)を吸蔵還元するNOX吸蔵還元型触媒を用いた排気浄化装置が知られている(例えば、特許文献1)。NOX吸蔵還元型触媒は、酸化機能を持つ貴金属触媒と、アルカリ金属等のNOX吸蔵機能を有するNOX吸蔵材と、を保持した構成とされており、これらによって排気中のNOX吸蔵と、NOX放出・浄化の2つの機能を発揮する。 In response to such demands, a technique for arranging a NO X storage material in the exhaust system of an internal combustion engine has been proposed. As one of the NO X storage materials, an exhaust purification device using an NO X storage reduction catalyst that stores and reduces nitrogen oxides (NO X ) is known (for example, Patent Document 1). The NO X storage and reduction type catalyst, a noble metal catalyst having an oxidation function, and the NO X storage material having the NO X storage function, such as an alkali metal, which is configured to holding the, and the NO X storage in the exhaust by these , Two functions of NO X release and purification are exhibited.
このNOX吸蔵還元型触媒は、流入する排気の空燃比がリーン(理論空燃比よりも低燃料濃度)状態の場合には、排気中の一酸化窒素が貴金属触媒により酸化されて二酸化窒素となり、この二酸化窒素がNOX吸蔵材に硝酸塩として吸蔵される。一方で、排気の空燃比がリッチ状態(理論空燃比よりも高燃料濃度)の場合には、NOX吸蔵材から硝酸塩が分解されてNOXが放出されると共に、このNOXは貴金属触媒の触媒作用により排気中の未燃炭化水素や一酸化炭素等により窒素に還元される。 This the NO X storage and reduction type catalyst, when the air ratio of the exhaust gas flowing is lean state (low fuel concentration than the stoichiometric air fuel ratio) can be oxidized to nitrogen dioxide nitrogen monoxide in the exhaust gas by the noble metal catalyst, This nitrogen dioxide is stored as nitrate in the NO X storage material. On the other hand, when the air-fuel ratio of the exhaust is rich (fuel concentration higher than the stoichiometric air-fuel ratio), nitrate is decomposed from the NO X storage material and NO X is released, and this NO X is a precious metal catalyst. It is reduced to nitrogen by unburned hydrocarbons, carbon monoxide, etc. in the exhaust gas by catalytic action.
このため、NOX吸蔵還元型触媒を用いた排気装置では、排気の空燃比がリーンであるときにNOX吸蔵還元型触媒におけるNOX吸蔵量が増加して所定量に到達すると、内燃機関で燃焼される混合気の空燃比を調整することで、排気の空燃比を短い周期でスパイク的(短時間)にリッチ状態にするリッチスパイクが実行されている。このリッチスパイク処理により、排気中には多量の炭化水素(HC)や一酸化炭素(CO)等の未燃ガスが排出され、これらの未燃ガスが還元剤としてNOX吸蔵還元型触媒に作用することにより、吸蔵されていたNOXが還元されて、再度NOXを吸蔵可能な状態となる。 Therefore, in the exhaust system with the NO X storage reduction catalyst, when the air-fuel ratio of the exhaust gas reaches a predetermined amount the NO X storage amount is increased in the NO X storage reduction catalyst when it is lean, in the internal combustion engine By adjusting the air-fuel ratio of the air-fuel mixture to be burned, a rich spike is executed that brings the air-fuel ratio of the exhaust into a rich state in a spike manner (short time) in a short cycle. This rich spike treatment, the exhaust amounts of hydrocarbons (HC) and carbon monoxide (CO) unburned gas or the like is discharged, these unburned gases act on the NO X storage reduction catalyst as a reducing agent As a result, the stored NO X is reduced, and NO X can be stored again.
しかし、アイドル時のような低回転低負荷時での内燃機関における成層燃焼あるいはリーン燃焼においては、内燃機関から排気される排気中に大量のHCが含まれる状態が生じ、このことによりNOX吸蔵還元型触媒がHCにより被毒される場合がある。 However, in stratified combustion or lean combustion in an internal combustion engine at low rotation and low load, such as during idling, a state in which a large amount of HC is contained in the exhaust gas exhausted from the internal combustion engine occurs, which causes NO X storage. The reduced catalyst may be poisoned by HC.
詳細には、貴金属触媒の表面に高濃度のHCが接触することで貴金属触媒にHC層が形成されると、排気中の酸素によりHCを酸化する触媒反応速度が低下して更にHCの蓄積を生じてHC層が厚くなるという悪循環が発生すると考えられる。このため、排気の空燃比がリーン状態とされることで排気中に大量に酸素が存在していても、一端厚いHC層が形成された状態にあると、酸化によるHCの除去が進まず、厚いHC層が維持されると考えられる。 Specifically, when a high concentration of HC comes in contact with the surface of the noble metal catalyst and an HC layer is formed on the noble metal catalyst, the catalytic reaction rate for oxidizing HC by oxygen in the exhaust gas decreases, and further accumulation of HC occurs. It is thought that a vicious cycle occurs in which the HC layer becomes thick. For this reason, even if a large amount of oxygen is present in the exhaust because the air-fuel ratio of the exhaust is made lean, if the thick HC layer is formed at one end, the removal of HC by oxidation does not proceed, It is thought that a thick HC layer is maintained.
このように貴金属触媒の表面がHC層によって覆われた状態では、上記リッチスパイクが実行されても、排気中に放出されたNOXが、厚いHC層により貴金属触媒に接触することが阻止されて、NOX吸蔵還元型触媒のNOX還元性能が悪化していることからNOX還元が十分に行なわれない場合があった。 In the state where the surface of the noble metal catalyst is covered by the HC layer, even if the rich spike is executed, NO X released in the exhaust gas, it is prevented from coming into contact with the noble metal catalyst by a thick HC layer In some cases, the NO X reduction performance of the NO X storage reduction catalyst is deteriorated, so that the NO X reduction is not sufficiently performed.
本発明は、上記事実を考慮して成されたもので、排気浄化装置で用いられるNOX吸蔵還元型触媒のNOX還元性能低下を抑制することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above-described facts, and an object of the present invention is to suppress a reduction in NO X reduction performance of a NO X storage reduction catalyst used in an exhaust purification device.
上記目的を達成するために請求項1に記載の発明は、内燃機関の排気通路に設けられ、流入する排気の空燃比がリーンのときに排気中のNOXを吸蔵し、流入する排気の空燃比がリッチのときに吸蔵していたNOXをN2に還元するNOX吸蔵還元型触媒と、排気の空燃比を調整する調整手段と、前記NOX吸蔵還元型触媒を昇温させることによって炭化水素による被毒状態から回復させる回復手段と、前記NOX吸蔵還元型触媒が炭化水素によって被毒された被毒状態にあるか否かを判別する被毒判別手段と、前記被毒判別手段によって前記NOX吸蔵還元型触媒が被毒状態にあると判別されたときに、前記NOX吸蔵還元型触媒を被毒状態から回復させるように前記回復手段を制御した後に、前記排気の空燃比をリッチにするように前記調整手段を制御する制御手段と、を備えた排気浄化装置である。
In order to achieve the above object, an invention according to
回復手段は、前記NOX吸蔵還元型触媒を昇温させることによって炭化水素による被毒状態から回復させる。このNOX吸蔵還元型触媒を昇温させる方法としては、排気の空燃比をリーン状態とし、該リーンの範囲内でNOX吸蔵還元型触媒に流入する排気に燃料を噴射する方法や、該リーン状態下でNOX吸蔵還元型触媒を直接加熱する方法が挙げられる。 The recovery means recovers the poisoning state by the hydrocarbon by raising the temperature of the NO X storage reduction catalyst. As a method for raising the temperature of the this the NO X storage reduction catalyst, a method of the air-fuel ratio of the exhaust is lean state, to inject fuel into the exhaust gas flowing to the NO X occluding and reducing catalyst within the range of the lean, the lean method for heating directly the NO X storage reduction catalyst in a state under the like.
請求項1に記載の発明によれば、被毒判別手段によってNOX吸蔵還元型触媒が炭化水素によって被毒された被毒状態にあると判別されたときに、NOX吸蔵還元型触媒を昇温させることによって炭化水素による被毒状態から回復させるように回復手段を制御した後に、排気の空燃比をリッチにするように調整手段を制御する。
このため、炭化水素による被毒によってNOX吸蔵還元型触媒のNOX還元性能が低下する前に、NOX吸蔵還元型触媒が被毒状態から回復され、NOX還元性能の低下が抑制される。
According to the invention described in
Therefore, before the NO X reduction performance of the NO X occluding and reducing catalyst by poisoning by hydrocarbon is lowered, the NO X storage reduction catalyst is recovered from the poisoned, drops of the NO X reduction performance is suppressed .
回復手段が制御されることによって、NOX吸蔵還元型触媒の炭化水素による被毒状態の回復処理がなされている最中にも、NOX吸蔵還元型触媒のNOX吸蔵量は増加する。そこで、請求項2に記載の発明は、前記NOX吸蔵還元型触媒のNOX吸蔵量を導出する導出手段を備え、前記制御手段は、前記回復手段を制御しているときに前記導出手段によって導出されたNOX吸蔵量が予め定められた基準量を超えたときに、該回復手段の制御を中断し、前記排気の空燃比をリッチにするように前記調整手段を制御する。この基準量としては、炭化水素による被毒状態のNOX吸蔵還元型触媒がNOXを吸蔵可能な上限値を予め定めればよい。このため、NOX吸蔵還元型触媒のNOX還元性能の低下を抑制しつつ、且つ外気へのNOXの排出が更に抑制される。 By controlling the recovery means, the NO X storage amount of the NO X storage reduction catalyst increases while the poisoning state of the NO X storage reduction catalyst by the hydrocarbon is being recovered. Therefore, the invention according to claim 2 includes a derivation means for deriving the NO X occlusion amount of the NO X storage reduction catalyst, and the control means is controlled by the derivation means when controlling the recovery means. When the derived NO X storage amount exceeds a predetermined reference amount, the control of the recovery means is interrupted, and the adjustment means is controlled to make the air-fuel ratio of the exhaust rich. As this reference amount, an upper limit value at which the NO X storage reduction catalyst in a poisoned state with hydrocarbons can store NO X may be determined in advance. For this reason, the NO X reduction performance of the NO X storage reduction catalyst is suppressed, and the NO X discharge to the outside air is further suppressed.
被毒判別手段によってNOX吸蔵還元型触媒が炭化水素により被毒された被毒状態にあると判別されたときに、この被毒状態と判別されたNOX吸蔵還元型触媒が、更なるNOX吸蔵を行なうことの困難な状態にある場合がある。そこで、請求項3に記載の発明では、前記制御手段は、前記回復手段を制御する前に前記導出手段によって導出されたNOX吸蔵量が、前記基準量を超えているときに、前記排気の空燃比をリッチにするように前記調整手段を制御する。このため、外気へのNOXの排出を抑制しつつ、且つNOX還元性能低下が抑制される。
When the NO X storage reduction catalyst is determined to be in the poisoned state of being poisoned by hydrocarbons by poisoning determining means, the NO X storage reduction catalyst which this has been determined that poisoning condition, further NO There are cases where it is difficult to perform X occlusion. Therefore, in the invention according to
本発明によれば、被毒判別手段によってNOX吸蔵還元型触媒が炭化水素によって被毒された被毒状態にあると判別されたときに、NOX吸蔵還元型触媒を昇温させることによって炭化水素による被毒状態から回復させるように回復手段を制御した後に、排気の空燃比をリッチにするように調整手段を制御するので、NOX吸蔵還元型触媒のNOX還元性能低下が抑制される。 According to the present invention, when it is determined by the poisoning determination means that the NO X storage reduction catalyst is in a poisoned state poisoned by hydrocarbons, the NO X storage reduction catalyst is heated to raise the temperature. After the recovery means is controlled to recover from the poisoning state by hydrogen, the adjustment means is controlled to make the air-fuel ratio of the exhaust rich, so that the NO X reduction performance reduction of the NO X storage reduction catalyst is suppressed. .
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。 Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1に示すように、本実施の形態の排気浄化装置10は、内燃機関12を備えている。内燃機関12としては、ガソリンリーンバーンエンジン、ディーゼルエンジン、ハイブリッド−リーンバーンエンジン、ハイブリッド−ディーゼルエンジン等が挙げられる。
As shown in FIG. 1, the
この内燃機関12には、内燃機関12内における燃料により生じた排気ガスを外部へ排気する排気管14が接続されている。この排気管14の排気経路上には、NOX吸蔵還元型触媒16が設けられている。
The
NOX吸蔵還元型触媒16は、流入する排気の空燃比がリーンのときに排気中のNOXを吸蔵し、該排気の空燃比がリッチのときに吸蔵していたNOXを還元する触媒である。
The NO X
詳細には、NOX吸蔵還元型触媒16は、酸化機能を持つ貴金属触媒(白金等)と、NOX吸蔵機能を有するNOX吸蔵材と、を保持した構成とされており、排気中のNOX吸蔵とNOX還元の2つの機能を発揮する。このNOX吸蔵材としては、アルカリ土類金属やアルカリ金属等が挙げられる。NOX吸蔵還元型触媒16は、流入する排気の空燃比がリーン(理論空燃比よりも低燃料濃度)状態の場合には、排気中の一酸化窒素(NO)が貴金属触媒により酸化されて二酸化窒素(NO2)となり、この二酸化窒素がNOX吸蔵材に硝酸塩として吸蔵される。一方で、排気の空燃比がリッチ状態(理論空燃比よりも高燃料濃度)の場合には、NOX吸蔵材から硝酸塩が分解されてNOXが放出されると共に、このNOXは貴金属触媒の触媒作用により排気中の未燃炭化水素や一酸化炭素等により窒素に還元される。
Specifically, the NO X
なお、ここでいう排気の空燃比がリッチである状態(リッチ状態)とは、必ずしも内燃機関12のシリンダ内でリッチ燃焼することのみを示すものではなく、NOX吸蔵還元型触媒16に流入される排気ガス中に供給した空気量と燃料量(シリンダ内で燃焼した分も含めて)との比が理論空燃比に近い状態(ストイキ状態)か、または理論空燃比より燃料量が多いリッチの状態であることをいう。この燃料量には、排気管14内に直接添加される燃料(本実施の形態では、後述する燃料噴射弁20によって排気に添加される燃料)の量も含まれる。
Herein, the term air-fuel ratio of the exhaust gas state (rich state) is rich is not necessarily indicate only to rich combustion in the cylinder of an
排気の空燃比がリーンである状態(リーン状態)についても同様に、必ずしも内燃機関12のシリンダ内でリーン燃焼することのみを示すものではなく、NOX吸蔵還元型触媒16に流入される排気中の空気量と燃料量との比が理論空燃比より燃料量の少ないリーンの状態であることをいう。上記と同様に、この燃料量には、排気管14内に直接添加される燃料の量も含まれる。
Similarly, the state in which the air-fuel ratio of the exhaust gas is lean (lean state) does not necessarily indicate only lean combustion in the cylinder of the
NOX吸蔵還元型触媒16としては、例えば、コージェライト、炭化ケイ素(SiC)、極薄板ステンレスなどで形成されたモノリス触媒に、酸化アルミニウム、酸化チタン等の触媒コート層を設けて、この触媒コート層上に、白金、パラジウム等の触媒金属と、バリウム等のNOX吸蔵材を保持させた構成が挙げられる。このモノリス触媒の構造材の担体は、多数のセルを有しており、また、このセルの内壁に設けられる触媒コート層は、大きな表面積をもっており、排気ガスとの接触効率を高めている。
As the NO X
なお、本実施の形態では、排気管14による排気ガスの排気経路上には、NOX吸蔵還元型触媒16のみが設けられている場合を説明するが、NOX吸蔵還元型触媒16の排気ガスの排出方向上流側及び下流側の何れか一方または双方に、さらに、酸化触媒、三元触媒、及びDPF(ディーゼルパティキュレートフィルタ)等を設けた構成であってもよい。
In the present embodiment, the case where only the NO X
この排気管14の排気経路上の、上記NOX吸蔵還元型触媒16より排気方向上流側には、排気に燃料を添加する燃料噴射弁20が設けられている。また、この排気管14による排気ガスの排気経路の、上記NOX吸蔵還元型触媒16より排気方向上流側で、且つ燃料噴射弁20より該排気方向下流側には、排気成分から排気の空燃比を検出する空燃比センサ22が設けられている。
On the exhaust path of the
また、この排気管14による排気ガスの排気経路上の、上記NOX吸蔵還元型触媒16の設置箇所には、NOX吸蔵還元型触媒16の床温を測定するための床温検知センサ24が設けられている。
In addition, a bed
内燃機関12には、燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射バルブ12Aが設けられている。なお、燃料噴射バルブ12Aは、内燃機関12の構造によって、燃焼室内に直接燃料を噴射する形態であってもよいし、混合ガスの燃焼室への流入経路に燃料を噴射する形態であってもよい。
The
また、排気浄化装置10には、装置全体を制御するための電子制御ユニット(以下、ECUと称する)18が設けられている。
Further, the
上記燃料噴射バルブ12A、空燃比センサ22、及び床温検知センサ24は、ECU18に信号授受可能に接続されている。また、ECU18には、図示を省略するクランク軸の回転からエンジン回転数を検出するエンジン回転数センサ34が信号授受可能に接続されている。なお、ECU18には、このようなセンサ以外にも、車速センサなどのエンジン制御に必要なセンサが信号授受可能に接続されている。
The
なお、排気浄化装置10には、図1に示す以外にも各種部品や各種センサ等が搭載されており、ECU18に適宜信号授受可能に接続されているが、図1では、本実施の形態に直接関係する部分の接続関係及び構成のみを示した。
In addition to the components shown in FIG. 1, various components, various sensors, and the like are mounted on the
このECU18は、CPU(中央演算装置)18A、ROM(リードオンリメモリ)18D、RAM(ランダムアクセスメモリ)18C、I/O(入出力制御回路)18E、及びバックアップRAM(ランダムアクセスメモリ)18Bを双方向性バスで互いに接続した公知のマイクロコンピュータとして構成されている。ROM18Dには、後述するNOX吸蔵還元型触媒浄化処理ルーチン等のアプリケーションプログラムが予め記憶されている。また、このROM18Dには、上記アプリケーションに加えて、各種の制御マップが記憶されている。制御マップとしては、たとえは、排気HC量推定マップ、浄化可能HC量推定マップ、排気NOX量推定マップ等である。各マップの詳細については後述する。
The
RAM18Cは、各センサからの出力信号やCPU18Aの演算結果等を格納する。この演算結果としては、例えば、CPU18Aにおける各処理時に導出されるNOX吸蔵還元型触媒16のNOX吸蔵量や、HC被毒量等が挙げられる。これらのデータは、各センサから最新の信号が入力されて、CPU18Aで新規にNOX吸蔵量やHC被毒量等が導出される度に、最新のデータに書き換えられる(上書きされる)。
バックアップRAM18Bは、内燃機関12の運動停止後もデータを記憶可能な不揮発性のメモリである。なお、上記RAM18Cに格納される各種演算結果は、バックアップRAM18Bに随時記憶され、最新のデータに更新される。
The RAM 18C stores output signals from the sensors, calculation results of the
The backup RAM 18B is a nonvolatile memory that can store data even after the
CPU18Aは、上記ROM(図示省略)に記憶されたアプリケーションプログラムに従って動作し、内燃機関12の燃料噴射制御や点火時期制御等の公知の基本制御の他に、NOX吸蔵還元型触媒浄化処理を実行する。このNOX吸蔵還元型触媒浄化処理では、NOX吸蔵還元型触媒16が炭化水素(HC)によって被毒された被毒状態であると判断したときには、該NOX吸蔵還元型触媒16のNOX吸蔵量に応じてHCを除去するHCパージ処理を行なった後に、排気の空燃比をリッチにするNOX還元処理を実行する。
The
以下、上記のように構成された排気浄化装置10のCPU18Aで実行される、NOX吸蔵還元型触媒浄化処理について説明する。図2及び図3は、本実施の形態に係る排気浄化装置10のCPU18Aで行なわれるNOX吸蔵還元型触媒浄化処理ルーチンの流れの一例を示すフローチャートである。
Hereinafter, the NO X storage reduction catalyst purification process executed by the
なお、このNOX吸蔵還元型触媒浄化処理ルーチンは、内燃機関12の全体の制御に組み込まれた制御であって、所定時間毎に繰り返し実行されるものである。
Note that the the NO X storage reduction catalyst purifying process routine is a control integrated into the overall control of the
CPU18Aでは、通常の運転制御中に、NOX吸蔵還元型触媒の浄化処理時間間隔として予め定められた所定の周期毎に図2に示すNOX吸蔵還元型触媒浄化処理ルーチンを実行し、ステップ100へ進む。
In the normal operation control, the
ステップ100では、前回算出したHC被毒量(以下、「前回算出HC被毒量」と称する)QHCn−1、及び前回算出したNOX吸蔵量(以下、「前回算出NOX吸蔵量」と称する)QNOXn−1を、RAM18Cから読み取る。
In
この‘前回算出HC被毒量QHCn−1’とは、前回のHC被毒量算出処理時に求められた、NOX吸蔵還元型触媒16のHCによる被毒量を示している。また、この‘前回算出NOX吸蔵量QNOxn−1’とは、前回のNOX吸蔵量算出処理時に求められたNOX吸蔵還元型触媒16のNOX吸蔵量を示している。
The “previous calculated HC poisoning amount Q HCn−1 ” indicates the poisoning amount by HC of the NO X
次のステップ102では、NOX吸蔵還元型触媒16の該ステップ102処理時のHC被毒量QHCn及びNOX吸蔵量QNOxnを算出する。
In the
このNOX吸蔵還元型触媒16の該ステップ102処理時のHC被毒量QHCnは、例えば、下記式(1)から算出される。
The HC poisoning amount Q HCn at the time of the processing of
QHCn=QHCn−1+qHC−f(T) ・・・(1) Q HCn = Q HCn-1 + q HC -f (T) (1)
上記式(1)中、QHCnは、NOX吸蔵還元型触媒16の該ステップ102処理時のHC被毒量を示している。QHCn−1は、前回算出HC被毒量を示している。qHCは、NOX吸蔵還元型触媒16に流入される排気中に含まれるHC量(以下、「排気HC量」と称する)を示している。f(T)は、NOX吸蔵還元型触媒16の底温TにおけるHC浄化性能(以下、「浄化可能HC量」と称する)を示している。
In the above formula (1), Q HCn represents the HC poisoning amount of the NO X
式(1)中の前回算出HC被毒量QHCn−1には、上記ステップ100で読み取った前回算出HC被毒量QHCn−1を用いる。
The previously calculated HC poisoning amount Q HCn−1 read in
上記排気HC量qHCは、例えば、予め、実験によりエンジン回転数、燃料噴射バルブ12Aから噴射された燃料の噴射量、燃料噴射弁20から添加された燃料の添加量、及びNOX吸蔵還元型触媒16に流入された排気の空燃比をパラメータとして、これらのパラメータと、排気HC量qHCとを対応づけた排気HC量推定マップをROM18Dに記憶しておく。
そして、ステップ102の処理時に、エンジン回転数センサ34、空燃比センサ22、及び燃料噴射バルブ12Aの各々から入力されたエンジン回転数、NOX吸蔵還元型触媒16に流入された排気の空燃比、燃料噴射バルブ12Aから噴射された燃料の噴射量、及び燃料噴射弁20から添加された燃料の添加量から、これらのパラメータの値に対応する排気HC量qHCを示す情報を、この排気HC量推定マップから読み取ることによって導出すればよい。
なお、この排気HC量推定マップに用いられるパラメータは上記パラメータに限られない。また、排気HC量の推定方法は、上記方法に限られず、その他の公知の方法を用いても良い。
The exhaust HC amount q HC is, for example, experimentally determined in advance by engine speed, the amount of fuel injected from the
Then, when the process of
The parameters used in this exhaust HC amount estimation map are not limited to the above parameters. Further, the method for estimating the exhaust HC amount is not limited to the above method, and other known methods may be used.
上記浄化可能HC量とは、NOX吸蔵還元型触媒16の環境温度Tにおける浄化可能なHC量を示している。この浄化可能HC量は、例えば、NOX吸蔵還元型触媒16の床温を示す温度情報と、該床温における浄化可能HC量を示す情報と、を対応づけた浄化可能HC量推定マップを予めROM18Dに記憶しておく。そして、ステップ102の処理時に、床温検知センサ24から入力された温度情報に対応する、浄化可能HC量を示す情報を、この浄化可能HC量推定マップから読み取ることによって、浄化可能HC量を導出すればよい。
The above can purify HC amount shows a can purify HC amount in the environment temperature T of the NO X occluding and reducing
なお、浄化可能HC量の導出方法は、関数を用いた方法を採用してもよく、マップを用いて導出する方法に限られない。 The method for deriving the purifiable HC amount may employ a method using a function, and is not limited to a method using a map.
また、本実施の形態では、浄化可能HC量の導出において、NOX吸蔵還元型触媒16の床温は、NOX吸蔵還元型触媒16の床温を直接測定する床温検知センサ24から入力された信号によって得る場合を説明した。しかし、NOX吸蔵還元型触媒16の床温を得る方法としては、このような方法に限られない。例えば、排気管14内の、NOX吸蔵還元型触媒16より排気方向上流側、NOX吸蔵還元型触媒16の設けられた領域、及びNOX吸蔵還元型触媒16より排気方向下流側の何れか1箇所等に、排気管14内の排気温を測定する温度センサを設けて、これらの温度センサによって測定された排気温から、NOX吸蔵還元型触媒16の床温を推定してもよい。
Further, in the present embodiment, in the derivation of the can purify HC amount, the bed temperature of the NO X
一方、NOX吸蔵還元型触媒16の該ステップ102処理時のNOX吸蔵量QNOxnは、例えば、下記式(2)から算出される。
On the other hand, the NO X storage amount Q NOxn when the NO X
QNOxn=QNOxn−1+qNOx ・・・(2) Q NOxn = Q NOxn-1 + q NOx (2)
上記式(2)中、QNOxnは、NOX吸蔵還元型触媒16の該ステップ102処理時のNOX吸蔵量を示している。QNOxn−1は、前回算出NOX吸蔵量を示している。qNOxは、NOX吸蔵還元型触媒16に流入される排気中に含まれるNOX量(以下、「排気NOX量」と称する)を示している。
In the above formula (2), Q NOxn shows the NO X storage amount at the time of the
式(2)中の前回算出NOX吸蔵量QNOxn−1には、上記ステップ100で読み取った前回算出NOX吸蔵量QNOxn−1を用いる。
The previously calculated NO X storage amount Q NOxn−1 read in
上記排気NOX量qNOxは、例えば、予め、実験によりエンジン回転数、燃料噴射バルブ12Aから噴射される燃料の噴射量、燃料噴射弁20から添加された燃料の添加量、及びNOX吸蔵還元型触媒16に流入される排気の空燃比をパラメータとして、これらのパラメータと、排気NOX量qNOxと、を対応づけた排気NOX量推定マップをROM18Dに記憶しておく。そして、ステップ106の処理時に、エンジン回転数センサ34、空燃比センサ22、燃料噴射バルブ12A、及び燃料噴射弁20の各々から入力されたエンジン回転数、NOX吸蔵還元型触媒16に流入された排気の空燃比、燃料噴射バルブ12Aから噴射された燃料の噴射量、及び燃料噴射弁20から添加された燃料の添加量に対応する、排気NOX量qNOxを示す情報を、該マップから読み取ることによって導出すればよい。
なお、該マップに用いられるパラメータは上記パラメータに限られない。また、排気NOX量の推定方法は、上記方法に限られず、その他の公知の方法を用いてもよい。例えば、排気中のNOX濃度を測定するNOXセンサを、排気管14のNOX吸蔵還元型触媒16より排気方向上流側で且つ燃料噴射弁20より排気方向下流側に設けた構成とし、該NOXセンサからの信号入力を読み取ることによって、排気NOX量を求めても良い。
The exhaust NO x amount q NOx is, for example, previously determined by experimentally engine speed, the amount of fuel injected from the
The parameters used for the map are not limited to the above parameters. Further, the method of estimating the exhaust amount of NO X is not limited to the above method may be used other known methods. For example, the NO X sensor for measuring the NO X concentration in the exhaust gas is configured to be provided upstream of the NO X
次のステップ104では、上記ステップ102で算出したNOX吸蔵還元型触媒16のHC被毒量QHCn及びNOX吸蔵量QNOxnを、RAM18Cに記憶する。このとき、RAM18Cに既に記憶されていたHC被毒量及びNOX吸蔵量を示す情報を上書きすることによって、これらの情報を最新情報に書き換える。
In the
次のステップ106では、NOX吸蔵還元型触媒16がHC被毒された被毒状態に有るか否かを判別する。この「被毒状態」とは、排気の空燃比をリッチ状態にしても、NOX吸蔵還元型触媒16に形成されたHC層(または吸着したHC)によってNOX還元が阻止されてNOX吸蔵還元型触媒16のNOX還元性能が悪化した状態を示している。
In the
このステップ106の判別は、上記ステップ104でRAM18Cに記憶したHC被毒量QHCnが、予め定めた一定量QHC−rqを超えているか否かを判別し、該一定量QHC−rqを超えている場合に、HCによる被毒状態にあると判別すればよい。
Determination of the
この一定量QHC−rqとは、NOX吸蔵還元型触媒16においてNOX還元性能悪化の生じるHC吸着量の閾値であり、HC吸着量がこの値を超えると、NOX吸蔵還元型触媒16に吸着したHCによってNOX還元性能が悪化、すなわち被毒状態となる。この一定量は、予め測定してROM18Dに記憶しておけばよい。
The fixed amount Q HC-rq is a threshold value of the HC adsorption amount that causes deterioration of the NO X reduction performance in the NO X
上記ステップ106で肯定されると、ステップ108へ進む。
ステップ108では、該被毒状態にあるNOX吸蔵還元型触媒16が、該被毒状態において更なるNOX吸蔵を行なうことの困難な状態であるか否かを判別する。ステップ108の判断は、上記ステップ104でRAM18Cに記憶したNOX吸蔵量QNOxが、予め定めた基準値QNOx−rq1を超えたか否かを判別することによって判断される。
If the result in
In
この基準値QNOx−rq1は、HC被毒状態にあるNOX吸蔵還元型触媒16のNOX吸蔵可能な上限値を示している。すなわち、被毒状態のNOX吸蔵還元型触媒16のNOX吸蔵量がこの基準値QNOx−rq1を超えた状態であると、NOX還元を行なうことは困難である。なお、この基準値QNOx−rq1は、予め測定してROM18Dに記憶しておけばよい。
This reference value Q NOx-rq1 represents the upper limit value of the NO X
ステップ108において否定されるとステップ110へ進み、NOX吸蔵還元型触媒16をHCによる被毒状態から回復させるHCパージ処理を行なった後に、上記ステップ100へ戻る。すなわち、NOX吸蔵還元型触媒16がHCによる被毒状態にあり、且つNOX吸蔵を行なうことが可能な状態である場合には、HCパージ処理が行なわれる。このHCパージ処理の詳細については後述する(図3)。
If the determination in
一方、上記ステップ108で肯定されると、ステップ112へ進み、NOX還元処理が開始される。
On the other hand, if the result in
このNOX還元処理とは、排気管14からNOX吸蔵還元型触媒16へ流入される排気の空燃比を、短い周期でスパイク的に(短時間)リッチ状態(理論空燃比に近い状態または理論空燃比より燃料量が多い状態)にする制御である。
And the NO X reduction process, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing from the
具体的には、例えば、燃料噴射バルブ12Aから短い周期でスパイク的に燃料を噴射させるべく、該燃料噴射バルブ12Aを制御することにより、NOX吸蔵還元型触媒16に流入される排気の空燃比を一時的に所定の目標のリッチ空燃比とする。
すなわち、「NOX還元処理を開始する」とは、本実施の形態では、この燃料噴射バルブ12Aからの間欠的な燃料噴射を開始することを示している。
Specifically, for example, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NO X
That is, “start the NO X reduction process” indicates that in this embodiment, intermittent fuel injection from the
なお、本実施の形態では、NOX還元処理においては、燃料噴射バルブ12Aを制御する場合を説明するが、燃料噴射弁20から排気管14内に燃料を短い周期でスパイク的に間欠添加するように燃料噴射弁20を制御することで、NOX吸蔵還元型触媒16に流入される排気の空燃比を一時的に所定の目標のリッチ空燃比としてもよい。また、これらの燃料噴射バルブ12A及び燃料噴射弁20の双方を制御してもよい。
In the present embodiment, in the NO X reduction process, a case where the
ステップ112の処理によって、NOX吸蔵還元型触媒16へ流入される排気の空燃比が短い周期でリッチ状態とされ、これによって、NOX吸蔵還元型触媒16に吸蔵されていたNOX還元が開始されることとなる。詳細には、NOX吸蔵還元型触媒16におけるNOX吸蔵材から硝酸塩が分解されてNOXが放出されると共に、このNOXは貴金属触媒の触媒作用により排気中の未燃炭化水素や一酸化炭素等により窒素に還元される処理が開始されることとなる。
Through the process of
次のステップ113では、上記ステップ112でNOX還元処理を開始してから所定時間経過するまで否定判断を繰り返し、肯定されるとステップ114へ進む。このステップ113における所定時間としては、例えば、NOX還元処理によって間欠的に噴射される燃料の噴射回数や、噴射量、エンジンの回転数等に応じて予め任意の時間を定めればよい。
In the
次のステップ114では、前回算出したHC被毒量QHCn−1、及び前回算出したNOX吸蔵量QNOxn−1を、RAM18Cから読み取る。このため、ステップ114では、上記ステップ102の処理、後述するステップ204の処理、または後述するステップ116の処理の内の、直近に処理されたステップで算出されたHC被毒量及びNOX吸蔵量が読み取られることとなる。
In the
次のステップ116では、該ステップ116の処理時における、NOX吸蔵還元型触媒16のHC被毒量QHCn及びNOX吸蔵量QNOxnを算出する。
In the
このNOX吸蔵還元型触媒16の該ステップ116処理時のHC被毒量QHCnは、例えば、上記式(1)である(QHCn=QHCn−1+qHC−f(T))から算出すればよい。
The HC poisoning amount Q HCn of the NO X
なお、本ステップ116の処理においては、式(1)中、QHCnは、NOX吸蔵還元型触媒16の該ステップ116処理時のHC被毒量とすればよい。また、QHCn−1は、上記ステップ114で読み取った前回算出HC被毒量を用いればよい。
In the process of
また、qHC及びf(T)としては、各々、ステップ116で算出した、排気HC量及び浄化可能HC量を用いればよい。
Further, as q HC and f (T), the exhaust HC amount and the purifiable HC amount calculated in
すなわち、qHC及びf(T)は、ステップ116の処理時に得られた各種パラメータ(エンジン回転数センサ34、空燃比センサ22、燃料噴射バルブ12A、及び燃料噴射弁20の各々から入力されたエンジン回転数、NOX吸蔵還元型触媒16に流入された排気の空燃比、燃料噴射バルブ12Aから噴射された燃料の噴射量、及び燃料噴射弁20から添加された燃料の添加量)から、上記ステップ102で用いた推定方法を用いて上記排気HC量推定マップ及び上記浄化可能HC量推定マップから求めればよい。
That is, q HC and f (T) are engine parameters input from each of the various parameters (
また、NOX吸蔵還元型触媒16のステップ116処理時のNOX吸蔵量QNOxnは、下記式(3)から算出すればよい。
Further, the NO X storage amount Q NOxn at the time of the processing of
QNOxn=QNOxn−1+qNOx−qNOx−red ・・・(3) Q NOxn = Q NOxn-1 + q NOx -q NOx-red ··· (3)
上記式(3)中、QNOxnは、NOX吸蔵還元型触媒16の該ステップ116処理時のNOX吸蔵量を示している。QNOxn−1は、前回算出NOX吸蔵量を示している。qNOxは、NOX吸蔵還元型触媒16に流入される排気中に含まれるNOX量(以下、「排気NOX量」と称する)を示している。qNOx−redは、NOX還元量を示している。
In the formula (3), Q NOxn shows the NO X storage amount at the time of the
式(3)中の前回算出NOX吸蔵量QNOxn−1には、上記ステップ114で読み取った前回算出NOX吸蔵量QNOxn−1を用いる。
The previous calculated NO X storage amount Q NOxn−1 read in
排気NOX量qNOxは、ステップ116の処理時に得られた各種パラメータ(エンジン回転数センサ34、空燃比センサ22、燃料噴射バルブ12A、及び燃料噴射弁20の各々から入力されたエンジン回転数、NOX吸蔵還元型触媒16に流入された排気の空燃比、燃料噴射バルブ12Aから噴射された燃料の噴射量、及び燃料噴射弁20から添加された燃料の添加量)を用いて、上記ステップ102で用いた排気NOX量qNOxの推定方法を用いて、上記排気NOX量推定マップから求めればよい。
Exhaust amount of NO X q NOx stores various parameters (
式(3)中のNOX還元量qNOx−redは、上記ステップ112で開始されたNOX還元処理が上記ステップ113の所定時間行なわれることで、該NOX吸蔵還元型触媒16で還元されるNOXの還元量を示している。
The NO X reduction amount q NOx-red in the formula (3) is reduced by the NO X
このNOX還元量qNOx−redは、例えば、HC被毒量QHCnを示す情報と、上記ステップ112のNOX還元処理が上記ステップ113で示した所定時間実行されることによってNOX吸蔵還元型触媒16で還元される還元NOX量を示す情報と、を対応づけた還元NOX量推定マップを予めROM18Dに記憶しておく。そして、該ステップ116で求めたステップ116処理時のHC被毒量QHCnに対応する還元NOX量を示す情報を、上記還元NOX量推定マップから読み取ることによって求めればよい。
なお、このNOX還元量の推定方法としては、NOX吸蔵還元型触媒16について上記ステップ112のNOX還元処理が上記ステップ113で示した所定時間実行されることによって還元される還元NOX量が求められれば良く、上記方法に限られず、その他の公知の方法を用いても良い。
The NO X reduction amount q NOx-red, for example, HC poisoning amount Q information indicating HCn, NO X occluding and reducing by NO X reduction treatment of
As a method of estimating the NO X reduction amount is reduced the amount of NO X for the NO X
次のステップ118では、上記ステップ116で算出したHC被毒量QHCn及びNOX吸蔵量QNOxnを、RAM18Cに記憶する。このとき、RAM18Cに既に記憶されていたHC被毒量及びNOX吸蔵量を示す情報を上書きして最新情報に書き換える。
In the
次のステップ120では、NOX還元処理を終了するか否かを判断する。ステップ120の判断は、上記ステップ118でRAM18Cに記憶したNOX吸蔵量が、NOX吸蔵還元型触媒16におけるNOX還元終了の判断基準とする一定量(QNOx−end)未満となっているか否かを判別し、該一定量未満であるときに肯定判断すればよい。
In the
このステップ120で否定されて、NOX還元処理を終了しないと判断した場合には、上記ステップ112へ戻り、上記ステップ118でRAM18Cに記憶したNOX吸蔵量が、NOX吸蔵還元型触媒16におけるNOX還元終了とみなす上記一定量(QNOx−end)未満となるまで、上記ステップ112〜ステップ120の処理を繰り返す。
When the result of
一方、上記ステップ120で肯定されると、ステップ122へ進み、上記ステップ112で開始したNOX還元処理を終了した後に、上記ステップ100へ戻る。
On the other hand, if the result in
上記ステップ106で否定されると、ステップ124へ進む。ステップ124では、該被毒状態にないNOX吸蔵還元型触媒16が、NOX還元の必要な状態であるか否を判別する。ステップ124の判断は、上記ステップ104でRAM18Cに記憶したNOX吸蔵量QNOxnが、NOX吸蔵還元型触媒16における飽和吸蔵量(QNOx−rq2)を超える値であるか否かを判別することによって判断すればよい。この飽和吸蔵量とは、HCによる被毒状態にないNOX吸蔵還元型触媒16が吸蔵可能なNOX吸蔵量の上限値である。なお、この飽和吸蔵量QNOx−rq2は、上記ステップ108で説明した基準値QNOx−rq1より大きい値であることはいうまでもなく、予め測定してROM18Dに記憶しておけばよい。
If the result in
ステップ124で否定されると、上記ステップ100へ戻り、肯定されると、上記ステップ112へ進む。
If the result in
次に、上記ステップ110で実行されるHCパージ処理について説明する。
Next, the HC purge process executed in
図3に示すように、HCパージ処理では、ステップ200において、HCパージ処理を開始する。
As shown in FIG. 3, in the HC purge process, in
このHCパージ処理とは、NOX吸蔵還元型触媒16をHCによる被毒状態から回復させる処理である。
The HC purge process is a process for recovering the NO X
このHCによる被毒状態とは、上述のように、NOX吸蔵還元型触媒16に高濃度のHCが接触することでHC層が形成された状態を示し、排気の空燃比をリッチ状態にしてもHC層によってNOX還元が阻止されてNOX還元性能が悪化した状態を示している。 The poisoned by the HC, as described above, shows a state in which the HC layer has been formed by the NO X storage reduction catalyst 16 a high concentration of HC contacts, and the air fuel ratio of the exhaust gas to a rich state NO X reduction is prevented by NO X reduction performance and shows a state in which deteriorated by also HC layer.
NOX吸蔵還元型触媒16を、HCによる被毒状態から回復させる方法としては、NOX吸蔵還元型触媒16に流入される排気の空燃比をリーン状態に維持した状態で、NOX吸蔵還元型触媒16の雰囲気温度を400℃以上の高温域まで昇温させる方法が挙げられる。この方法を用いれば、NOX吸蔵還元型触媒16に吸着していたHCにおける、排気中の酸素との反応が進行し、これによって吸着していたHCが浄化(パージ)される。
The the NO X
本実施の形態では、CPU18Aは、ステップ200において、NOX吸蔵還元型触媒16へ流入される排気に、燃料噴射弁20から短い周期でスパイク的に燃料を添加させるべく該燃料噴射弁20を制御することにより、NOX吸蔵還元型触媒16に流入される排気温を上昇させる。そして、この排気温を上昇させることによって、NOX吸蔵還元型触媒16の温度を上昇させる。なお、この燃料噴射弁20からの燃料添加は、該燃料の添加された排気の空燃比がリーン状態の範囲内で行なわれるように調整される。
In this embodiment, CPU 18a in
なお、本実施の形態では、HCパージ処理では、NOX吸蔵還元型触媒16へ流入される排気に燃料噴射弁20から短い周期でスパイク的に燃料を添加することによって、NOX吸蔵還元型触媒16の温度を上昇させる方法を用いるが、NOX吸蔵還元型触媒16を直接加熱する加熱装置を設けて、該NOX吸蔵還元型触媒に流入する排気の空燃日をリーン状態としたままで該加熱装置によってNOX吸蔵還元型触媒16を加熱する方法を用いても良い。
In the present embodiment, in HC purging process, by adding a spike fuel in a short period from the
このように、ステップ200の処理が実行されてHCパージ処理が開始されることによって、HCのパージ処理が開始される。
As described above, when the process of
次のステップ201では、上記ステップ200でHCパージ処理を開始してから所定時間経過するまで否定判断を繰り返し、肯定されるとステップ202へ進む。このステップ201における所定時間としては、例えば、HCパージ処理によって燃料噴射弁20から間欠的に添加される燃料の添加回数や、添加量、エンジンの回転数等に応じて予め任意の時間を定めればよい。
In the
次のステップ202では、前回算出したHC被毒量QHCn−1、及び前回算出したNOX吸蔵量QNOxn−1を、RAM18Cから読み取る。このため、ステップ202では、前回のステップ202の処理、上記ステップ102の処理、または上記ステップ116の処理内の、直近に処理されたステップで算出されたHC被毒量及びNOX吸蔵量が読み取られることとなる。
In the
次のステップ204では、NOX吸蔵還元型触媒16の、ステップ204処理時のHC被毒量QHCn及びNOX吸蔵量QNOxnを算出する。
In the
このNOX吸蔵還元型触媒16の該ステップ204処理時のHC被毒量QHCnは、例えば、上記式(1)である(QHCn=QHCn−1+qHC−f(T))から算出すればよい。
The HC poisoning amount Q HCn at the time of the
なお、本ステップ204の処理においては、式(1)中、QHCnは、NOX吸蔵還元型触媒16の該ステップ204処理時のHC被毒量とすればよい。また、QHCn−1は、上記ステップ204で読み取った前回算出HC被毒量を用いればよい。
In the process of this
また、qHC及びf(T)としては、各々、ステップ204で算出した、排気HC量及び浄化可能HC量を用いればよい。
Further, as q HC and f (T), the exhaust HC amount and the purifiable HC amount calculated in
すなわち、qHC及びf(T)は、ステップ204の処理時に得られた各種パラメータ(エンジン回転数センサ34、空燃比センサ22、燃料噴射バルブ12A、及び燃料噴射弁20の各々から入力されたエンジン回転数、NOX吸蔵還元型触媒16に流入された排気の空燃比、燃料噴射バルブ12Aから噴射された燃料の噴射量、及び燃料噴射弁20から添加された燃料の添加量)から、上記ステップ102で用いた推定方法を用いて上記排気HC量推定マップ及び上記浄化可能HC量推定マップから求めればよい。
That is, q HC and f (T) are engine parameters inputted from the various parameters (
また、NOX吸蔵還元型触媒16の該ステップ204処理時のNOX吸蔵量QNOxnは、例えば、上記式(2)である(QNOxn=QNOxn−1+qNOx)から算出すればよい。
Further, the NO X storage amount Q NOxn of the NO X storage
なお、本ステップ204の処理においては、式(2)中、QNOxnは、NOX吸蔵還元型触媒16の該ステップ204処理時のNOX吸蔵量とすればよい。また、QNOxn−1は、上記ステップ204で読み取った前回算出NOX吸蔵量を用いればよい。
In the process of
また、qNOxとしては、ステップ204で算出した、排気NOX量を用いればよい。すなわち、この排気NOX量qNOxは、該ステップ204の処理時に得られた各種パラメータ(エンジン回転数センサ34、空燃比センサ22、燃料噴射バルブ12A、及び燃料噴射弁20の各々から入力されたエンジン回転数、NOX吸蔵還元型触媒16に流入された排気の空燃比、燃料噴射バルブ12Aから噴射された燃料の噴射量、及び燃料噴射弁20から噴射された燃料の噴射量)を用いて、上記ステップ102で用いた排気NOX量qNOxの推定方法を用いて、上記排気NOX量推定マップから求めればよい。
As the q NOx, calculated in
次のステップ206では、上記ステップ204で算出したHC被毒量QHCn及びNOX吸蔵量QNOxnを、RAM18Cに記憶する。このとき、RAM18Cに既に記憶されていたHC被毒量及びNOX吸蔵量を示す情報を上書きすることによって、これらの情報を最新情報に書き換える。
In the
ここで、このHCパージ処理実行中においても、NOX吸蔵還元型触媒16へのNOX吸蔵は進行する。
このため、次のステップ208では、HCによる被毒状態にあるNOX吸蔵還元型触媒16が、該被毒状態において更なるNOX吸蔵を行なうことの困難な状態であるか否かを判断する。ステップ208の判断は、上記ステップ206でRAM18Cに記憶したNOX吸蔵量が、上記ステップ108の判断で用いた基準値QNOx−rq1を超えているか否かを判別することによって判断される。
Here, even during the HC purge process execution, the NO X storage to the NO X
Therefore, in the
ステップ208で肯定されると、ステップ210へ進み、上記ステップ200で開始したHCパージ処理を中断した後に、上記ステップ112へ戻る。これによって、HCパージ処理が中断されて、NOX還元処理が開始される。
If the determination in
一方、上記ステップ208で否定されると、ステップ212へ進み、HCパージ処理を終了するか否かを判断する。ステップ212の判断は、上記ステップ206でRAM18Cに記憶したHC被毒量が、NOX吸蔵還元型触媒16におけるHCパージ処理終了の判断基準とする所定量(QHC−end)未満となっているか否かを判別し、該所定量未満であるときに肯定判断すればよい。
On the other hand, if the result in
このステップ212で否定されて、HCパージ処理を終了しないと判断した場合には、上記ステップ200へ戻り、上記ステップ206でRAM18Cに記憶したHC被毒量が、NOX吸蔵還元型触媒16におけるHCパージ処理終了とみなす所定量(QHC−end)未満となるまで、上記ステップ200〜ステップ212の処理を繰り返す。
If the result of
一方、上記ステップ212で肯定されると、ステップ214へ進み、上記ステップ200で開始したHCパージ処理を終了した後に、本ルーチンを終了する。
On the other hand, when the result in
以上説明したように、本実施の形態の排気浄化装置10によれば、NOX吸蔵還元型触媒浄化処理を実行することによって、NOX吸蔵還元型触媒16が炭化水素(HC)によって被毒された被毒状態であると判断したときには、該NOX吸蔵還元型触媒16のNOX吸蔵量に応じてHCを除去するHCパージ処理を行なった後に、排気の空燃比をリッチにするNOX還元処理を実行する。
As described above, according to the
このため、HC被毒によってNOX還元性能が低下する前に、NOX吸蔵還元型触媒16をHCによる被毒状態から回復されて、NOX還元性能低下が抑制される。
For this reason, before the NO X reduction performance is reduced by HC poisoning, the NO X
また、NOX吸蔵還元型触媒16がHCにより被毒された被毒状態であると判断したときに、この被毒状態にあるNOX吸蔵還元型触媒16が更なるNOX吸蔵を行なうことの困難な状態である場合には、NOX還元処理を優先して実行した後に、HCによる被毒状態から回復させるHCパージ処理を行なう。このため、外気へのNOXの排出を抑制しつつ、且つNOX還元性能低下が抑制される。
Further, the NO X
また、HCパージ処理中においてもNOX吸蔵還元型触媒16へのNOX吸蔵は進行することから、HCパージ処理中にNOX吸蔵還元型触媒16のNOX吸蔵量が、HC被毒状態にあるNOX吸蔵還元型触媒16のNOX吸蔵可能な上限値を超えていると判別したときには、HCパージ処理を中断して、NOX還元処理を優先して実行した後に、再度HCパージ処理を行なう。
このため、NOX還元性能低下を抑制しつつ、且つ、外気へのNOXの排出が更に抑制される。
Further, since the the NO X storage to the NO X
Therefore, while suppressing the NO X reduction performance degradation and, emissions of the NO X in the outside air is further suppressed.
また、NOX還元処理は、NOX吸蔵還元型触媒16がHCによる被毒状態にないときには、該NOX吸蔵還元型触媒16のNOX吸蔵量が、該未被毒状態のNOX吸蔵還元型触媒16におけるNOX飽和吸蔵量を超えた場合にのみNOX還元処理を実行する。このため、効率よくNOX還元処理が実行され、燃料消費量の抑制にもつながることとなる。
Further, NO X reduction process, when the NO X
<試験例>
以下、本発明を試験例により更に具体的に説明するが、本発明はその主旨を越えない限り、以下の試験例に限定されるものではない。
<Test example>
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to test examples. However, the present invention is not limited to the following test examples unless the gist of the present invention is exceeded.
(試験例1)
水200mlにAl2O3粉末50g加えて撹拌した溶液中に、白金の担持量が2質量%となるように白金含有量を調整したジニトロジアミン白金硝酸溶液を加えて1時間撹拌した後に、120℃で10時間加熱することで乾燥させた。更に500℃で2時間焼成して粉末Aを得た。
次に、上記粉末A30gに純水120mlを加えて、ここに、粉末A120g当たりの吸蔵材担持量が0.3molになるように調整した酢酸リチウム投入して、120℃で2時間加熱することで蒸発凝固させた。更に500℃で2時間焼成することで、NOX吸蔵還元型触媒を調整した。
(Test Example 1)
In a solution obtained by adding 50 g of Al 2 O 3 powder to 200 ml of water and stirring, a dinitrodiamine platinum nitric acid solution whose platinum content was adjusted so that the supported amount of platinum was 2% by mass was added and stirred for 1 hour. It dried by heating at 10 degreeC for 10 hours. Further, the powder A was obtained by baking at 500 ° C. for 2 hours.
Next, 120 ml of pure water was added to 30 g of the powder A, and lithium acetate adjusted so that the amount of occlusion material supported per 120 g of powder A was 0.3 mol was added thereto, followed by heating at 120 ° C. for 2 hours. Evaporated and solidified. Further, the NO X storage reduction catalyst was prepared by firing at 500 ° C. for 2 hours.
上記調整したNOX吸蔵還元型触媒を、400℃の環境下で混合ガス(10%H2,90%N2)中において15分間放置することによって前処理を行なった。そして、この前処理を行なったNOX吸蔵還元型触媒を、希釈ガス(1%NO,10%O2,89%N2)中にて60分間放置することで、NOX吸蔵した状態のNOX吸蔵還元型触媒(NOX吸蔵還元型触媒A)を調整した。 The prepared NO X storage reduction catalyst was pretreated by leaving it in a mixed gas (10% H 2 , 90% N 2 ) for 15 minutes in an environment of 400 ° C. Then, the NO X storage reduction catalyst that has been subjected to the pretreatment is left in a diluent gas (1% NO, 10% O 2 , 89% N 2 ) for 60 minutes, so that NO X in the state of storing NO X is stored. An X storage reduction catalyst (NO X storage reduction catalyst A) was prepared.
また、上記調整したNOX吸蔵したNOX吸蔵還元型触媒Aを、希釈ガス(1%C3H6,10%O2,89%N2)中にて60分間放置することで、HCによる被毒状態とされたNOX吸蔵還元型触媒(HC被毒−NOX吸蔵還元型触媒B)を調整した。
Moreover, the the NO X storage was the NO X storage reduction catalyst A described above adjusted, by standing
上記調整した、NOX吸蔵還元型触媒A、及びHC被毒−NOX吸蔵還元型触媒Bの各々について、混合ガス(10%H2,90%N2)下において200℃、300℃、及び400℃の環境下に各々15分間放置することによって、NOX還元処理を行ない、各々、還元処理済−NOX吸蔵還元型触媒A、及び還元処理済−HC被毒−NOX吸蔵還元型触媒Bとした。 For each of the prepared NO X storage reduction catalyst A and HC poisoning-NO X storage reduction catalyst B, 200 ° C., 300 ° C., and under a mixed gas (10% H 2 , 90% N 2 ) by leaving each 15 minutes under 400 ° C. environment subjected to NO X reduction treatment, respectively, reducing the treated -NO X storage reduction catalyst a, and reduced processed -HC poisoning -NO X storage reduction catalyst B.
上記NOX吸蔵還元型触媒A、還元処理済−NOX吸蔵還元型触媒A、及び還元処理済−HC被毒−NOX吸蔵還元型触媒Bの各々について、IR測定を行い、1580cm−1付近の硝酸塩に帰属されるピーク強度を測定した。 The the NO X storage reduction catalyst A, the reduction processed -NO X storage reduction catalyst A, and for each of the reduction processed -HC poisoning -NO X storage reduction catalyst B, performs IR measurement, 1580 cm around -1 The peak intensity attributed to the nitrate was measured.
図4には、NOX吸蔵還元型触媒Aの硝酸塩に帰属されるピーク強度に対する、還元処理済−NOX吸蔵還元型触媒Aの硝酸塩に帰属されるピーク強度と、還元温度と、の関係を線図50として示した。
また、NOX吸蔵還元型触媒Aの硝酸塩に帰属されるピーク強度に対する、還元処理済−HC被毒−NOX吸蔵還元型触媒Bの硝酸塩に帰属されるピーク強度と、還元温度と、の関係を線図52として示した。
4 shows, to the peak intensity attributed to the nitrate of the NO X storage reduction catalyst A, and the peak intensity attributed to the nitrate reduction processed -NO X storage reduction catalyst A, and the reduction temperature, the relationship Shown as diagram 50.
Further, to the peak intensity attributed to the nitrate of the NO X storage reduction catalyst A, and the peak intensity attributed to the nitrate reduction processed -HC poisoning -NO X storage reduction catalyst B, a reduction temperature, the relationship Is shown as diagram 52.
図4の線図50に示されるように、還元処理済−NOX吸蔵還元型触媒Aは、200℃におけるNOX還元率は約90%である。一方、線図52に示されるように、還元処理済−HC被毒−NOX吸蔵還元型触媒Bは、同じ200℃におけるNOX還元率は約15%程度であり、HC被毒によってNOX還元性能が著しく劣化していることが分かる。 As shown in the diagram 50 of Figure 4, the reduction-processed -NO X storage reduction catalyst A, the NO X reduction rate of 200 ° C. is about 90%. On the other hand, as shown in the diagram 52, the reduction processed -HC poisoning -NO X storage reduction catalyst B is, NO X reduction rate of the same 200 ° C. is about 15%, NO by HC poisoning X It can be seen that the reduction performance is significantly degraded.
本実施の形態の排気浄化装置10によれば、NOX吸蔵還元型触媒浄化処理を実行することによって、NOX吸蔵還元型触媒16が炭化水素(HC)によって被毒された被毒状態であると判断したときには、該NOX吸蔵還元型触媒16のNOX吸蔵量に応じてHCを除去するHCパージ処理を行なった後に、排気の空燃比をリッチにするNOX還元処理を実行する。このため、本実施の形態の排気浄化装置10によれば、HC被毒によるNOX還元性の低下が効果的に抑制されるといえる。
According to the
10 排気浄化装置
12 内燃機関
12A 燃料噴射バルブ
14 排気管
16 NOX吸蔵還元型触媒
18 ECU
18A CPU
20 燃料噴射弁
10 exhaust
18A CPU
20 Fuel injection valve
Claims (5)
排気の空燃比を調整する調整手段と、
前記NOX吸蔵還元型触媒を昇温させることによって炭化水素による被毒状態から回復させる回復手段と、
前記NOX吸蔵還元型触媒が炭化水素によって被毒された被毒状態にあるか否かを判別する被毒判別手段と、
前記被毒判別手段によって前記NOX吸蔵還元型触媒が被毒状態にあると判別されたときに、前記NOX吸蔵還元型触媒を被毒状態から回復させるように前記回復手段を制御した後に、前記排気の空燃比をリッチにするように前記調整手段を制御する制御手段と、
を備えた排気浄化装置。 Provided in an exhaust passage of an internal combustion engine, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the occluding NO X in the exhaust gas when the lean, the NO X when the air-fuel ratio of the exhaust gas was occluded during the rich flowing into N 2 and the NO X storage and reduction type catalyst that reduces,
Adjusting means for adjusting the air-fuel ratio of the exhaust;
Recovery means for recovering from a poisoned state by hydrocarbons by raising the temperature of the NO X storage reduction catalyst;
Poisoning determination means for determining whether or not the NO X storage reduction catalyst is poisoned by hydrocarbons;
Wherein when the the NO X storage reduction catalyst is determined to be in the poisoned by poisoning determining means, said the NO X storage reduction catalyst after controlling the recovery means so as to recover from the poisoned state, Control means for controlling the adjusting means to make the air-fuel ratio of the exhaust rich;
Exhaust gas purification device.
前記制御手段は、前記回復手段を制御しているときに前記導出手段によって導出されたNOX吸蔵量が予め定められた基準量を超えたときに、該回復手段の制御を中断し、前記排気の空燃比をリッチにするように前記調整手段を制御する請求項1に記載の排気浄化装置。 Derivation means for deriving the NO X storage amount of the NO X storage reduction catalyst;
The control means interrupts the control of the recovery means when the NO X occlusion amount derived by the derivation means exceeds a predetermined reference amount while controlling the recovery means, and the exhaust means The exhaust emission control device according to claim 1, wherein the adjusting means is controlled to make the air-fuel ratio of the exhaust gas rich.
前記回復手段を制御する前に前記導出手段によって導出されたNOX吸蔵量が、前記基準量を超えているときに、前記排気の空燃比をリッチにするように前記調整手段を制御する請求項2に記載の排気浄化装置。 The control means includes
2. The control unit controls the adjustment unit so that the air-fuel ratio of the exhaust gas becomes rich when the NO X storage amount derived by the deriving unit exceeds the reference amount before controlling the recovery unit. The exhaust emission control device according to 2.
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-
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- 2009-02-23 JP JP2009039457A patent/JP2010196496A/en active Pending
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