JP2010223076A - Exhaust emission control device - Google Patents

Exhaust emission control device Download PDF

Info

Publication number
JP2010223076A
JP2010223076A JP2009070643A JP2009070643A JP2010223076A JP 2010223076 A JP2010223076 A JP 2010223076A JP 2009070643 A JP2009070643 A JP 2009070643A JP 2009070643 A JP2009070643 A JP 2009070643A JP 2010223076 A JP2010223076 A JP 2010223076A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel ratio
exhaust
nox purification
purification catalyst
catalyst
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2009070643A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5306867B2 (en
Inventor
Yuichi Matsuo
雄一 松尾
Katsuji Wada
勝治 和田
Norihiko Suzuki
紀彦 鈴木
Takeshi Mori
武史 森
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Honda Motor Co Ltd filed Critical Honda Motor Co Ltd
Priority to JP2009070643A priority Critical patent/JP5306867B2/en
Publication of JP2010223076A publication Critical patent/JP2010223076A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5306867B2 publication Critical patent/JP5306867B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40Engine management systems

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exhaust emission control device capable of simultaneously efficiently performing sulfur removal of an NOx removing catalyst and burning-removal of PM (Particulate Matter) of a DPF (Diesel Particulate Filter). <P>SOLUTION: This exhaust emission control device includes the NOx removing catalyst 2 having an oxygen storage-releasing material for storing oxygen on the lean side and releasing the stored oxygen on the rich side, and includes a regeneration performing part 51 for repeatedly performing control for performing enriching control for setting the exhaust air-fuel ratio again to the rich side, after performing lean forming control for a predetermined time for returning the exhaust air-fuel ratio once to the lean side, after performing the enriching control for setting the exhaust air-fuel ratio of exhaust gas flowing in the NOx removing catalyst 2 to the rich side from the lean side. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、内燃機関(以下、エンジンという)の排気浄化装置に関する。特に、NOx浄化触媒およびパティキュレートフィルタを備えた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 (hereinafter referred to as an engine). In particular, the present invention relates to an exhaust purification device including a NOx purification catalyst and a particulate filter.

なお、本発明において、「リッチ」という用語は、空気/燃料比率(以下、空燃比という)が化学量論的な空燃比よりも小さいことを意味し、「リーン」という用語は、空燃比が上述の化学量論的な空燃比よりも大きいことを意味する。   In the present invention, the term “rich” means that the air / fuel ratio (hereinafter referred to as air-fuel ratio) is smaller than the stoichiometric air-fuel ratio, and the term “lean” means that the air-fuel ratio is Means greater than the stoichiometric air-fuel ratio described above.

従来より、希薄燃焼エンジンにおいては、排気中に含まれるNOxと粒子状物質(以下、PMという)の浄化が課題とされている。例えば、NOxとPMの浄化を目的として、リーン側でNOxを吸蔵し、吸蔵したNOxをリッチ側で浄化するNOx浄化触媒と、PMを捕集するディーゼルパティキュレートフィルタ(以下、DPFという)とを排気通路内に順次配置した排気浄化装置が開示されている(例えば、特許文献1参照)。   Conventionally, in a lean combustion engine, purification of NOx and particulate matter (hereinafter referred to as PM) contained in exhaust gas has been a problem. For example, for the purpose of purifying NOx and PM, a NOx purifying catalyst that stores NOx on the lean side, purifies the stored NOx on the rich side, and a diesel particulate filter (hereinafter referred to as DPF) that collects PM. An exhaust purification device that is sequentially disposed in an exhaust passage is disclosed (for example, see Patent Document 1).

特許文献1によれば、低温時にNOx浄化触媒にNOxを吸蔵し、吸蔵したNOxを高温時にNOとして放出することにより、下流側のDPFにNOを供給できる結果、DPFに堆積したPMを低温燃焼させることができるとされている。
しかしながら、低温時にNOxの吸蔵がない場合には、下流側のDPFにNOを供給することができないため、PMを低温燃焼させることができない。また、NOx浄化触媒は硫黄の除去、DPFはPMの燃焼除去が必要不可欠であり、これらの再生処理を可能な限り効率的に行うことが望まれる。
According to Patent Document 1, occludes the NOx purifying catalyst at a low temperature, by releasing the NO 2 and stored NOx in high temperature, results capable of supplying NO 2 on the downstream side DPF, the PM deposited in the DPF It is said that it can be burned at a low temperature.
However, when NOx is not occluded at low temperatures, NO 2 cannot be supplied to the downstream DPF, and therefore PM cannot be combusted at low temperatures. In addition, it is indispensable to remove sulfur for the NOx purification catalyst and combustion removal of PM for the DPF, and it is desirable to perform these regeneration processes as efficiently as possible.

そこで、NOx浄化触媒およびDPFの再生を同時に実行できるようにして、トータルの再生時間を短縮し、燃費の悪化を防止する技術が開示されている(例えば、特許文献2参照)。   In view of this, a technology has been disclosed in which the regeneration of the NOx purification catalyst and the DPF can be performed simultaneously to shorten the total regeneration time and prevent the deterioration of fuel consumption (for example, see Patent Document 2).

特開2002−276337号公報JP 2002-276337 A 特開2003−201828号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2003-201828

しかしながら、特許文献2の排気浄化装置では、DPFの前に空気導入口を設ける必要があるうえ、空気導入時期の制御機構が必要になるなど、システムが複雑化して期待される効果が得られない。
従って、NOx浄化触媒の硫黄除去とDPFのPM燃焼除去を、同時に効率良く行うことができる排気浄化装置が求められている。
However, in the exhaust purification device of Patent Document 2, it is necessary to provide an air introduction port before the DPF, and a control mechanism for the air introduction timing is required, so that the system does not have the expected effects due to complexity. .
Therefore, there is a need for an exhaust purification device that can efficiently and efficiently simultaneously remove sulfur from the NOx purification catalyst and PM combustion removal from the DPF.

本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、NOx浄化触媒およびパティキュレートフィルタを備えた排気浄化装置であって、NOx浄化触媒の硫黄除去とDPFのPM燃焼除去を、同時に効率良く実行できる排気浄化装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is an exhaust purification device including a NOx purification catalyst and a particulate filter, which removes sulfur from the NOx purification catalyst and PM combustion removal from the DPF. Another object of the present invention is to provide an exhaust emission control device that can be efficiently executed at the same time.

上記目的を達成するため請求項1記載の発明は、内燃機関(1)の排気通路(4)に設けられ、リーンとリッチを繰り返すことによりNOxを浄化するNOx浄化触媒(2)と、前記排気通路のうち前記NOx浄化触媒の下流側に設けられ、排気中のパティキュレートを捕集するパティキュレートフィルタ(3)と、を備えた内燃機関の排気浄化装置において、前記NOx浄化触媒は、リーン側で酸素を吸蔵し、吸蔵した酸素をリッチ側で放出する酸素吸蔵放出材を有し、前記排気浄化装置は、前記NOx浄化触媒に流入する排気の排気空燃比を、リーン側からリッチ側にするリッチ化制御を行った後、一旦リーン側に戻すリーン化制御を所定時間行ってから、再度リッチ側にするリッチ化制御を行う一連の制御を少なくとも1回実行することにより、前記NOx浄化触媒に捕捉された硫黄分を浄化するとともに、前記パティキュレートフィルタに捕集されたパティキュレートを浄化する再生手段(51)と、を備えることを特徴とする。   In order to achieve the above object, an invention according to claim 1 is provided in an exhaust passage (4) of an internal combustion engine (1) and purifies NOx by repeating lean and rich, and the exhaust gas. An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine provided with a particulate filter (3) provided downstream of the NOx purification catalyst in the passage and collecting particulates in the exhaust gas, wherein the NOx purification catalyst is on the lean side And the oxygen storage / release material that releases the stored oxygen on the rich side, and the exhaust purification device changes the exhaust air-fuel ratio of the exhaust flowing into the NOx purification catalyst from the lean side to the rich side. After performing the enrichment control, a lean control for returning to the lean side is performed for a predetermined time, and then a series of controls for performing the enrichment control to the rich side again is executed at least once. Result, the purifying sulfur trapped in the NOx purifying catalyst, characterized in that it comprises a and a reproducing means (51) for purifying the particulates captured on the particulate filter.

請求項2記載の発明は、請求項1に記載の排気浄化装置において、前記リッチ化制御時における前記NOx浄化触媒に流入する排気の目標空燃比として、リッチ側の第1目標空燃比を設定する第1目標空燃比設定手段(52)と、前記リーン化制御時における前記NOx浄化触媒に流入する排気の目標空燃比として、リーン側の第2目標空燃比を設定する第2目標空燃比設定手段(53)と、前記パティキュレートフィルタに流入する排気の排気空燃比が所定の閾値を下回った場合には、前記目標空燃比を、前記第1目標空燃比から前記第2目標空燃比に一旦切り替えた後、前記所定時間の経過後に再度、前記第1目標空燃比に切り替える切替手段(55)と、をさらに備え、前記再生手段は、前記NOx浄化触媒に流入する排気の排気空燃比を、前記切替手段による目標空燃比の切り替えに応じて、前記第1目標空燃比または前記第2目標空燃比に一致するように制御することにより、前記NOx浄化触媒に捕捉された硫黄分を浄化するとともに、前記パティキュレートフィルタに捕集されたパティキュレートを浄化することを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, the rich first target air-fuel ratio is set as the target air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx purification catalyst at the time of the enrichment control. First target air-fuel ratio setting means (52) and second target air-fuel ratio setting means for setting a lean-side second target air-fuel ratio as the target air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx purification catalyst during the leaning control (53) and when the exhaust air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the particulate filter falls below a predetermined threshold, the target air-fuel ratio is temporarily switched from the first target air-fuel ratio to the second target air-fuel ratio. And a switching means (55) for switching to the first target air-fuel ratio again after the lapse of the predetermined time, wherein the regeneration means exhausts the exhaust air fuel flowing into the NOx purification catalyst. Is controlled so as to coincide with the first target air-fuel ratio or the second target air-fuel ratio in accordance with the switching of the target air-fuel ratio by the switching means, thereby purifying the sulfur content captured by the NOx purification catalyst. In addition, the particulate matter collected by the particulate filter is purified.

請求項3記載の発明は、請求項2に記載の排気浄化装置において、前記第1目標空燃比設定手段は、前記NOx浄化触媒の温度、前記NOx浄化触媒に流入する排気の温度、前記NOx浄化触媒に流入する排気の流量、および前記NOx浄化触媒の劣化度合のうち少なくともいずれか1つに基づいて、前記第1目標空燃比を設定することを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the exhaust purification device according to the second aspect, the first target air-fuel ratio setting means includes a temperature of the NOx purification catalyst, a temperature of exhaust flowing into the NOx purification catalyst, and the NOx purification. The first target air-fuel ratio is set based on at least one of a flow rate of exhaust gas flowing into the catalyst and a degree of deterioration of the NOx purification catalyst.

請求項4記載の発明は、請求項3に記載の排気浄化装置において、前記NOx浄化触媒の劣化度合を、前記内燃機関の燃料噴射量の積算値に基づいて推定する触媒劣化度合推定手段(54)をさらに備え、前記第1目標空燃比設定手段は、前記触媒劣化度合推定手段により推定された前記NOx浄化触媒の劣化度合が大きいほど、前記第1目標空燃比を高く設定することを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the exhaust gas purification apparatus according to the third aspect, a catalyst deterioration degree estimating means (54) for estimating the deterioration degree of the NOx purification catalyst based on an integrated value of the fuel injection amount of the internal combustion engine. ), And the first target air-fuel ratio setting means sets the first target air-fuel ratio higher as the deterioration degree of the NOx purification catalyst estimated by the catalyst deterioration degree estimation means is larger. To do.

請求項5記載の発明は、請求項2から4いずれかに記載の排気浄化装置において、前記第2目標空燃比設定手段は、前記NOx浄化触媒の温度、前記NOx浄化触媒に流入する排気の温度、前記NOx浄化触媒に流入する排気の流量、および前記NOx浄化触媒の劣化度合のうち少なくともいずれか1つに基づいて、前記第2目標空燃比を設定することを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, in the exhaust purification apparatus according to any one of the second to fourth aspects, the second target air-fuel ratio setting means includes a temperature of the NOx purification catalyst and a temperature of the exhaust gas flowing into the NOx purification catalyst. The second target air-fuel ratio is set based on at least one of a flow rate of exhaust gas flowing into the NOx purification catalyst and a deterioration degree of the NOx purification catalyst.

請求項6記載の発明は、請求項5に記載の排気浄化装置において、前記NOx浄化触媒の劣化度合を、前記内燃機関の燃料噴射量の積算値に基づいて推定する触媒劣化度合推定手段をさらに備え、前記第2目標空燃比設定手段は、前記触媒劣化度合推定手段により推定された前記NOx浄化触媒の劣化度合が大きいほど、前記第2目標空燃比を高く設定することを特徴とする。   According to a sixth aspect of the present invention, the exhaust gas purification apparatus according to the fifth aspect further comprises a catalyst deterioration degree estimating means for estimating a deterioration degree of the NOx purification catalyst based on an integrated value of the fuel injection amount of the internal combustion engine. And the second target air-fuel ratio setting means sets the second target air-fuel ratio higher as the deterioration degree of the NOx purification catalyst estimated by the catalyst deterioration degree estimating means is larger.

請求項7記載の発明は、請求項1から6いずれかに記載の排気浄化装置において、前記第2目標空燃比設定手段は、前記NOx浄化触媒の温度が高いほど、前記第2目標空燃比を低く設定することを特徴とする。   According to a seventh aspect of the present invention, in the exhaust purification device according to any one of the first to sixth aspects, the second target air-fuel ratio setting means sets the second target air-fuel ratio as the temperature of the NOx purification catalyst is higher. It is characterized by being set low.

請求項8記載の発明は、請求項1から7いずれかに記載の排気浄化装置において、前記NOx浄化触媒の温度が高いほど、前記所定時間を短く設定する時間設定手段(57)をさらに備えることを特徴とする。   The invention according to claim 8 is the exhaust purification apparatus according to any one of claims 1 to 7, further comprising time setting means (57) for setting the predetermined time shorter as the temperature of the NOx purification catalyst is higher. It is characterized by.

請求項9記載の発明は、請求項1から8いずれかに記載の排気浄化装置において、前記NOx浄化触媒は、貴金属および酸化セリウム系材料を含む第1触媒層を備えることを特徴とする。   The invention according to claim 9 is the exhaust purification apparatus according to any one of claims 1 to 8, wherein the NOx purification catalyst includes a first catalyst layer containing a noble metal and a cerium oxide-based material.

請求項10記載の発明は、請求項9に記載の排気浄化装置において、前記NOx浄化触媒は、NH吸着材としてのゼオライトを含む第2触媒層をさらに備えることを特徴とする。 According to a tenth aspect of the present invention, in the exhaust gas purification apparatus according to the ninth aspect, the NOx purification catalyst further includes a second catalyst layer containing zeolite as an NH 3 adsorbent.

請求項11記載の発明は、請求項10に記載の排気浄化装置において、前記NOx浄化触媒は、前記第2触媒層が前記第1触媒層上に設けられていることを特徴とする。   The invention according to claim 11 is the exhaust purification apparatus according to claim 10, wherein the second catalyst layer is provided on the first catalyst layer in the NOx purification catalyst.

請求項12記載の発明は、請求項1から11いずれかに記載の排気浄化装置において、前記パティキュレートフィルタには、捕集したパティキュレートを燃焼するための燃焼触媒が担持されていることを特徴とする。   A twelfth aspect of the present invention is the exhaust gas purification apparatus according to any one of the first to eleventh aspects, wherein the particulate filter carries a combustion catalyst for burning the collected particulates. And

請求項13記載の発明は、請求項12に記載の排気浄化装置において、前記燃焼触媒は、酸素吸蔵放出能を有する複合酸化物にAgを担持してなることを特徴とする。   According to a thirteenth aspect of the present invention, in the exhaust emission control device according to the twelfth aspect, the combustion catalyst is formed by supporting Ag on a complex oxide having an oxygen storage / release capability.

請求項14記載の発明は、請求項1から13いずれかに記載の排気浄化装置において、前記パティキュレートフィルタには、排気中に含まれるNOをNOに変換するNO生成触媒が担持されていることを特徴とする。 The invention of claim 14, wherein, in the exhaust gas purification device according to any of claims 1 13, wherein the particulate filter, is NO 2 generating catalyst is supported to convert the NO to NO 2 in the exhaust It is characterized by being.

請求項15記載の発明は、請求項14に記載の排気浄化装置において、前記NO生成触媒は、Pt、Pd、およびRhのうち少なくともいずれか1つの元素が、アルミナ、シリカ、シリカアルミナ、ジルコニア、およびセリアのうち少なくともいずれか1つの担体に担持されてなることを特徴とする。 According to a fifteenth aspect of the present invention, in the exhaust gas purification apparatus according to the fourteenth aspect, the NO 2 generation catalyst is such that at least one element of Pt, Pd, and Rh is alumina, silica, silica alumina, zirconia. , And ceria, and is supported on at least one carrier.

請求項1記載の排気浄化装置は、酸素吸蔵放出材を有するNOx浄化触媒を含んで構成した。また、NOx浄化触媒に流入する排気の排気空燃比を、リーン側からリッチ側にするリッチ化制御を行った後、一旦リーン側に戻すリーン化制御を所定時間行ってから、再度リッチ側にするリッチ化制御を行う一連の制御を少なくとも1回実行する再生手段を含んで構成した。
これにより、NOx浄化触媒に流入する排気空燃比をリッチ化しつつ、NOx浄化触媒の酸素吸蔵能(OSC)によって、パティキュレートフィルタに流入する排気の空燃比をリーンに保つことができる。また、リッチ化制御を行った後、一旦リーン側に戻すリーン化制御を実行することにより、NOx浄化触媒の酸素吸蔵能(OSC)を長く維持できる結果、パティキュレートフィルタに流入する排気の空燃比を長くリーンに保つことができる。
このため、NOx浄化触媒の硫黄除去とパティキュレートフィルタに捕集されたPMの燃焼除去を同時に実行することができる。従って、硫黄除去およびPM燃焼除去に要するエネルギーを削減でき、燃費の悪化を軽減できる。
The exhaust emission control device according to claim 1 includes an NOx purification catalyst having an oxygen storage / release material. Further, after performing enrichment control for changing the exhaust air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx purification catalyst from the lean side to the rich side, after performing the leaning control for returning to the lean side for a predetermined time, the exhaust air / fuel ratio is again made rich. The reproduction means for executing the series of control for performing the enrichment control at least once is configured.
Accordingly, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the particulate filter can be kept lean by the oxygen storage capacity (OSC) of the NOx purification catalyst while enriching the exhaust air-fuel ratio flowing into the NOx purification catalyst. In addition, after the enrichment control is performed, the lean storage control that is once returned to the lean side is performed, so that the oxygen storage capacity (OSC) of the NOx purification catalyst can be maintained for a long time. As a result, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the particulate filter Can be kept lean for a long time.
For this reason, sulfur removal of the NOx purification catalyst and combustion removal of PM collected by the particulate filter can be performed simultaneously. Therefore, energy required for sulfur removal and PM combustion removal can be reduced, and deterioration of fuel consumption can be reduced.

請求項2記載の排気浄化装置は、NOx浄化触媒に流入する排気の排気空燃比を、切替手段による目標空燃比の切り替えに応じて、第1目標空燃比または第2目標空燃比に一致するように制御する再生手段を含んで構成した。
これにより、排気空燃比を目標通りに制御できるとともに、パティキュレートフィルタに流入する排気の空燃比を常にリーンに保つことができるため、請求項1の効果がより顕著に奏される。
The exhaust emission control device according to claim 2 is configured so that the exhaust air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx purification catalyst coincides with the first target air-fuel ratio or the second target air-fuel ratio in accordance with switching of the target air-fuel ratio by the switching means. And a reproducing means for controlling.
As a result, the exhaust air-fuel ratio can be controlled as desired, and the air-fuel ratio of the exhaust flowing into the particulate filter can always be kept lean, so that the effect of claim 1 can be achieved more remarkably.

請求項3記載の排気浄化装置は、NOx浄化触媒の温度、NOx浄化触媒に流入する排気の温度、NOx浄化触媒に流入する排気の流量、およびNOx浄化触媒の劣化度合のうち少なくともいずれか1つに基づいて第1目標空燃比を設定する第1目標空燃比設定手段を含んで構成した。
これにより、NOx浄化触媒の酸素吸蔵能(OSC)に応じて、NOx浄化触媒に流入する排気空燃比を制御できるため、硫黄の除去とPMの燃焼除去をより効率良く実行でき、燃費の悪化をより軽減できる。
According to a third aspect of the present invention, at least one of the temperature of the NOx purification catalyst, the temperature of the exhaust gas flowing into the NOx purification catalyst, the flow rate of the exhaust gas flowing into the NOx purification catalyst, and the degree of deterioration of the NOx purification catalyst. And a first target air-fuel ratio setting means for setting the first target air-fuel ratio based on the above.
As a result, the exhaust air-fuel ratio flowing into the NOx purification catalyst can be controlled in accordance with the oxygen storage capacity (OSC) of the NOx purification catalyst, so that sulfur removal and PM combustion removal can be executed more efficiently, and fuel consumption deteriorates. It can be reduced more.

請求項4記載の排気浄化装置は、触媒劣化度合推定手段を備えるとともに、触媒劣化度合推定手段により推定されたNOx浄化触媒の劣化度合が大きいほど、第1目標空燃比を高く設定する第1目標空燃比設定手段を含んで構成した。
これにより、硫黄除去とPM燃焼除去中において酸素を過不足なく供給することができる。このため、酸素不足によるPM燃焼効率の低下や、酸素過多による硫黄除去効率の低下を回避できる。また、NOx浄化触媒の劣化が進行してOSCが少なくなった場合に、リッチ化制御時の目標空燃比である第1目標空燃比を高く設定することにより、パティキュレートフィルタに流入する排気の空燃比がストイキ以下となってPM燃焼効率が低下する不具合を回避できる。
The exhaust emission control device according to claim 4 includes a catalyst deterioration degree estimating means, and the first target air-fuel ratio is set higher as the deterioration degree of the NOx purification catalyst estimated by the catalyst deterioration degree estimating means is larger. An air-fuel ratio setting means is included.
Thereby, oxygen can be supplied without excess and deficiency during sulfur removal and PM combustion removal. For this reason, it is possible to avoid a decrease in PM combustion efficiency due to oxygen shortage and a decrease in sulfur removal efficiency due to excessive oxygen. In addition, when the deterioration of the NOx purification catalyst progresses and the OSC decreases, the first target air-fuel ratio that is the target air-fuel ratio at the time of enrichment control is set high so that the exhaust air flowing into the particulate filter is exhausted. It is possible to avoid the problem that the PM combustion efficiency is lowered because the fuel ratio is lower than the stoichiometric ratio.

請求項5記載の排気浄化装置は、NOx浄化触媒の温度、NOx浄化触媒に流入する排気の温度、NOx浄化触媒に流入する排気の流量、およびNOx浄化触媒の劣化度合のうち少なくともいずれか1つに基づいて第2目標空燃比を設定する第2目標空燃比設定手段を含んで構成した。
これにより、NOx浄化触媒の酸素吸蔵能(OSC)に応じて、硫黄除去とPM燃焼除去の最中で目標空燃比を切り替える際に、NOx浄化触媒へ流入する酸素濃度を調節できる。このため、常に酸素不足によるPM燃焼効率の低下や、酸素過多による硫黄除去効率の低下を回避できる。
The exhaust purification device according to claim 5 is at least one of the temperature of the NOx purification catalyst, the temperature of the exhaust gas flowing into the NOx purification catalyst, the flow rate of the exhaust gas flowing into the NOx purification catalyst, and the degree of deterioration of the NOx purification catalyst. And a second target air-fuel ratio setting means for setting a second target air-fuel ratio based on the above.
Thereby, the oxygen concentration flowing into the NOx purification catalyst can be adjusted when the target air-fuel ratio is switched during sulfur removal and PM combustion removal in accordance with the oxygen storage capacity (OSC) of the NOx purification catalyst. For this reason, it is possible to always avoid a decrease in PM combustion efficiency due to lack of oxygen and a decrease in sulfur removal efficiency due to excessive oxygen.

請求項6記載の排気浄化装置は、触媒劣化度合推定手段を備えるとともに、触媒劣化度合推定手段により推定されたNOx浄化触媒の劣化度合が大きいほど、第2目標空燃比を高く設定する第2目標空燃比設定手段を含んで構成した。
これにより、請求項4記載の発明と同様に、酸素不足によるPM燃焼効率の低下や、酸素過多による硫黄除去効率の低下を回避できる。また、パティキュレートフィルタに流入する排気の空燃比がストイキ以下となってPM燃焼効率が低下する不具合を回避できる。
The exhaust purification device according to claim 6 includes a catalyst deterioration degree estimating means, and a second target air-fuel ratio that is set higher as the NOx purification catalyst deterioration degree estimated by the catalyst deterioration degree estimating means is larger. An air-fuel ratio setting means is included.
Thereby, similarly to the invention described in claim 4, it is possible to avoid a decrease in PM combustion efficiency due to insufficient oxygen and a decrease in sulfur removal efficiency due to excessive oxygen. In addition, it is possible to avoid the problem that the PM combustion efficiency is lowered because the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the particulate filter becomes less than stoichiometric.

請求項7記載の排気浄化装置は、NOx浄化触媒の温度が高いほど、第2目標空燃比を低く設定する第2目標空燃比設定手段を含んで構成した。
NOx浄化触媒のOSC機能は、NOx浄化触媒の温度が低いほど増加する。この点、本発明によれば、NOx浄化触媒の温度が高いほど第2目標空燃比が低く設定されるため、NOx浄化触媒の高温化を抑制し、NOx浄化触媒により多くの酸素を吸蔵させることができる。従って、硫黄の除去とPMの燃焼除去をより効率良く実行でき、燃費の悪化をより軽減できる。
The exhaust emission control device according to claim 7 includes second target air-fuel ratio setting means for setting the second target air-fuel ratio to be lower as the temperature of the NOx purification catalyst is higher.
The OSC function of the NOx purification catalyst increases as the temperature of the NOx purification catalyst decreases. In this regard, according to the present invention, the higher the temperature of the NOx purification catalyst, the lower the second target air-fuel ratio is set. Therefore, the NOx purification catalyst can be prevented from increasing in temperature, and more oxygen can be stored in the NOx purification catalyst. Can do. Therefore, sulfur removal and PM combustion removal can be executed more efficiently, and deterioration of fuel consumption can be further reduced.

請求項8記載の排気浄化装置は、NOx浄化触媒の温度が高いほど、再生手段におけるリーン化制御の時間を短く設定する時間設定手段を含んで構成した。
これにより、NOx浄化触媒の温度が高いほど、再生手段におけるリーン化制御の時間が短く設定されるため、NOx浄化触媒の高温化を抑制し、NOx浄化触媒により多くの酸素を吸蔵させることができる。従って、硫黄の除去とPMの燃焼除去をより効率良く実行でき、燃費の悪化をより軽減できる。
The exhaust purification device according to claim 8 includes a time setting means for setting the lean control time in the regeneration means to be shorter as the temperature of the NOx purification catalyst is higher.
As a result, the higher the temperature of the NOx purification catalyst, the shorter the lean control time in the regenerating means, so that the temperature of the NOx purification catalyst can be suppressed and more oxygen can be stored in the NOx purification catalyst. . Therefore, sulfur removal and PM combustion removal can be executed more efficiently, and deterioration of fuel consumption can be further reduced.

請求項9記載の排気浄化装置は、貴金属および酸化セリウム系材料を含む第1触媒層を備えるNOx浄化触媒を含んで構成した。これにより、酸化セリウム系材料の低温でのNOx吸着能力により、始動直後やアイドル時などの低温状態であっても、高いNOx浄化性能が発揮される。また、NOx浄化触媒のOSCが飛躍的に高まるため、硫黄除去とPM燃焼除去を同時に実行できる時間が長くなる結果、再生処理に要するトータルの時間を短縮できる。   The exhaust emission control device according to claim 9 includes an NOx purification catalyst including a first catalyst layer containing a noble metal and a cerium oxide-based material. Thereby, high NOx purification performance is exhibited even in a low temperature state such as immediately after start-up or during idling due to the low-temperature NOx adsorption ability of the cerium oxide-based material. In addition, since the OSC of the NOx purification catalyst is dramatically increased, the time during which the sulfur removal and the PM combustion removal can be performed at the same time is lengthened. As a result, the total time required for the regeneration process can be shortened.

請求項10記載の排気浄化装置は、NH吸着材としてのゼオライトを含む第2触媒層をさらに備えるNOx浄化触媒を含んで構成した。これにより、NH吸着量を増加させることができるうえ、リーン時におけるNOxとの反応性を向上させることができる。 The exhaust emission control device according to claim 10 includes an NOx purification catalyst further including a second catalyst layer containing zeolite as an NH 3 adsorbent. Thereby, the amount of NH 3 adsorption can be increased, and the reactivity with NOx at the time of lean can be improved.

請求項11記載の排気浄化装置は、第2触媒層が第1触媒層上に設けられたNOx浄化触媒を含んで構成した。これにより、リッチ化制御時に生成したNHを効率的に捕捉し、次のリーン時にNOx浄化に効率的に用いることができるため、NOx浄化性能がより向上する。 The exhaust emission control device according to claim 11 includes the NOx purification catalyst in which the second catalyst layer is provided on the first catalyst layer. Accordingly, the NH 3 generated during enrichment control efficiently captured, it is possible to use efficiently the NOx purification in the next lean, NOx purification performance is further improved.

請求項12記載の排気浄化装置は、捕集したパティキュレートを燃焼するための燃焼触媒が担持されたパティキュレートフィルタを含んで構成した。これにより、パティキュレートフィルタの温度が600℃以下の場合であっても、PMの燃焼除去が可能である。このため、低温で効率的にパティキュレートフィルタを再生でき、燃費の悪化をより軽減できる。   The exhaust emission control device according to claim 12 includes a particulate filter carrying a combustion catalyst for burning the collected particulates. Thereby, even if the temperature of a particulate filter is 600 degrees C or less, PM removal of combustion is possible. For this reason, the particulate filter can be efficiently regenerated at a low temperature, and the deterioration of fuel consumption can be further reduced.

請求項13記載の排気浄化装置は、酸素吸蔵放出能を有する複合酸化物にAgを担持してなる燃焼触媒を含んで構成した。これにより、PMの燃焼除去が、500℃程度でも可能になるため、車両走行中にパティキュレートフィルタの温度が500℃程度まで低下した場合であっても、PMの燃焼除去が可能であるとともに、パティキュレートフィルタの再生速度を大幅に向上できる。従って、硫黄除去とPM燃焼除去に要するトータルの処理時間が短縮でき、燃費の悪化をより軽減できる。   The exhaust emission control device according to claim 13 includes a combustion catalyst in which Ag is supported on a composite oxide having oxygen storage / release capability. As a result, PM can be removed by combustion even at about 500 ° C. Therefore, even when the temperature of the particulate filter is reduced to about 500 ° C. during vehicle travel, PM can be removed by combustion. The regeneration speed of the particulate filter can be greatly improved. Therefore, the total processing time required for sulfur removal and PM combustion removal can be shortened, and deterioration of fuel consumption can be further reduced.

請求項14記載の排気浄化装置は、排気中に含まれるNOをNOに変換するNO生成触媒が担持されたパティキュレートフィルタを含んで構成した。これにより、PMの燃焼をさらに促進させることができ、パティキュレートフィルタの再生速度を向上させることができる。従って、硫黄除去とPM燃焼除去に要するトータルの処理時間が短縮でき、燃費の悪化をより軽減できる。 Exhaust purification device according to claim 14 is, NO 2 generating catalyst to convert the NO in the exhaust to NO 2 is configured to include a particulate filter that is supported. Thereby, the combustion of PM can be further promoted, and the regeneration speed of the particulate filter can be improved. Therefore, the total processing time required for sulfur removal and PM combustion removal can be shortened, and deterioration of fuel consumption can be further reduced.

請求項15記載の排気浄化装置は、Pt、Pd、およびRhのうち少なくともいずれか1つの元素が、アルミナ、シリカ、シリカアルミナ、ジルコニア、およびセリアのうち少なくともいずれか1つの担体に担持されてなるNO生成触媒を含んで構成した。これにより、高比表面積担体上に担持されている貴金属の作用によってNO生成能を高めることができ、より効率的にNOをPM燃焼に用いることができる結果、パティキュレートフィルタの再生速度をより向上させることができる。従って、硫黄除去とPM燃焼除去に要するトータルの処理時間が短縮でき、燃費の悪化をより軽減できる。 The exhaust emission control device according to claim 15, wherein at least any one element of Pt, Pd, and Rh is supported on at least one of alumina, silica, silica alumina, zirconia, and ceria. A NO 2 production catalyst was included. As a result, the ability to generate NO 2 can be increased by the action of the noble metal supported on the high specific surface area carrier, and NO 2 can be used more efficiently for PM combustion. As a result, the regeneration speed of the particulate filter can be reduced. It can be improved further. Therefore, the total processing time required for sulfur removal and PM combustion removal can be shortened, and deterioration of fuel consumption can be further reduced.

本発明の一実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置の構成を示す図である。It is a figure showing composition of an exhaust-air-purification device of an internal-combustion engine concerning one embodiment of the present invention. 排気の流れ方向から視たときのDPF3の模式図である。It is a schematic diagram of DPF3 when it sees from the flow direction of exhaust gas. 排気の流れ方向に直交する方向から視たときのDPF3の模式図である。It is a schematic diagram of DPF3 when it sees from the direction orthogonal to the flow direction of exhaust_gas | exhaustion. DPF3の部分拡大図である。It is the elements on larger scale of DPF3. 目標空燃比とΣQfuel_totalとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a target air fuel ratio and ( SIGMA) Q fuel_total . 補正係数KtempとNOx浄化触媒温度との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the correction coefficient Ktemp and NOx purification catalyst temperature. 本発明の一実施形態における目標空燃比の切替えおよび再生処理時間の設定を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the change of the target air fuel ratio in one Embodiment of this invention, and the setting of regeneration process time. カウンタ減算値とRear_A/Fとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a counter subtraction value and Rear_A / F. 本発明の一実施形態における再生時期の判定を説明するための図である。It is a figure for demonstrating determination of the reproduction time in one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態における再生処理手順のフローチャートである。It is a flowchart of the reproduction | regeneration processing procedure in one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態における再生処理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the reproduction | regeneration processing in one Embodiment of this invention. 本実施例の排気浄化装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the exhaust gas purification apparatus of a present Example. 本実施例と比較例のS脱離量を示す図である。It is a figure which shows the amount of S desorption of a present Example and a comparative example. 本実施例と比較例のPM燃焼に伴う発熱量を示す図である。It is a figure which shows the emitted-heat amount accompanying PM combustion of a present Example and a comparative example.

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明の一実施形態に係るエンジン1およびその排気浄化装置の構成を示す図である。エンジン1は、各気筒(図示せず)の燃焼室内に燃料を直接噴射するディーゼルエンジンであり、各気筒には燃料噴射弁(図示せず)が設けられている。これら燃料噴射弁は、電子制御ユニット(以下、ECUという)5により電気的に接続されており、燃料噴射弁の開弁時間および閉弁時間は、ECU5により制御される。   FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an engine 1 and an exhaust purification device thereof according to an embodiment of the present invention. The engine 1 is a diesel engine that directly injects fuel into a combustion chamber of each cylinder (not shown), and each cylinder is provided with a fuel injection valve (not shown). These fuel injection valves are electrically connected by an electronic control unit (hereinafter referred to as ECU) 5, and the valve opening time and valve closing time of the fuel injection valve are controlled by the ECU 5.

エンジン1には、吸気が流通する吸気管(図示せず)と、排気が流通する排気管4が設けられている。
エンジン1から排出された排気が流通する排気管4には、上流側から順に、NOx浄化触媒2と、ディーゼルパティキュレートフィルタ3(以下、DPFという)とが設けられている。
The engine 1 is provided with an intake pipe (not shown) through which intake air flows and an exhaust pipe 4 through which exhaust flows.
In the exhaust pipe 4 through which the exhaust discharged from the engine 1 flows, a NOx purification catalyst 2 and a diesel particulate filter 3 (hereinafter referred to as DPF) are provided in order from the upstream side.

NOx浄化触媒2の構成について説明する。
NOx浄化触媒2は、担体上に、第1触媒層、第2触媒層の順で積層された2層構造を有する。第1触媒層は、貴金属、およびNOx吸着材である酸化セリウム系材料を含んで構成される。第2触媒層は、ゼオライトなどのNH吸着材、およびFe、Cuのうち少なくとも1種を含んで構成される。
担体としては、コージェライト、アルミナ、チタン酸アルミニウム、ステンレス、SiCなどのハニカム構造体が用いられる。
貴金属としては、Pt、Pd、Rhのいずれかを単独若しくは2種以上組み合わせて用いられる。Pt、Pdは主に、リーン時にNOをNOに酸化する役割と、リッチ時に排気中のHやHCと、吸着NOxとからNHを生成する役割を担う。Rhは、リッチ時に吸着NOxを還元剤によりNに還元する役割を担う。
Ptのコート量は担体1Lあたり1.0〜10g/Lが好ましく、Pdのコート量は担体1Lあたり0.1〜10g/Lが好ましく、Rhのコート量は担体1Lあたり0.1〜4.0g/Lが好ましい。
NOx吸着材としての酸化セリウム系材料は、アルカリ土類金属のようにNOxを内部に取り込む「吸蔵」ではなく、NOxを「吸着」する。このため、低温下においても貴金属の触媒活性が低下することがない。
酸化セリウム系材料としては、セリア、セリアジルコニア複合酸化物、またはこれらに少なくとも1種の希土類元素を含むものが用いられる。希土類元素としては、La、Nd、Pr、Smが挙げられる。Zrを含むことにより、構造安定性が向上して耐熱性が向上する。また、希土類元素は、吸着点の化学状態を変化させ、NOx吸着温度域を広げる効果がある。
NH吸着材としては、酸点を有する固体材料であればよく、特に限定されない。特に効果が高いものとして、ゼオライト、フェリエライト、シリカアルミナが挙げられる。ゼオライトの中でも、β型、MFI型、Y型、モルデナイト型が好ましい。また、NOx還元性能の向上の観点から、これらの固体材料中に、FeおよびCuを同時に含有させることが好ましい。この場合、FeおよびCuは、混合、担持、イオン交換のいずれの状態でも効果を発揮する。
The configuration of the NOx purification catalyst 2 will be described.
The NOx purification catalyst 2 has a two-layer structure in which a first catalyst layer and a second catalyst layer are laminated in this order on a carrier. The first catalyst layer includes a noble metal and a cerium oxide-based material that is a NOx adsorbent. The second catalyst layer includes an NH 3 adsorbent such as zeolite and at least one of Fe and Cu.
As the carrier, a honeycomb structure such as cordierite, alumina, aluminum titanate, stainless steel or SiC is used.
As the noble metal, any one of Pt, Pd, and Rh is used alone or in combination of two or more. Pt and Pd mainly play a role of oxidizing NO to NO 2 when lean, and a role of generating NH 3 from H 2 and HC in the exhaust and adsorbed NOx when rich. Rh plays a role of reducing adsorbed NOx to N 2 by a reducing agent when rich.
The coating amount of Pt is preferably 1.0 to 10 g / L per liter of carrier, the coating amount of Pd is preferably 0.1 to 10 g / L per liter of carrier, and the coating amount of Rh is 0.1 to 4. 0 g / L is preferred.
The cerium oxide-based material as the NOx adsorbent does not “occlude” NOx into the inside like an alkaline earth metal, but “adsorbs” NOx. For this reason, noble metal catalytic activity does not decrease even at low temperatures.
As the cerium oxide-based material, ceria, ceria zirconia composite oxide, or a material containing at least one rare earth element is used. Examples of rare earth elements include La, Nd, Pr, and Sm. By including Zr, the structural stability is improved and the heat resistance is improved. In addition, rare earth elements have the effect of changing the chemical state of the adsorption point and extending the NOx adsorption temperature range.
The NH 3 adsorbent is not particularly limited as long as it is a solid material having an acid point. Particularly effective ones include zeolite, ferrierite, and silica alumina. Among zeolites, β type, MFI type, Y type, and mordenite type are preferable. Further, from the viewpoint of improving NOx reduction performance, it is preferable to simultaneously contain Fe and Cu in these solid materials. In this case, Fe and Cu are effective in any state of mixing, supporting, and ion exchange.

NOx浄化触媒2の反応メカニズムについて説明する。
排気空燃比がリーンの時、排気中のNOが第1触媒層における白金などの貴金属によってNOに酸化され、酸化セリウム系材料に吸着される。次いで、排気空燃比をリッチにすると、リーン時に第1触媒層に吸着したNOxは、CO、HC、あるいは水性ガスシフト反応により生成したHによって、NHやNに変換される。生成したNHは、第2触媒層に移動してNH吸着材に吸着される。この吸着は、第1触媒層と第2触媒層が隣接して積層されていることで容易に行われる。次いで、排気空燃比をリーンに戻すと、第2触媒層に再貯蔵されたNHと排気中に含まれるNOxとが、NH選択接触還元反応によりNとHOに変換されて放出される。このとき、第2触媒層は最上層であるので、生成したNは効率良く放出される。
このようにして、排気中のNOxは、NOx浄化触媒2により浄化される。
The reaction mechanism of the NOx purification catalyst 2 will be described.
When the exhaust air-fuel ratio is lean, NO in the exhaust is oxidized to NO 2 by a noble metal such as platinum in the first catalyst layer and is adsorbed by the cerium oxide-based material. Next, when the exhaust air-fuel ratio is made rich, NOx adsorbed on the first catalyst layer at the time of lean is converted into NH 3 or N 2 by CO, HC, or H 2 generated by the water gas shift reaction. The produced NH 3 moves to the second catalyst layer and is adsorbed by the NH 3 adsorbent. This adsorption is easily performed because the first catalyst layer and the second catalyst layer are laminated adjacent to each other. Then, when returning the exhaust air-fuel ratio to lean, the NOx contained in the exhaust and NH 3, which is again stored in the second catalyst layer, NH 3 selective catalytic reduction reaction is converted into N 2 and H 2 O by the release Is done. At this time, since the second catalyst layer is the uppermost layer, the produced N 2 is efficiently released.
In this way, NOx in the exhaust gas is purified by the NOx purification catalyst 2.

上記のような構成を備えるNOx浄化触媒2は、以下のような特性を有する。
本実施形態のNOx浄化触媒2は、上記のような反応メカニズムにより、150〜400℃で高いNOx浄化性能を有する。また、リッチ時には、リーン時に吸着したNOxが、還元剤のCO、HC、HなどによりNに直接還元される反応が同時に進行し、条件によってはこの反応が選択的に進行することでNOx浄化効率が飛躍的に高まる。
また、NOx浄化触媒は、SOxなどの硫黄分が捕捉されて蓄積すると、NOx吸着性能が低下するため、硫黄分が脱離する温度以上に定期的に昇温して硫黄分を除去する必要がある。従来のアルカリ、アルカリ土類系のNOx吸収材では、硫黄分の除去に700℃程度が必要であったところ、本実施形態のNOx浄化触媒2では、600℃程度で硫黄分を除去できる。このため、本実施形態のNOx浄化触媒2によれば、硫黄分の除去に必要な昇温エネルギーを抑制でき、燃費の悪化を抑制できる。
The NOx purification catalyst 2 having the above configuration has the following characteristics.
The NOx purification catalyst 2 of the present embodiment has high NOx purification performance at 150 to 400 ° C. due to the reaction mechanism as described above. In addition, when rich, NOx adsorbed during lean progresses simultaneously with a reducing agent such as CO, HC, H 2 and the like, and the reaction proceeds directly to N 2. Depending on the conditions, this reaction selectively proceeds to cause NOx. Purification efficiency increases dramatically.
In addition, when the sulfur content such as SOx is captured and accumulated in the NOx purification catalyst, the NOx adsorption performance deteriorates. Therefore, it is necessary to periodically raise the temperature above the temperature at which the sulfur content is desorbed to remove the sulfur content. is there. In the conventional alkali and alkaline earth NOx absorbents, about 700 ° C. is necessary for the removal of the sulfur content. In the NOx purification catalyst 2 of the present embodiment, the sulfur content can be removed at about 600 ° C. For this reason, according to the NOx purification catalyst 2 of the present embodiment, it is possible to suppress the temperature rising energy necessary for the removal of the sulfur content and to suppress the deterioration of the fuel consumption.

次に、本実施形態のDPF3について説明する。
本実施形態のDPF3は、多孔質セラミックスからなる3次元構造体である。材質はコージェライト、SiC、アルミナ、チタニアなどの多孔質材料であり、ウォールフロータイプ、フォームタイプなどの構造が好ましく採用される。中心細孔径は10〜30μm、気孔率は40〜60%の範囲が好ましい。
また、本実施形態のDPF3は、後述するPM燃焼触媒およびNO生成触媒を備える。
Next, the DPF 3 of this embodiment will be described.
The DPF 3 of this embodiment is a three-dimensional structure made of porous ceramics. The material is a porous material such as cordierite, SiC, alumina, titania, and a structure such as a wall flow type or a foam type is preferably employed. The center pore diameter is preferably 10 to 30 μm, and the porosity is preferably 40 to 60%.
Further, the DPF 3 of the present embodiment includes a PM combustion catalyst and a NO 2 generation catalyst described later.

排気の流れ方向から視たDPF3の模式図を図2に、排気の流れ方向に直交する方向から視たDPF3の模式図を図3に示す。これら図2および図3に示すように、DPF3はハニカム構造をなしており、互いに平行に延びる多数の排気流路を備える。より詳しくは、DPF3の下流端が栓34により閉塞された排気流入路32と、上流端が栓34により閉塞された排気流出路33が前後左右に交互に設けられ、排気流入路32と排気流出路33は、薄肉の隔壁35を介して隔てられている。
DPF3は、そのフィルタ本体が上記の多孔質材料から形成されているため、排気流入路32内に流入した排気は、図3の矢印で示されるように周囲の隔壁35を通過し、隣接する排気流出路33内に流出する。即ち、図4に示すように、隔壁35は、排気流入路32と排気流出路33とを連通する微細な細孔36を有し、この細孔36が排気流路となって排気が細孔36内を通過する。
FIG. 2 shows a schematic diagram of the DPF 3 viewed from the exhaust flow direction, and FIG. 3 shows a schematic diagram of the DPF 3 viewed from a direction orthogonal to the exhaust flow direction. As shown in FIGS. 2 and 3, the DPF 3 has a honeycomb structure and includes a number of exhaust passages extending in parallel with each other. More specifically, an exhaust inflow passage 32 in which the downstream end of the DPF 3 is closed by a plug 34 and an exhaust outflow passage 33 in which an upstream end is closed by the plug 34 are alternately provided in the front, rear, left, and right. The path 33 is separated by a thin partition wall 35.
Since the filter body of the DPF 3 is formed of the above porous material, the exhaust gas flowing into the exhaust inflow passage 32 passes through the surrounding partition wall 35 as shown by the arrow in FIG. It flows into the outflow passage 33. That is, as shown in FIG. 4, the partition wall 35 has fine pores 36 communicating with the exhaust inflow passage 32 and the exhaust outflow passage 33. Pass through 36.

また、DPF3のフィルタ本体の排気流路、即ち、排気流入路32、排気流出路33、および細孔36の壁面には、触媒コート層37が形成されている。触媒コート層37は、上記各排気流路の表面に均一にコートされて形成される。コート層内部は、PM燃焼触媒とNO生成触媒とが混合していてもよいが、これらが2層に分離していることが好ましい。具体的には、排気流路の表面側の1層目(下層)としてPM燃焼触媒層を形成し、2層目(上層)としてNO生成触媒層を形成することが好ましい。排気中のNOxのほとんどはNOの状態で排出されるため、上層のNO生成触媒により生成したNOを下層のPM燃焼触媒にNOを供給することが可能となるからである。また、600℃付近の高温下では、従来のようにNO生成触媒のみの構成であると、平衡の関係でNO濃度は極端に低くなるため、NOとPMの反応は進行し難くなる。これに対して、NO生成触媒とPM燃焼触媒の2層構造を採用した場合には、生成したNOがNOに戻る前にPM燃焼触媒の酸素放出能を有する複合酸化物に吸着することにより、触媒近傍にNOが多い状態を形成することができる結果、PM燃焼が進行し易くなるためである。 Further, a catalyst coat layer 37 is formed on the exhaust passage of the filter body of the DPF 3, that is, the wall surfaces of the exhaust inflow passage 32, the exhaust outflow passage 33, and the pores 36. The catalyst coat layer 37 is formed by uniformly coating the surface of each exhaust passage. Although the PM combustion catalyst and the NO 2 production catalyst may be mixed in the coat layer, it is preferable that these are separated into two layers. Specifically, it is preferable to form the PM combustion catalyst layer as the first layer (lower layer) on the surface side of the exhaust flow path and form the NO 2 generation catalyst layer as the second layer (upper layer). Most NOx in the exhaust gas to be discharged in the state NO, the is because it is possible to supply the NO 2 to NO 2 generated by the upper layer of the NO 2 generation catalysts under the PM combustion catalyst. Further, at a high temperature of around 600 ° C., when the NO 2 production catalyst is used as in the prior art, the NO 2 concentration becomes extremely low due to the equilibrium, so that the reaction between NO 2 and PM is difficult to proceed. . On the other hand, when the two-layer structure of the NO 2 production catalyst and the PM combustion catalyst is adopted, the produced NO 2 is adsorbed on the complex oxide having the oxygen releasing ability of the PM combustion catalyst before returning to NO. As a result, a state in which there is a large amount of NO 2 can be formed in the vicinity of the catalyst, so that PM combustion easily proceeds.

2層構造の場合、下層のPM燃焼触媒のコート量は、フィルタ本体1Lあたり20〜60gが好ましい。20g未満の場合には、細孔36内の表面を十分に覆うことができず、PMとの接触性が悪くなる。60gを超える場合には、細孔36の目詰まりにより圧力損失が大きくなる。
また、上層のNO生成触媒のコート量は、フィルタ本体1Lあたり10〜30gが好ましい。10g未満の場合には、NO生成能力が不十分となる。30gを超える場合には、層の厚みが増してPM燃焼触媒とPMの接触性が低下する。
In the case of a two-layer structure, the coating amount of the lower layer PM combustion catalyst is preferably 20 to 60 g per 1 L of the filter body. If it is less than 20 g, the surface in the pores 36 cannot be sufficiently covered, and the contact property with the PM becomes worse. If it exceeds 60 g, the pressure loss increases due to clogging of the pores 36.
Further, the coating amount of the upper NO 2 production catalyst is preferably 10 to 30 g per 1 L of the filter body. If it is less than 10 g, the NO 2 generation capacity is insufficient. When it exceeds 30 g, the thickness of the layer increases and the contact property between the PM combustion catalyst and PM decreases.

上記PM燃焼触媒としては、酸素吸蔵放出能を有する複合酸化物にAgを担持してなるものが用いられる。具体的には、AgがCeO−ZrOに担持された触媒を用いることが好ましい。
複合酸化物としては、ペロブスカイト型、スピネル型、ルチル型、デラフォサイト型、マグネトプランバイト型、イルメナイト型、およびフルオライト型よりなる群から選択される1種または2種を用いることができる。これらの中でも、耐熱性の観点からペロブスカイト型、フルオライト型が好ましい。
また、複合酸化物は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、遷移金属、および貴金属よりなる群から選択される1種または2種以上の元素の組み合わせから構成される。酸素放出能の観点から、複合酸化物は、多原子価を持つ元素が少なくとも1種類含まれていることが好ましい。酸素放出は、構成原子の価数の変化に応じて電荷のバランスを保つために、複合酸化物の格子中の酸素が脱離する現象であるからである。
遷移金属としては、V、Cr、Mn、Fe、Co、Cu、Nb、Ta、Mo、Wが例示され、希土類としては、Ce、Pr、Sm、Eu、Tb、Ybが例示され、アルカリ金属としては、Na、K、Csが例示される。また、貴金属としては、Pt、Pd、Rh、Ir、Ruが、酸化物としては不安定であり、メタル化することにより酸素放出する特性を発揮するため好ましく例示される。また、構造安定性の観点から、価数変化がなくイオン半径の比較的大きなLa、Nd、Y、Sc、Hf、Ca、Sr、Baが含まれることが好ましい。
複合酸化物の調製方法については特に限定されないが、硝酸塩分解法、有機酸錯体重合法などを好適に用いることができる。また、複合酸化物にAgを担持させる方法については特に限定されないが、含浸法や析出沈殿法などを好適に用いることができる。
As said PM combustion catalyst, what carried Ag on the complex oxide which has oxygen storage-release capability is used. Specifically, it is preferable to use a catalyst in which Ag is supported on CeO 2 —ZrO 2 .
As the composite oxide, one or two selected from the group consisting of perovskite type, spinel type, rutile type, delafossite type, magnetoplumbite type, ilmenite type, and fluorite type can be used. Among these, the perovskite type and the fluorite type are preferable from the viewpoint of heat resistance.
The composite oxide is composed of one or a combination of two or more elements selected from the group consisting of alkali metals, alkaline earth metals, rare earth metals, transition metals, and noble metals. From the viewpoint of oxygen releasing ability, the composite oxide preferably contains at least one kind of element having polyvalence. This is because oxygen release is a phenomenon in which oxygen in the lattice of the composite oxide is desorbed in order to maintain a charge balance according to changes in the valence of the constituent atoms.
Examples of transition metals include V, Cr, Mn, Fe, Co, Cu, Nb, Ta, Mo, and W. Examples of rare earths include Ce, Pr, Sm, Eu, Tb, and Yb. Is exemplified by Na, K, and Cs. Further, as noble metals, Pt, Pd, Rh, Ir, and Ru are preferably exemplified because they are unstable as oxides and exhibit characteristics of releasing oxygen when metallized. Further, from the viewpoint of structural stability, La, Nd, Y, Sc, Hf, Ca, Sr, and Ba having a relatively large ionic radius with no valence change are preferably included.
The method for preparing the composite oxide is not particularly limited, but a nitrate decomposition method, an organic acid complex polymerization method, or the like can be preferably used. The method for supporting Ag on the composite oxide is not particularly limited, but an impregnation method, a precipitation method, or the like can be suitably used.

一方、上記NO生成触媒としては、貴金属(Pt、Pd、Rhなど)が高比表面積のアルミナ、シリカ、ジルコニア、マグネシア、およびチタニアのうち少なくともいずれか1つの担体に担持された触媒が好ましく用いられる。
これら高比表面積の担体に、貴金属を担持させる方法については特に限定されず、含浸法や析出沈殿法などを好適に用いることができる。
On the other hand, as the NO 2 production catalyst, a catalyst in which a noble metal (Pt, Pd, Rh, etc.) is supported on at least one of alumina, silica, zirconia, magnesia, and titania having a high specific surface area is preferably used. It is done.
The method for supporting the noble metal on these high specific surface area carriers is not particularly limited, and an impregnation method, a precipitation method, or the like can be suitably used.

上記のような構成を備えるDPF3は、以下のような特性を有する。
通常、DPFにPMがある量以上堆積した場合には、目詰まりにより圧力損失が高くなり、燃費が悪化することから、PMが燃焼する温度以上に定期的に排気温度を昇温させる必要がある。この点、本実施形態のDPF3は、上述のような低温燃焼活性の高い触媒を担持していることから、500℃以下でPMを燃焼除去して再生を行うことができる。このため、PMの除去に必要な昇温エネルギーを抑制でき、燃費の悪化を抑制できる。
The DPF 3 having the above configuration has the following characteristics.
Normally, when PM accumulates over a certain amount in the DPF, pressure loss increases due to clogging, and fuel consumption deteriorates. Therefore, it is necessary to raise the exhaust temperature regularly above the temperature at which PM burns. . In this respect, since the DPF 3 of the present embodiment carries the catalyst having the high low temperature combustion activity as described above, the regeneration can be performed by burning and removing PM at 500 ° C. or less. For this reason, the temperature rising energy required for removal of PM can be suppressed, and deterioration of fuel consumption can be suppressed.

図1に戻って、ECU5には、エンジン1により駆動される車両のアクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルセンサ11、NOx浄化触媒2に流入する排気の空燃比を検出する第1空燃比センサ12、DPF3に流入する排気の空燃比を検出する第2空燃比センサ13、およびNOx浄化触媒2の温度を検出する触媒温度センサ14が接続されており、これらセンサの検出信号は、ECU5に供給される。
ここで、NOx浄化触媒2の劣化度合は、エンジン1の燃料噴射量の積算値に基づいて推定され、エンジン1の燃料噴射量は、アクセルセンサ11の出力に基づいてECU5により算出される。
Returning to FIG. 1, the ECU 5 includes an accelerator sensor 11 that detects the amount of depression of the accelerator pedal of the vehicle driven by the engine 1, and a first air-fuel ratio sensor 12 that detects the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx purification catalyst 2. The second air-fuel ratio sensor 13 for detecting the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the DPF 3 and the catalyst temperature sensor 14 for detecting the temperature of the NOx purification catalyst 2 are connected. The detection signals of these sensors are supplied to the ECU 5. The
Here, the degree of deterioration of the NOx purification catalyst 2 is estimated based on the integrated value of the fuel injection amount of the engine 1, and the fuel injection amount of the engine 1 is calculated by the ECU 5 based on the output of the accelerator sensor 11.

ECU5は、各種センサからの入力信号波形を整形し、電圧レベルを所定のレベルに修正し、アナログ信号値をデジタル信号値に変換するなどの機能を有する入力回路と、中央演算処理ユニット(以下、CPUという)とを備える。この他、ECU5は、CPUで実行される各種演算プログラムおよび演算結果などを記憶する記憶回路と、エンジン1の燃料噴射弁などに制御信号を出力する出力回路と、を備える。   The ECU 5 shapes input signal waveforms from various sensors, corrects the voltage level to a predetermined level, and converts an analog signal value into a digital signal value, and a central processing unit (hereinafter referred to as a central processing unit). CPU). In addition, the ECU 5 includes a storage circuit that stores various calculation programs and calculation results executed by the CPU, and an output circuit that outputs a control signal to the fuel injection valve of the engine 1.

以上のようなハードウェア構成により、ECU5には、再生実行部51、第1目標空燃比設定部52、第2目標空燃比設定部53、触媒劣化度合推定部54、切替部55、再生処理時間設定部56、およびリッチ化制御中断時間設定部57の各モジュールが構成される。以下、各モジュールの機能について説明する。   With the hardware configuration as described above, the ECU 5 includes the regeneration execution unit 51, the first target air-fuel ratio setting unit 52, the second target air-fuel ratio setting unit 53, the catalyst deterioration degree estimation unit 54, the switching unit 55, the regeneration processing time. Each module of the setting unit 56 and the enrichment control interruption time setting unit 57 is configured. Hereinafter, the function of each module will be described.

再生実行部51は、NOx浄化触媒2に捕捉されたSOxなどの硫黄分を浄化するとともに、DPF3に捕集されたPMを浄化する再生処理を実行する。具体的には、NOx浄化触媒2に流入する排気の排気空燃比を、リーン側からリッチ側にするリッチ化制御を行ってから、一旦リーン側に戻すリーン化制御を所定時間行った後、再度リッチ側にするリッチ化制御を行うことにより、NOx浄化触媒2とDPF3の再生処理を実行する。
本実施形態では、リッチ化制御はポストリッチにより実行される。ここで、ポストリッチとは、エンジン1の各気筒内が爆発工程から排気工程に移行した付近で、燃料噴射弁よりトルクに寄与しない付加燃料を気筒内にポスト噴射することにより、未燃の燃料を排気通路内に流通させて排気空燃比をリッチ側にすることをいう。
また、リッチ化制御では、第1空燃比センサ12により検出されたNOx浄化触媒2に流入する排気の空燃比が、後述する第1目標空燃比に一致するように、燃料噴射弁の開弁時間および閉弁時間を調整して燃料噴射量を調整する。
また、本実施形態のエンジン1はディーゼルエンジンであるため、上記リーン化制御は、上記リッチ化制御を中断することにより実行される。リーン化制御では、第1空燃比センサ12により検出されたNOx浄化触媒2に流入する排気の空燃比が、後述する第2目標空燃比に一致するように、燃料噴射弁の開弁時間および閉弁時間を調整して燃料噴射量を調整する。
The regeneration executing unit 51 purifies sulfur content such as SOx trapped by the NOx purification catalyst 2 and executes a regeneration process for purifying PM trapped in the DPF 3. Specifically, after performing the enrichment control to change the exhaust air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx purification catalyst 2 from the lean side to the rich side, and once performing the leaning control to return to the lean side for a predetermined time, again By performing enrichment control on the rich side, the regeneration process of the NOx purification catalyst 2 and the DPF 3 is executed.
In the present embodiment, the enrichment control is executed by post-rich. Here, post-rich means that unburned fuel is produced by post-injecting additional fuel that does not contribute to torque from the fuel injection valve into the cylinder in the vicinity of each cylinder of the engine 1 from the explosion process to the exhaust process. Is circulated in the exhaust passage to make the exhaust air-fuel ratio rich.
Further, in the enrichment control, the fuel injection valve opening time is set so that the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx purification catalyst 2 detected by the first air-fuel ratio sensor 12 matches a first target air-fuel ratio described later. The fuel injection amount is adjusted by adjusting the valve closing time.
In addition, since the engine 1 of the present embodiment is a diesel engine, the lean control is executed by interrupting the rich control. In the lean control, the fuel injection valve opening time and closing time are set so that the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx purification catalyst 2 detected by the first air-fuel ratio sensor 12 matches the second target air-fuel ratio described later. Adjust the valve time to adjust the fuel injection amount.

第1目標空燃比設定部52は、上記リッチ化制御時におけるNOx浄化触媒2に流入する排気の目標空燃比として、ストイキよりもリッチ側の第1目標空燃比を設定する。本実施形態では、後述する触媒劣化度合推定部54により推定されたNOx浄化触媒2の劣化度合として、エンジン1の燃料噴射量の積算値を用い、この燃料噴射量の積算値に基づいて第1目標空燃比を設定する。
具体的には、所定の実験に基づいて設定され、予めECU5に格納されたエンジン1の燃料噴射量の積算値(ΣQfuel_total)と第1目標空燃比(目標A/F1)との関係を示すマップ(図5参照)を検索する。これにより、アクセルセンサ11の出力に基づいてECU5により算出された燃料噴射量の積算値(ΣQfuel_total)に応じた、第1目標空燃比(目標A/F1)を算出する。
なお、図5に示すように、燃料噴射量の積算値(ΣQfuel_total)が大きくなるほど、第1目標空燃比(目標A/F1)は高く設定される。
The first target air-fuel ratio setting unit 52 sets the first target air-fuel ratio richer than stoichiometric as the target air-fuel ratio of the exhaust flowing into the NOx purification catalyst 2 during the enrichment control. In the present embodiment, the integrated value of the fuel injection amount of the engine 1 is used as the deterioration degree of the NOx purification catalyst 2 estimated by the catalyst deterioration degree estimating unit 54 described later, and the first value is based on the integrated value of the fuel injection amount. Set the target air-fuel ratio.
Specifically, the relationship between the integrated value (ΣQ fuel_total ) of the fuel injection amount of the engine 1 which is set based on a predetermined experiment and stored in the ECU 5 in advance and the first target air-fuel ratio (target A / F1) is shown. Search the map (see FIG. 5). Thus, the first target air-fuel ratio (target A / F1) corresponding to the integrated value (ΣQ fuel_total ) of the fuel injection amount calculated by the ECU 5 based on the output of the accelerator sensor 11 is calculated.
As shown in FIG. 5, the first target air-fuel ratio (target A / F1) is set higher as the integrated value (ΣQ fuel_total ) of the fuel injection amount increases.

第2目標空燃比設定部53は、上記リーン化制御時におけるNOx浄化触媒2に流入する排気の目標空燃比として、ストイキよりもリーン側の第2目標空燃比を設定する。本実施形態では、後述する触媒劣化度合推定部54により推定されたNOx浄化触媒2の劣化度合として、エンジン1の燃料噴射量の積算値を用い、この燃料噴射量の積算値に基づいて第2目標空燃比を設定する。
また、本実施形態の第2目標空燃比設定部53は、NOx浄化触媒2の温度が高いほど、第2目標空燃比を低く設定する。
具体的には、先ず、所定の実験に基づいて設定され、予めECU5に格納されたエンジン1の燃料噴射量の積算値(ΣQfuel_total)と第2目標空燃比(目標A/F2)の基準値との関係を示すマップ(図5参照)を検索する。これにより、アクセルセンサ11の出力に基づいてECU5により算出された燃料噴射量の積算値(ΣQfuel_total)に応じた、第2目標空燃比(目標A/F2)の基準値を算出する。
なお、図5に示すように、燃料噴射量の積算値(ΣQfuel_total)が大きくなるほど、第2目標空燃比(目標A/F2)の基準値は高く設定される。
次いで、所定の実験に基づいて設定され、予めECU5に格納されたNOx浄化触媒2の温度と補正係数Ktempとの関係を示すマップ(図6参照)を検索する。図6に示すように、補正係数Ktempは、NOx浄化触媒2の温度が高いほど小さい値に設定される。これにより、触媒温度センサ14により検出されたNOx浄化触媒2の温度に応じた補正係数Ktempを算出する。
最後に、算出した補正係数Ktempを、上記第2目標空燃比(目標A/F2)の基準値に乗じて補正することにより、第2目標空燃比を算出する。
The second target air-fuel ratio setting unit 53 sets the second target air-fuel ratio leaner than the stoichiometry as the target air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx purification catalyst 2 during the leaning control. In the present embodiment, the integrated value of the fuel injection amount of the engine 1 is used as the deterioration degree of the NOx purification catalyst 2 estimated by the catalyst deterioration degree estimating unit 54 described later, and the second value based on the integrated value of the fuel injection amount is used. Set the target air-fuel ratio.
Further, the second target air-fuel ratio setting unit 53 of the present embodiment sets the second target air-fuel ratio lower as the temperature of the NOx purification catalyst 2 is higher.
Specifically, first, an integrated value (ΣQ fuel_total ) of the fuel injection amount of the engine 1 and a reference value of the second target air-fuel ratio (target A / F2) that are set based on a predetermined experiment and stored in the ECU 5 in advance. The map (refer FIG. 5) which shows the relationship with is searched. As a result, a reference value of the second target air-fuel ratio (target A / F2) corresponding to the integrated value (ΣQ fuel_total ) of the fuel injection amount calculated by the ECU 5 based on the output of the accelerator sensor 11 is calculated.
As shown in FIG. 5, the reference value of the second target air-fuel ratio (target A / F2) is set higher as the integrated value (ΣQ fuel_total ) of the fuel injection amount increases.
Next, a map (see FIG. 6) showing the relationship between the temperature of the NOx purification catalyst 2 and the correction coefficient Ktemp that is set based on a predetermined experiment and stored in the ECU 5 in advance is searched. As shown in FIG. 6, the correction coefficient Ktemp is set to a smaller value as the temperature of the NOx purification catalyst 2 is higher. Thereby, the correction coefficient Ktemp corresponding to the temperature of the NOx purification catalyst 2 detected by the catalyst temperature sensor 14 is calculated.
Finally, the second target air-fuel ratio is calculated by correcting the calculated correction coefficient Ktemp by multiplying the reference value of the second target air-fuel ratio (target A / F2).

触媒劣化度合推定部54は、NOx浄化触媒2の劣化度合を、エンジン1の燃料噴射量の積算値(ΣQfuel_total)に基づいて推定する。本実施形態では、NOx浄化触媒2の劣化度合として、エンジン1の燃料噴射量の積算値(ΣQfuel_total)を用いる。即ち、上述したように、燃料噴射量の積算値(ΣQfuel_total)に応じて、第1目標空燃比(目標A/F1)および第2目標空燃比(目標A/F2)を算出する。
なお、エンジン1の燃料噴射量の積算値(ΣQfuel_total)は、後述する燃料噴射量(ΣQfuel)とは異なり、再生処理が終了してもリセットされることはない。
The catalyst deterioration degree estimation unit 54 estimates the deterioration degree of the NOx purification catalyst 2 based on the integrated value (ΣQ fuel_total ) of the fuel injection amount of the engine 1. In this embodiment, the integrated value (ΣQ fuel_total ) of the fuel injection amount of the engine 1 is used as the degree of deterioration of the NOx purification catalyst 2. That is, as described above, the first target air-fuel ratio (target A / F1) and the second target air-fuel ratio (target A / F2) are calculated according to the integrated value (ΣQ fuel_total ) of the fuel injection amount.
Note that the integrated value (ΣQ fuel_total ) of the fuel injection amount of the engine 1 is not reset even when the regeneration process ends, unlike a fuel injection amount (ΣQ fuel ) described later.

切替部55は、DPF3に流入する排気の排気空燃比が所定の閾値を下回った場合には、NOx浄化触媒2に流入する排気の目標空燃比を、第1目標空燃比(目標A/F1)から第2目標空燃比(目標A/F2)に一旦切り替える。次いで、所定時間経過後に再度、第1目標空燃比に切り替える処理を実行する。
DPF3に流入する排気の排気空燃比は、第2空燃比センサ13により検出された値を用いる。所定の閾値は、所定の実験に基づいて設定され、予めECU5に格納されている。
When the exhaust air / fuel ratio of the exhaust gas flowing into the DPF 3 falls below a predetermined threshold, the switching unit 55 sets the target air / fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx purification catalyst 2 to the first target air / fuel ratio (target A / F1). Is temporarily switched to the second target air-fuel ratio (target A / F2). Next, processing for switching to the first target air-fuel ratio is executed again after a predetermined time has elapsed.
A value detected by the second air-fuel ratio sensor 13 is used as the exhaust air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the DPF 3. The predetermined threshold is set based on a predetermined experiment and is stored in the ECU 5 in advance.

ここで、切替部55による目標空燃比の切替えについて、図7を参照しながら詳しく説明する。なお、以下の説明において、NOx浄化触媒2に流入する排気の排気空燃比をFront_A/Fとし、DPF3に流入する排気の排気空燃比をRear_A/Fとする。
先ず、リーン側からリッチ側へのリッチ化制御を実行するにあたり、NOx浄化触媒2に流入する排気の目標空燃比が第1目標空燃比(目標A/F1)に設定されると、Front_A/Fは、応答性良く第1目標空燃比(目標A/F1)と一致した空燃比となる。このとき、Rear_A/Fは、NOx浄化触媒2の酸素吸蔵放出能により、一定の時間、リーンの状態を維持しながら、緩やかにリッチ側に移行する。即ち、Front_A/Fがリッチ側で、Rear_A/Fがリーン側の状態が形成される。
そして、Rear_A/Fが予め設定された所定の閾値(Thresh_A/F)を下回ったときに、第1目標空燃比(目標A/F1)から、ストイキよりもリーン側の第2目標空燃比(目標A/F2)に切り替えを実行し、リッチ化制御を中断してリーン化制御が実行される。このとき、Front_A/Fは、応答性良く第2目標空燃比(目標A/F2)と一致した空燃比となるのに対して、Rear_A/Fは、緩やかにリーン側に移行する。
リッチ化制御の中断、即ちリーン化制御を実行して所定時間経過した後、再度、ストイキよりもリッチ側の第1目標空燃比(目標A/F1)に切り替えを実行し、リッチ化制御が実行される。このとき、最初のリッチ化制御のときと同様に、Front_A/Fは応答性良く第1目標空燃比(目標A/F1)と一致した空燃比となるのに対して、Rear_A/Fは、NOx浄化触媒2の酸素吸蔵放出能により、一定の時間、リーンの状態を維持しながら、緩やかにリッチ側に移行する。即ち、Front_A/Fがリッチ側で、Rear_A/Fがリーン側の状態が形成される。
以上のようにして、NOx浄化触媒2に流入する排気の目標空燃比の切り替えを実行することにより、DPF3に流入する排気の目標空燃比を常にリーンに保つことができる結果、NOx浄化触媒2において硫黄分を除去するとともに、DPF3においてPMの燃焼除去が可能となる。この点については後段で詳述する。
なお、リッチ化制御を終了し、NOx浄化触媒2に流入する排気の目標空燃比がリッチ側からリーン側にリーン化制御されると、Front_A/Fは応答性良くリーン側に移行し、Rear_A/Fは遅れてリーン側に移行する。
Here, the switching of the target air-fuel ratio by the switching unit 55 will be described in detail with reference to FIG. In the following description, the exhaust air / fuel ratio of the exhaust flowing into the NOx purification catalyst 2 is defined as Front_A / F, and the exhaust air / fuel ratio of the exhaust flowing into the DPF 3 is defined as Rear_A / F.
First, when executing the enrichment control from the lean side to the rich side, if the target air-fuel ratio of the exhaust flowing into the NOx purification catalyst 2 is set to the first target air-fuel ratio (target A / F1), Front_A / F Is an air-fuel ratio that matches the first target air-fuel ratio (target A / F1) with good responsiveness. At this time, the Rear_A / F gradually shifts to the rich side while maintaining the lean state for a certain time due to the oxygen storage / release ability of the NOx purification catalyst 2. That is, a state is formed in which Front_A / F is on the rich side and Rear_A / F is on the lean side.
Then, when the Rear_A / F falls below a predetermined threshold value (Thresh_A / F) set in advance, the second target air-fuel ratio (target) that is leaner than the stoichiometric value from the first target air-fuel ratio (target A / F1). Switching to A / F2) is performed, the enrichment control is interrupted, and the leaning control is executed. At this time, Front_A / F has an air-fuel ratio that matches the second target air-fuel ratio (target A / F2) with good responsiveness, while Rear_A / F gradually shifts to the lean side.
The enrichment control is interrupted, that is, after the leaning control is executed and a predetermined time has elapsed, the enrichment control is executed again by switching to the first target air-fuel ratio (target A / F1) on the richer side than the stoichiometry. Is done. At this time, as in the first enrichment control, Front_A / F has an air-fuel ratio that matches the first target air-fuel ratio (target A / F1) with good responsiveness, while Rear_A / F is NOx Due to the oxygen storage / release capability of the purifying catalyst 2, it gradually shifts to the rich side while maintaining the lean state for a certain period of time. That is, a state is formed in which Front_A / F is on the rich side and Rear_A / F is on the lean side.
As described above, by switching the target air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx purification catalyst 2, the target air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the DPF 3 can always be kept lean. As a result, in the NOx purification catalyst 2 While removing sulfur, PM can be removed by combustion in the DPF 3. This will be described in detail later.
When the enrichment control is finished and the target air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx purification catalyst 2 is lean-controlled from the rich side to the lean side, the Front_A / F shifts to the lean side with good responsiveness, and the Rear_A / F moves to the lean side with a delay.

再生処理時間設定部56は、DPF3に流入する排気の排気空燃比、即ちRear_A/Fが低いほど、再生処理時間を短く設定する。具体的には、所定の実験に基づいて設定され、予めECU5に格納されたRear_A/Fと再生処理時間のカウンタ減算値との関係を示すマップ(図8参照)を検索する。これにより、第2空燃比センサ13により検出されたRear_A/Fに応じたカウンタ減算値が算出される。次いで、予め設定されていた所定の再生処理時間から、算出されたカウンタ減算値を減算することにより、再生処理時間が算出される。   The regeneration processing time setting unit 56 sets the regeneration processing time to be shorter as the exhaust air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the DPF 3, that is, the Rear_A / F is lower. Specifically, a map (see FIG. 8) that shows the relationship between the Rear_A / F that is set based on a predetermined experiment and is stored in advance in the ECU 5 and the counter subtraction value of the reproduction processing time is searched. Thereby, the counter subtraction value corresponding to the Rear_A / F detected by the second air-fuel ratio sensor 13 is calculated. Next, the reproduction processing time is calculated by subtracting the calculated counter subtraction value from a predetermined reproduction processing time set in advance.

リッチ化制御中断時間設定部57は、上記リッチ化制御を中断する時間、即ち上記リーン化制御の実行時間を設定する。NOx浄化触媒の温度が高いほど、上記リッチ化制御の中断時間(リーン化制御の実行時間)を短く設定する。
具体的には、中断時間の設定に際しては、所定の実験に基づいて設定され、予めECU5に格納されたNOx浄化触媒の温度とリッチ化制御中断時間のカウンタ減算値との関係を示すマップ(図示せず)を検索する。これにより、触媒温度センサ14により検出されたNOx浄化触媒2の温度に応じたカウンタ減算値が算出される。次いで、予め設定された所定のリッチ化制御中断時間から、算出されたカウンタ減算値を減算することにより、リッチ化制御中断時間が算出される。
The enrichment control interruption time setting unit 57 sets the time during which the enrichment control is interrupted, that is, the execution time of the leaning control. The higher the temperature of the NOx purification catalyst, the shorter the enrichment control interruption time (lean control execution time).
Specifically, when setting the interruption time, a map (FIG. 5) showing the relationship between the temperature of the NOx purification catalyst that is set based on a predetermined experiment and stored in advance in the ECU 5 and the counter subtraction value of the enrichment control interruption time. (Not shown). Thereby, the counter subtraction value corresponding to the temperature of the NOx purification catalyst 2 detected by the catalyst temperature sensor 14 is calculated. Next, the enrichment control interruption time is calculated by subtracting the calculated counter subtraction value from a predetermined enrichment control interruption time set in advance.

また、ECU5は、図示しない再生時期判定部を有する。再生時期判定部は、エンジン1の燃料噴射量(ΣQfuel)が所定の判定値に達したときに、再生実行部51による再生処理を実行する。
ここで、再生時期判定部による再生時期の判定について、図9を参照しながら説明する。図9に示すように、アクセルセンサ11の出力に基づいてECU5により算出された燃料噴射量(ΣQfuel)が、所定の実験に基づいて設定され、予めECU5に格納された判定値(図9の判定ライン)に達したときに、再生実行部51による再生処理を実行する。上述したように、燃料噴射量の積算値(ΣQfuel_total)は、リセットされずに時間の経過とともに大きくなっていくのに対して、燃料噴射量(ΣQfuel)は、再生処理の実行の開始と同時にリセットされ、新たにカウントされていく。これにより、適切な時期に再生処理の実行が繰り返し可能となっている。
Further, the ECU 5 has a regeneration time determination unit (not shown). The regeneration time determination unit executes the regeneration process by the regeneration execution unit 51 when the fuel injection amount (ΣQ fuel ) of the engine 1 reaches a predetermined determination value.
Here, the determination of the reproduction time by the reproduction time determination unit will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 9, the fuel injection amount (ΣQ fuel ) calculated by the ECU 5 based on the output of the accelerator sensor 11 is set based on a predetermined experiment, and the judgment value (in FIG. 9) stored in the ECU 5 in advance. When the determination line is reached, the reproduction process by the reproduction execution unit 51 is executed. As described above, the integrated value (ΣQ fuel_total ) of the fuel injection amount does not reset and increases with time, whereas the fuel injection amount (ΣQ fuel ) increases with the start of the regeneration process. At the same time, it is reset and newly counted. As a result, the reproduction process can be repeatedly executed at an appropriate time.

次に、本実施形態の再生処理の手順について説明する。
図10は、本実施形態のECU5による再生処理の手順を示すフローチャートである。このフローチャートは、エンジン1の始動後、ECU5により繰り返し実行される。
Next, the procedure of the reproduction process of this embodiment will be described.
FIG. 10 is a flowchart showing the procedure of the regeneration process performed by the ECU 5 of the present embodiment. This flowchart is repeatedly executed by the ECU 5 after the engine 1 is started.

図10に示すように、本実施形態の再生処理は、NOx浄化触媒2に流入する排気の目標空燃比を、リッチ側の第1目標空燃比(目標A/F1)とリーン側の第2目標空燃比(目標A/F2)とで所定の条件により切り替えて実行可能となっている。   As shown in FIG. 10, in the regeneration process of the present embodiment, the target air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx purification catalyst 2 is set to a rich-side first target air-fuel ratio (target A / F1) and a lean-side second target. The air-fuel ratio (target A / F2) can be switched and executed according to a predetermined condition.

ステップS11では、再生要求フラグFRRが「1」であるか否かを判別する。この判別がYESの場合には再生処理が実行されてステップS12に移り、NOの場合にはステップS27に移る。
再生要求フラグFRRは、エンジン1の燃料噴射量(ΣQfuel)が、所定の判定値(Thresh_fuel)を超えたときに「1」とされる。再生要求フラグFRRが「1」のときに、再生処理、具体的にはポストリッチによるリッチ化制御が実行される。
In step S11, it is determined whether or not the reproduction request flag FRR is “1”. If this determination is YES, a reproduction process is executed, and the process proceeds to step S12. If NO, the process proceeds to step S27.
The regeneration request flag FRR is set to “1” when the fuel injection amount (ΣQ fuel ) of the engine 1 exceeds a predetermined determination value (Thresh_fuel). When the reproduction request flag FRR is “1”, reproduction processing, specifically, enrichment control by post-rich is executed.

ステップS12では、予め設定された再生タイマーをスタートし、ステップS13に移る。   In step S12, a preset reproduction timer is started, and the process proceeds to step S13.

ステップS13では、リッチ化制御中断要求フラグFRIRが「1」であるか否かを判別する。この判別がYESの場合にはステップS16に移り、NOの場合にはステップS14に移る。
リッチ化制御中断要求フラグFRIRは、DPF3に流入する排気の排気空燃比であるRear_AFが、予め設定されECU5に格納されている所定の閾値(Thresh_AF)を下回っているときに「1」とされる。リッチ化制御中断要求フラグFRIRが「1」のときに、リッチ化制御が所定時間、中断される。
In step S13, it is determined whether or not the enrichment control interruption request flag FRIR is “1”. If this determination is YES, the process proceeds to step S16, and if NO, the process proceeds to step S14.
The enrichment control interruption request flag FRIR is set to “1” when the Rear_AF that is the exhaust air / fuel ratio of the exhaust gas flowing into the DPF 3 is lower than a predetermined threshold value (Thresh_AF) stored in the ECU 5 in advance. . When the enrichment control interruption request flag FRIR is “1”, the enrichment control is interrupted for a predetermined time.

ステップS14では、NOx浄化触媒2に流入する排気の目標空燃比として、ストイキよりもリッチ側の第1目標空燃比(目標A/F1)を設定し、目標空燃比を目標A/F1とするリッチ化制御が実行され、ステップS15に移る。
ここで、目標A/F1は、エンジン1の燃料噴射量の積算値(ΣQfuel_total)に基づいて設定する。具体的には、図5に示すマップを検索し、アクセルセンサ11の出力に基づいてECU5により算出された燃料噴射量の積算値(ΣQfuel_total)に応じた、目標A/F1を算出して設定する。
In step S14, as the target air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx purification catalyst 2, a first target air-fuel ratio (target A / F1) that is richer than stoichiometric is set, and the target air-fuel ratio is set to the target A / F1 rich. Control is executed, and the routine goes to Step S15.
Here, the target A / F1 is set based on the integrated value (ΣQ fuel_total ) of the fuel injection amount of the engine 1. Specifically, the map shown in FIG. 5 is searched, and the target A / F1 is calculated and set according to the integrated value (ΣQ fuel_total ) of the fuel injection amount calculated by the ECU 5 based on the output of the accelerator sensor 11. To do.

ステップS15では、DPF3に流入する排気の排気空燃比であるRear_AFが、所定の閾値(Thresh_AF)を下回っているか否かを判別する。この判別がYESの場合にはステップS16に移り、NOの場合にはステップS23に移る。
ここで、Rear_AFは、第2空燃比センサ13により検出された値を用い、所定の閾値(Thresh_AF)は、予めECU5に格納されている値を用いる。
In step S15, it is determined whether or not Rear_AF, which is the exhaust air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the DPF 3, is below a predetermined threshold value (Thresh_AF). If this determination is YES, the process proceeds to step S16, and if NO, the process proceeds to step S23.
Here, the value detected by the second air-fuel ratio sensor 13 is used as the Rear_AF, and the value stored in the ECU 5 in advance is used as the predetermined threshold (Thresh_AF).

ステップS16では、NOx浄化触媒2に流入する排気の目標空燃比として、ストイキよりもリーン側の第2目標空燃比(目標A/F2)を設定し、目標空燃比を目標A/F2とするリーン化制御が実行(即ち、リッチ化制御が中断)され、ステップS17に移る。
ここで、目標A/F2は、先ず、図5に示すマップを検索し、アクセルセンサ11の出力に基づいてECU5により算出された燃料噴射量の積算値(ΣQfuel_total)に応じた、目標A/F2の基準値を算出する。次いで、図6に示すマップを検索し、触媒温度センサ14により検出されたNOx浄化触媒2の温度に応じた補正係数Ktempを算出する。最後に、算出した補正係数Ktempを、上記目標A/F2の基準値に乗じて補正し、目標A/F2を算出して設定する。
In step S16, the second target air-fuel ratio (target A / F2) leaner than the stoichiometric value is set as the target air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx purification catalyst 2, and the target air-fuel ratio is set to the target A / F2. Control is executed (ie, enrichment control is interrupted), and the process proceeds to step S17.
Here, the target A / F2 is first searched for the map shown in FIG. 5, and the target A / F2 corresponding to the integrated value (ΣQ fuel_total ) of the fuel injection amount calculated by the ECU 5 based on the output of the accelerator sensor 11 is searched. A reference value of F2 is calculated. Next, the map shown in FIG. 6 is searched, and a correction coefficient Ktemp corresponding to the temperature of the NOx purification catalyst 2 detected by the catalyst temperature sensor 14 is calculated. Finally, the calculated correction coefficient Ktemp is corrected by multiplying the reference value of the target A / F2, and the target A / F2 is calculated and set.

ステップS17では、リッチ化制御中断要求フラグFRIRを「1」として、ステップS18に移る。
ステップS18では、予め設定された中断タイマーをスタートし、ステップS19に移る。
In step S17, the enrichment control interruption request flag FRIR is set to “1”, and the process proceeds to step S18.
In step S18, a preset interruption timer is started, and the process proceeds to step S19.

ステップS19では、NOx浄化触媒2の温度に基づいて中断タイマーの減算を実行し、ステップS20に移る。
具体的には、所定の実験に基づいて設定され、予めECU5に格納されたNOx浄化触媒の温度とリッチ化制御中断時間との関係を示すマップ(図示せず)を検索し、触媒温度センサ14により検出されたNOx浄化触媒2の温度に応じたカウンタ減算値を算出する。次いで、予め設定された所定の中断タイマーから、算出されたカウンタ減算値を減算することにより、リッチ化制御中断時間が算出される。
In step S19, an interruption timer is subtracted based on the temperature of the NOx purification catalyst 2, and the process proceeds to step S20.
Specifically, a catalyst temperature sensor 14 is searched by searching a map (not shown) showing the relationship between the temperature of the NOx purification catalyst and the enrichment control interruption time that is set based on a predetermined experiment and stored in advance in the ECU 5. The counter subtraction value corresponding to the temperature of the NOx purification catalyst 2 detected by the above is calculated. Next, the enrichment control interruption time is calculated by subtracting the calculated counter subtraction value from a predetermined interruption timer set in advance.

ステップS20では、中断タイマーが0であるか否かを判別する。この判別がYESの場合にはステップS21に移り、NOの場合にはステップS24に移る。   In step S20, it is determined whether or not the interruption timer is zero. If this determination is YES, the process proceeds to step S21, and if this determination is NO, the process proceeds to step S24.

ステップS21では、リッチ化制御中断要求フラグFRIRを「0」として、ステップS22に移る。
ステップS22では、中断タイマーをリセットしてステップS24に移る。
In step S21, the enrichment control interruption request flag FRIR is set to “0”, and the process proceeds to step S22.
In step S22, the interruption timer is reset and the process proceeds to step S24.

ステップS23では、Rear_A/Fに基づいて再生タイマーの減算を実行し、ステップS24に移る。
具体的には、図8に示すマップを検索し、第2空燃比センサ13により検出されたRear_A/Fに応じたカウンタ減算値を算出する。次いで、予め設定されていた所定の再生タイマーから、算出されたカウンタ減算値を減算することにより、再生処理時間が算出される。
In step S23, the reproduction timer is subtracted based on Rear_A / F, and the process proceeds to step S24.
Specifically, the map shown in FIG. 8 is searched, and the counter subtraction value corresponding to the Rear_A / F detected by the second air-fuel ratio sensor 13 is calculated. Next, the reproduction processing time is calculated by subtracting the calculated counter subtraction value from a predetermined reproduction timer set in advance.

ステップS24では、再生タイマーが0であるか否かを判別する。この判別がNOの場合には再生処理を終了し、YESの場合にはステップS25に移り、再生要求フラグFRRを「0」に設定してステップS26に移り、再生タイマーをリセットして再生処理を終了する。   In step S24, it is determined whether or not the playback timer is zero. If this determination is NO, the playback process ends, and if YES, the process proceeds to step S25, the playback request flag FRR is set to “0”, and the process proceeds to step S26 to reset the playback timer and perform the playback process. finish.

ステップS27では、エンジン1の燃料噴射量(ΣQfuel)を積算してステップS28に移る。具体的には、アクセルセンサ11の出力に基づいてECU5により燃料噴射量(ΣQfuel)を算出する。 In step S27, the fuel injection amount (ΣQ fuel ) of the engine 1 is integrated and the process proceeds to step S28. Specifically, the ECU 5 calculates the fuel injection amount (ΣQ fuel ) based on the output of the accelerator sensor 11.

ステップS28では、エンジン1の燃料噴射量(ΣQfuel)が、所定の判定値(Thresh_fuel)を超えているか否かを判別する。この判別がNOの場合には再生処理を終了し、YESの場合には、ステップS29に移る。 In step S28, it is determined whether or not the fuel injection amount (ΣQ fuel ) of the engine 1 exceeds a predetermined determination value (Thresh_fuel). If this determination is NO, the reproduction process is terminated, and if YES, the process proceeds to step S29.

ステップS29では、再生要求フラグFRRを「1」に設定してステップS30に移り、エンジン1の燃料噴射量(ΣQfuel)を「0」に設定して再生処理を終了する。 In step S29, the regeneration request flag FRR is set to “1”, the process proceeds to step S30, the fuel injection amount (ΣQ fuel ) of the engine 1 is set to “0”, and the regeneration process ends.

上述したように、酸化セリウム系吸着材を用いたNOx浄化触媒2と、酸素放出能を有する複合酸化物にAgを担持してなるPM燃焼触媒を備えるDPF3と、を用いることにより、以下の効果が奏される。
酸化セリウム系吸着材を用いたNOx浄化触媒2の硫黄除去に必要な温度は600℃程度であり、アルカリ金属やアルカリ土類金属の700℃に比して、より低温で硫黄を除去することができる。本実施形態の排気系レイアウトでは、NOx浄化触媒2の再生と同時にDPF3の再生処理も行われることとなるため、NOx浄化触媒2の下流側に配置されているDPF3は、600℃若しくは600℃以下の温度に晒されることとなる。
ところで、触媒を用いない気相酸素中でのPM燃焼に必要な温度は600℃以上であることが知られている。従って、NOx浄化触媒2の硫黄除去とDPF3のPM除去を、同時に効率良く行うためには、PMを低温燃焼させる触媒をDPF3に担持させるのが望ましいと言える。
そこで、本実施形態では、350〜500℃程度でPMを燃焼させることが可能な、酸素放出能を有する複合酸化物にAgを担持してなるPM燃焼触媒をDPF3に担持させた。これにより、本実施形態では、DPF3が600℃以下の温度に晒された場合であっても、PMを燃焼除去でき、DPF再生を継続的に進行できる。
また、複合酸化物から放出される酸素により、DPF3内の下流側ほど、リーン時間を長く確保できる。これにより、PM燃焼除去効率(DPF再生効率)が向上し、NOx浄化触媒2の硫黄除去による再生と、DPF3のPM燃焼除去による再生に要するトータルの処理時間を短縮することができる。
As described above, the following effects can be obtained by using the NOx purification catalyst 2 using the cerium oxide-based adsorbent and the DPF 3 including the PM combustion catalyst in which Ag is supported on the composite oxide having oxygen releasing ability. Is played.
The temperature required for sulfur removal of the NOx purification catalyst 2 using the cerium oxide-based adsorbent is about 600 ° C., and sulfur can be removed at a lower temperature than the 700 ° C. of alkali metals and alkaline earth metals. it can. In the exhaust system layout of the present embodiment, the regeneration process of the DPF 3 is also performed simultaneously with the regeneration of the NOx purification catalyst 2, so that the DPF 3 disposed on the downstream side of the NOx purification catalyst 2 is 600 ° C. or 600 ° C. or less. It will be exposed to the temperature of.
By the way, it is known that the temperature required for PM combustion in gas-phase oxygen without using a catalyst is 600 ° C. or higher. Therefore, in order to efficiently remove sulfur from the NOx purification catalyst 2 and remove PM from the DPF 3 at the same time, it can be said that it is desirable to support the catalyst for burning the PM at a low temperature on the DPF 3.
Therefore, in the present embodiment, a PM combustion catalyst in which Ag is supported on a complex oxide having an oxygen releasing ability capable of burning PM at about 350 to 500 ° C. is supported on the DPF 3. Thereby, in this embodiment, even when DPF 3 is exposed to a temperature of 600 ° C. or lower, PM can be burned and removed, and DPF regeneration can proceed continuously.
Further, the lean time can be secured longer toward the downstream side in the DPF 3 by the oxygen released from the complex oxide. As a result, the PM combustion removal efficiency (DPF regeneration efficiency) is improved, and the total processing time required for regeneration by removing sulfur from the NOx purification catalyst 2 and regeneration by removing PM combustion from the DPF 3 can be shortened.

ところで、リーンとリッチを繰り返すことにより、NOx浄化触媒2の硫黄除去とDPF3のPM燃焼除去を同時に行う利点としては、いずれも600℃以上の高温が必要であるため、昇温による燃費の悪化を抑制するため、同時に行うのが好ましい点にある。また、リッチ化制御を継続すると排気温度が低下するため、リーンとリッチを繰り返すことにより排気温度を高温に保つことができるという点にある。
しかしながら、リッチ側ではNOx浄化触媒2の硫黄除去のみが進行し、リーン側ではDPF3のPM燃焼除去のみが進行するというのが従来であった。
そこで、本実施形態では、NOx浄化触媒2に酸化セリウム系の吸着材を用いることにより、排気空燃比がリッチ側でNOx浄化触媒2の硫黄除去が進行している最中でも、酸化セリウムの酸素吸蔵能(OSC)により、NOx浄化触媒2の下流側の排気空燃比をリーンに保つことができる結果、下流のDPF3のPM燃焼除去も同時に進行させることができる(図11参照)。また、リッチ化制御を長時間継続する場合には、OSCが消費されていくに従い、この効果は徐々に小さくなっていくところ、本実施形態では図11に示すように、Front_A/Fをリッチ化した後、一旦リーンに戻し、再びリッチ化させることにより、Rear_A/Fを常にリーンに保つことができる。このため、硫黄除去とDPF再生を同時に進行させることができ、トータルの再生時間を大幅に低減できる。
By the way, by repeating lean and rich, the advantage of simultaneously performing sulfur removal of the NOx purification catalyst 2 and PM combustion removal of the DPF 3 is that a high temperature of 600 ° C. or more is required, so that deterioration of fuel consumption due to temperature rise is caused. In order to suppress, it is preferable to carry out simultaneously. Further, since the exhaust gas temperature decreases when the enrichment control is continued, the exhaust gas temperature can be kept high by repeating lean and rich.
However, conventionally, only the sulfur removal of the NOx purification catalyst 2 proceeds on the rich side, and only the PM combustion removal of the DPF 3 proceeds on the lean side.
Therefore, in the present embodiment, by using a cerium oxide-based adsorbent for the NOx purification catalyst 2, the oxygen storage of cerium oxide is performed even when the exhaust air removal is progressing on the rich side of the exhaust air-fuel ratio. As a result of the ability (OSC) to keep the exhaust air-fuel ratio downstream of the NOx purification catalyst 2 lean, PM combustion removal of the downstream DPF 3 can also proceed simultaneously (see FIG. 11). In addition, when the enrichment control is continued for a long time, this effect is gradually reduced as the OSC is consumed. In this embodiment, the Front_A / F is enriched as shown in FIG. After that, it is possible to always keep the Rear_A / F lean by returning it to lean and enriching it again. For this reason, sulfur removal and DPF regeneration can proceed simultaneously, and the total regeneration time can be greatly reduced.

次に、再生処理を絡めた本実施形態の効果をまとめると、以下の通りである。
本実施形態の排気浄化装置は、酸素吸蔵放出材を有するNOx浄化触媒2を含んで構成した。また、NOx浄化触媒2に流入する排気の排気空燃比を、リーン側からリッチ側にするリッチ化制御を行った後、一旦リーン側に戻すリーン化制御を所定時間行ってから、再度リッチ側にするリッチ化制御を行う一連の制御を少なくとも1回実行する再生実行部51を含んで構成した。
これにより、NOx浄化触媒2に流入する排気空燃比をリッチ化しつつ、NOx浄化触媒2の酸素吸蔵能(OSC)によって、DPF3に流入する排気の空燃比をリーンに保つことができる。また、リッチ化制御を行った後、一旦リーン側に戻すリーン化制御を実行することにより、NOx浄化触媒2の酸素吸蔵能(OSC)を長く維持できる結果、DPF3に流入する排気の空燃比を長くリーンに保つことができる。
このため、NOx浄化触媒2の硫黄除去とDPF3に捕集されたPMの燃焼除去を同時に実行することができる。従って、硫黄除去およびPM燃焼除去に要するエネルギーを削減でき、燃費の悪化を軽減できる。
Next, the effects of the present embodiment involving the reproduction process are summarized as follows.
The exhaust purification apparatus of this embodiment is configured to include the NOx purification catalyst 2 having an oxygen storage / release material. In addition, after performing the enrichment control for changing the exhaust air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx purification catalyst 2 from the lean side to the rich side, the leaning control for once returning to the lean side is performed for a predetermined time, and then again the rich side The reproduction execution unit 51 is configured to execute a series of control for performing the enrichment control to be performed at least once.
Thereby, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the DPF 3 can be kept lean by the oxygen storage capacity (OSC) of the NOx purification catalyst 2 while enriching the exhaust air-fuel ratio flowing into the NOx purification catalyst 2. In addition, after performing the enrichment control, the lean storage control that once returns to the lean side can be performed to maintain the oxygen storage capacity (OSC) of the NOx purification catalyst 2 for a long time. Can be kept lean for a long time.
For this reason, sulfur removal of the NOx purification catalyst 2 and combustion removal of PM collected in the DPF 3 can be performed simultaneously. Therefore, energy required for sulfur removal and PM combustion removal can be reduced, and deterioration of fuel consumption can be reduced.

本実施形態の排気浄化装置は、NOx浄化触媒2に流入する排気の排気空燃比を、切替部55による目標空燃比の切り替えに応じて、第1目標空燃比または第2目標空燃比に一致するように制御する再生実行部51を含んで構成した。
これにより、排気空燃比を目標通りに制御できるとともに、DPF3に流入する排気の空燃比を常にリーンに保つことができるため、上記効果がより顕著に奏される。
In the exhaust purification device of the present embodiment, the exhaust air / fuel ratio of the exhaust flowing into the NOx purification catalyst 2 matches the first target air / fuel ratio or the second target air / fuel ratio in accordance with the switching of the target air / fuel ratio by the switching unit 55. The reproduction execution unit 51 is controlled to be configured as described above.
As a result, the exhaust air-fuel ratio can be controlled as desired, and the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the DPF 3 can always be kept lean, so the above-described effect is more remarkable.

本実施形態の排気浄化装置は、NOx浄化触媒2の劣化度合に基づいて第1目標空燃比を設定する第1目標空燃比設定部52を含んで構成した。
これにより、NOx浄化触媒2の酸素吸蔵能(OSC)に応じて、NOx浄化触媒2に流入する排気空燃比を制御できるため、硫黄の除去とPMの燃焼除去をより効率良く実行でき、燃費の悪化をより軽減できる。
The exhaust purification apparatus of the present embodiment is configured to include a first target air-fuel ratio setting unit 52 that sets the first target air-fuel ratio based on the degree of deterioration of the NOx purification catalyst 2.
As a result, the exhaust air / fuel ratio flowing into the NOx purification catalyst 2 can be controlled in accordance with the oxygen storage capacity (OSC) of the NOx purification catalyst 2, so that sulfur removal and PM combustion removal can be executed more efficiently, and fuel efficiency can be improved. Deterioration can be further reduced.

本実施形態の排気浄化装置は、触媒劣化度合推定部54を備えるとともに、触媒劣化度合推定部54により推定されたNOx浄化触媒2の劣化度合が大きいほど、第1目標空燃比を高く設定する第1目標空燃比設定部52を含んで構成した。
これにより、NOx浄化触媒2の劣化度合を正確に推定することができ、硫黄除去とPM燃焼除去中において酸素を過不足なく供給することができる。このため、酸素不足によるPM燃焼効率の低下や、酸素過多による硫黄除去効率の低下を回避できる。また、NOx浄化触媒2の劣化が進行してOSCが少なくなった場合に、リッチ化制御時の目標空燃比である第1目標空燃比を高く設定することにより、DPF3に流入する排気の空燃比がストイキ以下となってPM燃焼効率が低下する不具合を回避できる。
The exhaust purification apparatus of the present embodiment includes a catalyst deterioration degree estimation unit 54 and sets the first target air-fuel ratio higher as the deterioration degree of the NOx purification catalyst 2 estimated by the catalyst deterioration degree estimation unit 54 is larger. One target air-fuel ratio setting unit 52 is included.
Thereby, the degree of deterioration of the NOx purification catalyst 2 can be accurately estimated, and oxygen can be supplied without excess or deficiency during sulfur removal and PM combustion removal. For this reason, it is possible to avoid a decrease in PM combustion efficiency due to oxygen shortage and a decrease in sulfur removal efficiency due to excessive oxygen. Further, when the deterioration of the NOx purification catalyst 2 progresses and the OSC decreases, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the DPF 3 is set by setting the first target air-fuel ratio that is the target air-fuel ratio at the time of the enrichment control high. Therefore, it is possible to avoid the problem that the PM combustion efficiency is lowered due to the stoichiometric or less.

本実施形態の排気浄化装置は、NOx浄化触媒2の劣化度合に基づいて第2目標空燃比を設定する第2目標空燃比設定部53を含んで構成した。
これにより、NOx浄化触媒2の酸素吸蔵能(OSC)に応じて、硫黄除去とPM燃焼除去の最中で目標空燃比を切り替える際に、NOx浄化触媒2へ流入する酸素濃度を調節できる。このため、常に酸素不足によるPM燃焼効率の低下や、酸素過多による硫黄除去効率の低下を回避できる。
The exhaust purification apparatus of the present embodiment is configured to include a second target air-fuel ratio setting unit 53 that sets the second target air-fuel ratio based on the degree of deterioration of the NOx purification catalyst 2.
Thus, the oxygen concentration flowing into the NOx purification catalyst 2 can be adjusted when the target air-fuel ratio is switched during sulfur removal and PM combustion removal according to the oxygen storage capacity (OSC) of the NOx purification catalyst 2. For this reason, it is possible to always avoid a decrease in PM combustion efficiency due to lack of oxygen and a decrease in sulfur removal efficiency due to excessive oxygen.

本実施形態の排気浄化装置は、触媒劣化度合推定部54を備えるとともに、触媒劣化度合推定部54により推定されたNOx浄化触媒2の劣化度合が大きいほど、第2目標空燃比を高く設定する第2目標空燃比設定部53を含んで構成した。
これにより、酸素不足によるPM燃焼効率の低下や、酸素過多による硫黄除去効率の低下を回避できる。また、DPF3に流入する排気の空燃比がストイキ以下となってPM燃焼効率が低下する不具合を回避できる。
The exhaust purification apparatus of this embodiment includes a catalyst deterioration degree estimation unit 54, and sets the second target air-fuel ratio higher as the deterioration degree of the NOx purification catalyst 2 estimated by the catalyst deterioration degree estimation unit 54 is larger. A two-target air-fuel ratio setting unit 53 is included.
Thereby, the fall of PM combustion efficiency by oxygen shortage and the fall of the sulfur removal efficiency by excessive oxygen can be avoided. Further, it is possible to avoid the problem that the PM combustion efficiency is lowered due to the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the DPF 3 being less than stoichiometric.

本実施形態の排気浄化装置は、NOx浄化触媒2の温度が高いほど、第2目標空燃比を低く設定する第2目標空燃比設定部53を含んで構成した。
NOx浄化触媒2のOSC機能は、NOx浄化触媒2の温度が低いほど増加する。この点、本実施形態によれば、NOx浄化触媒2の温度が高いほど第2目標空燃比が低く設定されるため、NOx浄化触媒2の高温化を抑制し、NOx浄化触媒2により多くの酸素を吸蔵させることができる。従って、硫黄の除去とPMの燃焼除去をより効率良く実行でき、燃費の悪化をより軽減できる。
The exhaust purification device of the present embodiment is configured to include a second target air-fuel ratio setting unit 53 that sets the second target air-fuel ratio lower as the temperature of the NOx purification catalyst 2 is higher.
The OSC function of the NOx purification catalyst 2 increases as the temperature of the NOx purification catalyst 2 decreases. In this regard, according to the present embodiment, the higher the temperature of the NOx purification catalyst 2, the lower the second target air-fuel ratio is set. Can be occluded. Therefore, sulfur removal and PM combustion removal can be executed more efficiently, and deterioration of fuel consumption can be further reduced.

本実施形態の排気浄化装置は、NOx浄化触媒2の温度が高いほど、再生実行部51におけるリーン化制御の時間を短く設定するリッチ化制御時間設定部57を含んで構成した。これにより、NOx浄化触媒2の温度が高いほど、再生実行部51におけるリーン化制御の時間が短く設定されるため、NOx浄化触媒2の高温化を抑制し、NOx浄化触媒2により多くの酸素を吸蔵させることができる。従って、硫黄の除去とPMの燃焼除去をより効率良く実行でき、燃費の悪化をより軽減できる。   The exhaust purification device of the present embodiment is configured to include the enrichment control time setting unit 57 that sets the lean control time in the regeneration execution unit 51 to be shorter as the temperature of the NOx purification catalyst 2 is higher. Thus, as the temperature of the NOx purification catalyst 2 is higher, the lean control time in the regeneration execution unit 51 is set shorter, so that the temperature of the NOx purification catalyst 2 is prevented from being increased and more oxygen is supplied to the NOx purification catalyst 2. Can be occluded. Therefore, sulfur removal and PM combustion removal can be executed more efficiently, and deterioration of fuel consumption can be further reduced.

本実施形態の排気浄化装置は、貴金属および酸化セリウム系材料を含む第1触媒層を備えるNOx浄化触媒2を含んで構成した。これにより、酸化セリウム系材料の低温でのNOx吸着能力により、始動直後やアイドル時などの低温状態であっても、高いNOx浄化性能が発揮される。また、NOx浄化触媒2のOSCが飛躍的に高まるため、硫黄除去とPM燃焼除去を同時に実行できる時間が長くなる結果、再生処理に要するトータルの時間を短縮できる。   The exhaust purification device of the present embodiment is configured to include the NOx purification catalyst 2 including the first catalyst layer containing a noble metal and a cerium oxide-based material. Thereby, high NOx purification performance is exhibited even in a low temperature state such as immediately after start-up or during idling due to the low-temperature NOx adsorption ability of the cerium oxide-based material. In addition, since the OSC of the NOx purification catalyst 2 is dramatically increased, the time during which the sulfur removal and the PM combustion removal can be performed at the same time is increased. As a result, the total time required for the regeneration process can be shortened.

本実施形態の排気浄化装置は、NH吸着材としてのゼオライトを含む第2触媒層をさらに備えるNOx浄化触媒2を含んで構成した。これにより、NH吸着量を増加させることができるうえ、リーン時におけるNOxとの反応性を向上させることができる。 The exhaust purification apparatus of the present embodiment is configured to include the NOx purification catalyst 2 further including a second catalyst layer containing zeolite as an NH 3 adsorbent. Thereby, the amount of NH 3 adsorption can be increased, and the reactivity with NOx at the time of lean can be improved.

本実施形態の排気浄化装置は、第2触媒層が第1触媒層上に設けられたNOx浄化触媒2を含んで構成した。これにより、リッチ化制御時に生成したNHを効率的に捕捉し、次のリーン時にNOx浄化に効率的に用いることができるため、NOx浄化性能がより向上する。 The exhaust purification apparatus of the present embodiment is configured to include the NOx purification catalyst 2 in which the second catalyst layer is provided on the first catalyst layer. Accordingly, the NH 3 generated during enrichment control efficiently captured, it is possible to use efficiently the NOx purification in the next lean, NOx purification performance is further improved.

本実施形態の排気浄化装置は、捕集したPMを燃焼するための燃焼触媒が担持されたDPF3を含んで構成した。これにより、DPF3の温度が600℃以下の場合であっても、PMの燃焼除去が可能である。このため、低温で効率的にDPF3を再生でき、燃費の悪化をより軽減できる。   The exhaust emission control device of the present embodiment is configured to include the DPF 3 on which a combustion catalyst for burning the collected PM is supported. Thereby, even if the temperature of DPF3 is 600 degrees C or less, combustion removal of PM is possible. For this reason, the DPF 3 can be efficiently regenerated at a low temperature, and the deterioration of fuel consumption can be further reduced.

本実施形態の排気浄化装置は、酸素吸蔵放出能を有する複合酸化物にAgを担持してなる燃焼触媒を含んで構成した。これにより、PMの燃焼除去が、500℃程度でも可能になるため、車両走行中にDPF3の温度が500℃程度まで低下した場合であっても、PMの燃焼除去が可能であるとともに、DPF3の再生速度を大幅に向上できる。従って、硫黄除去とPM燃焼除去に要するトータルの処理時間が短縮でき、燃費の悪化をより軽減できる。   The exhaust purification device of this embodiment is configured to include a combustion catalyst in which Ag is supported on a composite oxide having oxygen storage / release capability. As a result, PM can be burned and removed even at about 500 ° C. Therefore, PM can be burned and removed even when the temperature of the DPF 3 is lowered to about 500 ° C. while the vehicle is running. Playback speed can be greatly improved. Therefore, the total processing time required for sulfur removal and PM combustion removal can be shortened, and deterioration of fuel consumption can be further reduced.

本実施形態の排気浄化装置は、排気中に含まれるNOをNOに変換するNO生成触媒が担持されたDPF3を含んで構成した。これにより、PMの燃焼をさらに促進させることができ、DPF3の再生速度を向上させることができる。従って、硫黄除去とPM燃焼除去に要するトータルの処理時間が短縮でき、燃費の悪化をより軽減できる。 Exhaust purifying apparatus of the present embodiment, NO 2 generating catalyst to convert the NO in the exhaust to NO 2 is configured to include a DPF3 carried. Thereby, the combustion of PM can be further promoted, and the regeneration speed of the DPF 3 can be improved. Therefore, the total processing time required for sulfur removal and PM combustion removal can be shortened, and deterioration of fuel consumption can be further reduced.

本実施形態の排気浄化装置は、Pt、Pd、およびRhのうち少なくともいずれか1つの元素が、アルミナ、シリカ、シリカアルミナ、ジルコニア、およびセリアのうち少なくともいずれか1つの担体に担持されてなるNO生成触媒を含んで構成した。これにより、高比表面積担体上に担持されている貴金属の作用によってNO生成能を高めることができ、より効率的にNOをPM燃焼に用いることができる結果、DPF3の再生速度をより向上させることができる。従って、硫黄除去とPM燃焼除去に要するトータルの処理時間が短縮でき、燃費の悪化をより軽減できる。 In the exhaust emission control device of this embodiment, at least any one element of Pt, Pd, and Rh is supported on at least any one of alumina, silica, silica alumina, zirconia, and ceria. It comprised 2 production | generation catalysts. As a result, the ability of NO 2 generation can be increased by the action of the noble metal supported on the high specific surface area support, and NO 2 can be used more efficiently for PM combustion. As a result, the regeneration rate of DPF 3 is further improved. Can be made. Therefore, the total processing time required for sulfur removal and PM combustion removal can be shortened, and deterioration of fuel consumption can be further reduced.

本実施形態では、ECU5が、再生手段、第1目標空燃比設定手段、第2目標空燃比設定手段、切替手段、触媒劣化度合推定手段、および時間設定手段を構成する。具体的には、図10のステップS14に係る手段が第1目標空燃比設定手段に相当し、ステップS15に係る手段が切替手段に相当し、ステップS16に係る手段が第2目標空燃比設定手段に相当し、ステップS19に係る手段が時間設定手段に相当する。   In the present embodiment, the ECU 5 constitutes a regeneration unit, a first target air-fuel ratio setting unit, a second target air-fuel ratio setting unit, a switching unit, a catalyst deterioration degree estimation unit, and a time setting unit. Specifically, the means relating to step S14 in FIG. 10 corresponds to the first target air-fuel ratio setting means, the means relating to step S15 corresponds to the switching means, and the means relating to step S16 is the second target air-fuel ratio setting means. The means according to step S19 corresponds to time setting means.

なお、本実施形態は上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。
例えば、本実施形態では、NOx浄化触媒2に流入する排気の排気空燃比に対して、リーン側からリッチ側にするリッチ化制御を行った後、一旦リーン側に戻すリーン化制御を所定時間行ってから、再度リッチ側にするリッチ化制御を実行する一連の制御を1回だけ実行するものであるが、この一連の制御を複数回繰り返し実行してもよい。
また、第1目標空燃比設定部52が、NOx浄化触媒2の温度、NOx浄化触媒2に流入する排気の温度、およびNOx浄化触媒2に流入する排気の流量のうちいずれか1つに基づいて第1目標空燃比を設定するものであってもよい。同様に、第2目標空燃比設定部53が、NOx浄化触媒2の温度、NOx浄化触媒2に流入する排気の温度、およびNOx浄化触媒2に流入する排気の流量のうちいずれか1つに基づいて、第2目標空燃比を設定するものであってもよい。
このとき、NOx浄化触媒2の温度は、触媒温度センサ14により検出された値を用いることができる。NOx浄化触媒2に流入する排気の温度は、NOx浄化触媒2の上流側の排気通路内に排気温度センサを設け、この排気温度センサにより検出された値を用いることができる。NOx浄化触媒2に流入する排気の流量は、NOx浄化触媒2の上流側の排気通路内にエアフローメータを設け、このエアフローメータにより検出された値を用いることができる。
また、例えば、再生処理時間設定部56が、NOx浄化触媒2に流入する排気の排気空燃比、即ちFront_A/Fが低いほど、再生処理時間を短く設定するものであってもよい。
In addition, this embodiment is not limited to embodiment mentioned above, A various deformation | transformation is possible.
For example, in the present embodiment, after performing enrichment control from the lean side to the rich side with respect to the exhaust air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx purification catalyst 2, the leaning control for once returning to the lean side is performed for a predetermined time. Then, a series of control for executing the rich control again to the rich side is executed only once, but this series of control may be repeatedly executed a plurality of times.
Further, the first target air-fuel ratio setting unit 52 is based on any one of the temperature of the NOx purification catalyst 2, the temperature of the exhaust gas flowing into the NOx purification catalyst 2, and the flow rate of the exhaust gas flowing into the NOx purification catalyst 2. A first target air-fuel ratio may be set. Similarly, the second target air-fuel ratio setting unit 53 is based on any one of the temperature of the NOx purification catalyst 2, the temperature of the exhaust gas flowing into the NOx purification catalyst 2, and the flow rate of the exhaust gas flowing into the NOx purification catalyst 2. Thus, the second target air-fuel ratio may be set.
At this time, the value detected by the catalyst temperature sensor 14 can be used as the temperature of the NOx purification catalyst 2. As the temperature of the exhaust gas flowing into the NOx purification catalyst 2, an exhaust temperature sensor is provided in the exhaust passage upstream of the NOx purification catalyst 2, and a value detected by this exhaust temperature sensor can be used. As the flow rate of the exhaust gas flowing into the NOx purification catalyst 2, an air flow meter is provided in the exhaust passage on the upstream side of the NOx purification catalyst 2, and a value detected by this air flow meter can be used.
Further, for example, the regeneration processing time setting unit 56 may set the regeneration processing time to be shorter as the exhaust air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx purification catalyst 2, that is, Front_A / F is lower.

[NOx浄化触媒]
表1に示す組成のNOx浄化触媒を、400セル/3.5ミルコージェライト製ハニカム構造体に、含浸法により担持させたものを実施例とした。
また、PtRh/Ba/Alの組成を有するNOx浄化触媒を、実施例と同様の構造体に担持させたものを比較例とした。
[NOx purification catalyst]
An NOx purification catalyst having the composition shown in Table 1 was supported on a 400 cell / 3.5 mil cordierite honeycomb structure by an impregnation method.
Further, a comparative example in which a NOx purification catalyst having a composition of PtRh / Ba / Al 2 O 3 was supported on a structure similar to that of the example was used.

Figure 2010223076
Figure 2010223076

[DPF]
表2に示す組成の燃焼触媒(下層がPM燃焼触媒、上層がNO生成触媒)を、ウォールフロータイプのSiC製DPF(気孔径23μm、気孔率52%)に、含浸法により担持させたものを実施例とした。
また、後述のエンジン101を運転させ、上記ウォールフロータイプのSiC製DPFにPMのみを捕集させたものを比較例とした。
[DPF]
Combustion catalyst with composition shown in Table 2 (lower layer is PM combustion catalyst, upper layer is NO 2 production catalyst) supported on DPF made of wall flow type SiC (pore diameter 23μm, porosity 52%) by impregnation method Was taken as an example.
Further, an engine 101 which will be described later is operated, and only the PM is collected in the above wall flow type SiC DPF was used as a comparative example.

Figure 2010223076
Figure 2010223076

[評価]
上記の処理を行ったNOx浄化触媒およびDPFを用いて、図13に示すような排気系レイアウトの排気浄化装置を構成した。エンジン101としては、2.2Lディーゼルエンジンを用い、NOx浄化触媒の容量を1L、DPFの容量を2Lとした。このエンジン101を所定の条件で所定時間運転し、NOx浄化触媒に硫黄分を捕捉させ、DPFにPMを捕集させた。
[Evaluation]
Using the NOx purification catalyst and DPF subjected to the above-described treatment, an exhaust purification device having an exhaust system layout as shown in FIG. 13 was configured. As the engine 101, a 2.2L diesel engine was used, the capacity of the NOx purification catalyst was 1L, and the capacity of the DPF was 2L. The engine 101 was operated for a predetermined time under predetermined conditions, the sulfur content was captured by the NOx purification catalyst, and PM was collected by the DPF.

NOx浄化触媒について、昇温脱離法により、S脱離量と温度との関係を調べた。結果を図14に示す。図14に示すように、本実施例のNOx浄化触媒は、比較例に比してより低温の600℃程度で硫黄分を脱離することが確認された。   Regarding the NOx purification catalyst, the relationship between the amount of S desorption and the temperature was examined by the temperature-programmed desorption method. The results are shown in FIG. As shown in FIG. 14, it was confirmed that the NOx purification catalyst of this example desorbs sulfur at a lower temperature of about 600 ° C. as compared with the comparative example.

DPFについて、TG−DTA法により、PM燃焼に伴う発熱量と温度との関係を調べた。結果を図15に示す。図15に示すように、本実施例のDPFに担持させた燃焼触媒は、400℃の低温でPMを燃焼できることが確認された。   About DPF, the relationship between the emitted-heat amount accompanying PM combustion and temperature was investigated by TG-DTA method. The results are shown in FIG. As shown in FIG. 15, it was confirmed that the combustion catalyst supported on the DPF of this example can combust PM at a low temperature of 400 ° C.

1 エンジン(内燃機関)
2 NOx浄化触媒(NOx浄化触媒)
3 DPF(パティキュレートフィルタ)
4 排気管(排気通路)
5 ECU(再生手段、第1目標空燃比設定手段、第2目標空燃比設定手段、触媒劣化度合推定手段、切替手段、時間設定手段)
1 engine (internal combustion engine)
2 NOx purification catalyst (NOx purification catalyst)
3 DPF (Particulate Filter)
4 Exhaust pipe (exhaust passage)
5 ECU (regeneration means, first target air-fuel ratio setting means, second target air-fuel ratio setting means, catalyst deterioration degree estimation means, switching means, time setting means)

Claims (15)

内燃機関の排気通路に設けられ、リーンとリッチを繰り返すことによりNOxを浄化するNOx浄化触媒と、前記排気通路のうち前記NOx浄化触媒の下流側に設けられ、排気中のパティキュレートを捕集するパティキュレートフィルタと、を備えた内燃機関の排気浄化装置において、
前記NOx浄化触媒は、リーン側で酸素を吸蔵し、吸蔵した酸素をリッチ側で放出する酸素吸蔵放出材を有し、
前記排気浄化装置は、
前記NOx浄化触媒に流入する排気の排気空燃比を、リーン側からリッチ側にするリッチ化制御を行った後、一旦リーン側に戻すリーン化制御を所定時間行ってから、再度リッチ側にするリッチ化制御を行う一連の制御を少なくとも1回実行することにより、前記NOx浄化触媒に捕捉された硫黄分を浄化するとともに、前記パティキュレートフィルタに捕集されたパティキュレートを浄化する再生手段と、を備えることを特徴とする排気浄化装置。
An NOx purification catalyst that is provided in the exhaust passage of the internal combustion engine and purifies NOx by repeating lean and rich, and is provided on the downstream side of the NOx purification catalyst in the exhaust passage and collects particulates in the exhaust. In an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine comprising a particulate filter,
The NOx purification catalyst has an oxygen storage / release material that stores oxygen on the lean side and releases the stored oxygen on the rich side,
The exhaust purification device includes:
A rich control is performed to change the exhaust air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx purification catalyst from the lean side to the rich side, and then the lean control to temporarily return to the lean side is performed for a predetermined time, and then the rich air level is again set to the rich side. Regenerating means for purifying the particulate matter collected by the particulate filter, while purifying the sulfur content captured by the NOx purification catalyst, by executing a series of control for performing the crystallization control at least once. An exhaust emission control device comprising:
前記リッチ化制御時における前記NOx浄化触媒に流入する排気の目標空燃比として、リッチ側の第1目標空燃比を設定する第1目標空燃比設定手段と、
前記リーン化制御時における前記NOx浄化触媒に流入する排気の目標空燃比として、リーン側の第2目標空燃比を設定する第2目標空燃比設定手段と、
前記パティキュレートフィルタに流入する排気の排気空燃比が所定の閾値を下回った場合には、前記目標空燃比を、前記第1目標空燃比から前記第2目標空燃比に一旦切り替えた後、前記所定時間の経過後に再度、前記第1目標空燃比に切り替える切替手段と、をさらに備え、
前記再生手段は、前記NOx浄化触媒に流入する排気の排気空燃比を、前記切替手段による目標空燃比の切り替えに応じて、前記第1目標空燃比または前記第2目標空燃比に一致するように制御することにより、前記NOx浄化触媒に捕捉された硫黄分を浄化するとともに、前記パティキュレートフィルタに捕集されたパティキュレートを浄化することを特徴とする請求項1に記載の排気浄化装置。
First target air-fuel ratio setting means for setting a first target air-fuel ratio on the rich side as a target air-fuel ratio of exhaust flowing into the NOx purification catalyst during the enrichment control;
Second target air-fuel ratio setting means for setting a second target air-fuel ratio on the lean side as a target air-fuel ratio of exhaust flowing into the NOx purification catalyst during the leaning control;
When the exhaust air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the particulate filter falls below a predetermined threshold, the target air-fuel ratio is once switched from the first target air-fuel ratio to the second target air-fuel ratio, and then the predetermined air-fuel ratio is Switching means for switching to the first target air-fuel ratio again after the elapse of time,
The regeneration means matches the exhaust air / fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx purification catalyst to the first target air / fuel ratio or the second target air / fuel ratio in accordance with the switching of the target air / fuel ratio by the switching means. 2. The exhaust emission control device according to claim 1, wherein the exhaust gas purifying apparatus purifies the particulate matter trapped by the particulate filter while purifying the sulfur content captured by the NOx purification catalyst.
前記第1目標空燃比設定手段は、前記NOx浄化触媒の温度、前記NOx浄化触媒に流入する排気の温度、前記NOx浄化触媒に流入する排気の流量、および前記NOx浄化触媒の劣化度合のうち少なくともいずれか1つに基づいて、前記第1目標空燃比を設定することを特徴とする請求項2に記載の排気浄化装置。   The first target air-fuel ratio setting means includes at least one of a temperature of the NOx purification catalyst, a temperature of exhaust flowing into the NOx purification catalyst, a flow rate of exhaust flowing into the NOx purification catalyst, and a deterioration degree of the NOx purification catalyst. The exhaust emission control device according to claim 2, wherein the first target air-fuel ratio is set based on any one of them. 前記排気浄化装置は、前記NOx浄化触媒の劣化度合を、前記内燃機関の燃料噴射量の積算値に基づいて推定する触媒劣化度合推定手段をさらに備え、
前記第1目標空燃比設定手段は、前記触媒劣化度合推定手段により推定された前記NOx浄化触媒の劣化度合が大きいほど、前記第1目標空燃比を高く設定することを特徴とする請求項3に記載の排気浄化装置。
The exhaust purification device further includes a catalyst deterioration degree estimating means for estimating the deterioration degree of the NOx purification catalyst based on an integrated value of the fuel injection amount of the internal combustion engine,
The said 1st target air fuel ratio setting means sets the said 1st target air fuel ratio so that the deterioration degree of the said NOx purification catalyst estimated by the said catalyst deterioration degree estimation means is large. The exhaust emission control device described.
前記第2目標空燃比設定手段は、前記NOx浄化触媒の温度、前記NOx浄化触媒に流入する排気の温度、前記NOx浄化触媒に流入する排気の流量、および前記NOx浄化触媒の劣化度合のうち少なくともいずれか1つに基づいて、前記第2目標空燃比を設定することを特徴とする請求項2から4いずれかに記載の排気浄化装置。   The second target air-fuel ratio setting means includes at least one of a temperature of the NOx purification catalyst, a temperature of exhaust flowing into the NOx purification catalyst, a flow rate of exhaust flowing into the NOx purification catalyst, and a deterioration degree of the NOx purification catalyst. 5. The exhaust emission control device according to claim 2, wherein the second target air-fuel ratio is set based on any one of the two. 前記排気浄化装置は、前記NOx浄化触媒の劣化度合を、前記内燃機関の燃料噴射量の積算値に基づいて推定する触媒劣化度合推定手段をさらに備え、
前記第2目標空燃比設定手段は、前記触媒劣化度合推定手段により推定された前記NOx浄化触媒の劣化度合が大きいほど、前記第2目標空燃比を高く設定することを特徴とする請求項5に記載の排気浄化装置。
The exhaust purification device further includes a catalyst deterioration degree estimating means for estimating the deterioration degree of the NOx purification catalyst based on an integrated value of the fuel injection amount of the internal combustion engine,
The said 2nd target air fuel ratio setting means sets the said 2nd target air fuel ratio so that the deterioration degree of the said NOx purification catalyst estimated by the said catalyst deterioration degree estimation means is large. The exhaust emission control device described.
前記第2目標空燃比設定手段は、前記NOx浄化触媒の温度が高いほど、前記第2目標空燃比を低く設定することを特徴とする請求項2から6いずれかに記載の排気浄化装置。   The exhaust purification apparatus according to any one of claims 2 to 6, wherein the second target air-fuel ratio setting means sets the second target air-fuel ratio to be lower as the temperature of the NOx purification catalyst is higher. 前記排気浄化装置は、前記NOx浄化触媒の温度が高いほど、前記所定時間を短く設定する時間設定手段をさらに備えることを特徴とする請求項1から7いずれかに記載の排気浄化装置。   The exhaust emission control device according to any one of claims 1 to 7, further comprising time setting means for setting the predetermined time shorter as the temperature of the NOx purification catalyst is higher. 前記NOx浄化触媒は、貴金属および酸化セリウム系材料を含む第1触媒層を備えることを特徴とする請求項1から8いずれかに記載の排気浄化装置。   The exhaust purification apparatus according to any one of claims 1 to 8, wherein the NOx purification catalyst includes a first catalyst layer containing a noble metal and a cerium oxide-based material. 前記NOx浄化触媒は、NH吸着材としてのゼオライトを含む第2触媒層をさらに備えることを特徴とする請求項9に記載の排気浄化装置。 The NOx purification catalyst, exhaust gas purification device according to claim 9, further comprising a second catalyst layer containing zeolite as NH 3 adsorbent. 前記NOx浄化触媒は、前記第2触媒層が前記第1触媒層上に設けられていることを特徴とする請求項10に記載の排気浄化装置。   The exhaust purification apparatus according to claim 10, wherein the NOx purification catalyst has the second catalyst layer provided on the first catalyst layer. 前記パティキュレートフィルタには、捕集したパティキュレートを燃焼するための燃焼触媒が担持されていることを特徴とする請求項1から11いずれかに記載の排気浄化装置。   The exhaust emission control device according to any one of claims 1 to 11, wherein a combustion catalyst for burning the collected particulates is supported on the particulate filter. 前記燃焼触媒は、酸素吸蔵放出能を有する複合酸化物にAgを担持してなることを特徴とする請求項12に記載の排気浄化装置。   The exhaust purification apparatus according to claim 12, wherein the combustion catalyst is formed by supporting Ag on a composite oxide having oxygen storage / release capability. 前記パティキュレートフィルタには、排気中に含まれるNOをNOに変換するNO生成触媒が担持されていることを特徴とする請求項1から13いずれかに記載の排気浄化装置。 Wherein the particulate filter, exhaust gas purification device according to 13 claim 1, wherein the NO 2 synthesizing catalyst which converts the NO contained in the exhaust gas to NO 2 is supported. 前記NO生成触媒は、Pt、Pd、およびRhのうち少なくともいずれか1つの元素が、アルミナ、シリカ、シリカアルミナ、ジルコニア、およびセリアのうち少なくともいずれか1つの担体に担持されてなることを特徴とする請求項14に記載の排気浄化装置。 The NO 2 production catalyst is characterized in that at least one element of Pt, Pd, and Rh is supported on at least one of alumina, silica, silica alumina, zirconia, and ceria. The exhaust emission control device according to claim 14.
JP2009070643A 2009-03-23 2009-03-23 Exhaust purification device Expired - Fee Related JP5306867B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009070643A JP5306867B2 (en) 2009-03-23 2009-03-23 Exhaust purification device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009070643A JP5306867B2 (en) 2009-03-23 2009-03-23 Exhaust purification device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2010223076A true JP2010223076A (en) 2010-10-07
JP5306867B2 JP5306867B2 (en) 2013-10-02

Family

ID=43040544

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009070643A Expired - Fee Related JP5306867B2 (en) 2009-03-23 2009-03-23 Exhaust purification device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5306867B2 (en)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0654477A (en) * 1992-07-28 1994-02-25 Sanyo Electric Co Ltd Bearing device of motor
WO2013042300A1 (en) * 2011-09-22 2013-03-28 マツダ株式会社 Particulate filter with catalyst
WO2013161062A1 (en) 2012-04-27 2013-10-31 トヨタ自動車株式会社 Internal combustion engine control device
WO2013190633A1 (en) 2012-06-19 2013-12-27 トヨタ自動車株式会社 Exhaust purification device for internal combustion engine
CN103502587A (en) * 2011-05-06 2014-01-08 戴姆勒股份公司 Method for operating a motor vehicle diesel engine
JP2014018768A (en) * 2012-07-20 2014-02-03 Sumitomo Chemical Co Ltd Exhaust gas purifying system
WO2015029853A1 (en) * 2013-08-30 2015-03-05 大塚化学株式会社 Exhaust gas purification filter and exhaust gas purification apparatus
WO2016125709A1 (en) * 2015-02-03 2016-08-11 本田技研工業株式会社 Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP2018087497A (en) * 2016-11-28 2018-06-07 パナソニックIpマネジメント株式会社 Exhaust gas purifying apparatus
JP2019503844A (en) * 2015-12-03 2019-02-14 ヒソン カタリスツ コーポレイション Catalyst composition for suppressing white smoke emission of diesel engine
CN112727581A (en) * 2020-10-30 2021-04-30 联合汽车电子有限公司 Method for calculating content of particles in particle catcher

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004204812A (en) * 2002-12-26 2004-07-22 Nissan Motor Co Ltd Apparatus for controlling cancellation of sulfur poisoning in catalyst for diesel engine
JP2004324455A (en) * 2003-04-22 2004-11-18 Mitsubishi Motors Corp Exhaust emission control device of internal combustion engine
JP2008240640A (en) * 2007-03-27 2008-10-09 Mazda Motor Corp Exhaust emission control device
JP2009045584A (en) * 2007-08-22 2009-03-05 Honda Motor Co Ltd Exhaust gas purification catalyst and exhaust gas purification device using it

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004204812A (en) * 2002-12-26 2004-07-22 Nissan Motor Co Ltd Apparatus for controlling cancellation of sulfur poisoning in catalyst for diesel engine
JP2004324455A (en) * 2003-04-22 2004-11-18 Mitsubishi Motors Corp Exhaust emission control device of internal combustion engine
JP2008240640A (en) * 2007-03-27 2008-10-09 Mazda Motor Corp Exhaust emission control device
JP2009045584A (en) * 2007-08-22 2009-03-05 Honda Motor Co Ltd Exhaust gas purification catalyst and exhaust gas purification device using it

Cited By (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0654477A (en) * 1992-07-28 1994-02-25 Sanyo Electric Co Ltd Bearing device of motor
CN103502587A (en) * 2011-05-06 2014-01-08 戴姆勒股份公司 Method for operating a motor vehicle diesel engine
US9157356B2 (en) 2011-05-06 2015-10-13 Daimler Ag Method for operating a motor vehicle diesel engine
JP2014520228A (en) * 2011-05-06 2014-08-21 ダイムラー・アクチェンゲゼルシャフト Driving method of automobile diesel engine
US9381497B2 (en) 2011-09-22 2016-07-05 Mazda Motor Corporation Catalyzed particulate filter
JP2013066856A (en) * 2011-09-22 2013-04-18 Mazda Motor Corp Particulate filter with catalyst
WO2013042300A1 (en) * 2011-09-22 2013-03-28 マツダ株式会社 Particulate filter with catalyst
WO2013161062A1 (en) 2012-04-27 2013-10-31 トヨタ自動車株式会社 Internal combustion engine control device
WO2013190633A1 (en) 2012-06-19 2013-12-27 トヨタ自動車株式会社 Exhaust purification device for internal combustion engine
US9528412B2 (en) 2012-06-19 2016-12-27 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust gas purification apparatus for internal combustion engine
JP2014018768A (en) * 2012-07-20 2014-02-03 Sumitomo Chemical Co Ltd Exhaust gas purifying system
JPWO2015029853A1 (en) * 2013-08-30 2017-03-02 大塚化学株式会社 Exhaust gas purification filter and exhaust gas purification device
WO2015029853A1 (en) * 2013-08-30 2015-03-05 大塚化学株式会社 Exhaust gas purification filter and exhaust gas purification apparatus
WO2016125709A1 (en) * 2015-02-03 2016-08-11 本田技研工業株式会社 Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JPWO2016125709A1 (en) * 2015-02-03 2018-01-25 本田技研工業株式会社 Exhaust gas purification device for internal combustion engine
US9970342B2 (en) 2015-02-03 2018-05-15 Honda Motor Co., Ltd. Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP2019503844A (en) * 2015-12-03 2019-02-14 ヒソン カタリスツ コーポレイション Catalyst composition for suppressing white smoke emission of diesel engine
JP2018087497A (en) * 2016-11-28 2018-06-07 パナソニックIpマネジメント株式会社 Exhaust gas purifying apparatus
CN112727581A (en) * 2020-10-30 2021-04-30 联合汽车电子有限公司 Method for calculating content of particles in particle catcher
CN112727581B (en) * 2020-10-30 2022-03-15 联合汽车电子有限公司 Method for calculating content of particles in particle catcher

Also Published As

Publication number Publication date
JP5306867B2 (en) 2013-10-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5306867B2 (en) Exhaust purification device
JP4463248B2 (en) Control method for NOx reduction system
JP4590733B2 (en) Exhaust gas purification catalyst and exhaust gas purification method using the catalyst
JP3901194B2 (en) Exhaust gas purification method and exhaust gas purification system
JP5254845B2 (en) Exhaust purification device
WO2006080187A1 (en) Method of raising temperature of exhaust-gas purifier and exhaust-gas purification system
JP2009079523A (en) Exhaust emission control device for internal combustion engine
WO2007123011A1 (en) Exhaust gas purification method and exhaust gas purification system
WO2001056686A1 (en) Sulfur trap in nox adsorber systems for enhanced sulfur resistance
JP2007255342A (en) METHOD OF CONTROLLING NOx EMISSION CONTROL SYSTEM AND NOx EMISSION CONTROL SYSTEM
JP6015760B2 (en) Exhaust gas purification device for spark ignition type internal combustion engine
JP2008240640A (en) Exhaust emission control device
JP2002126453A (en) Waste gas cleaning device
JP5481931B2 (en) Exhaust purification device and exhaust purification method
JP4453700B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP4941111B2 (en) Exhaust gas purification device
JP2001050042A (en) Exhaust gas emission control system
JP2009208045A (en) Exhaust gas cleaning catalyst
JPH11343836A (en) Exhaust emission control device for internal combustion engine
KR20000053474A (en) Method, catalyst, and apparatus for purifying exhaust gas from internal combustion engine
JP3945137B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
WO2007029339A1 (en) Exhaust gas purifying apparatus for internal combustion engine and method for exhaust gas purification
JP2010265831A (en) Exhaust emission control device
JP2007113497A (en) Exhaust emission control device of internal combustion engine
JP2006083746A (en) Exhaust emission control method and exhaust emission control system

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20111125

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120522

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20121115

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20121120

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130118

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20130604

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20130626

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees