JP2010265802A - Exhaust emission control device of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、排ガスを浄化するためのNOx触媒を有する内燃機関の排ガス浄化装置に関し、特に、NOx触媒に捕捉されたSOxを脱離するためのサルファパージ運転を実行する排ガス浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine having a NOx catalyst for purifying exhaust gas, and more particularly to an exhaust gas purification apparatus that performs a sulfur purge operation for desorbing SOx trapped by the NOx catalyst.
従来のこの種の内燃機関の排ガス浄化装置として、例えば特許文献1に開示されたものが知られている。この排ガス浄化装置では、通常のリーン運転中には、排出された排ガス中のNOxがNOx触媒で捕捉される。また、排気通路に設けられた燃料添加弁から燃料を添加することなどによって、排ガスの空燃比をリッチ側に制御するリッチ運転が一時的に行われ、それにより、NOx触媒に捕捉されたNOxが還元状態で脱離するとともに、NOx触媒のNOx捕捉性能が回復される。
As a conventional exhaust gas purifying apparatus for this type of internal combustion engine, for example, one disclosed in
また、この排ガス浄化装置では、NOx触媒に捕捉されたSOx(硫黄成分)を脱離するためのサルファパージ運転が行われ、それにより、燃料やエンジンオイル中のSOxの付着に起因して低下したNOx触媒のNOx捕捉性能が回復される。このサルファパージ運転は、燃料噴射時期を遅角側に制御することで、排ガスの温度を上昇させるとともに、NOx触媒に流入する排ガスの空燃比をリッチ側およびリーン側に交互に制御することによって、行われる。また、このサルファパージ運転の終了タイミングは、その実行時間と、実験などに基づいて設定された所定の基準時間との関係に基づいて判定される。 Further, in this exhaust gas purifying apparatus, sulfur purge operation for desorbing SOx (sulfur component) trapped by the NOx catalyst is performed, and as a result, it is reduced due to adhesion of SOx in fuel and engine oil. The NOx trapping performance of the NOx catalyst is restored. This sulfur purge operation increases the temperature of the exhaust gas by controlling the fuel injection timing to the retard side, and alternately controls the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst to the rich side and the lean side, Done. The end timing of the sulfur purge operation is determined based on the relationship between the execution time and a predetermined reference time set based on an experiment or the like.
上述したようなサルファパージ運転を行う場合、NOx触媒からのSOxの脱離が完了した適切なタイミングで、サルファパージ運転を終了させることが非常に重要である。これは、サルファパージ運転時にリッチ運転が行われるため、その終了タイミングが遅すぎると、燃料が無駄に消費され、燃費の悪化やオイルダイリューションの原因になるとともに、NOx触媒が昇温される時間が長くなることで、NOx触媒の熱劣化が助長されるためである。逆に、サルファパージ運転の終了タイミングが早すぎると、NOx触媒に比較的多量のSOxが残留するため、NOx触媒のNOx捕捉性能が十分に回復せず、排ガス特性の悪化を招く。これに対し、上述した従来の排ガス浄化装置では、サルファパージ運転の実行時間と所定の基準時間との関係に基づいて、サルファパージ運転の終了タイミングを判定するにすぎないので、その判定を適切に行えない。 When performing the sulfur purge operation as described above, it is very important to end the sulfur purge operation at an appropriate timing when the desorption of SOx from the NOx catalyst is completed. This is because the rich operation is performed during the sulfur purge operation. If the end timing is too late, fuel is wasted, causing fuel consumption deterioration and oil dilution, and raising the temperature of the NOx catalyst. This is because the long time promotes the thermal deterioration of the NOx catalyst. On the other hand, if the sulfur purge operation is terminated too early, a relatively large amount of SOx remains in the NOx catalyst, so that the NOx trapping performance of the NOx catalyst is not sufficiently recovered, and the exhaust gas characteristics are deteriorated. On the other hand, in the conventional exhaust gas purifying apparatus described above, the end timing of the sulfur purge operation is merely determined based on the relationship between the execution time of the sulfur purge operation and a predetermined reference time. I can't.
また、サルファパージ運転を実行する従来の他の装置として、NOx触媒に流入するSOx流入量を、内燃機関の運転状態などに応じて算出し、サルファパージ運転中にNOx触媒から脱離するSOx脱離量を、NOx触媒に供給された還元剤量などに応じて算出するとともに、これらのSOx流入量とSOx脱離量との差分を積算することによって算出したNOx触媒のSOx捕捉量が、所定のしきい値を下回ったときに、サルファパージ運転を終了するものも知られている。 In addition, as another conventional apparatus that executes the sulfur purge operation, the SOx inflow amount that flows into the NOx catalyst is calculated according to the operating state of the internal combustion engine, and the SOx removal that desorbs from the NOx catalyst during the sulfur purge operation is calculated. The separation amount is calculated according to the amount of reducing agent supplied to the NOx catalyst, and the SOx trapping amount of the NOx catalyst calculated by integrating the difference between the SOx inflow amount and the SOx desorption amount is a predetermined amount. It is also known that the sulfur purge operation is terminated when the value falls below the threshold value.
この従来の装置では、SOxの流入および脱離がNOx触媒の全体にわたって一様に行われることが前提になっている。しかし、この前提は、NOx触媒が互いに分離した上流側NOx触媒および下流側NOx触媒で構成されている場合などには特に、以下のような現象が発生するため、成立しなくなる。第1に、サルファパージ運転の初期において、上流側NOx触媒から脱離したSOxが下流側NOx触媒に再度、捕捉されるという現象が発生する。従来の装置では、このような現象が加味されていないため、下流側NOx触媒へのSOx流入量が実際よりも少なめに算出されやすい。 In this conventional apparatus, it is assumed that the inflow and desorption of SOx are uniformly performed over the entire NOx catalyst. However, this assumption does not hold because the following phenomenon occurs particularly when the NOx catalyst is composed of an upstream NOx catalyst and a downstream NOx catalyst separated from each other. First, at the initial stage of the sulfur purge operation, a phenomenon occurs in which SOx desorbed from the upstream NOx catalyst is captured again by the downstream NOx catalyst. In the conventional apparatus, since such a phenomenon is not taken into consideration, the SOx inflow amount to the downstream NOx catalyst is easily calculated to be smaller than the actual amount.
第2に、サルファパージ運転中、下流側NOx触媒では、上流側NOx触媒よりもSOxの脱離が遅れるという現象が発生する。これは、排ガス中の還元剤がまず上流側NOx触媒においてSOxを脱離するのに消費されるため、下流側NOxに十分な還元剤が供給されるまでに時間がかかることや、下流側NOx触媒の状態、例えば触媒温度などがSOxの脱離に適した状態になるまでに時間がかかることなどによる。その結果、図9に示すように、上流側NOx触媒では、サルファパージ運転の開始直後にSOx脱離量がピークに達するのに対し、下流側NOx触媒では、これに遅れてSOx脱離量がピークに達する。従来の装置では、このような現象が加味されていないため、下流側NOx触媒のSOx脱離量が実際よりも多めに算出されやすい。 Second, during the sulfur purge operation, the downstream NOx catalyst has a phenomenon in which the desorption of SOx is delayed as compared with the upstream NOx catalyst. This is because the reducing agent in the exhaust gas is first consumed to desorb SOx in the upstream NOx catalyst, so that it takes time to supply sufficient reducing agent to the downstream NOx, and the downstream NOx This is because it takes time for the state of the catalyst, for example, the catalyst temperature or the like to be suitable for SOx desorption. As a result, as shown in FIG. 9, in the upstream NOx catalyst, the SOx desorption amount reaches a peak immediately after the start of the sulfur purge operation, whereas in the downstream NOx catalyst, the SOx desorption amount is delayed later. Reach the peak. In the conventional apparatus, since such a phenomenon is not taken into account, the SOx desorption amount of the downstream side NOx catalyst is easily calculated to be larger than the actual amount.
以上のように、従来の装置では、サルファパージ運転中、下流側NOx触媒のSOx流入量が少なめに、SOx脱離量が多めに算出される結果、下流側NOx触媒のSOx捕捉量が過小に評価されてしまう。このため、サルファパージ運転を早く終了させる傾向があり、終了タイミングが早すぎる場合の前述した不具合が生じやすい。また、このような不具合は、NOx触媒が単一の場合でも、その容量や排気通路の方向の長さが大きいときなどには、NOx触媒の上流部と下流部の間で上述した現象が発生するため、同様に生じ得る。 As described above, in the conventional apparatus, during the sulfur purge operation, the SOx inflow amount of the downstream NOx catalyst is calculated to be small and the SOx desorption amount is calculated to be large. As a result, the SOx trapping amount of the downstream NOx catalyst is excessively small. It will be evaluated. For this reason, there is a tendency to end the sulfur purge operation early, and the above-described problem occurs when the end timing is too early. In addition, even when there is a single NOx catalyst, such a problem occurs when the capacity or the length of the exhaust passage is large, and the above phenomenon occurs between the upstream portion and the downstream portion of the NOx catalyst. Can occur as well.
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、NOx触媒が互いに分離した上流側および下流側のNOx触媒で構成されている場合や、NOx触媒の容量が大きい場合などにおいても、サルファパージ運転中のNOx触媒の下流部におけるSOxの捕捉量を精度良く算出することができる内燃機関の排ガス浄化装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem. In the case where the NOx catalyst is composed of the upstream and downstream NOx catalysts separated from each other, or in the case where the capacity of the NOx catalyst is large, etc. Another object of the present invention is to provide an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine that can accurately calculate the amount of SOx trapped in the downstream portion of the NOx catalyst during sulfur purge operation.
この目的を達成するために、請求項1に係る発明による内燃機関の排ガス浄化装置は、内燃機関の排気通路(実施形態における(以下、本項において同じ)排気管5)に設けられ、上流部(上流側NOx触媒7、NOx触媒27の上流部27a)および下流部(下流側NOx触媒8、NOx触媒27の下流部27b)を有し、排ガスの酸素濃度に応じてNOxおよびSOxを捕捉または脱離するNOx触媒と、NOx触媒に還元雰囲気の排ガスを供給することによって、NOx触媒に捕捉されたSOxを脱離するためのサルファパージ運転を実行するサルファパージ制御手段(ECU2、図2のステップ4)と、サルファパージ運転中のNOx触媒の上流部からのSOxの脱離量(上流部SOx脱離量dQDeSOx1)を算出するSOx脱離量算出手段(ECU2、図4のステップ26、図5)と、算出されたSOx脱離量に基づき、NOx触媒の下流部に捕捉されているSOxの捕捉量を、下流部SOx捕捉量QSOx2として算出する下流部SOx捕捉量算出手段(ECU2、図3のステップ12、図6)と、を備えることを特徴とする。
In order to achieve this object, an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the invention of
この内燃機関の排ガス浄化装置によれば、NOx触媒は上流部および下流部を有しており、NOx触媒に捕捉されたSOxを脱離するために、サルファパージ運転が実行される。前述したように、NOx触媒が分離して配置されている場合などには、サルファパージ運転の初期において、NOx触媒の上流部から脱離したSOxが下流部に再度、捕捉されるという現象が発生する。 According to the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, the NOx catalyst has an upstream portion and a downstream portion, and a sulfur purge operation is performed to desorb SOx trapped by the NOx catalyst. As described above, when the NOx catalyst is separated and disposed, SOx desorbed from the upstream part of the NOx catalyst is trapped again in the downstream part at the initial stage of the sulfur purge operation. To do.
本発明によれば、サルファパージ運転中のNOx触媒の上流部からのSOxの脱離量を算出するとともに、算出されたSOxの脱離量に基づいて、NOx触媒の下流部に捕捉されている下流部SOx捕捉量を算出する。したがって、NOx触媒が互いに分離した上流側および下流側のNOx触媒で構成されている場合や、NOx触媒の容量が大きい場合などにおいて、NOx触媒の上流部から脱離したSOxが下流部に捕捉されるという現象が発生した場合でも、これを反映させながら、下流部SOx捕捉量を精度良く算出することができる。 According to the present invention, the amount of SOx desorbed from the upstream portion of the NOx catalyst during the sulfur purge operation is calculated and trapped in the downstream portion of the NOx catalyst based on the calculated amount of SOx desorbed. The downstream SOx trapping amount is calculated. Therefore, when the NOx catalyst is composed of upstream and downstream NOx catalysts separated from each other, or when the capacity of the NOx catalyst is large, SOx desorbed from the upstream part of the NOx catalyst is captured by the downstream part. Even when the phenomenon occurs, the downstream SOx trapping amount can be accurately calculated while reflecting this phenomenon.
請求項2に係る発明は、請求項1に記載の内燃機関の排ガス浄化装置において、NOx触媒の下流部の状態(下流部SOx捕捉量QSOx2、下流側触媒温度TCAT2、下流側NOx触媒の劣化度合DCATD2)を取得する触媒状態取得手段(ECU2、図6、下流側触媒温度センサ16、第2および第3空燃比センサ13、14)をさらに備え、下流部SOx捕捉量算出手段は、取得されたNOx触媒の下流部の状態に応じて、下流部SOx捕捉量QSOx2を算出することを特徴とする。
The invention according to
NOx触媒の上流部から脱離したSOxが下流部に捕捉される度合、および、NOx触媒の下流部からSOxが脱離する度合は、この下流部の状態、例えば下流部のSOx捕捉量や、温度、劣化度合に応じて変化する。上記の構成によれば、NOx触媒の下流部の状態を取得するとともに、取得された下流部の状態に応じて、下流部SOx捕捉量を算出する。したがって、下流部の実際の状態に応じ、下流部におけるSOxの捕捉度合や脱離度合を反映させながら、下流部SOx捕捉量をさらに精度良く算出することができる。 The degree to which the SOx desorbed from the upstream part of the NOx catalyst is captured by the downstream part and the degree to which the SOx is desorbed from the downstream part of the NOx catalyst are determined by the state of this downstream part, for example, the amount of SOx trapped in the downstream part, Changes according to temperature and degree of deterioration. According to said structure, while acquiring the state of the downstream part of a NOx catalyst, the downstream part SOx trapping amount is calculated according to the acquired state of the downstream part. Accordingly, the downstream SOx trapping amount can be calculated with higher accuracy while reflecting the SOx trapping degree and desorption degree in the downstream part according to the actual state of the downstream part.
請求項3に係る発明は、請求項1に記載の内燃機関の排ガス浄化装置において、NOx触媒は、排気通路に沿って互いに分離した状態で配置された上流側NOx触媒7および下流側NOx触媒8を含み、NOx触媒の上流部が上流側NOx触媒7であり、NOx触媒の下流部が下流側NOx触媒8であることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the first aspect, the NOx catalyst is arranged in a state separated from each other along the exhaust passage, and the upstream side NOx catalyst 7 and the downstream side NOx catalyst 8. The upstream portion of the NOx catalyst is the upstream NOx catalyst 7, and the downstream portion of the NOx catalyst is the downstream NOx catalyst 8.
この構成によれば、NOx触媒は、互いに分離した上流側NOx触媒および下流側NOx触媒を含み、この上流側NOx触媒をNOx触媒の上流部とし、下流側NOx触媒をNOx触媒の下流部として、請求項1に係る発明が適用される。したがって、請求項1に係る発明よる前述した作用を、上流側NOx触媒と下流側NOx触媒との関係において同様に得ることができる。また、この場合には特に、NOx触媒が単一の場合と比較して、NOx触媒の上流部と下流部の間の距離が大きいことなどから、上流部と下流部の間で触媒の状態や供給される排ガスの状態が大きく異なりやすいので、請求項1に係る発明による作用を非常に有効に得ることができる。
According to this configuration, the NOx catalyst includes an upstream NOx catalyst and a downstream NOx catalyst separated from each other, the upstream NOx catalyst as an upstream portion of the NOx catalyst, and the downstream NOx catalyst as a downstream portion of the NOx catalyst, The invention according to
請求項4に係る発明は、請求項1に記載の内燃機関の排ガス浄化装置において、NOx触媒の上流部に捕捉されているSOx捕捉量を、上流部SOx捕捉量QSOx1として算出する上流部SOx捕捉量算出手段(ECU2、図3のステップ11、図4)と、算出された上流部SOx捕捉量QSOx1と下流部SOx捕捉量QSOx2との和に基づいて、サルファパージ運転の終了タイミングを決定するサルファパージ終了決定手段(ECU2、図3のステップ13、図2のステップ5、6)と、をさらに備えることを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the first aspect, the upstream portion SOx trapping that calculates the SOx trapping amount trapped in the upstream portion of the NOx catalyst as the upstream portion SOx trapping amount QSOx1. Sulfur that determines the end timing of the sulfur purge operation based on the sum of the amount calculation means (
この構成によれば、NOx触媒の上流部に捕捉されているSOx捕捉量を、上流部SOx捕捉量として算出し、この上流部SOx捕捉量と下流部SOx捕捉量との和に基づいて、サルファパージ運転の終了タイミングを決定する。したがって、NOx触媒の上流部および下流部の全体のSOx捕捉量に基づいて、サルファパージ運転を最適なタイミングで終了させることができる。特に、従来と異なり、サルファパージ運転中のNOx触媒の下流部におけるSOx捕捉量を過小に評価することなく、SOxが十分に脱離したタイミングでサルファパージ運転を終了させることができる。その結果、サルファパージ運転の終了時にNOx触媒の下流部に多量のSOxが残留することがなくなり、それにより、NOx触媒全体としてNOx捕捉性能を確実に回復させるとともに、排ガス特性を良好に維持することができる。 According to this configuration, the SOx trapping amount trapped in the upstream portion of the NOx catalyst is calculated as the upstream portion SOx trapping amount, and based on the sum of the upstream portion SOx trapping amount and the downstream portion SOx trapping amount, Determine the end timing of the purge operation. Therefore, the sulfur purge operation can be terminated at an optimal timing based on the total SOx trapping amount of the upstream portion and the downstream portion of the NOx catalyst. In particular, unlike the prior art, the sulfur purge operation can be terminated at a timing when the SOx is sufficiently desorbed without underestimating the amount of SOx trapped in the downstream portion of the NOx catalyst during the sulfur purge operation. As a result, a large amount of SOx does not remain in the downstream portion of the NOx catalyst at the end of the sulfur purge operation, thereby reliably recovering NOx trapping performance as a whole NOx catalyst and maintaining good exhaust gas characteristics. Can do.
以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について説明する。図1は、第1実施形態による排ガス浄化装置1を、内燃機関3とともに示している。この内燃機関(以下「エンジン」という)3は、例えば車両(図示せず)に搭載された4気筒のディーゼルエンジンである。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows an exhaust
エンジン3の各気筒3aには、吸気管4および排気管5が接続されるとともに、燃料噴射弁(以下「インジェクタ」という)6が、燃焼室3bに臨むように取り付けられている。このインジェクタ6は、燃焼室3bの天壁に配置されており、燃料タンク(図示せず)から供給された燃料を燃焼室3bに噴射する。インジェクタ6から噴射される燃料噴射量QINJは、後述するECU2によって設定されるとともに、ECU2からの制御信号によりインジェクタ6の開弁時間を変化させることによって、制御される。
An
エンジン3のクランクシャフト3cには、クランク角センサ10が設けられている。このクランク角センサ10は、マグネットロータおよびMREピックアップで構成されており、クランクシャフト3cの回転に伴い、パルス信号であるCRK信号およびTDC信号をECU2に出力する。
A
CRK信号は、所定のクランク角(例えば30゜)ごとに出力される。ECU2は、このCRK信号に基づき、エンジン3の回転数(以下「エンジン回転数」という)NEを算出する。また、TDC信号は、各気筒3aにおいてピストン3bが吸気行程開始時のTDC位置よりも若干、手前の所定のクランク角位置にあることを表す信号であり、本実施形態のようにエンジン3が4気筒の場合には、クランク角180゜ごとに出力される。
The CRK signal is output every predetermined crank angle (for example, 30 °). The
吸気管4には、エアフローセンサ11が設けられている。エアフローセンサ11は、吸気管4を介して気筒3aに吸入される吸入空気量GAIRを検出し、その検出信号をECU2に出力する。
An
排気管5には、上流側NOx触媒7および下流側NOx触媒8が、互いに分離した状態で設けられている。これらのNOx触媒7、8は、酸化雰囲気の排ガスが流入したときに、排ガス中のNOxを捕捉するとともに、排ガス中の酸素を貯蔵する酸素貯蔵能力を有している。また、NOx触媒7、8は、還元雰囲気の排ガスが流入したときに、貯蔵した酸素を放出するとともに、捕捉したNOxを還元状態で放出することによって、NOxを還元浄化する。
The
また、排気管5には、上流側NOx触媒7の上流側、両NOx触媒7、8の間、および下流側NOx触媒8の下流側に、第1〜第3空燃比センサ12〜14がそれぞれ設けられている。これらの空燃比センサ12〜14は、ジルコニアなどで構成されており、エンジン3に供給される混合気の空燃比がリッチ領域からリーン領域までの広範囲な領域において、排ガスの酸素濃度をリニアに検出する。これらの検出信号はECU2に出力される。
The
ECU2は、第1〜第3空燃比センサ12〜14の検出信号に基づいて、それぞれの設置位置における排ガスの空燃比(以下、それぞれ「第1〜第3排ガス空燃比」という)AFEX1〜AFEX3を算出する。ここで、「排ガスの空燃比」とは、排ガス中の空気と可燃性気体の重量比をいう。このため、排ガスの空燃比は、排ガスが酸化雰囲気のときに大きくなり、還元雰囲気のときに小さくなる。
Based on the detection signals of the first to third air-
また、上流側NOx触媒7および下流側NOx触媒8にはそれぞれ、上流側触媒温度センサ15および下流側触媒温度センサ16が設けられている。これらの触媒温度センサ15、16は、上流側NOx触媒7の温度(以下「上流側触媒温度」という)TCAT1、および下流側NOx触媒8の温度(以下「下流側触媒温度」という)TCAT2をそれぞれ検出し、それらの検出信号をECU2に出力する。
The upstream NOx catalyst 7 and the downstream NOx catalyst 8 are provided with an upstream
また、ECU2には、アクセル開度センサ17から、エンジン3を搭載した車両のアクセルペダル(図示せず)の操作量(以下「アクセル開度」という)APを表す検出信号が出力される。
Further, the
ECU2は、CPU、RAM、ROMおよびI/Oインターフェースなどから成るマイクロコンピュータ(いずれも図示せず)で構成されている。前述した各種のセンサ10〜17からの検出信号はそれぞれ、I/OインターフェースでA/D変換や整形がなされた後、CPUに入力される。ECU2は、これらの検出信号に応じ、ROMに記憶された制御プログラムなどに従って、エンジン3の運転状態を判別するとともに、判別した運転状態に応じて、各種の制御を実行する。
The
この制御には、インジェクタ6の燃料噴射量QINJの制御を含むエンジン制御や、上流側および下流側NOx触媒7、8に捕捉されたNOxを放出させることにより、これらのNOx触媒7、8のNOx捕捉性能を回復させるための再生制御、上流側および下流側NOx触媒7、8に捕捉されたSOxを脱離することにより、これらのNOx触媒7、8のNOx捕捉性能を回復させるためのサルファパージ制御などが含まれる。
This control includes engine control including control of the fuel injection amount QINJ of the
なお、本実施形態では、ECU2が、サルファパージ制御手段、SOx脱離量算出手段、下流部SOx捕捉量算出手段、触媒状態取得手段、上流部SOx捕捉量算出手段、およびサルファパージ終了決定手段に相当する。
In the present embodiment, the
図2は、上述したサルファパージ制御処理のメインフローを示す。本処理は、所定時間ごとに実行される。本処理では、まずステップ1(「S1」と図示。以下同じ)において、SOx捕捉量QSOxを算出する。このSOx捕捉量QSOxは、上流側NOx触媒7に捕捉されているSOx捕捉量(以下「上流部SOx捕捉量」という)QSOx1と、下流側NOx触媒8に捕捉されているSOx捕捉量(以下「下流部SOx捕捉量」という)QSOx2との和、すなわちNOx触媒全体のSOx捕捉量である。その算出処理については後述する。 FIG. 2 shows a main flow of the above-described sulfur purge control process. This process is executed every predetermined time. In this process, first, in step 1 (illustrated as “S1”, the same applies hereinafter), the SOx trapping amount QSOx is calculated. This SOx trapping amount QSOx includes SOx trapping amount trapped by the upstream NOx catalyst 7 (hereinafter referred to as “upstream SOx trapping amount”) QSOx1 and SOx trapping amount trapped by the downstream NOx catalyst 8 (hereinafter “ This is the sum of QSOx2 (referred to as downstream SOx trapping amount), that is, the total SOx trapping amount of the NOx catalyst. The calculation process will be described later.
次に、サルファパージフラグF_SOxPRGが「1」であるか否かを判別する(ステップ2)。この答がNOで、サルファパージ運転中でないときには、ステップ1で算出したSOx捕捉量QSOxが、サルファパージ運転の開始判定用の所定のしきい値QREFSよりも大きいか否かを判別する(ステップ3)。この答がNOで、QSOx≦QREFSのときには、そのまま本処理を終了する。
Next, it is determined whether or not the sulfur purge flag F_SOxPRG is “1” (step 2). If the answer is NO and the sulfur purge operation is not being performed, it is determined whether or not the SOx trapping amount QSOx calculated in
一方、ステップ3の答がYESで、SOx捕捉量QSOxがしきい値QREFSを上回ったときには、サルファパージフラグF_SOxPRGを「1」にセットし(ステップ4)、サルファパージ運転を開始する。このサルファパージ運転は、エンジン3の排気行程の初期にインジェクタ6から燃料を噴射するポスト噴射を行うことで、未燃燃料を還元剤として排気管5に排出させ、排ガスを還元雰囲気に制御することによって、行われる。このサルファパージ運転により、高温状態の上流側NOx触媒7および下流側NOx触媒8に排ガス中の還元剤が供給されることによって、上流側および下流側NOx触媒7、8に捕捉されていたSOxが還元され、脱離される。
On the other hand, if the answer to step 3 is YES and the SOx trapping amount QSOx exceeds the threshold value QREFS, the sulfur purge flag F_SOxPRG is set to “1” (step 4), and the sulfur purge operation is started. In this sulfur purge operation, post-injection in which fuel is injected from the
一方、前記ステップ2の答がYESで、サルファパージ運転中のときには、SOx捕捉量QSOxが、サルファパージ運転の終了判定用の所定のしきい値QREFEよりも小さいか否かを判別する(ステップ5)。この答がNOで、QSOx≧QREFEのときには、そのまま本処理を終了し、サルファパージ運転を継続する。 On the other hand, if the answer to step 2 is YES and the sulfur purge operation is being performed, it is determined whether or not the SOx trapping amount QSOx is smaller than a predetermined threshold value QREFE for determining the end of the sulfur purge operation (step 5). ). If the answer is NO and QSOx ≧ QREFE, the present process is terminated as it is, and the sulfur purge operation is continued.
一方、ステップ5の答がYESで、SOx捕捉量QSOxがしきい値QREFEを下回ったときには、サルファパージフラグF_SOxPRGを「0」にセットする(ステップ6)ことによって、サルファパージ運転を終了し、本処理を終了する。 On the other hand, if the answer to step 5 is YES and the SOx trapping amount QSOx falls below the threshold value QREFE, the sulfur purge flag F_SOxPRG is set to “0” (step 6) to end the sulfur purge operation. The process ends.
図3は、図2のステップ1で実行されるSOx捕捉量QSOxの算出サブルーチンを示す。本処理では、上流部SOx捕捉量QSOx1を算出する(ステップ11)とともに、下流部SOx捕捉量QSOx2を算出する(ステップ12)。これらの算出処理については後述する。次に、算出した上流部SOx捕捉量QSOx1と下流部SOx捕捉量QSOx2との和を、NOx触媒全体のSOx捕捉量QSOxとして算出し(ステップ13)、本処理を終了する。
FIG. 3 shows a subroutine for calculating the SOx trapping amount QSOx executed in
図4は、上流部SOx捕捉量QSOx1の算出サブルーチンを示す。本処理では、まずステップ21において、今回の処理サイクル相当分の上流側NOx触媒7へのSOx流入量(以下「上流部SOx流入量」という)dQSOxIN1を算出する。この算出は、例えば、エンジン回転数NEおよび燃料噴射量QINJなどの、エンジン3の運転状態を表すパラメータに応じ、所定のマップ(図示せず)を検索することによって行われる。
FIG. 4 shows a subroutine for calculating the upstream SOx trapping amount QSOx1. In this process, first, in
次に、ステップ22〜25において、上流部SOx吸着量dQSOxAD1を算出する。この上流部SOx吸着量dQSOxAD1は、今回の処理サイクルにおいて上流側NOx触媒7に流入したSOxのうち、上流側NOx触媒7に捕捉されたSOxの量を表す。
Next, in
まずステップ22では、上流部SOx捕捉量QSOx1に応じ、所定のテーブルを検索することによって、吸着量算出用のSOx捕捉量補正係数KAQSOx1を算出する。図示しないが、このテーブルでは、SOx捕捉量補正係数KAQSOx1は、上流部SOx捕捉量QSOx1が大きいほど、SOxが捕捉されにくくなるため、より小さな値に設定されている。
First, at
ステップ23では、上流側触媒温度TCAT1に応じ、所定のテーブルを検索することによって、吸着量算出用の触媒温度補正係数KACATT1を算出する。図示しないが、このテーブルでは、触媒温度補正係数KACATT1は、上流側触媒温度TCAT1が高いほど、SOxが捕捉されやすくなるため、より大きな値に設定されている。 In step 23, a catalyst temperature correction coefficient KACATT1 for calculating the adsorption amount is calculated by searching a predetermined table in accordance with the upstream catalyst temperature TCAT1. Although not shown, in this table, the catalyst temperature correction coefficient KACATT1 is set to a larger value because SOx is more easily captured as the upstream catalyst temperature TCAT1 is higher.
ステップ24では、上流側NOx触媒7の劣化度合DCATD1に応じ、所定のテーブルを検索することによって、吸着量算出用の触媒劣化補正係数KACATD1を算出する。図示しないが、このテーブルでは、触媒劣化補正係数KACATD1は、劣化度合DCATD1が高いほど、SOxが捕捉されにくくなるため、より小さな値に設定されている。なお、上流側NOx触媒7の劣化度合DCATD1は、上流側および下流側NOx触媒7、8の再生制御中に検出された第1排ガス空燃比AFEX1に対する第2排ガス空燃比AFEX2の遅れの度合に応じて求めた上流側NOx触媒7の酸素貯蔵能力などに基づいて、算出される。
In
ステップ25では、次式(1)により、ステップ21で算出した上流部SOx流入量dQSOxIN1に、ステップ22〜24で算出した3つの補正係数を乗算することによって、上流部SOx吸着量dQSOxAD1を算出する。
dQSOxAD1
=dQSOxIN1×KAQSOx1×KACATT1×KACATD1
・・・(1)
In
dQS0xAD1
= DQS0xIN1 x KAQSOx1 x KAATT1 x KACATD1
... (1)
ステップ25に続くステップ26では、今回の処理サイクル相当分の上流側NOx触媒7からのSOx脱離量(以下「上流部SOx脱離量」という)dQDeSOx1を算出する。その算出処理については後述する。次に、ステップ25、26で算出した上流部SOx吸着量dQSOxAD1と上流部SOx脱離量dQDeSOx1との差を、今回の処理サイクル相当分のSOx捕捉量dQSOx1として算出する(ステップ27)。そして、算出したSOx捕捉量dQSOx1を前回までに算出された上流部SOx捕捉量QSOx1に加算することによって、上流部SOx捕捉量QSOx1を算出し(ステップ28)、本処理を終了する。
In
図5は、前記ステップ26で実行される上流部SOx脱離量dQDeSOx1の算出サブルーチンを示す。本処理では、まずステップ31において、サルファパージフラグF_SOxPRGが「1」であるか否かを判別する。この答がNOで、サルファパージ運転中でないときには、上流部SOx脱離量dQDeSOx1を値0に設定し(ステップ32)、本処理を終了する。
FIG. 5 shows a subroutine for calculating the upstream portion SOx desorption amount dQDeSOx1 executed in step S26. In this process, first, in
前記ステップ31の答がYESで、サルファパージ運転中のときには、上流部SOx脱離量の基本値dQDBASE1を算出する(ステップ33)。この基本値dQDBASE1の算出は、エンジン回転数NEおよび要求トルクPMCMDに応じ、所定のマップ(図示せず)を検索することによって行われる。なお、要求トルクPMCMDは、エンジン回転数NEおよびアクセル開度APに応じて算出される。 If the answer to step 31 is YES and the sulfur purge operation is being performed, the basic value dQDBASE1 of the upstream SOx desorption amount is calculated (step 33). The basic value dQDBASE1 is calculated by searching a predetermined map (not shown) according to the engine speed NE and the required torque PMCMD. The requested torque PMCMD is calculated according to the engine speed NE and the accelerator pedal opening AP.
次に、上流部SOx捕捉量QSOx1に応じ、所定のテーブルを検索することによって、脱離量算出用のSOx捕捉量補正係数KDQSOx1を算出する(ステップ34)。図示しないが、このテーブルでは、SOx捕捉量補正係数KDQSOx1は、上流部SOx捕捉量QSOx1が大きいほど、上流側NOx触媒7でのSOxの脱離反応が行われやすくなるため、より大きな値に設定されている。 Next, the SOx trapping amount correction coefficient KDQSOx1 for calculating the desorption amount is calculated by searching a predetermined table according to the upstream portion SOx trapping amount QSOx1 (step 34). Although not shown, in this table, the SOx trapping amount correction coefficient KDQSOx1 is set to a larger value because the higher the upstream portion SOx trapping amount QSOx1, the easier the SOx desorption reaction at the upstream side NOx catalyst 7 is performed. Has been.
次に、上流側触媒温度TCAT1に応じ、所定のテーブルを検索することによって、脱離量算出用の触媒温度補正係数KDCATT1を算出する(ステップ35)。図示しないが、このテーブルでは、触媒温度補正係数KDCATT1は、上流側触媒温度TCAT1が高いほど、NOx触媒7でのSOxの脱離反応が行われやすくなるため、より大きな値に設定されている。 Next, a catalyst temperature correction coefficient KDATT1 for calculating the desorption amount is calculated by searching a predetermined table according to the upstream catalyst temperature TCAT1 (step 35). Although not shown, in this table, the catalyst temperature correction coefficient KDATT1 is set to a larger value because the higher the upstream catalyst temperature TCAT1, the easier the SOx desorption reaction at the NOx catalyst 7 is performed.
次に、上流側NOx触媒7の劣化度合DCATD1に応じ、所定のテーブルを検索することによって、脱離量算出用の触媒劣化補正係数KDCATD1を算出する(ステップ36)。図示しないが、このテーブルでは、触媒劣化補正係数KDCATD1は、劣化度合DCATD1が高いほど、上流側NOx触媒7でのSOxの脱離反応が行われにくくなるため、より小さな値に設定されている。 Next, a catalyst deterioration correction coefficient KDCATD1 for calculating the desorption amount is calculated by searching a predetermined table in accordance with the deterioration degree DCATD1 of the upstream NOx catalyst 7 (step 36). Although not shown, in this table, the catalyst deterioration correction coefficient KDCATD1 is set to a smaller value because the higher the degree of deterioration DCATTD1, the more difficult the SOx desorption reaction is performed in the upstream NOx catalyst 7.
次に、第1排ガス空燃比AFEX1に応じ、所定のテーブルを検索することによって、脱離量算出用の空燃比補正係数KDAFEX1を算出する(ステップ37)。図示しないが、このテーブルでは、空燃比補正係数KDAFEX1は、第1排ガス空燃比AFEX1が小さいほど、上流側NOx触媒7に流入する排ガス中の還元剤量が多く、上流側NOx触媒7でのSOxの脱離反応が行われやすくなるため、より大きな値に設定されている。 Next, an air-fuel ratio correction coefficient KDAFEX1 for calculating a desorption amount is calculated by searching a predetermined table according to the first exhaust gas air-fuel ratio AFEX1 (step 37). Although not shown, in this table, the air-fuel ratio correction coefficient KDAFEX1 indicates that the smaller the first exhaust gas air-fuel ratio AFEX1, the greater the amount of reducing agent in the exhaust gas flowing into the upstream NOx catalyst 7, and the SOx in the upstream NOx catalyst 7 This is set to a larger value because the elimination reaction of is facilitated.
最後に、次式(2)により、ステップ33で算出した基本値dQDBASE1に、ステップ34〜37で算出した4つの補正係数を乗算することによって、上流部SOx脱離量dQDeSOx1を算出し(ステップ38)、本処理を終了する。
dQDeSOx1
= dQDBASE1×KDQSOx1×KDCATT1×KDCATD1
×KDAFEX1 ・・・(2)
Finally, the upstream portion SOx desorption amount dQDeSOx1 is calculated by multiplying the basic value dQDBASE1 calculated in step 33 by the four correction coefficients calculated in
dQDeSOx1
= DQDBASE1 x KDQSOx1 x KDATT1 x KDCATD1
× KDAFEX1 (2)
図6は、図3のステップ12で実行される下流部SOx捕捉量QSOx2の算出サブルーチンを示す。本処理では、まずステップ41において、図4のステップ21、25および26でそれぞれ算出された上流部SOx流入量dQSOxIN1、上流部SOx吸着量dQSOxAD1および上流部SOx脱離量dQDeSOx1を用い、次式(3)によって、今回の処理サイクル相当分の下流側NOx触媒8へのSOx流入量(以下「下流部SOx流入量」という)dQSOxIN2を算出する。
dQSOxIN2
= dQSOxIN1−dQSOxAD1+dQDeSOx1 ・・・(3)
FIG. 6 shows a subroutine for calculating the downstream SOx trapping amount QSOx2 executed in
dQS0xIN2
= DQSOxIN1-dQSOxAD1 + dQDeSOx1 (3)
ここで、右辺の(dQSOxIN1−dQSOxAD1)は、今回の処理サイクルにおいて上流側NOx触媒7に流入したSOxのうち、上流側NOx触媒7に捕捉されずに、これを通過した(すり抜けた)SOxの量(以下「上流部SOx通過量」という)を表す。以上のように、下流部SOx流入量dQSOxIN2は、上流部SOx通過量に上流部SOx脱離量dQDeSOx1を加算した値として算出される。 Here, (dQSOxIN1-dQSOxAD1) on the right side of the SOx that has flown into the upstream NOx catalyst 7 in the current processing cycle is not captured by the upstream NOx catalyst 7, but passed through (passed through) the SOx. Amount (hereinafter referred to as “upstream SOx passage amount”). As described above, the downstream portion SOx inflow amount dQSOxIN2 is calculated as a value obtained by adding the upstream portion SOx desorption amount dQDeSOx1 to the upstream portion SOx passage amount.
本処理の次のステップ42以降の内容は、図4の上流部SOx捕捉量QSOx1の算出処理のステップ22以降と基本的に同じであるので、以下、簡単に説明する。まずステップ42において、下流部SOx捕捉量QSOx2に応じて、SOx捕捉量補正係数KAQSOx2を算出し、次のステップ43では、下流側触媒温度TCAT2に応じて、触媒温度補正係数KACATT2を算出する。また、ステップ44では、下流側NOx触媒8の劣化度合DCATD2に応じて、触媒劣化補正係数KACATD2を算出する。この下流側NOx触媒8の劣化度合DCATD2は、上流側および下流側NOx触媒7、8の再生制御中に検出された第2排ガス空燃比AFEX2に対する第3排ガス空燃比AFEX3の遅れの度合に応じて求めた下流側NOx触媒8の酸素貯蔵能力などに基づいて、算出される。
The contents after
上記の補正係数KAQSOx2、KACATT2およびKACATD2の算出は、それぞれの所定のテーブル(図示せず)を検索することによって行われる。また、各テーブルにおける補正係数のパラメータに対する設定の傾向は、図4のステップ22〜24に関連して述べた補正係数KAQSOx1、KACATT1およびKACATD1の傾向と同じである。
The correction coefficients KAQSOx2, KAATT2 and KACATD2 are calculated by searching respective predetermined tables (not shown). In addition, the tendency of setting the correction coefficient parameter in each table is the same as the tendency of the correction coefficients KAQSOx1, KAATT1 and KACATD1 described in relation to
次に、ステップ45では、次式(4)により、ステップ41で算出された下流部SOx流入量dQSOxIN2に、上記の3つの補正係数を乗算することによって、下流部SOx吸着量dQSOxAD2を算出する。
dQSOxAD2
=dQSOxIN2×KAQSOx2×KACATT2×KACATD2
・・・(4)
この下流部SOx吸着量dQSOxAD2は、今回の処理サイクルにおいて下流側NOx触媒8に流入したSOxのうち、下流側NOx触媒8に捕捉されたSOxの量を表す。
Next, in
dQS0xAD2
= DQSOxIN2 × KAQSOx2 × KACATT2 × KACATD2
... (4)
This downstream portion SOx adsorption amount dQSOxAD2 represents the amount of SOx trapped by the downstream NOx catalyst 8 out of the SOx flowing into the downstream NOx catalyst 8 in the current processing cycle.
次に、ステップ46では、今回の処理サイクル相当分の下流側NOx触媒8からのSOx脱離量(以下「下流部SOx脱離量」という)dQDeSOx2を算出する。その算出処理については後述する。次に、ステップ45、46で算出した下流部SOx吸着量dQSOxAD2と下流部SOx脱離量dQDeSOx2との差を、今回の処理サイクル相当分のSOx捕捉量dQSOx2として算出する(ステップ47)。そして、算出したSOx捕捉量dQSOx2を前回までに算出された下流部SOx捕捉量QSOx2に加算することによって、下流部SOx捕捉量QSOx2を算出し(ステップ48)、本処理を終了する。
Next, at
図7は、上記ステップ46で実行される下流部SOx脱離量dQDeSOx2の算出サブルーチンを示す。本処理の内容は、前述した図5の上流部SOx脱離量dQDeSOx1の算出処理と基本的に同じであるので、以下、簡単に説明する。まずステップ51において、サルファパージフラグF_SOxPRGが「1」であるか否かを判別する。この答がNOで、サルファパージ運転中でないときには、下流部SOx脱離量dQDeSOx2を値0に設定し(ステップ52)、本処理を終了する。
FIG. 7 shows a subroutine for calculating the downstream portion SOx desorption amount dQDeSOx2 executed in
前記ステップ51の答がYESで、サルファパージ運転中のときには、下流部SOx脱離量の基本値dQDBASE2を、エンジン回転数NEおよび要求トルクPMCMDに応じ、所定のマップ(図示せず)を検索することによって算出する(ステップ53)。 If the answer to step 51 is YES and the sulfur purge operation is being performed, a predetermined map (not shown) is searched for the basic value dQDBASE2 of the downstream SOx desorption amount according to the engine speed NE and the required torque PMCMD. (Step 53).
次のステップ54では、下流部SOx捕捉量QSOx2に応じて、SOx捕捉量補正係数KDQSOx2を算出し、ステップ55では、下流側触媒温度TCAT2に応じて、触媒温度補正係数KDCATT2を算出する。また、ステップ56では、下流側NOx触媒8の劣化度合DCATD2に応じて、触媒劣化補正係数KDCATD2を算出し、さらにステップ57では、第2排ガス空燃比AFEX2に応じて、空燃比補正係数KDAFEX2を算出する。
In the next step 54, the SOx trapping amount correction coefficient KDQSOx2 is calculated according to the downstream portion SOx trapping amount QSOx2, and in
上記の補正係数KDQSOx2、KDCATT2、KDCATD2およびKDAFEX2の算出は、それぞれの所定のテーブル(図示せず)を検索することによって行われる。また、各テーブルにおける補正係数のパラメータに対する設定の傾向は、図5のステップ34〜37に関連して述べた補正係数KDQSOx1、KDCATT1、KDCATD1およびKDAFEX1の傾向と同じである。
The correction coefficients KDQSOx2, KDATT2, KDCATD2, and KDAFEX2 are calculated by searching respective predetermined tables (not shown). In addition, the tendency of setting the correction coefficient parameters in each table is the same as the tendency of the correction coefficients KDQSOx1, KDATT1, KDCATD1, and KDAFEX1 described in relation to
最後に、次式(5)により、ステップ53で算出した基本値dQDBASE2に、ステップ54〜57で算出した4つの補正係数を乗算することによって、下流部SOx脱離量dQDeSOx2を算出し(ステップ58)、本処理を終了する。
dQDeSOx2
= dQDBASE2×KDQSOx2×KDCATT2×KDCATD2
×KDAFEX2 ・・・(5)
Finally, the downstream value SOx desorption amount dQDeSOx2 is calculated by multiplying the basic value dQDBASE2 calculated in
dQDeSOx2
= DQDBASE2 x KDQSOx2 x KDATT2 x KDCATD2
× KDAFEX2 (5)
以上のように、本実施形態によれば、サルファパージ運転中の上流側NOx触媒7からのSOxの脱離量である上流部SOx脱離量dQDeSOx1を算出する(ステップ38)。また、この上流部SOx脱離量dQDeSOx1を、上流側NOx触媒7に流入し、通過したSOx量である上流部SOx通過量(dQSOxIN1−dQSOxAD1)に加算することによって、下流側NOx触媒8に流入する下流部SOx流入量dQDeSOxIN2を算出する(ステップ41)。 As described above, according to the present embodiment, the upstream SOx desorption amount dQDeSOx1, which is the SOx desorption amount from the upstream NOx catalyst 7 during the sulfur purge operation, is calculated (step 38). The upstream SOx desorption amount dQDeSOx1 flows into the upstream NOx catalyst 7 and is added to the upstream SOx passage amount (dQSOxIN1-dQSOxAD1), which is the amount of SOx that has passed through, to flow into the downstream NOx catalyst 8. The downstream SOx inflow amount dQDeSOxIN2 is calculated (step 41).
そして、下流部SOx流入量dQDeSOxIN2に基づいて算出した下流部SOx吸着量dQSOxAD2(ステップ45)と、下流側NOx触媒8からのSOxの脱離量である下流部SOx脱離量dQDeSOx2(ステップ46)との差を、今回の処理サイクル相当分のSOx捕捉量dQSOx2として算出し(ステップ47)、さらにこれを積算することによって、下流側NOx触媒8に捕捉されている下流部SOx捕捉量QSOx2を算出する。 Then, the downstream portion SOx adsorption amount dQSOxAD2 calculated based on the downstream portion SOx inflow amount dQDeSOxIN2 (step 45) and the downstream portion SOx desorption amount dQDeSOx2 (step 46), which is the SOx desorption amount from the downstream side NOx catalyst 8. Is calculated as the SOx trapping amount dQSOx2 corresponding to the current processing cycle (step 47), and by further integrating this, the downstream portion SOx trapping amount QSOx2 trapped in the downstream NOx catalyst 8 is calculated. To do.
以上のように、上流部SOx脱離量dQDeSOx1に基づいて下流部SOx捕捉量QSOx2を算出するので、上流側NOx触媒7から脱離したSOxが下流側NOx触媒8に再度、捕捉されるという現象が発生した場合でも、これを反映させながら、下流部SOx捕捉量QSOx2を精度良く算出することができる。 As described above, the downstream SOx trapping amount QSOx2 is calculated based on the upstream SOx desorption amount dQDeSOx1, so that the SOx desorbed from the upstream NOx catalyst 7 is trapped again by the downstream NOx catalyst 8. Even if this occurs, the downstream SOx trapping amount QSOx2 can be accurately calculated while reflecting this.
また、下流側NOx触媒8の状態を表すパラメータとして、下流部SOx捕捉量QSOx2、下流側触媒温度TCAT2および下流側NOx触媒8の劣化度合DCATD2を算出または検出するとともに、これらのパラメータに応じて、下流部SOx吸着量dQSOxAD2および下流部SOx脱離量dQDeSOx2を算出する(ステップ45、58)。したがって、下流側NOx触媒8の実際の状態に応じ、下流側NOx触媒8におけるSOxの捕捉度合や脱離度合を反映させながら、下流部SOx捕捉量QSOx2をさらに精度良く算出することができる。
Further, as parameters representing the state of the downstream NOx catalyst 8, the downstream SOx trapping amount QSOx2, the downstream catalyst temperature TCAT2, and the deterioration degree DCATD2 of the downstream NOx catalyst 8 are calculated or detected, and according to these parameters, The downstream portion SOx adsorption amount dQSOxAD2 and the downstream portion SOx desorption amount dQDeSOx2 are calculated (
さらに、下流部SOx脱離量dQDeSOx2を算出する際に、上記の下流側NOx触媒8の状態を表すパラメータに加えて、下流側NOx触媒8に流入する排ガスの空燃比である第2排ガス空燃比AFEX2を用いる。したがって、下流部SOx脱離量dQDeSOx2ひいては下流部SOx捕捉量QSOx2を、さらに精度良く算出することができる。 Further, in calculating the downstream portion SOx desorption amount dQDeSOx2, in addition to the parameter representing the state of the downstream NOx catalyst 8, the second exhaust gas air-fuel ratio which is the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the downstream NOx catalyst 8 is calculated. AFEX2 is used. Therefore, the downstream portion SOx desorption amount dQDeSOx2 and thus the downstream portion SOx trapping amount QSOx2 can be calculated with higher accuracy.
また、上流側NOx触媒7に捕捉されているSOx捕捉量を、上流部SOx捕捉量QSOx1として算出する(図4)とともに、この上流部SOx捕捉量QSOx1と下流部SOx捕捉量QSOx2との和が、しきい値QREFEを下回ったときに、サルファパージ運転を終了する(ステップ5、6、13)。
Further, the SOx trapping amount trapped by the upstream side NOx catalyst 7 is calculated as the upstream portion SOx trapping amount QSOx1 (FIG. 4), and the sum of the upstream portion SOx trapping amount QSOx1 and the downstream portion SOx trapping amount QSOx2 is calculated. When the value falls below the threshold value QREFE, the sulfur purge operation is terminated (
したがって、上流側および下流側NOx触媒7、8の全体のSOx捕捉量に基づいて、サルファパージ運転を最適なタイミングで終了させることができる。特に、従来と異なり、サルファパージ運転中の下流側NOx触媒8のSOx捕捉量を過小に評価することなく、SOxが十分に脱離したタイミングでサルファパージ運転を終了させることができる。その結果、サルファパージ運転の終了時に下流側NOx触媒8に多量のSOxが残留することがなくなり、それにより、上流側および下流側NOx触媒7、8のNOx捕捉性能を確実に回復させるとともに、排ガス特性を良好に維持することができる。 Therefore, based on the total SOx trapping amount of the upstream and downstream NOx catalysts 7, 8, the sulfur purge operation can be terminated at an optimal timing. In particular, unlike the conventional case, the sulfur purge operation can be terminated at the timing when the SOx is sufficiently desorbed without underestimating the SOx trapping amount of the downstream NOx catalyst 8 during the sulfur purge operation. As a result, a large amount of SOx does not remain in the downstream NOx catalyst 8 at the end of the sulfur purge operation, thereby reliably recovering the NOx trapping performance of the upstream and downstream NOx catalysts 7, 8 and exhaust gas. Good characteristics can be maintained.
また、本実施形態のように、NOx触媒が互いに分離した上流側NOx7および下流側NOx触媒8で構成されている場合には特に、NOx触媒が単一の場合と比較して、NOx触媒の上流部と下流部の間の距離が大きいことなどから、上流部と下流部の間でNOx触媒の状態や供給される排ガスの状態が大きく異なりやすい。したがって、本実施形態によれば、これまでに述べた効果を非常に有効に得ることができる。 Further, as in the present embodiment, particularly when the NOx catalyst is composed of the upstream NOx catalyst 7 and the downstream NOx catalyst 8 separated from each other, the upstream of the NOx catalyst is compared with the case where the NOx catalyst is single. Since the distance between the part and the downstream part is large, the state of the NOx catalyst and the state of the supplied exhaust gas are likely to greatly differ between the upstream part and the downstream part. Therefore, according to this embodiment, the effect described so far can be obtained very effectively.
図8は、本発明の第2実施形態による排ガス浄化装置21を示している。前述した第1実施形態では、NOx触媒が互いに分離した上流側NOx7および下流側NOx触媒8で構成されているのに対し、本実施形態では、NOx触媒は、排気管5に沿う長さおよび容量がより大きな単一のNOx触媒27で構成されている。
FIG. 8 shows an exhaust
本実施形態は、このようなNOx触媒27を、制御の便宜上、排気管5の長さ方向に等分に上流部27aおよび下流部27bに区分するとともに、区分した上流部27aおよび下流部27bに対し、第1実施形態における上流側および下流側NOx触媒7、8に対するのと同様にして、本発明を適用したものである。
In the present embodiment, for convenience of control, the
このため、本実施形態では、NOx触媒27の上流部27aおよび下流部27bに、上流側触媒温度センサ15および下流側触媒温度センサ16がそれぞれ設けられるとともに、上流部27aと下流部27bとの境界部に第2空燃比センサ13が設けられている。他の構成は、第1実施形態と同じであり、同じ構成要素に同じ参照番号を付し、その詳細な説明は省略するものとする。したがって、本実施形態においても、前述した第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
For this reason, in this embodiment, the upstream side
なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、上流部SOx吸着量dQSOxAD1および上流部SOx脱離量dQDeSOx1を算出するためのパラメータとして、上流部SOx捕捉量QSOx1、上流側触媒温度TCAT1および上流側NOx触媒7の劣化度合DCATD1などを用いているが、その算出方法は任意であり、これらのパラメータに加えて、またはその一部に代えて、他の適当なパラメータを用いることが可能である。 In addition, this invention can be implemented in various aspects, without being limited to the described embodiment. For example, in the embodiment, as parameters for calculating the upstream SOx adsorption amount dQSOxAD1 and the upstream SOx desorption amount dQDeSOx1, the upstream SOx trapping amount QSOx1, the upstream catalyst temperature TCAT1, and the deterioration degree DCATD1 of the upstream NOx catalyst 7 However, the calculation method is arbitrary, and other appropriate parameters can be used in addition to or in place of these parameters.
このことは、下流部SOx吸着量dQSOxAD2および下流部SOx脱離量dQDeSOx2を算出する際のパラメータについても、同様である。さらに、上流部SOx脱離量dQDeSOx1に基づいて下流部SOx捕捉量dQDeSOxを算出する手法についても、実施形態に示したものに限らず、適当な任意の手法を採用できる。 The same applies to the parameters for calculating the downstream portion SOx adsorption amount dQSOxAD2 and the downstream portion SOx desorption amount dQDeSOx2. Furthermore, the method for calculating the downstream portion SOx trapping amount dQDeSOx based on the upstream portion SOx desorption amount dQDeSOx1 is not limited to the one shown in the embodiment, and any appropriate method can be adopted.
また、実施形態では、NOx触媒に還元雰囲気の排ガスを供給するサルファパージ運転を、インジェクタ6から燃料を噴射するポスト噴射によって行っているが、これに限らず、排気管5に燃料またはアンモニアを還元剤として直接、供給することによって行ってもよい。
In the embodiment, the sulfur purge operation for supplying exhaust gas in a reducing atmosphere to the NOx catalyst is performed by post injection in which fuel is injected from the
さらに、実施形態は、本発明を車両に搭載されたディーゼルエンジンに適用した例であるが、本発明は、これに限らず、ガソリンエンジンなどの各種のエンジンに適用してもよく、また、車両用以外のエンジン、例えば、クランク軸を鉛直に配置した船外機などのような船舶推進機用エンジンにも適用可能である。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。 Furthermore, the embodiment is an example in which the present invention is applied to a diesel engine mounted on a vehicle. However, the present invention is not limited to this, and may be applied to various engines such as a gasoline engine. The present invention can also be applied to engines other than those for ships, for example, marine propulsion engine engines such as outboard motors having a crankshaft arranged vertically. In addition, it is possible to appropriately change the detailed configuration within the scope of the gist of the present invention.
1 排ガス浄化装置
2 ECU(サルファパージ制御手段、SOx脱離量算出手段、下流部SOx捕捉量 算出手段、触媒状態取得手段、上流部SOx捕捉量算出手段、サルファパージ終 了決定手段)
3 エンジン(内燃機関)
5 排気管(排気通路)
7 上流側NOx触媒(NOx触媒の上流部)
8 下流側NOx触媒(NOx触媒の下流部)
13 第2空燃比センサ(触媒状態取得手段)
14 第3空燃比センサ(触媒状態取得手段)
16 下流側排ガス温度センサ(触媒状態取得手段)
21 排ガス浄化装置
27 NOx触媒
27a NOx触媒の上流部
27b NOx触媒の下流部
dQDeSOx1 上流部SOx脱離量(上流部からのSOxの脱離量)
QSOx1 上流部SOx捕捉量
QSOx2 下流部SOx捕捉量(NOx触媒の下流部の状態)
TCAT2 下流側触媒温度(NOx触媒の下流部の状態)
DCATD2 下流側NOx触媒の劣化度合(NOx触媒の下流部の状態)
1 Exhaust
3 Engine (Internal combustion engine)
5 Exhaust pipe (exhaust passage)
7 Upstream NOx catalyst (upstream part of NOx catalyst)
8 Downstream NOx catalyst (downstream part of NOx catalyst)
13 Second air-fuel ratio sensor (catalyst state acquisition means)
14 Third air-fuel ratio sensor (catalyst state acquisition means)
16 Downstream exhaust gas temperature sensor (catalyst state acquisition means)
21 Exhaust
QSOx1 upstream SOx trapping amount QSOx2 downstream SOx trapping amount (the state of the downstream portion of the NOx catalyst)
TCAT2 Downstream catalyst temperature (downstream of NOx catalyst)
DCATD2 Degree of deterioration of downstream NOx catalyst (state of downstream portion of NOx catalyst)
Claims (4)
当該NOx触媒に還元雰囲気の排ガスを供給することによって、当該NOx触媒に捕捉されたSOxを脱離するためのサルファパージ運転を実行するサルファパージ制御手段と、
当該サルファパージ運転中の前記NOx触媒の前記上流部からのSOxの脱離量を算出するSOx脱離量算出手段と、
当該算出されたSOx脱離量に基づき、前記NOx触媒の前記下流部に捕捉されているSOxの捕捉量を、下流部SOx捕捉量として算出する下流部SOx捕捉量算出手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の排ガス浄化装置。 A NOx catalyst provided in the exhaust passage of the internal combustion engine, having an upstream portion and a downstream portion, and capturing or desorbing NOx and SOx according to the oxygen concentration of the exhaust gas;
A sulfur purge control means for performing a sulfur purge operation for desorbing SOx trapped by the NOx catalyst by supplying exhaust gas in a reducing atmosphere to the NOx catalyst;
SOx desorption amount calculating means for calculating the amount of SOx desorption from the upstream portion of the NOx catalyst during the sulfur purge operation;
A downstream portion SOx trapping amount calculating means for calculating, as a downstream portion SOx trapping amount, a trapping amount of SOx trapped in the downstream portion of the NOx catalyst based on the calculated SOx desorption amount;
An exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine, comprising:
前記下流部SOx捕捉量算出手段は、前記取得されたNOx触媒の下流部の状態に応じて、前記下流部SOx捕捉量を算出することを特徴とする、請求項1に記載の内燃機関の排ガス浄化装置。 A catalyst state acquiring means for acquiring the state of the downstream portion of the NOx catalyst;
2. The exhaust gas of the internal combustion engine according to claim 1, wherein the downstream portion SOx trapping amount calculating unit calculates the downstream portion SOx trapping amount according to a state of the acquired downstream portion of the NOx catalyst. Purification equipment.
前記NOx触媒の前記上流部が前記上流側NOx触媒であり、前記NOx触媒の前記下流部が前記下流側NOx触媒であることを特徴とする、請求項1に記載の内燃機関の排ガス浄化装置。 The NOx catalyst includes an upstream NOx catalyst and a downstream NOx catalyst arranged in a state separated from each other along the exhaust passage,
The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the upstream portion of the NOx catalyst is the upstream NOx catalyst, and the downstream portion of the NOx catalyst is the downstream NOx catalyst.
当該算出された上流部SOx捕捉量と前記下流部SOx捕捉量との和に基づいて、前記サルファパージ運転の終了タイミングを決定するサルファパージ終了決定手段と、をさらに備えることを特徴とする、請求項1に記載の内燃機関の排ガス浄化装置。 Upstream SOx trapping amount calculating means for calculating the SOx trapping amount trapped in the upstream portion of the NOx catalyst as an upstream SOx trapping amount;
The apparatus further comprises sulfur purge end determination means for determining an end timing of the sulfur purge operation based on a sum of the calculated upstream SOx trapping amount and the downstream SOx trapping amount. Item 2. An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to Item 1.
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