JP2019031920A - Exhaust emission control device - Google Patents

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Abstract

To restore storage capacity of oxygen with an OSC material, and prevent deterioration of fuel economy.SOLUTION: An exhaust emission control device 200 comprises: a three-way catalyst 210 provided in an exhaust passage 140 of an engine, and containing an OSC material; a precursor supply unit 220 configured to supply reductant precursor to an upstream side of the three-way catalyst 210 in an exhaust passage 140, wherein the reductant precursor contains one or both of alcohol or hydrocarbon having three or less carbons; and a supply control unit 240 configured to, when a predetermined fuel cut termination condition is established, control the precursor supply unit 220 to start supplying the reductant precursor.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、排気ガスを浄化する排気ガス浄化装置に関する。   The present invention relates to an exhaust gas purification device that purifies exhaust gas.

エンジンから排出される排気ガス中の炭化水素(HydroCarbon:HC)、一酸化炭素(CO)、窒素酸化物(NOx)を浄化するために、排気路には三元触媒(Three-Way Catalyst)が設けられている。   In order to purify hydrocarbons (HydroCarbon: HC), carbon monoxide (CO), and nitrogen oxides (NOx) in the exhaust gas discharged from the engine, a three-way catalyst (Three-Way Catalyst) is provided in the exhaust passage. Is provided.

ところで、燃料カットが実行されている間は、吸気が燃焼されることなく三元触媒に到達する。このため、燃料カットの終了時(燃料カットからの復帰時)においては、三元触媒に含まれるOSC(Oxygen Storage Capacity:酸素貯蔵能)材による酸素の貯蔵量が飽和(上限値)に達する場合がある。OSC材が飽和に達した状態でエンジンにおいて燃焼が行われると、OSC材による排気ガス中の酸素の低減が為されなくなり、三元触媒に含まれる貴金属によるNOxの還元効率が低下してしまう。   By the way, while the fuel cut is being executed, the intake air reaches the three-way catalyst without being burned. For this reason, when the fuel cut ends (when returning from the fuel cut), the amount of oxygen stored by the OSC (Oxygen Storage Capacity) material included in the three-way catalyst reaches saturation (upper limit). There is. When combustion is performed in the engine with the OSC material reaching saturation, the reduction of oxygen in the exhaust gas by the OSC material is not performed, and the reduction efficiency of NOx by the noble metal contained in the three-way catalyst is reduced.

そこで、従来、燃料カット終了後に、空燃比を理論空燃比(ストイキ)よりリッチとし、排気ガス中の炭化水素を還元剤として機能させて、OSC材から酸素を離脱させ、酸素の貯蔵能力を回復させている(例えば、特許文献1)。   Therefore, conventionally, after the fuel cut is completed, the air-fuel ratio is made richer than the stoichiometric air-fuel ratio (stoichiometric), the hydrocarbon in the exhaust gas functions as a reducing agent, oxygen is released from the OSC material, and the oxygen storage capacity is restored. (For example, Patent Document 1).

特開2005−69188号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2005-69188

しかし、特許文献1のような燃料を過剰に噴射する技術では燃費が低下するという問題がある。   However, the technique of excessively injecting fuel as in Patent Document 1 has a problem that the fuel consumption is reduced.

本発明は、OSC材による酸素の貯蔵能力を回復させつつ、燃費の低下を抑制することが可能な排気ガス浄化装置を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide an exhaust gas purifying device capable of suppressing a reduction in fuel consumption while restoring the oxygen storage capacity of the OSC material.

上記課題を解決するために、本発明の排気ガス浄化装置は、エンジンの排気路に設けられ、OSC材を含む三元触媒と、前記排気路における前記三元触媒の上流側に、アルコール、および、炭素数が3以下の炭化水素のうちいずれか一方または両方を含む還元剤前駆体を供給する前駆体供給部と、所定の燃料カット終了条件が成立した場合に、前記前駆体供給部を制御して、前記還元剤前駆体の供給を開始させる供給制御部と、を備える。   In order to solve the above problems, an exhaust gas purifying apparatus of the present invention is provided in an exhaust passage of an engine, and includes a three-way catalyst including an OSC material, an alcohol on the upstream side of the three-way catalyst in the exhaust passage, and A precursor supply unit that supplies a reducing agent precursor containing one or both of hydrocarbons having 3 or less carbon atoms, and controls the precursor supply unit when a predetermined fuel cut end condition is satisfied. And a supply control unit for starting the supply of the reducing agent precursor.

また、前記供給制御部は、前記エンジンへの燃料の供給がカットされた期間の少なくとも一部における、前記三元触媒の温度、および、前記三元触媒を通過する排気ガスの流速に基づいて、前記還元剤前駆体の供給量を制御してもよい。   Further, the supply control unit is based on the temperature of the three-way catalyst and the flow rate of the exhaust gas passing through the three-way catalyst in at least a part of the period in which the supply of fuel to the engine is cut, The supply amount of the reducing agent precursor may be controlled.

また、前記アルコールは、メタノール、エタノール、および、プロパノールのうち、1または複数であってもよい。   The alcohol may be one or more of methanol, ethanol, and propanol.

本発明によれば、OSC材による酸素の貯蔵能力を回復させつつ、燃費の低下を抑制することが可能となる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to suppress the fall of a fuel consumption, recovering the oxygen storage capability by OSC material.

エンジンシステムの構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of an engine system. 排気ガス浄化装置を説明する図である。It is a figure explaining an exhaust-gas purification apparatus. 供給制御部による還元剤前駆体の供給処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the supply process of the reducing agent precursor by a supply control part.

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The dimensions, materials, and other specific numerical values shown in the embodiments are merely examples for facilitating understanding of the invention, and do not limit the present invention unless otherwise specified. In the present specification and drawings, elements having substantially the same function and configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted, and elements not directly related to the present invention are not illustrated. To do.

図1は、エンジンシステム100の構成を示す概略図である。なお、図1中、信号の流れを破線の矢印で示す。図1に示すように、エンジンシステム100には、中央処理装置(CPU)、プログラム等が格納されたROM、ワークエリアとしてのRAM等を含むマイクロコンピュータでなるECU(Engine Control Unit)110が設けられ、ECU110によりエンジン120全体が統括制御される。ただし、以下では、本実施形態に関係する構成や処理について詳細に説明し、本実施形態と無関係の構成や処理については説明を省略する。   FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of the engine system 100. In FIG. 1, the signal flow is indicated by broken arrows. As shown in FIG. 1, the engine system 100 is provided with an ECU (Engine Control Unit) 110 formed of a microcomputer including a central processing unit (CPU), a ROM storing programs and the like, a RAM as a work area, and the like. The ECU 110 performs overall control of the engine 120. However, the configuration and processing related to the present embodiment will be described in detail below, and the description of the configuration and processing unrelated to the present embodiment will be omitted.

エンジン120は、複数の気筒122aを有する多気筒エンジンであり、シリンダブロック122に形成された各気筒122aの吸気ポート124に、吸気マニホールド126が連通される。吸気マニホールド126の集合部には、エアチャンバ128を介して吸気路130が連通され、吸気路130の上流側にエアクリーナ132が設けられ、エアクリーナ132の下流側にスロットル弁134が設けられる。   The engine 120 is a multi-cylinder engine having a plurality of cylinders 122a, and an intake manifold 126 is communicated with an intake port 124 of each cylinder 122a formed in the cylinder block 122. An intake passage 130 is communicated with a collection portion of the intake manifold 126 via an air chamber 128, an air cleaner 132 is provided on the upstream side of the intake passage 130, and a throttle valve 134 is provided on the downstream side of the air cleaner 132.

また、エンジン120のシリンダブロック122に形成された各気筒122aの排気ポート136には、排気マニホールド138が連通される。排気マニホールド138の集合部には、排気路140を介してマフラー142が連通され、排気路140に、後述する三元触媒210が設けられる。   An exhaust manifold 138 communicates with the exhaust port 136 of each cylinder 122 a formed in the cylinder block 122 of the engine 120. A muffler 142 is communicated with the collective portion of the exhaust manifold 138 through an exhaust passage 140, and a three-way catalyst 210 described later is provided in the exhaust passage 140.

エンジン120には、点火プラグ148が、その先端が燃焼室146内に位置するように各気筒122aそれぞれに対して設けられる。また、各気筒122aの燃焼室146には、インジェクタ150が設けられる。   The engine 120 is provided with a spark plug 148 for each of the cylinders 122a so that the tip thereof is located in the combustion chamber 146. An injector 150 is provided in the combustion chamber 146 of each cylinder 122a.

エンジンシステム100には、吸気路130におけるエアクリーナ132とスロットル弁134との間に、エンジン120に流入する吸入空気量を検出する吸入空気量センサ160、および、エンジン120に流入する空気の温度を検出する吸気温センサ162が設けられる。また、エンジンシステム100には、スロットル弁134の開度を検出するスロットル開度センサ164が設けられる。また、エンジンシステム100には、クランクシャフトのクランク角を検出するクランク角センサ166、アクセル(図示せず)の開度を検出するアクセル開度センサ168が設けられる。   In the engine system 100, an intake air amount sensor 160 that detects the amount of intake air flowing into the engine 120 between the air cleaner 132 and the throttle valve 134 in the intake passage 130, and the temperature of the air flowing into the engine 120 are detected. An intake air temperature sensor 162 is provided. The engine system 100 is also provided with a throttle opening sensor 164 that detects the opening of the throttle valve 134. The engine system 100 is also provided with a crank angle sensor 166 that detects the crank angle of the crankshaft and an accelerator opening sensor 168 that detects the opening of an accelerator (not shown).

これら各センサ160〜168は、ECU110に接続されており、検出値を示す信号をECU110に出力する。   Each of these sensors 160 to 168 is connected to ECU 110, and outputs a signal indicating the detected value to ECU 110.

ECU110は、各センサ160〜168から出力された信号を取得してエンジン120を制御する。ECU110は、エンジン120を制御する際、信号取得部180、目標値導出部182、空気量決定部184、噴射量決定部186、スロットル開度決定部188、点火時期決定部190、駆動制御部192として機能する。   ECU 110 acquires signals output from sensors 160 to 168 and controls engine 120. When the ECU 110 controls the engine 120, the signal acquisition unit 180, the target value derivation unit 182, the air amount determination unit 184, the injection amount determination unit 186, the throttle opening determination unit 188, the ignition timing determination unit 190, and the drive control unit 192. Function as.

信号取得部180は、各センサ160〜168が検出した値を示す信号を取得する。目標値導出部182は、クランク角センサ166から取得したクランク角を示す信号に基づいて現時点のエンジン回転数を導出する。また、目標値導出部182は、導出したエンジン回転数、および、アクセル開度センサ168から取得したアクセル開度を示す信号(以下、「アクセル開度信号」と称する)に基づいて、予め記憶されたマップを参照して目標トルクおよび目標エンジン回転数を導出する。   The signal acquisition unit 180 acquires signals indicating values detected by the sensors 160 to 168. The target value deriving unit 182 derives the current engine speed based on the signal indicating the crank angle acquired from the crank angle sensor 166. The target value deriving unit 182 is stored in advance based on the derived engine speed and a signal indicating the accelerator opening obtained from the accelerator opening sensor 168 (hereinafter referred to as “accelerator opening signal”). The target torque and the target engine speed are derived with reference to the map.

空気量決定部184は、目標値導出部182により導出された目標エンジン回転数および目標トルクに基づいて、各気筒122aに供給する目標空気量を決定する。スロットル開度決定部188は、空気量決定部184により決定された各気筒122aの目標空気量の合計量を導出し、合計量の空気を外部から吸気するための目標スロットル開度を決定する。   The air amount determination unit 184 determines a target air amount to be supplied to each cylinder 122a based on the target engine speed and the target torque derived by the target value deriving unit 182. The throttle opening determination unit 188 derives the total target air amount of each cylinder 122a determined by the air amount determination unit 184, and determines the target throttle opening for intake of the total amount of air from the outside.

噴射量決定部186は、空気量決定部184により決定された各気筒122aの目標空気量に基づいて、各気筒122aに供給する燃料の目標噴射量を決定する。また、噴射量決定部186は、決定した目標噴射量の燃料をエンジン120の吸気行程あるいは圧縮行程でインジェクタ150から噴射させるために、クランク角センサ166により検出されるクランク角を示す信号に基づいて、各インジェクタ150の目標噴射時期および目標噴射期間を決定する。また、噴射量決定部186は、減速中(車速>0)であり、アクセル開度センサ168から取得したアクセル開度信号が示すアクセルの開度がゼロである場合に、目標噴射量をゼロに決定する燃料カット処理を実行する。   The injection amount determination unit 186 determines a target injection amount of fuel to be supplied to each cylinder 122a based on the target air amount of each cylinder 122a determined by the air amount determination unit 184. Further, the injection amount determination unit 186 is based on a signal indicating the crank angle detected by the crank angle sensor 166 in order to inject the fuel of the determined target injection amount from the injector 150 in the intake stroke or compression stroke of the engine 120. The target injection timing and target injection period of each injector 150 are determined. The injection amount determination unit 186 sets the target injection amount to zero when the vehicle is decelerating (vehicle speed> 0) and the accelerator opening indicated by the accelerator opening signal acquired from the accelerator opening sensor 168 is zero. The determined fuel cut processing is executed.

点火時期決定部190は、目標値導出部182により導出された目標エンジン回転数、および、クランク角センサ166により検出されるクランク角を示す信号に基づいて、各気筒122aでの点火プラグ148の目標点火時期を決定する。   Based on the target engine speed derived by the target value deriving unit 182 and a signal indicating the crank angle detected by the crank angle sensor 166, the ignition timing determining unit 190 is a target of the spark plug 148 in each cylinder 122a. Determine the ignition timing.

駆動制御部192は、スロットル開度決定部188により決定された目標スロットル開度でスロットル弁134が開口するように、スロットル弁用アクチュエータ(図示せず)を駆動する。また、駆動制御部192は、噴射量決定部186により決定された目標噴射時期および目標噴射期間でインジェクタ150を駆動することで、インジェクタ150から目標噴射量の燃料を噴射させる。また、駆動制御部192は、点火時期決定部190により決定された目標点火時期で点火プラグ148を点火させる。   The drive control unit 192 drives a throttle valve actuator (not shown) so that the throttle valve 134 opens at the target throttle opening determined by the throttle opening determination unit 188. Further, the drive control unit 192 drives the injector 150 at the target injection timing and the target injection period determined by the injection amount determination unit 186, thereby causing the injector 150 to inject fuel of the target injection amount. Further, the drive control unit 192 ignites the spark plug 148 at the target ignition timing determined by the ignition timing determination unit 190.

このようにして、燃焼室146で燃料が燃焼されたことにより生じた排気ガスは、排気路140を通じて外部に排出されることになる。排気ガスには、炭化水素(HC)、一酸化炭素(CO)、窒素酸化物(NOx)が含まれるため、これらを除去する必要がある。そこで、排気路140に排気ガス浄化装置200を設けておき、炭化水素、一酸化炭素、窒素酸化物を除去(浄化)する。   In this way, the exhaust gas generated by burning the fuel in the combustion chamber 146 is discharged to the outside through the exhaust path 140. The exhaust gas contains hydrocarbons (HC), carbon monoxide (CO), and nitrogen oxides (NOx), which need to be removed. Therefore, an exhaust gas purification device 200 is provided in the exhaust passage 140 to remove (purify) hydrocarbons, carbon monoxide, and nitrogen oxides.

図2は、排気ガス浄化装置200を説明する図である。図2に示すように、排気ガス浄化装置200は、三元触媒210と、前駆体供給部220と、酸素センサ230と、供給制御部240とを含んで構成される。   FIG. 2 is a diagram for explaining the exhaust gas purifying device 200. As shown in FIG. 2, the exhaust gas purification apparatus 200 includes a three-way catalyst 210, a precursor supply unit 220, an oxygen sensor 230, and a supply control unit 240.

三元触媒210は、排気路140内に設けられる。三元触媒210は、担体と、貴金属とを含んで構成される。担体は、アルミナおよびOSC材を含んで構成される。OSC材は、酸素を貯蔵したり、貯蔵した酸素を放出したりする機能を有する。OSC材は、例えば、セリア(CeO)を含んで構成される。貴金属は、担体上(担体の表面)に担持される。貴金属は、排気ポート136から排出された排気ガス中の炭化水素、一酸化炭素、窒素酸化物を浄化(除去)する。貴金属は、例えば、プラチナ(Pt)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)等で構成される。 The three-way catalyst 210 is provided in the exhaust path 140. The three-way catalyst 210 includes a support and a noble metal. The carrier includes alumina and OSC material. The OSC material has a function of storing oxygen and releasing the stored oxygen. The OSC material includes, for example, ceria (CeO 2 ). The noble metal is supported on the support (the surface of the support). The noble metal purifies (removes) hydrocarbons, carbon monoxide, and nitrogen oxides in the exhaust gas discharged from the exhaust port 136. The noble metal is composed of, for example, platinum (Pt), palladium (Pd), rhodium (Rh), or the like.

前駆体供給部220は、タンク222と、配管224と、ポンプ226と、バルブ228とを含んで構成される。タンク222は、還元剤前駆体を貯留する。ここで、還元剤前駆体は、アルコールである。アルコールは、例えば、メタノール、エタノール、および、プロパノール、つまり、炭素数が3以下のアルコールのうち、1または複数であり、好ましくは、メタノールまたはエタノールであり、より好ましくは、メタノールである。   The precursor supply unit 220 includes a tank 222, a pipe 224, a pump 226, and a valve 228. The tank 222 stores the reducing agent precursor. Here, the reducing agent precursor is an alcohol. The alcohol is, for example, one or more of methanol, ethanol, and propanol, that is, an alcohol having 3 or less carbon atoms, preferably methanol or ethanol, and more preferably methanol.

配管224は、一端の開口がタンク222に接続され、他端の開口が排気路140内に位置するように設けられる。詳細に説明すると、配管224の他端の開口は、排気路140内における三元触媒210の上流側(エンジン120側)に設けられる。   The pipe 224 is provided so that the opening at one end is connected to the tank 222 and the opening at the other end is located in the exhaust path 140. More specifically, the opening at the other end of the pipe 224 is provided on the upstream side (the engine 120 side) of the three-way catalyst 210 in the exhaust path 140.

ポンプ226は、配管224に設けられる。ポンプ226は、タンク222に貯留された還元剤前駆体を、配管224を介して排気路140に送出する。本実施形態において、ポンプ226は、送出流量が一定となるように後述する供給制御部240によって駆動制御される。バルブ228は、例えば、開閉弁で構成され、配管224におけるポンプ226の下流側に設けられる。バルブ228は、供給制御部240によって開閉制御される。   The pump 226 is provided in the pipe 224. The pump 226 sends the reducing agent precursor stored in the tank 222 to the exhaust path 140 via the pipe 224. In this embodiment, the pump 226 is driven and controlled by a supply control unit 240 described later so that the delivery flow rate is constant. The valve 228 is constituted by, for example, an on-off valve, and is provided on the downstream side of the pump 226 in the pipe 224. The valve 228 is controlled to open and close by the supply control unit 240.

酸素センサ230は、排気路140における三元触媒210の下流側を流れる排気ガス中の酸素濃度を検出する。   The oxygen sensor 230 detects the oxygen concentration in the exhaust gas flowing downstream of the three-way catalyst 210 in the exhaust path 140.

本実施形態において、ECU110は、排気ガス浄化装置200の供給制御部240として機能する。供給制御部240は、所定の燃料カット終了条件を満たした場合に、バルブ228を開弁して、還元剤前駆体の供給を開始させる。   In the present embodiment, the ECU 110 functions as the supply control unit 240 of the exhaust gas purification device 200. The supply control unit 240 opens the valve 228 to start the supply of the reducing agent precursor when a predetermined fuel cut end condition is satisfied.

図3は、供給制御部240による還元剤前駆体の供給処理を示すフローチャートである。なお、本実施形態において、還元剤前駆体の供給処理は、所定の時間間隔毎に生じる割込によって繰り返し遂行される。   FIG. 3 is a flowchart showing the supply process of the reducing agent precursor by the supply control unit 240. In the present embodiment, the supply process of the reducing agent precursor is repeatedly performed by an interruption that occurs at predetermined time intervals.

(ステップS110)
供給制御部240は、上記燃料カット処理の実行中であるか否かを判定する。その結果、供給制御部240は、燃料カット処理の実行中であると判定した場合には、ステップS120に処理を移し、燃料カット処理の実行中ではないと判定した場合にはステップS140に処理を移す。
(Step S110)
The supply control unit 240 determines whether or not the fuel cut process is being executed. As a result, when it is determined that the fuel cut process is being performed, the supply control unit 240 proceeds to step S120, and when it is determined that the fuel cut process is not being performed, the process is performed to step S140. Move.

(ステップS120)
供給制御部240は、酸素センサ230から取得した酸素濃度を示す信号に基づき、三元触媒210の下流側の酸素濃度が所定の閾値以上であるか否かを判定する。ここで、閾値は、三元触媒210のOSC材による酸素の貯蔵量の目標値に基づいて決定される値である。目標値は、OSC材による酸素の貯蔵量の上限値未満の値であり、OSC材が、排気ガス中の酸素の濃度に応じて、所定量の酸素を貯蔵することができ、また、所定量の酸素を放出することができる値である。
(Step S120)
Based on the signal indicating the oxygen concentration acquired from the oxygen sensor 230, the supply control unit 240 determines whether or not the oxygen concentration on the downstream side of the three-way catalyst 210 is greater than or equal to a predetermined threshold value. Here, the threshold value is a value determined based on the target value of the amount of oxygen stored in the OSC material of the three-way catalyst 210. The target value is a value less than the upper limit value of the amount of oxygen stored by the OSC material, and the OSC material can store a predetermined amount of oxygen according to the concentration of oxygen in the exhaust gas. It is a value that can release oxygen.

OSC材の酸素の貯蔵量が目標値を上回ると、排気ガスから取り込むことができる酸素の量が減少するため、酸素センサ230が検出する酸素濃度が閾値以上となる。一方、OSC材の酸素の貯蔵量が目標値以下であると、排気ガスから充分に酸素を取り込むことができるため、酸素センサ230が検出する酸素濃度は閾値未満となる。   When the amount of oxygen stored in the OSC material exceeds the target value, the amount of oxygen that can be taken in from the exhaust gas decreases, so that the oxygen concentration detected by the oxygen sensor 230 becomes equal to or greater than the threshold value. On the other hand, if the amount of oxygen stored in the OSC material is equal to or less than the target value, oxygen can be sufficiently taken in from the exhaust gas, so that the oxygen concentration detected by the oxygen sensor 230 is less than the threshold value.

そして、供給制御部240は、酸素濃度が閾値以上であると判定した場合には、ステップS130に処理を移し、酸素濃度が閾値未満であると判定した場合には当該供給処理を終了する。   If the supply control unit 240 determines that the oxygen concentration is equal to or higher than the threshold value, the supply control unit 240 moves the process to step S130. If the supply control unit 240 determines that the oxygen concentration is lower than the threshold value, the supply control unit 240 ends the supply process.

(ステップS130)
供給制御部240は、現時点での三元触媒210の温度、および、現時点での排気ガスの流速(もしくはアクセル開度)に基づき、不図示のメモリに予め保持された蓄積量マップを参照し、三元触媒210のOSC材に、目標値を超えて蓄積(貯蔵)される、現時点(単位時間あたり)の酸素の量(以下、「蓄積量」と称する)を導出する。
(Step S130)
Based on the current temperature of the three-way catalyst 210 and the current exhaust gas flow velocity (or accelerator opening), the supply control unit 240 refers to an accumulation amount map stored in advance in a memory (not shown), A current amount (per unit time) of oxygen (hereinafter referred to as “accumulated amount”) accumulated (stored) exceeding the target value in the OSC material of the three-way catalyst 210 is derived.

なお、蓄積量マップは、三元触媒210の温度、および、三元触媒210を通過する排気ガスの流速に対し、OSC材への酸素の蓄積量が対応付けられたマップである。蓄積量マップでは、三元触媒210の温度が高くなるほど、酸素の蓄積量が小さくなっており、排気ガスの流速が大きくなるほど、酸素の蓄積量が小さくなっている。   The accumulated amount map is a map in which the accumulated amount of oxygen in the OSC material is associated with the temperature of the three-way catalyst 210 and the flow rate of the exhaust gas passing through the three-way catalyst 210. In the accumulation amount map, the oxygen accumulation amount decreases as the temperature of the three-way catalyst 210 increases, and the oxygen accumulation amount decreases as the exhaust gas flow rate increases.

そして、供給制御部240は、前回までの酸素の蓄積量の積算値に、今回導出した酸素の蓄積量を加算する。こうして、燃料カット中における、OSC材への酸素の蓄積量が導出される。   Then, the supply control unit 240 adds the oxygen accumulation amount derived this time to the integrated value of the oxygen accumulation amount up to the previous time. Thus, the amount of oxygen accumulated in the OSC material during the fuel cut is derived.

(ステップS140)
供給制御部240は、所定の燃料カット終了条件の成立時であるか否かを判定する。例えば、供給制御部240は、エンジン回転数が所定の回転数以上であり、かつ、アクセルの開度がゼロから所定値以上に切り替わったと判定した場合に、燃料カット終了条件が成立したと判定する。なお、所定値はゼロを上回る値である。その結果、供給制御部240は、燃料カット終了条件の成立時であると判定した場合には、ステップS150に処理を移す。一方、供給制御部240は、燃料カット終了条件の成立時ではないと判定した場合には、当該供給処理を終了する。
(Step S140)
The supply control unit 240 determines whether or not a predetermined fuel cut end condition is satisfied. For example, the supply control unit 240 determines that the fuel cut end condition is satisfied when it is determined that the engine speed is equal to or higher than a predetermined speed and the accelerator opening is switched from zero to a predetermined value or higher. . The predetermined value is a value exceeding zero. As a result, when it is determined that the fuel cut end condition is satisfied, the supply control unit 240 moves the process to step S150. On the other hand, when it is determined that the fuel cut end condition is not satisfied, the supply control unit 240 ends the supply process.

(ステップS150)
供給制御部240は、ステップS130で導出した酸素の蓄積量(目標値以上に貯蔵された酸素の量)に基づき、不図示のメモリに予め保持された供給量マップを参照し、OSC材への酸素の蓄積量を目標値まで低減するために必要な還元剤前駆体の供給量を導出する。なお、供給量マップは、実測値に基づいて作成され、OSC材への酸素の蓄積量に対し、還元剤前駆体の供給量が対応付けられたマップである。供給量マップでは、酸素の蓄積量が多いほど、還元剤前駆体の供給量が多くなっている。そして、供給制御部240は、導出した供給量の還元剤前駆体が排気路140に供給されるバルブ228の開弁時間を導出する。
(Step S150)
The supply control unit 240 refers to a supply amount map stored in advance in a memory (not shown) based on the oxygen accumulation amount (the amount of oxygen stored above the target value) derived in step S130, and supplies the OSC material to the OSC material. The supply amount of the reducing agent precursor necessary for reducing the oxygen accumulation amount to the target value is derived. The supply amount map is created based on the actual measurement value, and is a map in which the supply amount of the reducing agent precursor is associated with the oxygen accumulation amount in the OSC material. In the supply amount map, the supply amount of the reducing agent precursor increases as the oxygen accumulation amount increases. Then, the supply control unit 240 derives the valve opening time of the valve 228 in which the derived supply amount of the reducing agent precursor is supplied to the exhaust passage 140.

(ステップS160)
供給制御部240は、ポンプ226の駆動を開始するとともに、バルブ228を開弁する。こうして、還元剤前駆体が、タンク222から排気路140を介して三元触媒210に供給されることになる。
(Step S160)
The supply control unit 240 starts driving the pump 226 and opens the valve 228. Thus, the reducing agent precursor is supplied from the tank 222 to the three-way catalyst 210 via the exhaust path 140.

そうすると、三元触媒210において下記式(1)に示す水蒸気改質反応が進行し、排気ガスに含まれる水蒸気(水)、および、還元剤前駆体から、二酸化炭素(CO)および水素(H)が生成される。
CHOH + HO → CO + 3H …式(1)
なお、式(1)では、還元剤前駆体がメタノールである場合を例に挙げる。
Then, the steam reforming reaction represented by the following formula (1) proceeds in the three-way catalyst 210, and carbon dioxide (CO 2 ) and hydrogen (H) are obtained from the steam (water) contained in the exhaust gas and the reducing agent precursor. 2 ) is generated.
CH 3 OH + H 2 O → CO 2 + 3H 2 Formula (1)
In Formula (1), a case where the reducing agent precursor is methanol is taken as an example.

水蒸気改質反応が進行することによって生成された水素は、還元剤として機能し、OSC材に蓄積された酸素を水に還元する。これにより、OSC材への酸素の蓄積量を目標値まで低減することができ、OSC材の酸素の貯蔵能力を回復させることが可能となる。   Hydrogen generated by the progress of the steam reforming reaction functions as a reducing agent, and reduces oxygen accumulated in the OSC material to water. As a result, the amount of oxygen accumulated in the OSC material can be reduced to the target value, and the oxygen storage capacity of the OSC material can be recovered.

そして、供給制御部240は、バルブ228を開弁してから上記開弁時間が経過すると、ポンプ226を停止するとともにバルブ228を閉弁する。また、酸素の蓄積量の積算値をリセットする。   Then, when the valve opening time elapses after the valve 228 is opened, the supply control unit 240 stops the pump 226 and closes the valve 228. Also, the integrated value of the oxygen accumulation amount is reset.

以上説明したように、本実施形態の排気ガス浄化装置200は、還元剤前駆体を供給するだけといった簡易な構成で、OSC材による酸素の貯蔵能力を回復させることができる。   As described above, the exhaust gas purifying apparatus 200 of the present embodiment can recover the oxygen storage capacity of the OSC material with a simple configuration in which only the reducing agent precursor is supplied.

また、燃料カット終了後に、空燃比をリッチとする従来技術では、燃料に含まれる炭化水素を還元剤として利用し、OSC材に蓄積された酸素を離脱させている。これに対し、本実施形態の排気ガス浄化装置200は、水蒸気改質反応を進行させることで還元剤前駆体から水素を生成し、水素を還元剤として利用している。水素は、炭化水素と比較して還元能力が高い。したがって、本実施形態の排気ガス浄化装置200は、従来技術と比較して、少量の還元剤前駆体を供給するだけで、OSC材による酸素貯蔵能力を回復させることが可能となる。   Further, in the prior art in which the air-fuel ratio is rich after the fuel cut is completed, hydrocarbons contained in the fuel are used as a reducing agent to release oxygen accumulated in the OSC material. On the other hand, the exhaust gas purification apparatus 200 of this embodiment generates hydrogen from the reducing agent precursor by advancing the steam reforming reaction, and uses hydrogen as the reducing agent. Hydrogen has a higher reducing ability than hydrocarbons. Therefore, the exhaust gas purification apparatus 200 of the present embodiment can recover the oxygen storage capacity of the OSC material only by supplying a small amount of the reducing agent precursor as compared with the conventional technique.

なお、水蒸気改質反応は、三元触媒210に含まれる貴金属を触媒とし、アルコールや炭化水素を水蒸気改質して水素を生成させる反応である。しかし、排気ガスによってのみ加熱される三元触媒210の温度程度の低温においては、還元剤前駆体が出発物質である場合には水蒸気改質反応が進行するものの、燃料に含まれる炭化水素が出発物質である場合には水蒸気改質反応がほとんど進行しない。つまり、還元剤前駆体を水素に改質できるものの、燃料に含まれる炭化水素を水素に改質することはできない。   The steam reforming reaction is a reaction in which a noble metal contained in the three-way catalyst 210 is used as a catalyst and steam is reformed from alcohol or hydrocarbon to generate hydrogen. However, at a temperature as low as the temperature of the three-way catalyst 210 heated only by the exhaust gas, when the reducing agent precursor is a starting material, the steam reforming reaction proceeds, but the hydrocarbon contained in the fuel starts. When it is a substance, the steam reforming reaction hardly proceeds. That is, although the reducing agent precursor can be reformed to hydrogen, the hydrocarbon contained in the fuel cannot be reformed to hydrogen.

また、従来技術とは異なり、燃料を過剰に噴射させることなく、OSC材による酸素の貯蔵能力を回復させることができるため、燃費の低下を抑制することが可能となる。   Further, unlike the prior art, since the oxygen storage capacity of the OSC material can be recovered without excessively injecting the fuel, it is possible to suppress a reduction in fuel consumption.

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。   As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described referring an accompanying drawing, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to this embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the claims, and these are naturally within the technical scope of the present invention. Is done.

なお、上記実施形態において、前駆体供給部220が還元剤前駆体としてアルコールを排気路140に供給する構成を例に挙げて説明した。しかし、前駆体供給部220は、アルコールの水溶液を排気路140に供給してもよい。また、前駆体供給部220は、還元剤前駆体として、アルコールに代えて、または、アルコールに加えて、炭素数が3以下の炭化水素、例えば、メタン、エタン、ブタン等を排気路140に供給してもよい。炭素数が3以下の炭化水素を供給することにより、三元触媒210の温度程度の低温であっても水蒸気改質反応を進行させることができ、水素を生成させることが可能となる。   In the above embodiment, the configuration in which the precursor supply unit 220 supplies alcohol to the exhaust path 140 as a reducing agent precursor has been described as an example. However, the precursor supply unit 220 may supply an aqueous solution of alcohol to the exhaust path 140. Further, the precursor supply unit 220 supplies a hydrocarbon having 3 or less carbon atoms, for example, methane, ethane, butane, or the like, as a reducing agent precursor, in place of or in addition to alcohol, to the exhaust path 140. May be. By supplying hydrocarbons having 3 or less carbon atoms, the steam reforming reaction can proceed even at a temperature as low as the temperature of the three-way catalyst 210, and hydrogen can be generated.

また、上記実施形態において、供給制御部240は、還元剤前駆体の送出流量(供給流量)が一定となるようにポンプ226を駆動制御し、バルブ228の開弁時間を制御することで、ステップS150で導出した供給量の還元剤前駆体を供給する構成を例に挙げて説明した。しかし、供給制御部240は、ステップS150で導出した供給量の還元剤前駆体が排気路140に供給されるようにポンプ226の流量を制御してもよい。   Further, in the above-described embodiment, the supply control unit 240 controls the driving of the pump 226 so that the delivery flow rate (supply flow rate) of the reducing agent precursor is constant, and controls the valve opening time of the valve 228, thereby performing the step. The configuration for supplying the supply amount of the reducing agent precursor derived in S150 has been described as an example. However, the supply control unit 240 may control the flow rate of the pump 226 so that the supply amount of the reducing agent precursor derived in step S150 is supplied to the exhaust passage 140.

本発明は、排気ガスを浄化する排気ガス浄化装置に利用できる。   The present invention can be used in an exhaust gas purification device that purifies exhaust gas.

200 排気ガス浄化装置
210 三元触媒
220 前駆体供給部
240 供給制御部
200 Exhaust Gas Purifier 210 Three-way Catalyst 220 Precursor Supply Unit 240 Supply Control Unit

Claims (3)

エンジンの排気路に設けられ、OSC材を含む三元触媒と、
前記排気路における前記三元触媒の上流側に、アルコール、および、炭素数が3以下の炭化水素のうちいずれか一方または両方を含む還元剤前駆体を供給する前駆体供給部と、
所定の燃料カット終了条件が成立した場合に、前記前駆体供給部を制御して、前記還元剤前駆体の供給を開始させる供給制御部と、
を備える排気ガス浄化装置。
A three-way catalyst provided in the exhaust passage of the engine and containing an OSC material;
A precursor supply unit that supplies a reducing agent precursor containing either one or both of alcohol and a hydrocarbon having 3 or less carbon atoms to the upstream side of the three-way catalyst in the exhaust passage;
A supply control unit that controls the precursor supply unit to start supply of the reducing agent precursor when a predetermined fuel cut end condition is satisfied;
An exhaust gas purification apparatus comprising:
前記供給制御部は、前記エンジンへの燃料の供給がカットされた期間の少なくとも一部における、前記三元触媒の温度、および、前記三元触媒を通過する排気ガスの流速に基づいて、前記還元剤前駆体の供給量を制御する請求項1に記載の排気ガス浄化装置。   The supply control unit is configured to reduce the reduction based on the temperature of the three-way catalyst and the flow rate of the exhaust gas passing through the three-way catalyst in at least a part of a period in which the supply of fuel to the engine is cut. The exhaust gas purification device according to claim 1, wherein the supply amount of the agent precursor is controlled. 前記アルコールは、メタノール、エタノール、および、プロパノールのうち、1または複数である請求項1または2に記載の排気ガス浄化装置。   The exhaust gas purifying device according to claim 1 or 2, wherein the alcohol is one or more of methanol, ethanol, and propanol.
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