JP2021099039A - Exhaust treatment device for engine - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、エンジンの排気処理装置に関する。 The present disclosure relates to an engine exhaust treatment device.
理論空燃比よりもリーンである状態での燃焼が可能なエンジン(代表的にはディーゼルエンジン)においては、NOX(窒素酸化物)が発生し易いことから、排気通路に、NOXを浄化するためのNOX吸蔵触媒が設けられる場合がある。NOX吸蔵触媒は、排気空燃比が理論空燃比よりもリーンであるときに排気中のNOXを吸蔵し、排気空燃比が理論空燃比またはリッチであるときにNOXを放出する機能を有する。NOX吸蔵触媒から放出されたNOXは、排気中のHC(炭化水素)およびCO(一酸化炭素)を還元材として還元されて浄化される。NOX吸蔵触媒は、LNT触媒(Lean Nitrogen oxides Trap catalyst)とも称される。また、NOX吸蔵触媒は、排気空燃比がリーンであるときに排気中のHCおよびCOを酸化して浄化する機能も有する。したがって、排気通路にNOX吸蔵触媒を備えるエンジンにおいては、排気空燃比がリーンである状態とリッチである状態とを適宜切り替えることによって、排気中のNOX、HC、COを浄化することができる。 In an engine that can burn in a state that is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio (typically a diesel engine), NO X (nitrogen oxide) is likely to be generated, so purify NO X in the exhaust passage. A NO X storage catalyst for this purpose may be provided. The NO X storage catalyst occludes NO X in the exhaust gas when the exhaust air-fuel ratio is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, and has a function of releasing NO X when the exhaust gas air-fuel ratio is stoichiometric or rich .. NO X storage catalyst NO released from X is reduced is purified HC in the exhaust gas (hydrocarbons) and CO (the carbon monoxide) as the reducing material. The NO X storage catalyst is also referred to as an LNT catalyst (Lean Nitrogen oxides Trap catalyst). The NO X storage catalyst also has a function of oxidizing and purifying HC and CO in the exhaust when the exhaust air-fuel ratio is lean. Therefore, in an engine equipped with a NO X storage catalyst in the exhaust passage, NO X , HC, and CO in the exhaust can be purified by appropriately switching between a state in which the exhaust air-fuel ratio is lean and a state in which the exhaust air-fuel ratio is rich. ..
特開2001−276622号公報(特許文献1)には、酸素を貯蔵および放出する機能を有する酸素貯蔵材(OSC材、OSC;Oxygen Storage/release Capacity)が担持されたNOX吸蔵触媒が開示されている。NOX吸蔵触媒に酸素貯蔵材が担持されることによって、排気空燃比が理論空燃比よりも多少リーン寄りあるいはリッチ寄りとなっても、酸素貯蔵材が酸素を貯蔵あるいは放出することによって、NOX吸蔵触媒周辺の排気空燃比は理論空燃比近傍に維持される。 The JP 2001-276622 (Patent Document 1), an oxygen storage material having a function of storing and releasing oxygen (OSC material, OSC; Oxygen Storage / release Capacity ) NO X storage catalyst that is supported is disclosed ing. NO X By supporting the oxygen storage material on the storage catalyst, even if the exhaust air-fuel ratio becomes slightly leaner or richer than the stoichiometric air-fuel ratio, the oxygen storage material stores or releases oxygen, so that NO X The exhaust air-fuel ratio around the storage catalyst is maintained near the stoichiometric air-fuel ratio.
一般的に、ディーゼルエンジンは、空燃比が理論空燃比よりもリーンである状態で運転される。そのため、排気通路にNOX吸蔵触媒を備えるディーゼルエンジンにおいて、NOX吸蔵触媒によるNOXの還元浄化を行なう際には、排気空燃比を理論空燃比に近づけるために、NOX吸蔵触媒よりも排気上流側に燃料を供給する制御(以下「リッチ化制御」ともいう)が行なわれる。 Generally, a diesel engine is operated with the air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. Therefore, in a diesel engine equipped with a NO X storage catalyst in the exhaust passage, when performing reduction purification of NO X by the NO X storage catalyst, the exhaust is exhausted more than the NO X storage catalyst in order to bring the exhaust air-fuel ratio closer to the stoichiometric air-fuel ratio. Control to supply fuel to the upstream side (hereinafter also referred to as "riching control") is performed.
このリッチ化制御によって排気空燃比を理論空燃比に近づける際に、特許文献1に開示された構成のようにNOX吸蔵触媒に酸素貯蔵材が担持されていると、酸素貯蔵材に蓄えられた酸素がリッチ化制御時に放出されることが要因となって排気空燃比の理論空燃比への切り替えが遅れ、NOX吸蔵触媒に吸蔵されたNOXを適切に還元浄化することができなくなることが懸念される。すなわち、排気空燃比の理論空燃比への切り替えが遅れると、排気空燃比がリーンである状態が続くため、排気中の酸素でNOX還元材(HCおよびCO)が酸化されて消費されてしまい、NOXの還元反応が生じ難くなることが懸念される。また、排気空燃比の切り替えが遅れた時間分だけ燃料が余分に供給されることになるため、NOX吸蔵触媒の温度が過剰に上昇し、NOX吸蔵触媒に吸蔵されていたNOXが還元浄化されずにそのまま脱離してしまうことが懸念される。この対策として、単純にNOX吸蔵触媒から酸素貯蔵材を取り除くと、リッチ化制御によって排気空燃比が理論空燃比よりも多少リッチ寄りとなった時に、酸素貯蔵材による酸素の放出がなくなるため、HCおよびCOを酸化(浄化)することができなくなることが懸念される。特許文献1には、このような問題およびその解決策について何ら言及されていない。
When the exhaust air-fuel ratio was brought close to the stoichiometric air-fuel ratio by this enrichment control, if the NO X storage catalyst was supported by the oxygen storage material as in the configuration disclosed in
本開示は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、排気中のHCおよびCOを適切に浄化しつつ、NOX吸蔵触媒に吸蔵されたNOXを適切に還元することが可能な排気浄化装置を提供することである。 The present disclosure has been made to solve the above-mentioned problems, and an object thereof is to appropriately reduce NO X stored in a NO X storage catalyst while appropriately purifying HC and CO in the exhaust gas. It is to provide an exhaust purification device capable of doing so.
(1) 本開示によるエンジンの排気処理装置は、エンジンの排気通路に設けられる第1排気浄化装置と、排気通路における第1排気浄化装置よりも下流側の部分に設けられる第2排気浄化装置とを備える。第1排気浄化装置は、排気空燃比がリーンであるときに排気中の窒素酸化物を吸蔵し、排気空燃比が理論空燃比またはリッチであるときに窒素酸化物を放出して還元浄化する機能を有するNOX吸蔵触媒を含む。第2排気浄化装置は、NOX吸蔵触媒を含まず、かつ、酸素を貯蔵および放出する機能を有する酸素貯蔵材を含む。第2排気浄化装置に含まれる酸素貯蔵材の量は、第1排気浄化装置に含まれる酸素貯蔵材の量よりも多い。 (1) The exhaust gas treatment device of the engine according to the present disclosure includes a first exhaust gas purification device provided in the exhaust passage of the engine and a second exhaust purification device provided in a portion downstream of the first exhaust purification device in the exhaust passage. To be equipped. The first exhaust gas purification device has a function of storing nitrogen oxides in the exhaust when the exhaust air-fuel ratio is lean and releasing nitrogen oxides when the exhaust air-fuel ratio is the stoichiometric air-fuel ratio or rich. Includes NO X storage catalyst with. The second exhaust gas purification device does not contain a NO X storage catalyst and includes an oxygen storage material having a function of storing and releasing oxygen. The amount of oxygen storage material contained in the second exhaust gas purification device is larger than the amount of oxygen storage material contained in the first exhaust gas purification device.
上記の排気処理装置においては、酸素貯蔵材を含む第2排気浄化装置が、NOX吸蔵触媒を含む第1排気浄化装置の下流側に設けられる。そして、第2排気浄化装置に含まれる酸素貯蔵材の量は、第1排気浄化装置に含まれる酸素貯蔵材の量よりも多い。言い換えれば、NOX吸蔵触媒を含む第1排気浄化装置からは、酸素を貯蔵および放出する機能を有する酸素貯蔵材が排除あるいは減量される。これにより、第1排気浄化装置内においてリッチ化制御による空燃比の切り替えを素早く行なうことができるため、NOX吸蔵触媒に吸蔵されたNOXを適切に還元することが可能となる。さらに、第1排気浄化装置よりも下流側の第2排気浄化装置には酸素貯蔵材が含まれるため、リッチ化制御によって排気空燃比が理論空燃比よりも多少リッチ寄りとなった時においても、第1排気浄化装置を通過したHCおよびCOを、第2排気浄化装置に含まれる酸素貯蔵材から放出されるO2で適切に酸化(浄化)することができる。その結果、排気中のHCおよびCOを適切に浄化しつつ、NOX吸蔵触媒に吸蔵されたNOXを適切に還元することができる。 In the above exhaust gas treatment device, a second exhaust gas purification device containing an oxygen storage material is provided on the downstream side of the first exhaust gas purification device including a NO X storage catalyst. The amount of the oxygen storage material contained in the second exhaust gas purification device is larger than the amount of the oxygen storage material contained in the first exhaust gas purification device. In other words, the oxygen storage material having a function of storing and releasing oxygen is eliminated or reduced from the first exhaust gas purification device containing the NO X storage catalyst. Accordingly, it is possible to perform quick changeover of the air-fuel ratio by the rich control in the first the exhaust gas purifying apparatus, it is possible to appropriately reduce the NO X occluded in the NO X storage catalyst. Furthermore, since the second exhaust gas purification device on the downstream side of the first exhaust gas purification device contains an oxygen storage material, even when the exhaust air-fuel ratio becomes slightly richer than the theoretical air-fuel ratio due to the enrichment control. HC and CO that have passed through the first exhaust gas purification device can be appropriately oxidized (purified) by O 2 released from the oxygen storage material contained in the second exhaust gas purification device. Consequently, while appropriately purify HC and CO in the exhaust, the NO X occluded in the NO X storage catalyst can be appropriately reduced.
(2) ある態様においては、第1排気浄化装置は、酸素貯蔵材を含まないNOX吸蔵触媒である。 (2) In some embodiments, the first exhaust gas purification device is a NO X storage catalyst that does not contain an oxygen storage material.
この態様においては、NOX吸蔵触媒に酸素貯蔵材が含まれないため、NOX吸蔵触媒に多少の酸素貯蔵材が含まれる場合に比べて、リッチ化制御による空燃比の切り替えをより素早く行なうことができる。 In this embodiment, since the NO X storage catalyst does not contain the oxygen storage material, the air-fuel ratio can be switched more quickly by the enrichment control as compared with the case where the NO X storage catalyst contains some oxygen storage material. Can be done.
(3) ある態様においては、第2排気浄化装置は、酸素貯蔵材が担持された、排気中の粒子状物質を捕集するフィルタである。 (3) In one embodiment, the second exhaust gas purification device is a filter on which an oxygen storage material is supported to collect particulate matter in the exhaust gas.
この態様においては、第2排気浄化装置において、排気中の粒子状物質を捕集しつつ、第1排気浄化装置を通過したHCおよびCOを酸素貯蔵材から放出されるO2で適切に酸化(浄化)することができる。 In this embodiment, in the second exhaust gas purification device, while collecting particulate matter in the exhaust gas, HC and CO that have passed through the first exhaust gas purification device are appropriately oxidized by O 2 released from the oxygen storage material ( Can be purified).
(4) ある態様においては、排気処理装置は、排気通路に燃料を供給する燃料供給装置と、排気空燃比がリーンである状態で予め定められた実行条件が満たされる場合に、燃料供給装置による燃料供給を行なった後に燃料供給を停止するオンオフ処理を繰り返すことによって排気空燃比を理論空燃比に近づける制御をリッチ化制御として実行する制御装置とを備える。制御装置は、リッチ化制御の実行中において、1回のオンオフ処理の時間がエンジンの回転軸が2回転する時間よりも短くなるように燃料供給装置を制御する。 (4) In some embodiments, the exhaust treatment device is based on a fuel supply device that supplies fuel to the exhaust passage and a fuel supply device when predetermined execution conditions are satisfied with the exhaust air-fuel ratio being lean. It is provided with a control device that executes control to bring the exhaust air-fuel ratio closer to the stoichiometric air-fuel ratio as enrichment control by repeating on / off processing for stopping the fuel supply after fuel supply. The control device controls the fuel supply device so that the time of one on / off process is shorter than the time of two rotations of the rotation shaft of the engine during the execution of the enrichment control.
上記の態様においては、リッチ化制御の実行中において、1回のオンオフ処理の時間が、エンジンの回転軸が2回転する時間(以下「1サイクル時間」ともいう)よりも短くされる。これにより、1回のオンオフ処理の時間が1サイクル時間に設定される場合に比べて、燃料供給を停止する機会をより多く確保することができるため、空燃比をリーンにして酸素貯蔵材に酸素を貯蔵する機会をより多く確保することができる。そのため、第1排気浄化装置を通過するHCおよびCOを酸化するのに十分な酸素量を、第2排気浄化装置の酸素貯蔵材に貯蔵し易くすることができる。 In the above aspect, during the execution of the enrichment control, the time of one on / off process is shorter than the time of two rotations of the rotation shaft of the engine (hereinafter, also referred to as "one cycle time"). As a result, it is possible to secure more opportunities to stop the fuel supply than when the time of one on / off processing is set to one cycle time. Therefore, the air-fuel ratio is made lean and oxygen is added to the oxygen storage material. Can be secured more opportunities to store. Therefore, an amount of oxygen sufficient to oxidize HC and CO passing through the first exhaust gas purification device can be easily stored in the oxygen storage material of the second exhaust gas purification device.
(5) ある態様においては、制御装置は、オンオフ処理において、燃料供給装置による燃料供給を行なう時間と燃料供給を停止する時間とが略等しくなるように燃料供給装置を制御する。 (5) In some embodiments, the control device controls the fuel supply device so that the time for supplying fuel by the fuel supply device and the time for stopping the fuel supply are substantially equal in the on / off process.
上記の態様においては、オンオフ処理において、燃料供給を行なう時間と燃料供給を停止する時間とが略等しくされる。これにより、燃料供給する時間を燃料停止する時間よりも短くする場合に比べて、1回の燃料供給量をより少なくすることができ、その分、1回の燃料供給によって排出されるHCおよびCOの量を低減することができる。そのため、1回の燃料供給によって排出されるHCおよびCOを酸化するのに十分な酸素量を、第2排気浄化装置の酸素貯蔵材に貯蔵し易くすることができる。 In the above aspect, in the on / off process, the time for supplying fuel and the time for stopping the fuel supply are substantially equal. As a result, the amount of fuel supplied at one time can be reduced as compared with the case where the time for supplying fuel is shorter than the time for stopping fuel, and the HC and CO discharged by one fuel supply can be reduced accordingly. The amount of fuel can be reduced. Therefore, an amount of oxygen sufficient to oxidize HC and CO discharged by one fuel supply can be easily stored in the oxygen storage material of the second exhaust gas purification device.
本開示によれば、排気中のHCおよびCOを適切に浄化しつつ、NOX吸蔵触媒に吸蔵されたNOXを適切に還元することが可能な排気浄化装置を提供することができる。 According to the present disclosure, it is possible to provide an exhaust gas purification device capable of appropriately reducing NO X stored in a NO X storage catalyst while appropriately purifying HC and CO in the exhaust.
以下、本実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。 Hereinafter, the present embodiment will be described in detail with reference to the drawings. The same or corresponding parts in the drawings are designated by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated.
<全体構成>
図1は、本実施の形態による排気処理装置1の全体構成の一例を概略的に示す図である。この排気処理装置1は、エンジン10の排気を浄化するための装置である。排気処理装置1は、LNT触媒(NOX吸蔵触媒)20と、フィルタ(DPF:Diesel Particulate Filter)30と、電子制御装置(Electronic Control Unit、以下「ECU」という)100とを備える。
<Overall configuration>
FIG. 1 is a diagram schematically showing an example of the overall configuration of the
エンジン10は、車両などに搭載される一般的な4ストロークのディーゼルエンジンである。エンジン10は、複数(図1に示す例では4つ)の気筒を有する。なお、エンジン10が有する気筒の数は1つであってもよい。
The
エンジン10の各気筒には、燃料噴射弁15が設けられる。各燃料噴射弁15には、図示しない燃料ポンプによって燃料タンクからの燃料が供給されている。各燃料噴射弁15は、ECU100からの制御信号によって作動(開弁)し、各気筒に燃料を噴射する。
A
エンジン10の各気筒は、吸気マニホールド11aを介して吸気通路11に接続されるとともに、排気マニホールド12aを介して排気通路12に接続される。排気通路12の内部には、LNT触媒20と、フィルタ30とが設けられる。
Each cylinder of the
LNT触媒20は、排気空燃比がリーンであるとき(周囲に酸素が過剰にあるとき)に排気中のNOXを吸蔵し、排気空燃比が理論空燃比またはリッチであるとき(周囲に酸素がないとき)にNOXを放出する機能を有する。排気空燃比が理論空燃比またはリッチであるときにNOX吸蔵触媒から放出されたNOXは、排気中のHC(炭化水素)およびCO(一酸化炭素)を還元材として還元されて浄化される。また、LNT触媒20は、排気空燃比がリーンであるときに排気中のHCおよびCOを酸化して浄化する機能も有する。したがって、LNT触媒20は、排気空燃比がリーンである状態とリッチである状態とに適宜切り替えられることによって、排気中のNOX、HC、COを浄化することができる。
The LNT catalyst occludes NO X in the exhaust when the exhaust air-fuel ratio is lean (when there is excess oxygen in the surroundings), and when the exhaust air-fuel ratio is the stoichiometric air-fuel ratio or rich (oxygen in the surroundings). It has a function to release NO X when it is not available. NO X released from the NO X storage catalyst when the exhaust air-fuel ratio is stoichiometric or rich is purified by reduction HC in the exhaust gas (hydrocarbons) and CO (the carbon monoxide) as the reducing material .. The
図2は、排気空燃比がリーンである場合にLNT触媒20において生じるNO酸化およびNOX吸蔵のメカニズムを模式的に示す図である。図3は、排気空燃比が理論空燃比あるいはリッチである場合にLNT触媒20において生じるNOX還元のメカニズムを模式的に示す図である。
FIG. 2 is a diagram schematically showing the mechanism of NO oxidation and NO X occlusion that occurs in the
LNT触媒20は、多孔質のゼオライトやアルミナ等の多孔質コート材で担持体上に形成された担持層21と、担持層21上に担持された貴金属22およびNOX吸蔵材23とを含む。貴金属22は、酸化触媒機能を有する白金(Pt)、パラジウム(Pd)等である。NOX吸蔵材23は、NOX吸蔵機能を持つカリウム(K),バリウム(Ba),ランタン(La)等である。
排気空燃比がリーンである場合は、図2に示すように、排気中のNO(一酸化窒素)は、貴金属22の酸化機能によって、排気中のO2(酸素)で酸化されてNO2(二酸化窒素)になる。このNO2は、NOX吸蔵材23によって硝酸塩等の形で吸蔵されるので、排気中のNOXが浄化される。
When the exhaust air-fuel ratio is lean, as shown in FIG. 2, NO (nitric oxide) in the exhaust is oxidized by O 2 (oxygen) in the exhaust by the oxidizing function of the noble metal 22 and NO 2 (nitrogen monoxide). Nitrogen dioxide). The NO 2 is because it is occluded in the form of nitrates by the NO X
しかし、この状態が継続すると、NOX吸蔵材23はNOX吸蔵機能を失ってしまう。そのため、エンジン10の運転条件を変える(具体的には後述する「リッチ化制御」を実行する)ことによって、排気空燃比が理論空燃比あるいはリッチとなる高温の排気を発生させて、この排気をLNT触媒20に供給する。
However, if this state continues, the NO X storage material 23 loses the NO X storage function. Therefore, by changing the operating conditions of the engine 10 (specifically, executing the "riching control" described later), a high-temperature exhaust gas having an exhaust air-fuel ratio of the stoichiometric air-fuel ratio or richness is generated, and this exhaust gas is generated. It is supplied to the
排気空燃比が理論空燃比あるいはリッチである場合は、排気中のO2がなくなり、かつ排気温度が上昇することによって、図3に示すように、NOX吸蔵材23に吸蔵されていたNOXがNO2として放出される。放出されたNO2は、貴金属22上で排気中のCOおよびHC等を還元剤としてH2O(水)、CO2(二酸化炭素)およびN2(窒素)に還元されて浄化される。また、NOX吸蔵材23に吸蔵されていたNOXが放出されることによって、NOX吸蔵材23のNOX吸蔵機能が回復される。 If the exhaust air-fuel ratio is the stoichiometric air-fuel ratio or rich, eliminates O 2 in the exhaust, and by the exhaust gas temperature rises, as shown in FIG. 3, NO X that was stored in the NO X occluding member 23 Is released as NO 2. The released NO 2 is purified by being reduced to H 2 O (water), CO 2 (carbon dioxide) and N 2 (nitrogen) using CO, HC, etc. in the exhaust gas on the precious metal 22 as a reducing agent. Further, by NO X that was stored in the NO X occluding member 23 is released, the NO X storage capability of the NO X occluding member 23 is restored.
図1に戻って、フィルタ30は、排気通路12におけるLNT触媒20よりも下流側の部分に設けられる。フィルタ30は、排気中に含まれる粒子状物質(PM:Particulate Matter)を捕集する機能を有する。なお、フィルタ30には、LNT触媒20に含まれるようなNOX吸蔵触媒(貴金属22およびNOX吸蔵材23)は含まれていない。
Returning to FIG. 1, the
排気通路12におけるLNT触媒20よりも上流側の部分には、燃料添加弁60が設けられる。燃料添加弁60には、図示しない燃料ポンプによって燃料タンクからの燃料が供給されている。燃料添加弁60は、ECU100からの制御信号によって作動(開弁)し、排気通路12におけるLNT触媒20よりも上流側の部分に燃料を噴射する。
A
エンジン10には、エンジン回転速度センサ50が設けられている。エンジン回転速度センサ50は、エンジン10の回転速度NEを検出し、検出結果をECU100に出力する。
The
ECU100は、CPU(Central Processing Unit)と、メモリと、各種信号を入出力するための入出力ポートとを含んで構成される(いずれも図示せず)。ECU100は、各センサおよび機器からの信号、並びにメモリに格納されたプログラムなどに基づいて、各機器の制御を行なう。なお、各種制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア(電子回路)により処理することも可能である。
The
たとえば、ECU100は、エンジン10を作動させる場合、各気筒への1サイクルの燃料噴射として、メイン噴射を行なう。具体的には、ECU100は、要求パワーに応じたメイン噴射指令を所定のタイミングで燃料噴射弁15に出力する。これにより、メイン噴射指令に応じた燃料が燃料噴射弁15から噴射される「メイン噴射」が行なわれる。
For example, when the
また、ECU100は、排気を浄化するなどの目的で、各気筒への1サイクルの燃料噴射として、メイン噴射の後に、ポスト噴射を行なうこともできる。ポスト噴射を行なう場合、ECU100は、メイン噴射指令を出力した後に、少量の燃料を噴射させるためのポスト噴射指令を燃料噴射弁15に出力する。これにより、メイン噴射の後に、ポスト噴射指令に応じた少量の燃料が燃料噴射弁15から噴射される「ポスト噴射」が行なわれる。なお、各気筒への1サイクルの燃料噴射として、上記のメイン噴射およびポスト噴射に加えて、他の噴射(たとえばメイン噴射前のパイロット噴射)が追加されてもよい。
Further, the
<リッチ化制御>
上述したように、本実施の形態によるエンジン10は、一般的な4ストロークのディーゼルエンジンである。一般的に、ディーゼルエンジンは、空燃比がリーンである状態で運転される。そのため、エンジン10の通常運転時には、排気空燃比がリーンとなり、排気中のNOXがLNT触媒20に吸蔵されるので、排気中のNOXが浄化される(上述の図2参照)。しかし、この状態が継続すると、LNT触媒20はNOX吸蔵機能を失ってしまう。
<Enrichment control>
As described above, the
そのため、ECU100は、予め定められた実行条件が成立した場合に、排気空燃比を理論空燃比近傍に切り替えるために、燃料噴射弁15によるポスト噴射、あるいは、燃料添加弁60による燃料添加を行なうことによって、排気空燃比が理論空燃比あるいはリッチとなる高温の排気を発生させてLNT触媒20に供給する制御(以下「リッチ化制御」ともいう)を実行する。このリッチ化制御によって発生する排気によって、排気中のO2がなくなるとともにLNT触媒20の温度が上昇するため、LNT触媒20に吸蔵されていたNOXが排気中のCOおよびHC等を還元剤として還元浄化され、NOX吸蔵材23のNOX吸蔵機能が回復される(上述の図3参照)。
Therefore, the
なお、以下では、燃料添加弁60による燃料添加によってリッチ化制御を実行する場合について説明する。ただし、リッチ化制御に用いられる燃料供給装置は燃料添加弁60に限定されるものではなく、燃料噴射弁15によるポスト噴射によってリッチ化制御を実行するようにしてもよい。
In the following, a case where the enrichment control is executed by adding fuel by the
<OSC材(酸素貯蔵材)の配置>
上述のリッチ化制御によって排気空燃比を理論空燃比近傍に切り替える際に、排気空燃比の切り替えに時間がかかると、NOXを適切に還元浄化することができなくなることが懸念される。すなわち、排気空燃比の理論空燃比近傍への切り替えに時間がかかると、排気空燃比がリーンである状態(酸素が過剰にある状態)が続くため、排気中のNOX還元材(HCおよびCO)が排気中のO2で酸化されて消費されてしまい、NOXの還元反応が生じ難くなることが懸念される。さらに、排気空燃比の切り替えに時間がかかる分、燃料添加弁60から燃料が余分に噴射されるため、LNT触媒20の温度が過剰に上昇し、LNT触媒20に吸蔵されていたNOXが還元浄化されずにそのまま脱離してしまうことが懸念される。したがって、NOXの還元率を向上させるためには、リッチ化制御による排気空燃比の切り替えを素早く行なうことが求められる。
<Arrangement of OSC material (oxygen storage material)>
When the exhaust air-fuel ratio is switched to the vicinity of the stoichiometric air-fuel ratio by the above-mentioned enrichment control, if it takes time to switch the exhaust air-fuel ratio, there is a concern that NO X cannot be appropriately reduced and purified. That is, if it takes time to switch to near stoichiometric air-fuel ratio of the exhaust air-fuel ratio, since the state exhaust air-fuel ratio is lean (state oxygen is in excess) followed, NO X reducing agent (HC and CO in the exhaust ) Is oxidized by O 2 in the exhaust gas and consumed, and there is a concern that the NO X reduction reaction is unlikely to occur. Further, since it takes time to switch the exhaust air-fuel ratio, excess fuel is injected from the
しかしながら、仮に、特許文献1に開示された構成のようにLNT触媒20にOSC材が担持されていると、OSC材に蓄えられた酸素がリッチ化制御時に放出されることが要因となって、リッチ化制御による排気空燃比の切り替えが遅れてしまい、NOXの還元率が低下することが懸念される。
However, if the OSC material is supported on the
図4は、OSC材が担持されたLNT触媒において生じる反応のメカニズムを模式的に示す図である。なお、図4は、本実施の形態に対する比較例を示すものである。LNT触媒にOSC材が担持されていると、OSC材に蓄えられたO2がリッチ化制御時に排気中に放出されることが要因となって、排気空燃比の理論空燃比への切り替えが遅れる。さらに、OSC材から放出されたO2によって排気中のCOおよびHCが酸化されて消費されてしまうと、NOX還元剤として作用するCOおよびHCが不足して、NOXの還元反応が生じ難くなることが懸念される。したがって、LNT触媒にOSC材が担持されていると、NOXの還元率が低下することが懸念される。 FIG. 4 is a diagram schematically showing the mechanism of the reaction occurring in the LNT catalyst on which the OSC material is supported. Note that FIG. 4 shows a comparative example with respect to the present embodiment. When the OSC material is supported on the LNT catalyst, the switching of the exhaust air-fuel ratio to the theoretical air-fuel ratio is delayed due to the fact that the O 2 stored in the OSC material is released into the exhaust during the enrichment control. .. Furthermore, if CO and HC in the exhaust gas are oxidized and consumed by O 2 released from the OSC material , CO and HC acting as NO X reducing agents are insufficient, and the NO X reduction reaction is unlikely to occur. There is concern that it will become. Therefore, if the OSC material is supported on the LNT catalyst, there is a concern that the reduction rate of NO X will decrease.
この対策として、単純にLNT触媒からOSC材を取り除くと、リッチ化制御によって排気空燃比が理論空燃比よりも多少リッチ寄りとなった時に、排気中のO2がなくなるため、NOX還元剤として作用しなかった過剰なHCおよびCOを酸化(浄化)することができなくなることが懸念される。 As a countermeasure, when simply removing the OSC material from LNT catalyst, since when the exhaust air-fuel ratio by the rich control becomes slightly richer closer than the stoichiometric air-fuel ratio, the O 2 in the exhaust eliminated, as NO X reducing agent There is concern that excess HC and CO that did not work cannot be oxidized (purified).
そこで、本実施の形態による排気処理装置1においては、図1に示すように、HCおよびCOの浄化を目的とするOSC材31を、LNT触媒20ではなく、LNT触媒20よりも排気下流側に配置されるフィルタ30に担持する。このように、HCおよびCOの浄化を目的とするOSC材をLNT触媒20から排除することで、リッチ化制御による排気空燃比の切り替えを素早く行なうことができる。さらに、LNT触媒20よりも排気下流側に配置されるフィルタ30にOSC材31が担持されることで、リッチ化制御によって排気空燃比が理論空燃比よりも多少リッチ寄りとなった時においても、LNT触媒20においてNOX還元剤として作用しなかった過剰なHCおよびCOを、フィルタ30に担持されたOSC材31から放出されるO2で適切に酸化(浄化)することができる。
Therefore, in the
図5は、リッチ化制御によるLNT触媒20周辺のO2濃度の変化を示す図である。図5において、横軸は時間を示し、縦軸はO2濃度を示す。図5において、実線はOSC材が排除されたLNT触媒20(本実施の形態)を用いた場合のO2濃度を示し、破線は、OSC材が担持されたLNT触媒(比較例)を用いた場合のO2濃度を示す。
FIG. 5 is a diagram showing changes in the O 2 concentration around the
リッチ化制御を開始した時刻t0からO2濃度が極小となる時刻までの時間が、リッチ化制御による排気空燃比の切り替え時間に相当する。図5から、OSC材が排除されたLNT触媒20を用いる場合(実線)は、OSC材が担持されたLNT触媒を用いる場合(破線)よりも、リッチ化制御による排気空燃比の切り替え時間が短縮されることが理解できる。
Time from time t0 that initiated the enrichment control until the time the O 2 concentration is minimized corresponds to the switching time of the exhaust air-fuel ratio by the rich control. From FIG. 5, when the
図6は、リッチ化制御によるLNT触媒20周辺の排気空燃比およびLNT触媒20に吸蔵されているNOX濃度の変化を示す図である。図6において、横軸は時間を示し、縦軸は上から順に、LNT触媒20周辺の排気空燃比、およびLNT触媒20に吸蔵されているNOX濃度を示す。図6において、実線はOSC材が排除されたLNT触媒20(本実施の形態)を用いた場合の空燃比およびNOX濃度を示し、破線はOSC材が担持されたLNT触媒(比較例)を用いた場合の空燃比およびNOX濃度を示す。図6において、時刻t0から時刻t1までの期間が、リッチ化制御が実行されている期間である。
FIG. 6 is a diagram showing changes in the exhaust air-fuel ratio around the
図6から、OSC材が排除されたLNT触媒20を用いる場合(実線)は、OSC材が担持されたLNT触媒を用いる場合(破線)よりも、リッチ化制御によって、排気空燃比がより早期に理論空燃比近傍に切り替えられていることが理解できる。また、OSC材が排除されたLNT触媒20を用いる場合(実線)は、OSC材が担持されたLNT触媒を用いる場合(破線)よりも、リッチ化制御によって、LNT触媒20に吸蔵されているNOX濃度がより低下しており、NOXの還元率がより向上していることが理解できる。
From FIG. 6, when the
以上のように、本実施の形態による排気処理装置1は、エンジン10の排気通路12に設けられるLNT触媒20(第1排気浄化装置)と、排気通路12におけるLNT触媒20よりも下流側の部分に設けられるフィルタ30(第2排気浄化装置)とを備える。LNT触媒20は、排気空燃比がリーンであるときに排気中のNOXを吸蔵し、排気空燃比が理論空燃比またはリッチであるときにNOXを放出して還元浄化する機能を有する。フィルタ30は、排気中のPMを捕集する機能を有する。
As described above, the
本実施の形態による排気処理装置1においては、HCおよびCOの浄化を目的とするOSC材が、LNT触媒20ではなく、LNT触媒20よりも排気下流側に配置されるフィルタ30に担持される。このように、HCおよびCOの浄化を目的とするOSC材をLNT触媒20から排除することで、リッチ化制御による排気空燃比の切り替えを素早く行なうことができる。さらに、LNT触媒20よりも排気下流側に配置されるフィルタ30にOSC材が担持されることで、リッチ化制御によって排気空燃比が理論空燃比よりも多少リッチ寄りとなった時においても、LNT触媒20においてNOX還元剤として作用しなかった過剰なHCおよびCOを、フィルタ30に担持されたOSC材31から放出されるO2で適切に酸化(浄化)することができる。その結果、本実施の形態による排気処理装置1は、排気中のHCおよびCOを適切に浄化しつつ、LNT触媒20に吸蔵されたNOXを適切に還元することができる。
In the
なお、本実施の形態においては、OSC材がLNT触媒20には担持されないが、LNT触媒20にも多少のOSC材が担持されていてもよい。たとえば、HCおよびCOの浄化に要するOSC材の量をすべてフィルタ30に担持するとフィルタ30の圧力損失が過剰に増加してしまうような場合には、リッチ化制御による排気空燃比の切り替えが極端に遅くならない範囲で、多少のOSC材をLNT触媒20にも担持するようにしてもよい。ただし、この場合においても、フィルタ30に含まれるOSC材の量を、LNT触媒20に含まれるOSC材の量よりも多くしておくことが望ましい。
In the present embodiment, the OSC material is not supported on the
<リッチ化制御中におけるオンオフ処理>
ECU100は、リッチ化制御の実行中において、燃料添加弁60による燃料添加を常に行なうのではなく、燃料添加弁60による燃料添加を所定のオン時間Ton行なった後に燃料添加弁60による燃料添加の停止を所定のオフ時間Toff行なう処理(以下「オンオフ処理」ともいう)を繰り返すことによって、リッチ化制御の実行期間中における排気空燃比の平均値を理論空燃比に近づける。
<On / off processing during enrichment control>
During the execution of the enrichment control, the
エンジン10のような4ストロークのディーゼルエンジンにおいては、各気筒の1サイクルにおいて、吸入行程、圧縮行程、膨張(燃焼)行程、排気行程の4つの工程がこの順に行なわれる。1サイクルの間には、各気筒のピストンがシリンダ内を2往復するため、エンジン10のクランク軸が2回転する(クランク角が720°進む)ことになる。なお、4気筒エンジンの場合、各気筒のサイクルがクランク角換算で180°(=720°/4気筒)毎に構成される。以下では、4気筒エンジンが#1,#2,#3,#4の順で膨張工程が行なわれる場合について説明する。
In a 4-stroke diesel engine such as the
リッチ化制御中において、仮に1サイクル(エンジン10の回転軸が2回転する間)に1回の頻度でオンオフ処理を行なうと、フィルタ30に担持されたOSC材31にO2が貯蔵される機会が十分には確保されず、HCおよびCOが適切に浄化されないことが想定される。
If the on / off process is performed once per cycle (while the rotation shaft of the
図7は、リッチ化制御中において、1回のオンオフ処理の時間Tonoff(1回のオン時間Tonとオフ時間Toffとの合計)を、1サイクル時間TS(エンジン10のクランク軸が2回転する期間)に設定した場合における、フィルタ30のOSC材31によるO2放出およびO2貯蔵の様子を模式的に示す図である。図7において、横軸はクランク角CA(時間に相当)を示す。図7においては、1サイクル時間TS(クランク角0°〜720°)において、気筒#1の膨張行程が行われるクランク0°〜180°をオン時間Tonとし、その他の期間をオフ時間Toffとしている。なお、図7は、あくまで本実施の形態に対する比較例によるオンオフ処理の一例を示す図である。
FIG. 7 shows the time Tonoff (the sum of one on-time Ton and off-time Tof) of one on-off process during the enrichment control, and one cycle time TS (the period during which the crankshaft of the
図7に示す比較例では、1サイクル時間TSにおいて1回の頻度でオンオフ処理が行なわれる。この場合、空燃比がリーンとなってOSC材31にO2が貯蔵されるオフ時間Toffが、1サイクル時間TSに1回しか確保されない。その結果、空燃比がリッチとなってHCおよびCOの排出量が増加するオン時間Tonにおいて、十分な量の酸素をOSC材31から放出することができなくなることが懸念される。
In the comparative example shown in FIG. 7, the on / off process is performed once in one cycle time TS. In this case, the off-time Toff in which the air-fuel ratio becomes lean and O 2 is stored in the
さらに、オン時間Tonも1サイクル時間TSに1回しか確保されない。そのため、1サイクル時間TSにおける空燃比の平均値を理論空燃比に近づけるのに要する燃料量(以下「要求燃料量FS」ともいう)を、1回のオン時間Tonですべて噴射することになる。したがって、1回のオン時間Tonで噴射される燃料量が多くなり、その分、HCおよびCOが短時間で多量に排出されることになる。特に、図7に示す比較例では、オン時間Tonがオフ時間Toffよりも短いため、要求燃料量FSがより短時間で噴射され、その分、より多くのHCおよびCOが短時間で排出されることになる。一方、フィルタ30のOSC材31に貯蔵できるO2の容量は決まっており、たとえ1回のオフ時間Toffを長くしても、1回のオフ時間ToffでOSC材31に容量以上のO2を貯蔵することはできない。したがって、図7に示す比較例では、1回のオン時間Tonでフィルタ30に供給されるHCおよびCOを酸化するのに十分な酸素量を、1回のオフ時間ToffでOSC材31に貯蔵しておくことは難しい。
Further, the on-time Ton is also secured only once in one cycle time TS. Therefore, the amount of fuel required to bring the average value of the air-fuel ratio in one cycle time TS close to the theoretical air-fuel ratio (hereinafter, also referred to as "required fuel amount FS") is all injected in one on-time ton. Therefore, the amount of fuel injected in one on-time ton increases, and a large amount of HC and CO are discharged in a short time accordingly. In particular, in the comparative example shown in FIG. 7, since the on-time ton is shorter than the off-time ton, the required fuel amount FS is injected in a shorter time, and more HC and CO are discharged in a shorter time. It will be. On the other hand, the capacity of O 2 that can be stored in the
そこで、本実施の形態によるECU100は、リッチ化制御の実行中において、1回のオンオフ処理時間Tonoff(1回のオン時間Tonとオフ時間Toffとの合計)が1サイクル時間TS(エンジン10の回転軸が2回転する時間)よりも短くなるように燃料添加弁60を制御する。
Therefore, in the
図8は、リッチ化制御の実行中において、1回のオンオフ処理時間Tonoffを1サイクル時間TSの半分に設定した場合における、LNT触媒20周辺のO2濃度、およびフィルタ30のOSC材31周辺のO2濃度を模式的に示す図である。図8において、横軸はクランク角CA(時間に相当)を示す。なお、図8は、本実施の形態によるECU100がリッチ化制御中に行なうオンオフ処理の一例を示す図である。
FIG. 8 shows the O 2 concentration around the
図8に示す例では、1回のオンオフ処理時間Tonoffが1サイクル時間TSの半分(クランク角360°分相当)に設定されている。具体的には、1サイクル時間TSにおいて、気筒#1の膨張行程が行なわれる期間(クランク角0°から180°までの期間)がオン時間Tonとされ、次の気筒#2の膨張行程が行なわれる期間(クランク角180°から360°までの期間)がオフ時間Toffとされ、さらに、次の気筒#3の膨張行程が行なわれる期間(クランク角360°から540°までの期間)がオン時間Tonとされ、次の気筒#4の膨張行程が行なわれる期間(クランク角540°から720°までの期間)がオフ時間Toffとされる。すなわち、1サイクル時間TSにおいて、2回のオンオフ処理が行われる。
In the example shown in FIG. 8, one on / off processing time Tonoff is set to half of one cycle time TS (corresponding to a crank angle of 360 °). Specifically, in the one cycle time TS, the period during which the expansion stroke of
この場合、空燃比がリーンとなってOSC材31にO2が貯蔵されるオフ時間Toffが1サイクルに2回確保されることになり、図7に示した比較例に比べて、OSC材31にO2が貯蔵される機会が1回多く確保される。さらに、1サイクル時間TSにおいて、要求燃料量FSを2回のオン時間Tonで分散して噴射することができる。そのため、図7に示した比較例に比べて、1回のオン時間Tonで噴射される燃料量を少なくすることができ、その分、1回のオン時間Tonで排出されるHCおよびCOの量を低減することができる。特に、図8に示す例では、オン時間Tonとオフ時間Toffとが略等しくされる。これにより、オン時間Tonをオフ時間Toffよりも短くする場合に比べて、1回のオン時間Tonで噴射される燃料量をより少なくすることができ、その分、1回のオン時間Tonで排出されるHCおよびCOの量を低減することができる。そのため、図8に示す例では、1回のオン時間Tonでフィルタ30に供給されるHCおよびCOを酸化するのに十分な酸素量を、1回のオフ時間ToffでOSC材31に貯蔵し易くすることができる。
In this case, the air-fuel ratio becomes lean and the off-time Toff in which O 2 is stored in the
以上の結果、図8に示すように、フィルタ30において、1回のオン時間TonでのOSC材31によるO2貯蔵と、1回のオフ時間ToffでのOSC材31によるO2放出とをバランスよく行なうことができ、HCおよびCOを適切に浄化することができる。なお、フィルタ30におけるO2濃度は、OSC材31によるO2貯蔵およびO2放出の作用によって、理論空燃比に相当する値に安定する。
As a result of the above, as shown in FIG. 8, in the
一方、LNT触媒20においては、上述したように、OSC材がなくOSC材によるO2貯蔵およびO2放出の作用が生じないため、オン時間Tonでのリッチ状態とオフ時間Toffでのリーン状態とを素早く切り替えることができる。
On the other hand, in the
図9は、ECU100がリッチ化制御を実行する場合に行なう処理手順の一例を示すフローチャートである。このフローチャートは、予め定められた条件が成立する毎(たとえば所定周期毎)に繰り返し実行される。
FIG. 9 is a flowchart showing an example of a processing procedure performed when the
まず、ECU100は、リッチ化制御の実行中であるか否かを判定する(ステップS10)。
First, the
リッチ化制御の実行中でない場合(ステップS10においてNO)、すなわち、エンジン10が通常運転状態であり排気空燃比がリーンである場合、ECU100は、予め定められたリッチ化制御の実行条件が成立しているか否かを判定する(ステップS12)。たとえば、ECU100は、前回のリッチ化制御を終了してからの経過時間が予め定められた時間を超えている場合に、リッチ化制御の実行条件が成立したと判定する。リッチ化制御の実行条件が成立していない場合(ステップS12においてNO)、ECU100は、リッチ化制御を実行することなく処理をリターンに移す。
When the enrichment control is not being executed (NO in step S10), that is, when the
リッチ化制御の実行条件が成立している場合(ステップS12においてYES)、ECU100は、上述のリッチ化制御を実行する(ステップS14)。すなわち、ECU100は、上述したように、燃料添加弁60による燃料添加をオン時間Ton行なった後に燃料添加弁60による燃料添加の停止をオフ時間Toff行なう「オンオフ処理」を繰り返すことによって、リッチ化制御の実行中における排気空燃比の平均値を理論空燃比に近づける。この際、ECU100は、図8に示したように、1回のオンオフ処理時間Tonoffを1サイクル時間TSの半分に設定し、さらに、オン時間Tonおよびオフ時間Toffを略等しい時間(オンオフ処理時間Tonoffの半分)に設定する。
When the execution condition of the enrichment control is satisfied (YES in step S12), the
一方、リッチ化制御の実行中である場合(ステップS10においてYES)、ECU100は、予め定められたリッチ化制御の終了条件が成立しているか否かを判定する(ステップS16)。たとえば、ECU100は、今回のリッチ化制御を開始してからの経過時間が予め定められた時間を超えている場合に、リッチ化制御の終了条件が成立したと判定する。リッチ化制御の終了条件が成立していない場合(ステップS16においてNO)、ECU100は、処理をステップS14に移し、リッチ化制御の実行を継続する。一方、リッチ化制御の終了条件が成立している場合(ステップS16においてYES)、ECU100は、リッチ化制御を終了する(ステップS18)。
On the other hand, when the enrichment control is being executed (YES in step S10), the
以上のように、ECU100は、リッチ化制御の実行中において、燃料添加弁60による燃料添加をオン時間Ton行なった後に燃料添加弁60による燃料添加の停止をオフ時間Toff行なう「オンオフ処理」を繰り返すことによって、リッチ化制御の実行中における排気空燃比の平均値を理論空燃比に近づける。この際、ECU100は、1回のオンオフ処理時間Tonoffを1サイクル時間TSの半分に設定し、さらに、オン時間Tonおよびオフ時間Toffを略等しい時間に設定する。これにより、空燃比がリーンとなってOSC材31にO2が貯蔵されるオフ時間Toffが1サイクル時間TSに2回確保されるとともに、1回のオン時間Tonで排出されるHCおよびCOの量が低減される。そのため、1回のオン時間Tonでフィルタ30に供給されるHCおよびCOを酸化するのに十分な酸素量を、1回のオフ時間ToffでOSC材31に貯蔵し易くすることができる。
As described above, the
<オンオフ処理時間Tonoffの変形例>
上述の図8ではオンオフ処理時間Tonoffを1サイクル時間TSの半分(クランク角360°分相当)に設定する例を示したが、オンオフ処理時間Tonoffは、少なくとも1サイクル時間TS(エンジン10の回転軸が2回転する時間、すなわちクランク角720°分相当)よりも短い値であればよく、必ずしも1サイクル時間TSの半分であることに限定されない。
<Modification example of on / off processing time Tonoff>
In FIG. 8 above, an example in which the on / off processing time Tonoff is set to half of the one cycle time TS (corresponding to a crank angle of 360 °) is shown, but the on / off processing time Tonoff is at least one cycle time TS (rotating shaft of the engine 10). The value may be shorter than the time required for two rotations, that is, equivalent to a crank angle of 720 °), and is not necessarily limited to half of the one cycle time TS.
図10は、オンオフ処理時間Tonoffの変形例を示す図である。図10に示すように、オンオフ処理時間Tonoffをクランク角360°分よりも短い時間(たとえばクランク角240°あるいは180°分相当)としてもよいし、オンオフ処理時間Tonoffをクランク角360°よりも長い時間(たとえばクランク角480°あるいは540°分相当)としてもよい。 FIG. 10 is a diagram showing a modified example of the on / off processing time Tonoff. As shown in FIG. 10, the on / off processing time Tonoff may be shorter than the crank angle 360 ° (for example, equivalent to the crank angle 240 ° or 180 °), or the on / off processing time Tonoff may be longer than the crank angle 360 °. It may be time (for example, equivalent to a crank angle of 480 ° or 540 °).
なお、図10に示す変形例においてもオン時間Tonとオフ期間Toと略等しい時間に設定しているが、オン時間Tonとオフ期間Toとは必ずしも略等しいことに限定されない。たとえば、オン時間Tonがオフ期間Toよりも短くてもよい。 In the modified example shown in FIG. 10, the on-time Ton and the off-period To are set to substantially equal times, but the on-time Ton and the off-period To are not necessarily substantially equal to each other. For example, the on-time Ton may be shorter than the off-time To.
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 It should be considered that the embodiments disclosed this time are exemplary in all respects and not restrictive. The scope of the present disclosure is indicated by the scope of claims rather than the above description, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.
1 排気処理装置、10 エンジン、11 吸気通路、11a 吸気マニホールド、12 排気通路、12a 排気マニホールド、15 燃料噴射弁、20 LNT触媒、21 担持層、22 貴金属、23 NOX吸蔵材、30 フィルタ、31 OSC材、50 エンジン回転速度センサ、60 燃料添加弁、100 ECU。 1 Exhaust treatment device, 10 Engine, 11 Intake passage, 11a Intake manifold, 12 Exhaust passage, 12a Exhaust manifold, 15 Fuel injection valve, 20 LNT catalyst, 21 Support layer, 22 Noble metal, 23 NO X storage material, 30 Filter, 31 OSC material, 50 engine rotation speed sensor, 60 fuel addition valve, 100 ECU.
Claims (5)
前記エンジンの排気通路に設けられる第1排気浄化装置と、
前記排気通路における前記第1排気浄化装置よりも下流側の部分に設けられる第2排気浄化装置とを備え、
前記第1排気浄化装置は、排気空燃比がリーンであるときに排気中の窒素酸化物を吸蔵し、前記排気空燃比が理論空燃比またはリッチであるときに前記窒素酸化物を放出して還元浄化する機能を有するNOX吸蔵触媒を含み、
前記第2排気浄化装置は、前記NOX吸蔵触媒を含まず、かつ、酸素を貯蔵および放出する機能を有する酸素貯蔵材を含み、
前記第2排気浄化装置に含まれる前記酸素貯蔵材の量は、前記第1排気浄化装置に含まれる前記酸素貯蔵材の量よりも多い、エンジンの排気処理装置。 It is an engine exhaust treatment device
The first exhaust purification device provided in the exhaust passage of the engine and
A second exhaust gas purification device provided in a portion downstream of the first exhaust purification device in the exhaust passage is provided.
The first exhaust gas purification device absorbs nitrogen oxides in the exhaust when the exhaust air-fuel ratio is lean, and releases and reduces the nitrogen oxides when the exhaust air-fuel ratio is the stoichiometric air-fuel ratio or rich. Contains a NO X storage catalyst that has a purifying function,
The second exhaust gas purification device does not contain the NO X storage catalyst and contains an oxygen storage material having a function of storing and releasing oxygen.
An engine exhaust treatment device in which the amount of the oxygen storage material contained in the second exhaust gas purification device is larger than the amount of the oxygen storage material contained in the first exhaust gas purification device.
前記排気通路に燃料を供給する燃料供給装置と、
前記排気空燃比がリーンである状態で予め定められた実行条件が満たされる場合に、前記燃料供給装置による燃料供給を行なった後に前記燃料供給を停止するオンオフ処理を繰り返すことによって前記排気空燃比を理論空燃比に近づける制御をリッチ化制御として実行する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記リッチ化制御の実行中において、1回の前記オンオフ処理の時間が前記エンジンの回転軸が2回転する時間よりも短くなるように前記燃料供給装置を制御する、請求項1〜3のいずれかに記載のエンジンの排気処理装置。 The exhaust treatment device is
A fuel supply device that supplies fuel to the exhaust passage and
When the predetermined execution conditions are satisfied while the exhaust air-fuel ratio is lean, the exhaust air-fuel ratio is adjusted by repeating the on / off process of stopping the fuel supply after the fuel is supplied by the fuel supply device. It is equipped with a control device that executes control that approaches the stoichiometric air-fuel ratio as enrichment control.
The control device controls the fuel supply device so that the time of one on / off process is shorter than the time of two rotations of the rotation shaft of the engine during the execution of the enrichment control. The engine exhaust treatment device according to any one of.
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