JP2884798B2 - Exhaust gas purification device for internal combustion engine - Google Patents

Exhaust gas purification device for internal combustion engine

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JP2884798B2
JP2884798B2 JP3336691A JP3336691A JP2884798B2 JP 2884798 B2 JP2884798 B2 JP 2884798B2 JP 3336691 A JP3336691 A JP 3336691A JP 3336691 A JP3336691 A JP 3336691A JP 2884798 B2 JP2884798 B2 JP 2884798B2
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catalyst
nox
exhaust gas
routine
temperature
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信也 広田
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、排気系にゼオライト系
NOx 還元触媒を備えた内燃機関の排気浄化装置に関
し、とくに、耐久劣化によって触媒のNOx 浄化特性が
変化しても、高いNOx 浄化率が得られるようにした内
燃機関の排気浄化装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine provided with a zeolite NOx reducing catalyst in an exhaust system, and more particularly, to a high NOx purifying rate even when the NOx purifying characteristics of the catalyst change due to deterioration of durability. The present invention relates to an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine which can obtain the following.

【0002】[0002]

【従来の技術】環境保護のために、自動車用内燃機関の
排気中のCO2 を低減することが望まれており、希薄燃
焼(リーンバーン)はひとつの有効な解決策である。し
かし、リーンバーンでは、従来の三元触媒を用いても排
気中のNOx を還元できないので、NOx を如何に低減
させるかが問題となる。リーン空燃比の排気中のNOx
を還元することのできる触媒として、HC(炭化水素)
の存在のもとでNOx を還元する、遷移金属を担持せし
めたゼオライト系触媒(特開平1−130735号公
報、特開平1−135541号公報)が知られている。
2. Description of the Related Art In order to protect the environment, it is desired to reduce CO 2 in exhaust gas from an automobile internal combustion engine, and lean burn is one effective solution. However, in lean burn, NOx in exhaust gas cannot be reduced even by using a conventional three-way catalyst, so there is a problem in how to reduce NOx. NOx in lean air-fuel ratio exhaust
(HC) as a catalyst that can reduce
There is known a zeolite catalyst supporting a transition metal, which reduces NOx in the presence of a catalyst (JP-A-1-130735, JP-A-1-135541).

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかし、ゼオライト系
NOx 還元触媒は熱劣化を受けやすく、触媒が劣化する
と触媒の浄化性能を有効に利用できなくなるという問題
があった。
However, zeolite-based NOx reduction catalysts are susceptible to thermal deterioration, and there has been a problem that if the catalyst deteriorates, the purification performance of the catalyst cannot be used effectively.

【0004】本発明は、ゼオライト系NOx 還元触媒を
排気系に具備した内燃機関において、触媒の劣化が進行
してもなお相当に高い浄化性能を発揮させることができ
るようにすることを目的とする。
[0004] It is an object of the present invention to provide an internal combustion engine equipped with a zeolite NOx reduction catalyst in an exhaust system, which can exhibit considerably high purification performance even if the catalyst deteriorates. .

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明に係
る内燃機関の排気浄化装置が次の手段を具備することに
よって達成される。希薄燃焼可能な内燃機関と、前記内
燃機関の排気系に設けられ、遷移金属あるいは貴金属を
担持せしめたゼオライトからなり、酸化雰囲気中、還元
存在下で、NOx を還元する触媒と、前記触媒の劣化
を判断する触媒劣化判断手段と、前記触媒劣化判断手段
が前記触媒が劣化したと判断したとき前記触媒への還元
量を増大する還元剤量増大手段と、から成る内燃機関
の排気浄化装置。
The above object is achieved by providing an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention comprising the following means. A lean-burn internal combustion engine capable, the provided in an exhaust system of an internal combustion engine, becomes a transition metal or precious metal from carrying allowed zeolite, in an oxidizing atmosphere, reducing
Under agents present, and catalyst for reducing NOx, and a catalyst deterioration determining means for determining deterioration of the catalyst, to the catalyst when the catalyst deterioration determining means determines that said catalyst has deteriorated reduced
An exhaust purification system of an internal combustion engine consisting of a reducing agent amount increasing means for increasing the dosage amount.

【0006】[0006]

【作用】リーンNOx 触媒によるNOx 還元メカニズム
は、還元剤の部分酸化によって生成される活性種とNO
x との反応であると推定される。リーンNOx 触媒を流
れる排気中の還元剤量が増大すれば、それだけ活性種の
量も増えるので、リーンNOx 触媒のNOx 浄化率は高
くなる。本発明においては、触媒劣化判断手段がリーン
NOx 触媒の劣化の進行度合を判断し、その劣化に応じ
て、還元剤量増大手段が還元剤供給量を増大する。した
がって、リーンNOx 触媒が使用によって徐々に劣化し
ていってNOx と活性種との反応率が低下しても、劣化
の度合に応じて還元剤供給量が増大されるので、活性種
量が増え、NOx 浄化率の低下が抑制されるか、或いは
NOx 浄化率が増大される。この場合、還元剤量は触媒
の劣化度合に応じて増大されるので、還元剤消費量の節
約と浄化率の向上とが互いに両立する。なお、触媒劣化
につれて、NOx 浄化率がピークを示す温度が高温側に
ずれていくので、還元剤供給量の増大と同時に触媒床温
を高温側にシフトするとさらに良好なNOx 浄化率の向
上が得られる。
The mechanism of NOx reduction by the lean NOx catalyst is based on the relationship between active species generated by partial oxidation of the reducing agent and NO.
It is presumed to be a reaction with x. As the amount of the reducing agent in the exhaust gas flowing through the lean NOx catalyst increases, the amount of the active species also increases accordingly, so that the NOx purification rate of the lean NOx catalyst increases. In the present invention, the catalyst deterioration determining means determines the degree of progress of the lean NOx catalyst deterioration, and the reducing agent amount increasing means increases the reducing agent supply amount according to the deterioration. Therefore, even if the lean NOx catalyst gradually deteriorates due to use and the reaction rate between NOx and active species decreases , the supply amount of the reducing agent increases in accordance with the degree of deterioration, so that the amount of active species increases. , The reduction of the NOx purification rate is suppressed or the NOx purification rate is increased. In this case, since the amount of the reducing agent is increased in accordance with the degree of deterioration of the catalyst, saving of the reducing agent consumption and improvement of the purification rate are compatible with each other. As the catalyst deteriorates, the temperature at which the NOx purification rate peaks shifts to the high temperature side. Therefore, if the catalyst bed temperature is shifted to the high temperature side simultaneously with the increase in the supply amount of the reducing agent , a more favorable improvement in the NOx purification rate is obtained. Can be

【0007】[0007]

【実施例】本発明の実施例を3例説明する。実施例1
は、積算走行距離から触媒劣化度合を判断し、HC量供
給装置からHCを供給する場合で、図1−図7に示して
ある。実施例2は、積算走行距離に基づいて触媒劣化度
合を学習制御する場合で、図8−図13に示してある。
実施例3は、触媒入口−出口温度差から触媒劣化度合を
判断する場合で、図14−図18に示してある。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Three embodiments of the present invention will be described. Example 1
Fig. 1 to Fig. 7 show the case where the degree of catalyst deterioration is determined from the accumulated traveling distance and HC is supplied from the HC amount supply device. The second embodiment is a case where learning control of the degree of catalyst deterioration is performed based on the accumulated traveling distance, and is shown in FIGS.
Example 3 is a case in which the degree of catalyst deterioration is determined from the difference between the catalyst inlet and outlet temperatures, and is shown in FIGS.

【0008】まず、実施例1を説明する。図6におい
て、2は希薄燃焼可能な内燃機関で、その排気系4に
は、リーンNOx 触媒6が設けられている。リーンNO
x 触媒6の上流側の排気系4には、排気温度制御装置8
が設けられている。排気温度が変化すればそれに対応し
てリーンNOx 触媒6の触媒床温が変化する。排気温度
制御装置8はエンジン冷却水の一部を排気系に循環さ
せ、制御弁でその循環量を制御するようにしてある。排
気温度制御装置8は、上記のような水冷の他に、2次エ
アの導入(2次エアを導入すると排気温度はさがる)、
空燃比制御(空燃比をストイキよりリーン側でリッチ側
に変えると排気温は上がる)、点火時期制御(進角側に
するとあるところ迄は排気温はさがり、それを越えると
上昇する)であってもよく、またディーゼルの場合は、
過給圧制御(過給圧を増大すると排気温が下がる)、吸
気絞り弁制御(絞り弁の開度を大にすると排気温は下が
る)であってもよい。排気温度制御装置8は電子制御装
置(ECU)10によって作動を制御される。
First, a first embodiment will be described. In FIG. 6, reference numeral 2 denotes an internal combustion engine capable of lean combustion, and an exhaust system 4 thereof is provided with a lean NOx catalyst 6. Lean NO
x An exhaust temperature control device 8 is provided in the exhaust system 4 on the upstream side of the catalyst 6.
Is provided. If the exhaust gas temperature changes, the catalyst bed temperature of the lean NOx catalyst 6 changes accordingly. The exhaust gas temperature control device 8 circulates a part of the engine cooling water to the exhaust system, and controls the amount of circulation by a control valve. The exhaust temperature control device 8 introduces secondary air (exhaust gas temperature decreases when secondary air is introduced), in addition to water cooling as described above,
Air-fuel ratio control (exhaust gas temperature rises when the air-fuel ratio is changed to the rich side on the lean side from stoichiometric), and ignition timing control (exhaust gas temperature goes down to a certain point when it is advanced, and rises when it exceeds it) And in the case of diesel,
Supercharging pressure control (exhaust gas temperature decreases as the supercharging pressure increases) or intake throttle valve control (exhaust gas temperature decreases as the throttle valve opening increases). The operation of the exhaust gas temperature control device 8 is controlled by an electronic control unit (ECU) 10.

【0009】リーンNOx 触媒6の上流側には、HC源
12からのHCの導入部14が設けられており、HC源
12と導入部14を接続する配管の途中に設けた制御弁
16をバルブ駆動装置18で開閉制御することにより、
HCの導入量を制御できるようになっている。バルブ駆
動装置18はECU10によって制御される。ECU1
0には、リーンNOx 触媒6の下流に設けられた排気温
度センサ20および上流に設けられた排気温度センサ2
4からの出力が入力されるとともに、走行距離信号が入
力される。
On the upstream side of the lean NOx catalyst 6, an introduction portion 14 for HC from the HC source 12 is provided, and a control valve 16 provided in the middle of a pipe connecting the HC source 12 and the introduction portion 14 is provided with a valve. By controlling the opening and closing by the driving device 18,
The introduction amount of HC can be controlled. The valve driving device 18 is controlled by the ECU 10. ECU1
0, the exhaust temperature sensor 20 provided downstream of the lean NOx catalyst 6 and the exhaust temperature sensor 2 provided upstream
4 and the traveling distance signal.

【0010】ECU10はマイクロコンピュータから成
り、インプットインターフェイス、アウトプットインタ
ーフェイス、アナログ信号をディジタル信号に変換して
インプットインターフェイスに入力するアナログ/ディ
ジタル変換器、読出し専用記憶部のリードオンリメモリ
(ROM)、一時記憶用のランダムアクセスメモリ(R
AM)、演算を実行するセントラルプロセッサユニット
(CPU)からなる。ROMは図1−図5のルーチンお
よびマップを格納しており、CPUはそれらを読出して
演算を実行する。
The ECU 10 comprises a microcomputer, an input interface, an output interface, an analog / digital converter for converting an analog signal into a digital signal and inputting the digital signal to the input interface, a read-only memory (ROM) of a read-only memory, a temporary memory, Random access memory (R
AM), and a central processor unit (CPU) for executing operations. The ROM stores the routines and maps shown in FIGS. 1 to 5, and the CPU reads them out and executes calculations.

【0011】図1はリーンNOx 触媒の劣化を判断する
触媒劣化判断手段を構成するルーチンである。このルー
チンは一定時間毎、たとえば50ミリsec毎に割込ま
れる。ステップ102でイグニッションスイッチがON
されたかを判定し、OFFであれば劣化判断をする必要
がないからそのままリターンし、ONされていればステ
ップ104に進んで、積算走行距離Sを読込む。次いで
ステップ106にて、図2のマップから積算走行距離S
に対応するリーンNOx 触媒の浄化率ピークの温度範囲
の下限値T1 および上限値T2 (図7に初期の場合のT
1 、T2 を例示してある)を演算する。この場合、図2
に示すように、触媒劣化が進むにつれて、すなわち積算
走行距離Sが増大するにつれて、T1 、T2 は増える。
これを図7で示すと、リーンNOx 触媒6のNOx 浄化
率のピーク温度領域が、aからbへbからcへと高温側
にずれていく。次いで、ステップ108に進み、目標排
気温度の下限値TCをT1とおき、上限値THをT2と
おく。
FIG. 1 shows a routine constituting a catalyst deterioration judging means for judging the deterioration of the lean NOx catalyst. This routine is interrupted every fixed time, for example, every 50 milliseconds. The ignition switch is turned on in step 102
It is determined whether the operation has been performed. If it is OFF, the process returns as it is because there is no need to make a deterioration determination. Next, at step 106, the integrated travel distance S is calculated from the map shown in FIG.
The lower limit value T 1 and the upper limit value T 2 of the temperature range of the purification rate peak of the lean NOx catalyst corresponding to
1, the T 2 is illustrated) is calculated. In this case, FIG.
As shown in ( 2) , T 1 and T 2 increase as the catalyst deterioration progresses, that is, as the accumulated traveling distance S increases.
As shown in FIG. 7, the peak temperature region of the NOx purification rate of the lean NOx catalyst 6 shifts from a to b to b to c toward the high temperature side. Next, the routine proceeds to step 108, where the lower limit value TC of the target exhaust gas temperature is set to T1, and the upper limit value TH is set to T2.

【0012】次いで、ステップ110に進み、図3に示
したマップから積算走行距離Sに対して目標HC濃度H
1を演算し、ステップ112で、HC濃度HTをH1と
おき、そしてリターンする。ステップ110は、積算走
行距離Sの増大につれて排気温度が上昇されるので、H
CのH2 O、CO2 への直接酸化が進みそれだけHCの
部分酸化による活性種の生成量が少なくなってNOx 還
元反応が低下するであろうから、HC量を補填するため
にHC供給量を増やすときの目標HC量を求めるステッ
プである。
Next, the routine proceeds to step 110, where the target HC concentration H is calculated with respect to the integrated traveling distance S from the map shown in FIG.
In step 112, the HC concentration HT is set to H1, and the routine returns. In step 110, since the exhaust gas temperature is increased as the accumulated traveling distance S is increased, H
Since the direct oxidation of C to H 2 O and CO 2 progresses, the amount of active species produced by the partial oxidation of HC will decrease and the NOx reduction reaction will decrease, so the amount of HC supplied to compensate for the amount of HC will be reduced. This is a step for obtaining a target HC amount when increasing the amount.

【0013】図1のルーチンで触媒劣化が積算走行距離
ベースで判断されて各種制御値TC、TH、HTが決定
されると、図4のルーチンで排気温、したがって触媒床
温の制御を行う。図4のルーチンでは、ステップ202
で、現在の排気温度TE(排気温度センサ20の出力)
を読込む。次いで、ステップ204で、排気温度TEが
図1で求めた目標温度範囲の下限値TCより低いか否か
を判定し、低い時は排気温を上げる必要があるから、ス
テップ206に進んで冷却水の排気温度制御装置8への
循環を停止する。ステップ204で排気温度TEが下限
値TC以上だとステップ208に進み、排気温度TEが
図1で求めた目標温度範囲の上限値THより高いか否か
を判定し、高い時は排気温をさげる必要があるから、ス
テップ210に進んで冷却水を排気温度制御装置8に循
環させる。ステップ208でTEがTH以下だと判断さ
れると、排気温TEはTCとTHとの間にあって制御さ
れる必要がないからステップ212を通ってそのままリ
ターンする。図4のルーチンは、触媒が劣化したとき
(積算走行距離Sが大になってきたとき)、触媒床温
(排気温TEに相関)を高温側に変更する触媒床温変更
手段を構成する。
When the deterioration of the catalyst is determined on the basis of the accumulated traveling distance and the various control values TC, TH and HT are determined in the routine of FIG. 1, the exhaust gas temperature, that is, the catalyst bed temperature is controlled in the routine of FIG. In the routine of FIG.
And the current exhaust temperature TE (the output of the exhaust temperature sensor 20)
Read. Next, in step 204, it is determined whether or not the exhaust gas temperature TE is lower than the lower limit value TC of the target temperature range obtained in FIG. 1, and when it is low, it is necessary to raise the exhaust gas temperature. Of the exhaust gas to the exhaust gas temperature control device 8 is stopped. If the exhaust temperature TE is equal to or higher than the lower limit value TC in step 204, the process proceeds to step 208, and it is determined whether or not the exhaust temperature TE is higher than the upper limit value TH of the target temperature range obtained in FIG. Since it is necessary, the process proceeds to step 210 and the cooling water is circulated to the exhaust gas temperature control device 8. If it is determined in step 208 that TE is equal to or lower than TH, the exhaust gas temperature TE is between TC and TH and does not need to be controlled. The routine in FIG. 4 constitutes a catalyst bed temperature changing means for changing the catalyst bed temperature (correlated to the exhaust gas temperature TE) to a higher temperature side when the catalyst is deteriorated (when the accumulated traveling distance S becomes larger).

【0014】図5はHC量増大手段を構成するルーチン
を示している。このルーチンには、一定時間毎、たとえ
ば50ミリsec毎に割込まれる。ステップ302で吸
入空気量Qを読込む。次いでステップ304で吸入空気
量Qと排気温上限値HTとからHC量制御弁16の目標
開度VAを、予め定めたマップ等を用いて演算し、ステ
ップ306でこのVAを出力して制御弁開度を目標開度
VAにすることによって、HC量を増大する。このHC
制御においては、リーンNOx 触媒6が劣化すると、図
1のステップ112でHTを大にし、図5のルーチンで
HCを増やしてリーンNOx 触媒6のNOx 浄化率が低
下するのを防止するか或いはNOx 浄化率を向上するよ
うにする。すなわち、劣化によってHCとNOx との反
応率が低下しても、HC量を多くすることによって、図
7の破線のように、NOx 浄化率を上げるように制御す
る。
FIG. 5 shows a routine constituting the HC amount increasing means. This routine is interrupted at regular intervals, for example, at every 50 milliseconds. In step 302, the intake air amount Q is read. Next, in step 304, the target opening VA of the HC amount control valve 16 is calculated from the intake air amount Q and the exhaust gas upper limit value HT using a predetermined map or the like. The HC amount is increased by setting the opening to the target opening VA. This HC
In the control, when the lean NOx catalyst 6 deteriorates, the HT is increased in step 112 of FIG. 1 and the HC is increased in the routine of FIG. 5 to prevent the NOx purification rate of the lean NOx catalyst 6 from decreasing or to reduce NOx. Improve the purification rate. That is, even if the reaction rate between HC and NOx decreases due to deterioration, control is performed to increase the NOx purification rate as indicated by the broken line in FIG. 7 by increasing the HC amount.

【0015】つぎに、実施例2を説明する。図6の機器
構成は実施例2にも適用される。ただし、リーンNOx
触媒6の下流に、排気中のNOx 量を検出するNOx セ
ンサ22が設けられ、その出力はECU10に送られ
る。
Next, a second embodiment will be described. 6 is also applied to the second embodiment. However, lean NOx
Downstream of the catalyst 6, a NOx sensor 22 for detecting the amount of NOx in the exhaust gas is provided, and the output is sent to the ECU 10.

【0016】図8は実施例2における触媒劣化判定手段
を構成する、NOx センサ22による学習制御を含む、
触媒劣化判断ルーチンを示している。このルーチンに
は、一定時間毎、たとえば50ミリsec毎に割込まれ
る。ステップ402で積算走行距離Sが一定距離、たと
えば2000Kmを越えたか否かを判定する。一定走行
距離以下の場合は触媒が劣化していないとみなしてステ
ップ404に進んで、後述の点火時期の進角/遅角によ
り、NOx センサ22の出力であるNOx が低くなるよ
うに学習値を補正していき、一定走行距離を越えた場合
は触媒の劣化が進行していると判断してステップ414
に進み、排気温を制御するための温度補正係数K、およ
びHC量を制御するための目標HC量HTを求める。
FIG. 8 includes learning control by the NOx sensor 22, which constitutes the catalyst deterioration determining means in the second embodiment.
4 shows a catalyst deterioration determination routine. This routine is interrupted at regular intervals, for example, at every 50 milliseconds. In step 402, it is determined whether or not the accumulated traveling distance S has exceeded a certain distance, for example, 2000 km. If the travel distance is equal to or less than the predetermined travel distance, the process proceeds to step 404 on the assumption that the catalyst has not deteriorated, and the learning value is set so that NOx, which is the output of the NOx sensor 22, becomes low due to advance / retardation of the ignition timing described later. The correction is continued, and if the distance exceeds a certain mileage, it is determined that the catalyst is deteriorating, and step 414 is performed.
To obtain a temperature correction coefficient K for controlling the exhaust gas temperature and a target HC amount HT for controlling the HC amount.

【0017】さらに詳しくは、ステップ404にて、学
習条件が整っているか否か、たとえば暖機後の定常走行
状態にあるか否か、を判断し、整っていなければそのま
まリターンし、整っていればステップ406に進む。ス
テップ406で機関負荷Q/N、機関回転速度NEから
運転領域を判断し、ステップ408で、図9のQ/N対
NEマップを用いて、対応する運転領域から今までの学
習値Giを読出す。次いでステップ410でNOx セン
サ22の出力Nにより、(N+9Gi)/10を演算し
てこれを新たにGiとおき、徐々にGiを補正してい
く。このGiは劣化していない時の各運転領域のNOx
センサの出力をあらわす。次いでステップ412で、後
述の図12のルーチンで用いる温度補正係数Kを0と
し、かつ図5のルーチンで用いるHC濃度HTを図11
で求まる基本HC濃度H10としておく。
More specifically, at step 404, it is determined whether the learning conditions are satisfied, for example, whether the vehicle is in a steady running state after warming up. If so, proceed to step 406. At step 406, the operating range is determined from the engine load Q / N and the engine speed NE. At step 408, the learning value Gi is read from the corresponding operating range using the Q / N vs. NE map of FIG. put out. Next, at step 410, (N + 9Gi) / 10 is calculated from the output N of the NOx sensor 22, this is newly set as Gi, and Gi is gradually corrected. This Gi is the NOx of each operation region when not deteriorated.
Represents the output of the sensor. Next, in step 412, the temperature correction coefficient K used in the routine of FIG. 12 described below is set to 0, and the HC concentration HT used in the routine of FIG.
The basic HC concentration H10 determined by

【0018】ステップ402からステップ414に進ん
だ場合は、ステップ414で劣化判定条件が整っている
か否か、たとえば暖機後の定常走行時か否かを判定し、
整っていなければそのままリターンとし、整っていれば
ステップ416に進む。ステップ416では機関負荷Q
/N、機関回転速度NEから現在の運転領域を判断し、
ステップ418で、対応する運転領域の学習制御してお
いた触媒劣化がない場合の学習値Giを読出す。次いで
ステップ420で、NOx センサ22の出力N(触媒劣
化後)と読出した学習値Gi(触媒劣化前)とからNO
x 浄化率低下度合Dを、D=N−Giとして算出する。
次いでステップ422で、図10のK対Dマップに基づ
いて、浄化率低下度合Dから温度補正係数Kを求め、ス
テップ424で、図11のH1対Dマップに基づいて目
標HC濃度を算出し、ステップ426でHTをH1とお
いて、リターンする。
When the process proceeds from step 402 to step 414, it is determined in step 414 whether or not the conditions for determining deterioration are satisfied, for example, whether or not the vehicle is traveling normally after warm-up.
If not, return is made. If it is, the process proceeds to step 416. In step 416, the engine load Q
/ N, the current operating range is determined from the engine speed NE,
In step 418, the learning value Gi for the case where there is no catalyst deterioration that has been subjected to learning control of the corresponding operation region is read. Next, at step 420, NO is determined from the output N of the NOx sensor 22 (after catalyst deterioration) and the read learning value Gi (before catalyst deterioration).
x The purification rate reduction degree D is calculated as D = N-Gi.
Next, in step 422, a temperature correction coefficient K is obtained from the purification rate decrease degree D based on the K-to-D map in FIG. 10, and in step 424, a target HC concentration is calculated based on the H1-to-D map in FIG. In step 426, HT is set to H1, and the routine returns.

【0019】図12は実施例2の触媒床温変更手段を構
成する点火時期算出ルーチンを示す。触媒床温を制御す
る手段にはいろいろあるが、実施例2では、点火時期と
排気温度との間には図13のような関係があることに鑑
み、点火時期を制御することにより排気温、したがって
触媒床温を制御するようにしてある。
FIG. 12 shows an ignition timing calculation routine constituting the catalyst bed temperature changing means of the second embodiment. Although there are various means for controlling the catalyst bed temperature, in the second embodiment, in consideration of the relationship between the ignition timing and the exhaust temperature as shown in FIG. Therefore, the catalyst bed temperature is controlled.

【0020】図12のルーチンは一定クランク角毎、た
とえば30°クランク角毎に、割込まれる。ステップ5
02で、機関負荷Q/N、機関回転速度NEから基本点
火時期θBASEを算出する。次いで、ステップ504
で、図8のルーチンにて求めた温度補正係数Kから、進
角補正量θAを、θA=K×MN から求める。次いで、
θAが一定値αより大きくならないようにステップ50
6、508にてαにガードをかけ、ステップ510に進
んで、基本点火時期θBASEと進角補正量θAとか
ら、点火時期θを、θ=θBASE+θAとして求め
る。次いでステップ512に進み、θを出力して点火時
期をθにする処理を実行し、リターンする。実施例2に
おけるHC増大手段は、実施例1と同様で、図5のルー
チンに従う。
The routine of FIG. 12 is interrupted at every constant crank angle, for example, every 30 ° crank angle. Step 5
At 02, the basic ignition timing θBASE is calculated from the engine load Q / N and the engine speed NE. Next, step 504
Then, from the temperature correction coefficient K obtained in the routine of FIG. 8, the advance correction amount θA is obtained from θA = K × MN . Then
Step 50 so that θA does not become larger than the constant value α.
In step 510, the ignition timing θ is determined as θ = θBASE + θA from the basic ignition timing θBASE and the advance correction amount θA. Then, the process proceeds to a step 512, wherein a process of outputting θ to set the ignition timing to θ is executed, and the process returns. The HC increasing means in the second embodiment is the same as in the first embodiment, and follows the routine of FIG.

【0021】図14は、実施例3の触媒劣化判断手段を
構成するルーチンを示す。このルーチンは、一定時間毎
に、たとえば50ミリsec毎に割込まれる。ステップ
602で、機関運転条件が触媒劣化を判定しても意味が
ある運転条件にあるか否かを判断し、意味のない運転条
件(暖機前等)であればそのままリターンし、意味のあ
る運転条件のときにステップ604に進む。ステップ6
04で、機関負荷Q/N、機関回転速度NEを読込み、
現在の機関運転領域を演算し、次いでステップ606
で、図15のマップを利用して、予め定めた、対応する
運転領域の、触媒劣化前の触媒入口−出口温度差ΔTi
を読出す。
FIG. 14 shows a routine constituting the catalyst deterioration judging means of the third embodiment. This routine is interrupted at regular intervals, for example, every 50 milliseconds. In step 602, it is determined whether or not the engine operating condition is an operating condition that is meaningful even when catalyst deterioration is determined. If the operating condition is meaningless (such as before warm-up), the process returns and is meaningful. The process proceeds to step 604 under the operating condition. Step 6
At 04, the engine load Q / N and the engine speed NE are read,
Calculate the current engine operating area, then step 606
Then, using the map of FIG. 15, the catalyst inlet-outlet temperature difference ΔTi before catalyst deterioration in the corresponding operating region determined in advance.
Is read.

【0022】次いで、ステップ608にて、リーンNO
x 触媒6の入口、出口に設けた温度センサ24、20
(図6参照)の出力t1 、t2 から、現在の触媒入口−
出口温度差Δt=t2 −t1 を算出する。次いでステッ
プ610で、現在の温度差Δtと劣化前の温度差ΔTi
との比較から触媒劣化関数D(D=ΔTi−Δt)を算
出する。そして、ステップ612で、図16のマップを
利用して触媒劣化関数Dから触媒劣化度DRを算出す
る。
Next, at step 608, the lean NO
x Temperature sensors 24, 20 provided at the inlet and outlet of the catalyst 6
From the outputs t 1 and t 2 of FIG.
The outlet temperature difference Δt = t 2 −t 1 is calculated. Next, at step 610, the current temperature difference Δt and the temperature difference ΔTi
Then, a catalyst deterioration function D (D = ΔTi−Δt) is calculated from the comparison with the above. Then, in step 612, the degree of catalyst deterioration DR is calculated from the catalyst deterioration function D using the map of FIG.

【0023】次いでステップ614にて、図17のマッ
プを利用して、触媒劣化度DRに対応する温度範囲T
1、T2を求め、ステップ616にてTCをT1とおく
とともにTHをT2と置く、TC、THは実施例1と同
様、図4に従う触媒床温制御に用いるパラメータであ
る。次いでステップ618に進み、図18のマップを利
用して、触媒劣化度DRに対応する目標HC濃度H1を
演算し、ステップ620で、HTをH1とおく。このH
Tは、実施例1と同様、図5に従うHC濃度制御に用い
るパラメータである。実施例3においても、触媒床温制
御は図4のルーチンに従って実施され、HC量制御は図
5のルーチンに実施される。そして、図4、図5のルー
チンは実施例1にて説明したので、説明を省略する。
Next, at step 614, the temperature range T corresponding to the degree of catalyst deterioration DR is determined using the map shown in FIG.
1, T2 is determined, and in step 616, TC is set to T1 and TH is set to T2. TC and TH are parameters used in the catalyst bed temperature control according to FIG. Next, the routine proceeds to step 618, where the target HC concentration H1 corresponding to the catalyst deterioration degree DR is calculated using the map of FIG. 18, and HT is set to H1 at step 620. This H
T is a parameter used for the HC concentration control according to FIG. 5 as in the first embodiment. Also in the third embodiment, the catalyst bed temperature control is performed according to the routine of FIG. 4, and the HC amount control is performed according to the routine of FIG. Since the routines of FIGS. 4 and 5 have been described in the first embodiment, description thereof will be omitted.

【0024】次に、各実施例に共通な、本発明の作用を
説明する。積算走行距離、または触媒入口−出口温度
差、またはNOx センサによる学習制御等によって、リ
ーンNOx 触媒6が劣化したと判断されたときには、図
5のHC量増大手段を構成するルーチンによって、劣化
の度合に応じて、HC量が増大される。リーンNOx 触
媒6のNOx 浄化率は、触媒が劣化する程低下し、HC
量が多い程増加する。したがって、リーンNOx 触媒6
の劣化が進んでNOx浄化率が図7のaからbへ、bか
らcへと低下しても、HC量が増大されることによっ
て、図7の破線のようにNOx 浄化率が向上される。
Next, the operation of the present invention common to the embodiments will be described. When it is determined that the lean NOx catalyst 6 has deteriorated by the accumulated traveling distance, the catalyst inlet-outlet temperature difference, or the learning control by the NOx sensor, etc., the degree of the deterioration is determined by the routine constituting the HC amount increasing means in FIG. , The amount of HC is increased. The NOx purification rate of the lean NOx catalyst 6 decreases as the catalyst deteriorates,
It increases as the amount increases. Therefore, the lean NOx catalyst 6
Even if the NOx purification rate decreases from a to b in FIG. 7 and from b to c in FIG. 7, the HC amount is increased, so that the NOx purification rate is improved as indicated by the broken line in FIG. .

【0025】上記において、HC量の増加とともに、図
4のルーチンによって、触媒床温が高温側にシフトされ
ると、リーンNOx 触媒6のNOx 浄化率はさらに向上
される。すなわち、リーンNOx 触媒6が劣化して、図
7のaからb、cへとNOx浄化率がピークとなる温度
域が高温側にずれても、それに応じて触媒床温も、冷却
の停止或いは点火時期制御等によって高温側にシフトさ
れるので、リーンNOx 触媒6は常に高いNOx 浄化率
を示す温度域で使用され、長期間にわたって触媒の浄化
性能が有効に利用される。
In the above, when the catalyst bed temperature is shifted to the high temperature side by the routine of FIG. 4 with the increase of the HC amount, the NOx purification rate of the lean NOx catalyst 6 is further improved. That is, even if the lean NOx catalyst 6 deteriorates and the temperature range where the NOx purification rate peaks from a to b and c in FIG. Since the lean NOx catalyst 6 is shifted to a high temperature side by the ignition timing control or the like, the lean NOx catalyst 6 is always used in a temperature range showing a high NOx purification rate, and the purification performance of the catalyst is effectively used for a long period of time.

【0026】[0026]

【発明の効果】本発明によれば、触媒劣化判断手段と
元剤量増大手段を設けたので、触媒劣化判断手段がリー
ンNOx 触媒の劣化が進行したと判断したときには、
元剤量増大手段が還元剤量を増し、リーンNOx 触媒の
NOx 浄化率の低下を最小限にするか、または、NOx
浄化率を向上させることができる。この場合、還元剤
増大手段は触媒劣化が進行したときにのみ還元剤を増大
するので、還元剤経済とNOx 浄化率向上との両立をは
かることができる。
According to the present invention, instead of the catalyst deterioration determining means
When the catalyst deterioration determining means determines that the deterioration of the lean NOx catalyst has progressed, the return amount is increased.
The main agent amount increasing means increases the amount of the reducing agent to minimize the decrease in the NOx purification rate of the lean NOx catalyst, or
The purification rate can be improved. In this case, since the reducing agent amount increasing means increases the reducing agent only when the catalyst deterioration proceeds, it is possible to achieve both the economy of the reducing agent and the improvement of the NOx purification rate.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の内燃機関の排気浄化装置の実施例1の
触媒劣化判断手段を構成するルーチンのフローチャート
である。
FIG. 1 is a flowchart of a routine that constitutes catalyst deterioration determination means of Embodiment 1 of the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine of the present invention.

【図2】図1のルーチンで用いられる排気温度対積算走
行距離マップである。
FIG. 2 is an exhaust temperature vs. integrated travel distance map used in the routine of FIG. 1;

【図3】図1のルーチンで用いられる目標HC濃度対積
算走行距離マップである。
FIG. 3 is a map of a target HC concentration versus an accumulated traveling distance used in the routine of FIG. 1;

【図4】本発明の内燃機関の排気浄化装置の実施例1の
触媒床温変更手段を構成するルーチンのフローチャート
である。
FIG. 4 is a flowchart of a routine that constitutes a catalyst bed temperature changing unit of the first embodiment of the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine of the present invention.

【図5】本発明の内燃機関の排気浄化装置のHC量増大
手段を構成するルーチンのフローチャートである。
FIG. 5 is a flowchart of a routine that constitutes an HC amount increasing means of the exhaust gas purification device for an internal combustion engine of the present invention.

【図6】本発明の内燃機関の排気浄化装置の機器系統図
である。
FIG. 6 is a system diagram of an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention.

【図7】本発明におけるNOx 浄化率対リーンNOx 触
媒床温特性図である。
FIG. 7 is a characteristic diagram of NOx purification rate versus lean NOx catalyst bed temperature in the present invention.

【図8】本発明の内燃機関の排気浄化装置の実施例2の
触媒劣化判断手段を構成するルーチンのフローチャート
である。
FIG. 8 is a flowchart illustrating a routine that constitutes a catalyst deterioration determination unit according to a second embodiment of the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine of the present invention.

【図9】図8のルーチンで用いられる機関負荷Q/N対
機関回転速度NEマップである。
9 is an engine load Q / N vs. engine speed NE map used in the routine of FIG. 8;

【図10】図8のルーチンで用いられる温度補正係数K
対浄化率低下度合Dマップである。
FIG. 10 is a temperature correction coefficient K used in the routine of FIG. 8;
It is a purification rate fall degree D map.

【図11】図8のルーチンで用いられるHC濃度H1対
浄化率低下度合Dマップである。
FIG. 11 is a map of the HC concentration H1 versus the purification rate decrease degree D used in the routine of FIG. 8;

【図12】本発明の内燃機関の排気浄化装置の実施例2
の触媒床温変更手段を構成するルーチンのフローチャー
トである。
FIG. 12 is a second embodiment of the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention.
7 is a flowchart of a routine that constitutes a catalyst bed temperature changing means of the present invention.

【図13】図12のルーチンによる制御に係る排気温度
対点火時期特性図である。
FIG. 13 is a characteristic diagram of the exhaust gas temperature versus the ignition timing according to the control by the routine of FIG. 12;

【図14】本発明の内燃機関の排気浄化装置の実施例3
の触媒劣化判断手段を構成するルーチンのフローチャー
トである。
FIG. 14 is a third embodiment of the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention.
5 is a flowchart of a routine that constitutes catalyst deterioration determining means of the present invention.

【図15】図14のルーチンで用いられる機関負荷Q/
N対機関回転速度NEマップである。
FIG. 15 shows an engine load Q / used in the routine of FIG.
It is an N vs. engine speed NE map.

【図16】図14のルーチンで用いられる触媒劣化度D
R対触媒劣化関数Dマップである。
16 is a catalyst deterioration degree D used in the routine of FIG.
It is an R vs. catalyst deterioration function D map.

【図17】図14のルーチンで用いられる排気温度対触
媒劣化度マップである。
FIG. 17 is an exhaust gas temperature-catalyst deterioration degree map used in the routine of FIG. 14;

【図18】図14のルーチンで用いられる目標HC濃度
対触媒劣化度マップである。
FIG. 18 is a target HC concentration-catalyst deterioration degree map used in the routine of FIG. 14;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 内燃機関 4 排気系 6 リーンNOx 触媒 8 排気温度制御装置 10 ECU 12 HC源 14 HC導入部 16 制御弁 18 バルブ駆動装置 20 排気温度センサ 22 NOx センサ 24 排気温度センサ Reference Signs List 2 internal combustion engine 4 exhaust system 6 lean NOx catalyst 8 exhaust temperature control device 10 ECU 12 HC source 14 HC introduction unit 16 control valve 18 valve drive device 20 exhaust temperature sensor 22 NOx sensor 24 exhaust temperature sensor

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 希薄燃焼可能な内燃機関と、 前記内燃機関の排気系に設けられ、遷移金属あるいは貴
金属を担持せしめたゼオライトからなり、酸化雰囲気
中、還元剤存在下で、NOx を還元する触媒と、 前記触媒の劣化を判断する触媒劣化判断手段と、 前記触媒劣化判断手段が前記触媒が劣化したと判断した
とき前記触媒への還元剤量を増大する還元剤量増大手段
と、 から成る内燃機関の排気浄化装置。
1. A catalyst for reducing NOx in an oxidizing atmosphere in the presence of a reducing agent , comprising: an internal combustion engine capable of lean combustion; and a zeolite provided in an exhaust system of the internal combustion engine and carrying a transition metal or a noble metal. An internal combustion engine comprising: catalyst deterioration determining means for determining deterioration of the catalyst; and reducing agent amount increasing means for increasing the amount of reducing agent to the catalyst when the catalyst deterioration determining means determines that the catalyst has deteriorated. Engine exhaust purification device.
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