JP2913993B2 - NOx purification device - Google Patents

NOx purification device

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JP2913993B2
JP2913993B2 JP9738892A JP9738892A JP2913993B2 JP 2913993 B2 JP2913993 B2 JP 2913993B2 JP 9738892 A JP9738892 A JP 9738892A JP 9738892 A JP9738892 A JP 9738892A JP 2913993 B2 JP2913993 B2 JP 2913993B2
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space velocity
nox
purification rate
catalyst
nox purification
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伸一 竹島
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  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

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、いわゆるリーンNOx
触媒を備えたNOx浄化装置に関し、とくにNOx浄化
率を向上させるためのNOx浄化システムに関する。
The present invention relates to a so-called lean NOx
The present invention relates to a NOx purification device provided with a catalyst, and more particularly to a NOx purification system for improving a NOx purification rate.

【0002】[0002]

【従来の技術】CO2 排出量軽減による地球温暖化防止
と燃費の改善との両方に貢献できる自動車用内燃機関と
して、希薄燃焼可能な内燃機関(ディーゼルエンジンを
含む)の開発が進められており、一部実用化されてい
る。
2. Description of the Related Art Internal combustion engines capable of lean burn (including diesel engines) are being developed as automotive internal combustion engines that can contribute to both prevention of global warming and improvement of fuel efficiency by reducing CO 2 emissions. Some have been put to practical use.

【0003】しかし、リーンバーンエンジンの排気ガス
中では、三元触媒はNOx還元能力をほとんどもたない
ので、空燃比リーンでの燃焼の排気中でのNOxを浄化
できるリーンNOx触媒の開発が望まれている。
However, since the three-way catalyst has almost no NOx reduction ability in the exhaust gas of a lean burn engine, it is desired to develop a lean NOx catalyst capable of purifying NOx in exhaust gas generated by combustion at a lean air-fuel ratio. It is rare.

【0004】このようなリーンNOx触媒の一例とし
て、特開平1−139145号公報は、Cu等の遷移金
属をイオン交換してゼオライトに担持したリーンNOx
触媒を提案している。このゼオライト系リーンNOx触
媒は、酸化雰囲気中(すなわち、空燃比リーンでの燃焼
の排気中)で、HC存在下でNOxを還元する。
As an example of such a lean NOx catalyst, JP-A-1-139145 discloses a lean NOx catalyst in which a transition metal such as Cu is ion-exchanged and supported on zeolite.
A catalyst is proposed. The zeolite-based lean NOx catalyst reduces NOx in the presence of HC in an oxidizing atmosphere (that is, during exhaust from combustion at a lean air-fuel ratio).

【0005】このようなリーンNOx触媒を車両用内燃
機関のNOx浄化装置として利用するためには、リーン
NOx触媒が高NOx浄化率で作動するシステムが開発
される必要がある。
In order to use such a lean NOx catalyst as a NOx purification device for an internal combustion engine for a vehicle, it is necessary to develop a system in which the lean NOx catalyst operates at a high NOx purification rate.

【0006】この意味で、本出願人は、先に、内燃機関
の排気系に複数のリーンNOx触媒を並列に配置し、そ
の上流に、弁からなる空間速度変化手段を設けて、各リ
ーンNOx触媒に流れる排気流量を所定の温度域内にて
一定の周期で増減させ各リーンNOx触媒での排気の空
間速度を所定の温度域内にて一定の周期で増減するNO
x浄化装置を提案した。こうすることによって、空間速
度が高速から低速に変った方のリーンNOx触媒で過渡
的に大幅なNOx浄化率向上が得られ、これを繰り返す
ことによってシステムのNOx浄化率が向上する。
In this sense, the applicant has previously arranged a plurality of lean NOx catalysts in an exhaust system of an internal combustion engine in parallel, and provided a space velocity changing means comprising a valve upstream of the lean NOx catalysts. NO that increases or decreases the exhaust gas flow rate flowing through the catalyst at predetermined intervals within a predetermined temperature range and increases or decreases the exhaust space velocity at each lean NOx catalyst at predetermined intervals within a predetermined temperature range.
x purification device was proposed. By doing so, the lean NOx catalyst whose space velocity changes from high speed to low speed can transiently greatly improve the NOx purification rate, and by repeating this, the NOx purification rate of the system improves.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかし、本発明者の更
なる開発試験において、先願のように所定の温度域内に
て一定の周期で空間速度を増減させても、該所定の温度
域内の高温側部分および低温側部分では、中間部分に比
べて、リーンNOx触媒のNOx浄化率が低下すること
が判明した。
However, in a further development test of the present inventor, even if the space velocity is increased or decreased at a constant cycle within a predetermined temperature range as in the prior application, the temperature within the predetermined temperature range is not increased. It has been found that the NOx purification rate of the lean NOx catalyst is lower in the high temperature side portion and the low temperature side portion than in the intermediate portion.

【0008】本発明の目的は、所定の温度域内にて一定
の周期でリーンNOx触媒での空間速度を変動させてN
Ox浄化率を向上させるNOx浄化装置において、前記
所定の温度域内の高温側部分および低温側部分でのNO
x浄化率の低下を抑制することにある。
It is an object of the present invention to change the space velocity of the lean NOx catalyst at a constant cycle within a predetermined temperature range to obtain N
In the NOx purifying apparatus for improving the Ox purification rate, the NOx in the high-temperature part and the low-temperature part in the predetermined temperature range is reduced.
x It is to suppress the reduction of the purification rate.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明によ
れば、次のNOx浄化装置によって達成される。すなわ
ち、内燃機関の排気系に配置され、排気が酸化雰囲気且
つHC存在下でNOxを還元するリーンNOx触媒と、
該リーンNOx触媒に流入する排気流速を周期的に増減
させる空間速度変化手段と、前記空間速度変化手段によ
る空間速度の増減の周期を排気温度が高いときには短か
くし排気温度が低いときには長くするように、前記空間
速度変化手段を制御する空間速度変化手段制御手段とを
備えたことを特徴とするNOx浄化装置。
According to the present invention, the above object is attained by the following NOx purifying apparatus. That is placed in an exhaust system of an internal combustion engine, the exhaust gas is an oxidizing atmosphere且
A lean NOx catalyst for reducing NOx in the presence of HC
Space velocity changing means for periodically increasing or decreasing the exhaust flow velocity flowing into the lean NOx catalyst ; and increasing or decreasing the space velocity changing cycle by the space velocity changing means when the exhaust temperature is high and increasing the space cycle when the exhaust temperature is low. , NOx purification device characterized by comprising <br/> a space velocity changing means control means for controlling the space velocity changing means.

【0010】[0010]

【作用】発明者による開発試験において、リーンNOx
触媒での排気の空間速度が変化すると、リーンNOx触
媒のNOx浄化率が、一時的に数分間変化し、やがて定
常のNOx浄化率に戻ることが判明した。具体的には、
空間速度が高速から低速に変化したときにNOx浄化率
が一時的に著しく高くなり、低速から高速に変化したと
きにはNOx浄化率の向上はほとんどみられず、場合に
よっては定常のNOx浄化率にくらべて一時的に若干悪
化する。
In the development test by the inventor, lean NOx
It was found that when the space velocity of exhaust gas at the catalyst changed, the NOx purification rate of the lean NOx catalyst temporarily changed for several minutes, and eventually returned to the steady NOx purification rate. In particular,
When the space velocity changes from a high speed to a low speed, the NOx purification rate temporarily increases remarkably. When the space velocity changes from a low speed to a high speed, there is almost no improvement in the NOx purification rate, and in some cases, compared with the steady NOx purification rate. And temporarily worsens slightly.

【0011】ーンNOx触媒の排気流れ割合を変動さ
せると、システムとしてNOx浄化率が向上する。すな
わち、空間速度が高速から低速に変化するとNOx浄化
率が大幅に向上し、空間速度が低速から高速に変化する
NOx浄化率が若干低下するが、NOx浄化率の向上
の効きの方がNOx浄化率低下の効きよりも大きいの
で、全体として、NOx浄化率が向上する。
[0011] varying the exhaust flow rate of rie emissions NOx catalysts, NOx purification rate is improved as the system. Sand <br/> KazuSatoshi, spatial velocity increased from fast changes result is much NOx purification ratio at low speed, spatial speed changes from low speed to high speed
Although the NOx purification rate slightly decreases, the effect of improving the NOx purification rate is greater than the effect of decreasing the NOx purification rate, so that the NOx purification rate improves as a whole.

【0012】このようなNOx浄化率の向上効果は、空
間速度が変化した時点より数分間続くのみであり、それ
を過ぎると定常時のNOx浄化率に戻る。したがって、
周期的に切替えると、NOx浄化率向上が繰返し作り出
され、長時間にわたって、平均して、高いNOx浄化率
を得る。
Such an effect of improving the NOx purification rate lasts only a few minutes from the time when the space velocity changes, and after that, returns to the steady-state NOx purification rate. Therefore,
When switched periodically, an improvement in the NOx purification rate is repeatedly produced, and an average high NOx purification rate is obtained over a long period of time.

【0013】また、発明者による開発試験において、空
間速度を高速から低速に切替えたときのリーンNOx触
媒のNOx浄化率の向上は、排気温が高いときは速やか
に表われ、かつ通常状態への戻りも早く、排気温が低い
ときは緩慢に表われ、かつ通常状態への復帰も遅いこと
が判明した。
In a development test conducted by the inventor, the improvement of the NOx purification rate of the lean NOx catalyst when the space velocity is switched from high to low is promptly exhibited when the exhaust gas temperature is high, and when the exhaust gas temperature is high. It was found that the return was quick, when the exhaust gas temperature was low, it appeared slowly, and the return to the normal state was also slow.

【0014】したがって、排気温高温時に空間速度の変
動サイクルを緩慢にするとHCの生成速度と生成HCの
CO2 、H2 Oへの直接完全酸化が激しくなって、活性
種の保持が難しくなり、空間速度を変動させてもNOx
浄化率向上効果があらわれにくくなる。しかし、本発明
では、排気高温時に空間速度変動サイクルの周期を短か
くするので、HCの保持と利用が適量になりNOx浄化
率向上効果があらわれる。
Therefore, if the fluctuation cycle of the space velocity is made slow at a high exhaust gas temperature, the generation rate of HC and the direct complete oxidation of the generated HC to CO 2 and H 2 O become intense, making it difficult to retain the active species. NOx even when space velocity fluctuates
The effect of improving the purification rate is less likely to appear. However, in the present invention, the period of the space velocity fluctuation cycle is shortened at the time of high exhaust gas temperature, so that the retention and utilization of HC becomes appropriate and the NOx purification rate is improved.

【0015】また、排気温低温時に空間速度の変動サイ
クルを短かくすると、排気温低温時は活性種の生成速度
が遅いのにもかかわらず十分に生成される前に切替わる
ことになるため、活性種量が十分でなく、NOx浄化率
が向上しにくい。しかし、本発明では、排気低温時に空
間速度変動サイクルの周期を長くするので、切替前に十
分な量のHCが生成され、NOx浄化率が向上する。
If the variation cycle of the space velocity is shortened when the exhaust gas temperature is low, the exhaust gas is switched before the active species is sufficiently generated when the exhaust gas temperature is low even though the generation speed of the active species is low. The amount of active species is not sufficient, and it is difficult to improve the NOx purification rate. However, in the present invention, since the cycle of the space velocity fluctuation cycle is lengthened at a low exhaust temperature, a sufficient amount of HC is generated before switching, and the NOx purification rate is improved.

【0016】[0016]

【実施例】以下に、本発明に係るNOx浄化装置の望ま
しい実施例を、図面を参照して説明する。図1におい
て、希薄燃焼可能な内燃機関(ディーゼル機関を含む)
2の排気系4には、並行な複数の通路を有する並行通路
部6が設けられている。並行通路部6は、図示例では、
互いに並列な第1の通路6aおよび第2の通路6bを有
している。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the NOx purifying apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In FIG. 1, an internal combustion engine capable of lean combustion (including a diesel engine)
The second exhaust system 4 is provided with a parallel passage portion 6 having a plurality of parallel passages. In the illustrated example, the parallel passage portion 6
It has a first passage 6a and a second passage 6b which are parallel to each other.

【0017】並行通路部6には複数のリーンNOx触媒
8が並列に設けられている。具体的には第1の通路6a
に第1のリーンNOx触媒8aが設けられており、第2
の通路6bに第2のリーンNOx触媒8bが設けられて
いる。並行通路部6に3個以上の通路が設けられてもよ
く、その場合は通路が2つの群に分けられ、第1の群の
通路に各々第1のリーンNOx触媒が設けられ、第2の
群の通路に各々第2のリーンNOx触媒が設けられるこ
とになる。
In the parallel passage section 6, a plurality of lean NOx catalysts 8 are provided in parallel. Specifically, the first passage 6a
Is provided with a first lean NOx catalyst 8a,
A second lean NOx catalyst 8b is provided in the passage 6b. Three or more passages may be provided in the parallel passage portion 6, in which case the passages are divided into two groups, and a first lean NOx catalyst is provided in each of the first group of passages, and a second lean NOx catalyst is provided. A second lean NOx catalyst will be provided in each of the group passages.

【0018】並行通路部6の複数通路6a、6bの上流
側の分岐部には、空間速度変化手段10が設けられてい
る。この空間速度変化手段10は、第1のリーンNOx
触媒8aにおける排気流速と第2のリーンNOx触媒8
bにおける排気流速を、一方8aが高速のとき他方8b
が低速となり前記一方8aが低速に変ったとき前記他方
8bが高速に変るように、交互に、かつ周期的に、増減
させる弁からなる。
Space velocity changing means 10 is provided at a branch portion of the parallel passage portion 6 on the upstream side of the plurality of passages 6a and 6b. This space velocity changing means 10 is provided with a first lean NOx
Exhaust Velocity at Catalyst 8a and Second Lean NOx Catalyst 8
b, when one 8a is high speed, the other 8b
Are alternately and periodically increased and decreased so that the one 8a changes to a low speed and the other 8b changes to a high speed when the one 8a changes to a low speed.

【0019】たとえば、図1において、空間速度変化手
段10は、弁体10aと弁体10aを周期的に上下に動
かすアクチュエータ10bとから成る。弁体10aは、
通路6a、6bを完全に閉塞することはなく、機関運転
中には常時何れの通路6a、6bにも排気ガスが流れて
おり、通路6a、6bに流れる排気流量を増減させる。
ただし、空間速度の変動は、排気温が所定温度域(たと
えば330℃〜470℃)内にあるときにだけ行われ、
それを外れると空間速度を変動させても後述のNOx浄
化率向上効果があらわれにくくなるので、変動させな
い。
For example, in FIG. 1, the space velocity changing means 10 comprises a valve element 10a and an actuator 10b for moving the valve element 10a up and down periodically. The valve element 10a is
The passages 6a and 6b are not completely closed, and the exhaust gas always flows through the passages 6a and 6b during the operation of the engine, so that the flow rate of the exhaust gas flowing through the passages 6a and 6b is increased or decreased.
However, the fluctuation of the space velocity is performed only when the exhaust gas temperature is within a predetermined temperature range (for example, 330 ° C. to 470 ° C.)
If it deviates from that, even if the space velocity is changed, the effect of improving the NOx purification rate, which will be described later, is unlikely to appear, so that it is not changed.

【0020】図2、図3は、空間速度変化手段10によ
る、第1のリーンNOx触媒8aまたは第2のリーンN
Ox触媒8bの流速の変化のパターンを示す。ただし、
内燃機関から排出される排気流量を一定としてある。図
2、図3に示すように、各触媒8a、8bにて、大流速
と小流速とを交互に周期的に繰り返す。たとえば、一方
のリーンNOx触媒8aにa%の排気が流れているとき
は、他方のリーンNOx触媒8bは(100−a)%の
排気が流れており、前記一方のリーンNOx触媒8aの
流量が(100−a)%に変わると前記他方のリーンN
Ox触媒8bの流量はa%に変わるといった具合であ
る。
FIGS. 2 and 3 show the first lean NOx catalyst 8a or the second lean N
6 shows a pattern of a change in the flow rate of the Ox catalyst 8b. However,
The flow rate of exhaust gas discharged from the internal combustion engine is fixed. As shown in FIGS. 2 and 3, the large flow rate and the small flow rate are alternately and periodically repeated in each of the catalysts 8a and 8b. For example, when a% of exhaust gas flows through one lean NOx catalyst 8a, (100-a)% of exhaust gas flows through the other lean NOx catalyst 8b, and the flow rate of the one lean NOx catalyst 8a decreases. (100-a)%, the other lean N
For example, the flow rate of the Ox catalyst 8b changes to a%.

【0021】また、図2、図3に示すように、所定温度
域内の高温側部分では、空間速度変動サイクルの周期を
短かくし、たとえば30秒〜1分程度とし、所定温度域
内の低温側部分では、空間速度変動サイクルの周期を長
くし、たとえば1分〜2分程度とする。
As shown in FIGS. 2 and 3, at the high temperature side within the predetermined temperature range, the cycle of the space velocity fluctuation cycle is shortened, for example, to about 30 seconds to 1 minute, and at the low temperature side within the predetermined temperature range. Here, the period of the space velocity fluctuation cycle is lengthened, for example, to about 1 minute to 2 minutes.

【0022】また、図2、図3に示すように、所定温度
域内の高温側部分では、変動差量を大にし、たとえば流
量を95%と5%との間に大きく振るようにし、所定温
度域内の低温側部分では、変動差量を小にし、たとえば
60%と40%との間に小さく振るようにする。
As shown in FIGS. 2 and 3, in the high-temperature side portion within the predetermined temperature range, the fluctuation difference is increased, for example, the flow rate is largely changed between 95% and 5%. In the low temperature side portion in the region, the fluctuation difference amount is made small, for example, the fluctuation difference is made small between 60% and 40%.

【0023】上記のような空間速度変動パターンが得ら
れるように、空間速度変化手段10は、電子制御装置
(ECU)12からの指令によって制御される。ECU
12はマイクロコンピュータからなり、インプットイン
タフェース、アウトプットインタフェース、読み出し専
用記憶要素であるリードオンリメモリ(ROM)、一時
記憶用の記憶要素であるランダムアクセスメモリ(RA
M)、演算を実行するセントラルプロセッサユニット
(CPU)を有する。
The space velocity changing means 10 is controlled by a command from an electronic control unit (ECU) 12 so as to obtain the above space velocity fluctuation pattern. ECU
A microcomputer 12 includes an input interface, an output interface, a read-only memory (ROM) as a read-only storage element, and a random access memory (RA) as a storage element for temporary storage.
M), and has a central processor unit (CPU) for executing operations.

【0024】ECU12の入力インタフェースには、エ
ンジン負荷センサ14、エンジン回転速度センサ16、
また、必要に応じて排気温センサ18の出力が入力され
る。ただし、入力値がアナログ信号である場合は、アナ
ログ/ディジタル変換器でディジタル信号にされて入力
される。
The input interface of the ECU 12 includes an engine load sensor 14, an engine rotational speed sensor 16,
Further, the output of the exhaust gas temperature sensor 18 is input as needed. However, when the input value is an analog signal, it is converted into a digital signal by an analog / digital converter and input.

【0025】ECU12のROMには、空間速度変化手
段制御手段である図4の制御ルーチンおよび図5〜図7
のマップが格納されており、CPUに読み出されて演算
が実行される。図4の制御ルーチンは所定時間間隔△T
毎に割込みされる。図4において、ステップ102で、
エンジン負荷センサ14の出力であるエンジン負荷P
M、エンジン回転速度センサ16の出力であるエンジン
回転速度NEが読込まれる。続いて、ステップ104に
進み、図5のマップを用いて、現在の機関運転状態が空
間速度の変動制御を行う領域にあるか否かを判定し、あ
ればステップ106に進み、なければそのままリンドス
テップに進む。高PM、高NEのときは高排気温であ
り、低PM、低NEのときは低排気温であるが、排気温
が所定域を外れたときは、空間速度を変動させてもNO
x浄化率が向上しにくいので、排気温が所定域内にある
ときのみステップ106に進んで空間速度を変動させ
る。
The ROM of the ECU 12 stores the control routine of FIG.
Is stored and read out by the CPU to execute the calculation. The control routine of FIG.
Interrupted every time. In FIG. 4, in step 102,
The engine load P which is the output of the engine load sensor 14
M, the engine speed NE which is the output of the engine speed sensor 16 is read. Subsequently, the routine proceeds to step 104, where it is determined whether or not the current engine operating state is in an area where the space velocity fluctuation control is performed using the map of FIG. Proceed to step. The exhaust temperature is high when the PM is high and NE is high, and the exhaust temperature is low when the PM and NE are low. However, when the exhaust temperature is out of the predetermined range, NO is obtained even when the space velocity is changed.
Since it is difficult to improve the x purification rate, the process proceeds to step 106 only when the exhaust gas temperature is within the predetermined range to change the space velocity.

【0026】ステップ106では、前回の空間速度変動
サイクルが1サイクル終了したか否かを判定する。すな
わち、前回の空間速度変動開始からカウントされ始めた
時間Tが、前回の空間速度変動の周期Sを越えたか否か
を判定する。TがSを越えていなければステップ114
に進んでさらに時間を、1回の割込みあたり△Tづつカ
ウントアップしていき、Sを越えたなら前回サイクルが
終了したので、ステップ108に進み、今回サイクル用
にTを0とおいてクリアする。
In step 106, it is determined whether or not the previous space velocity fluctuation cycle has completed one cycle. That is, it is determined whether or not the time T counted from the start of the previous space velocity fluctuation has exceeded the cycle S of the previous space velocity fluctuation. If T does not exceed S, step 114
Then, the time is further counted up by ΔT per one interruption. If the time exceeds S, the previous cycle has been completed, so the routine proceeds to step 108, where T is cleared to 0 for the current cycle.

【0027】ステップ108からステップ110に進
み、図6のマップを用いて、現在のエンジン負荷、エン
ジン回転速度に応じた、空間速度変動の周期Sを求め
る。図6のマップに示すように、空間速度変動領域内に
おいて、高エンジン負荷、高エンジン回転速度程、すな
わち高排気温程、空間速度変動サイクルSは短かく設定
してあり、低エンジン負荷、低エンジン回転速度程、す
なわち低排気温程、空間速度変動サイクルSは長く設定
してある。
The process proceeds from step 108 to step 110, in which a space speed fluctuation period S corresponding to the current engine load and engine speed is obtained using the map shown in FIG. As shown in the map of FIG. 6, in the space speed fluctuation region, the higher the engine load and the higher the engine rotation speed, that is, the higher the exhaust gas temperature and the space speed fluctuation cycle S are set shorter, the lower the engine load and the lower the engine speed. The space speed fluctuation cycle S is set longer as the engine speed increases, that is, as the exhaust gas temperature decreases.

【0028】また、ステップ110においては、図7の
マップを用いて、現在のエンジン負荷、エンジン回転速
度に応じた、空間速度変動量Dを求める。図7のマップ
に示すように、空間速度変動領域内において、高エンジ
ン負荷、高エンジン回転速度程、すなわち高排気温程、
空間速度変動量Dは大きく設定してあり、低エンジン負
荷、低エンジン回転速度程、すなわち低排気温程、空間
速度変動量Dは小さく設定してある。
In step 110, the space velocity fluctuation amount D corresponding to the current engine load and engine speed is obtained using the map shown in FIG. As shown in the map of FIG. 7, in the space velocity fluctuation region, the higher the engine load and the higher the engine rotation speed, that is, the higher the exhaust gas temperature,
The space velocity fluctuation amount D is set large, and the lower the engine load and the lower the engine rotation speed, that is, the lower the exhaust gas temperature, the smaller the space velocity fluctuation amount D is set.

【0029】続いて、ステップ112に進み、空間速度
変化手段10(弁10aおよびアクチュエータ10b)
をONにして、ステップ110で求めたS、Dに従って
空間速度の1サイクル分の変動を実行する。ステップ1
12からはエンドステップに進む。続くルーチンへの割
込みにおいては、前回の1サイクル分の空間速度の変動
が終了する迄、ステップ106からステップ114を経
由してエンドすることを続け、前回の1サイクル分の変
動が終了すると、ステップ108、110、112へと
進んで、再び空間速度の変動を開始する。以下、これを
繰返す。
Then, the process proceeds to a step 112, wherein the space velocity changing means 10 (the valve 10a and the actuator 10b)
Is turned on, and the variation of the space velocity for one cycle is executed in accordance with S and D obtained in step 110. Step 1
From 12 the process proceeds to the end step. In the interruption to the subsequent routine, the process continues from step 106 through step 114 until the change in the space velocity for the previous cycle is completed. The process proceeds to 108, 110, and 112, and the fluctuation of the space velocity is started again. Hereinafter, this is repeated.

【0030】つぎに、上記実施例の作用を説明する。発
明者により、図8に示すように、リーンNOx触媒8に
おける排気の空間速度に変化があると、この変化の直後
数分間にわたって、NOx浄化率に変化が生じることが
見い出された。
Next, the operation of the above embodiment will be described. As shown in FIG. 8, the inventor has found that when the space velocity of the exhaust gas in the lean NOx catalyst 8 changes, the NOx purification rate changes for several minutes immediately after the change.

【0031】さらに詳しくは、リーンNOx触媒8にお
ける空間速度が高速から低速に変化したときは、NOx
浄化率が定常時のNOx浄化率に比べて過渡的に著しく
向上し、したがってNOx濃度は減少する。逆に、リー
ンNOx触媒8における空間速度が低速から高速に変化
したときは、NOx浄化率が定常時のNOx浄化率に比
べてほとんど向上せず、場合によっては少量悪化する。
More specifically, when the space velocity in the lean NOx catalyst 8 changes from high to low, the NOx
The purification rate is remarkably transiently improved as compared with the steady-state NOx purification rate, and thus the NOx concentration decreases. Conversely, when the space velocity in the lean NOx catalyst 8 changes from a low speed to a high speed, the NOx purification rate hardly increases as compared with the steady-state NOx purification rate, and in some cases, deteriorates by a small amount.

【0032】このような現象を生じる理由は次のように
推定される。高速から低速に変化したときにNOx浄化
率が向上するのは、高速時には排気ガスが触媒細孔表面
に十分に接触せずに吹抜けるので、リーンNOx触媒上
のNOx浄化のための活性点が余り消費されずに残り、
活性点の数が増える。しかし、低速に切替わると、排気
ガスが触媒細孔表面に十分に接触し、高速のときに増え
た活性点を消費する。したがって、一時的にNOx浄化
率が向上するが、貯えていた活性点を消費し尽くすと、
定常時のNOx浄化率に戻る。ただし、低速から高速に
変っても、低速では活性点は増えないので、高速切替え
直後にNOx浄化率だ増えることはなく逆に若干低下す
る。したがって、高速に切替え直後には、排気温、触媒
床温は増えるが、昇温過程によるNOx浄化率向上が空
間速度が高くなる過渡的NOx浄化率低下を上まわる時
点までは、NOx浄化率が若干低下する。
The reason why such a phenomenon occurs is presumed as follows. The reason why the NOx purification rate is improved when changing from high speed to low speed is that at the high speed, the exhaust gas flows through without contacting the catalyst pore surface sufficiently, so that the active point for NOx purification on the lean NOx catalyst increases. It remains without being consumed too much,
The number of active points increases. However, when the speed is switched to a low speed, the exhaust gas sufficiently contacts the surface of the catalyst pores, and the increased active points are consumed at a high speed. Therefore, the NOx purification rate is temporarily improved, but when the stored active points are exhausted,
It returns to the normal NOx purification rate. However, even if the speed changes from a low speed to a high speed, the active point does not increase at the low speed, so that the NOx purification rate does not increase immediately after the high speed switching but slightly decreases. Therefore, immediately after switching to the high speed, the exhaust gas temperature and the catalyst bed temperature increase, but the NOx purification rate does not increase until the improvement of the NOx purification rate by the temperature raising process exceeds the transient NOx purification rate decrease at which the space velocity increases. Slightly lower.

【0033】上記本発明実施例装置では、第1のリーン
NOx触媒8aと第2のリーンNOx触媒8bでの排気
の空間速度が周期的に変動されるので、空間速度が高速
から低速に変った方のリーンNOx触媒で大幅なNOx
浄化率向上が得られ、全体システムとしてのNOx浄化
率も向上される。
In the above embodiment of the present invention, since the space velocity of the exhaust gas in the first lean NOx catalyst 8a and the second lean NOx catalyst 8b is periodically changed, the space velocity changes from high to low. Large NOx with one lean NOx catalyst
The purification rate is improved, and the NOx purification rate of the entire system is also improved.

【0034】たとえば、第1のリーンNOx触媒8aに
0.8、第2のリーンNOx触媒8bに0.2の割合で
流れていた状態が、第1のリーンNOx触媒8aに0.
2、第2のリーンNOx触媒8bに0.8の割合で流れ
る状態に変ったとする。この場合、第1のリーンNOx
触媒8aでは高速から低速に変わるので大幅なNOx浄
化率向上、たとえば定常時のNOx浄化率45%に比べ
て一時的に85%のNOx浄化率に変ったとすると、全
体システムへの効きは(85%−45%)×0.2=8
%のNOx浄化率向上となる。一方、第2のリーンNO
x触媒8bでは低速から高速に変わるので、若干のNO
x浄化率低下、たとえば定常時のNOx浄化率45%に
比べて一時的に42%の浄化率に変ったとすると、全体
システムへの効きは(42%−45%)×0.8=−
2.4%となる。したがって、全体システムとしては、
8%−2.4%=5.6%ものNOx浄化率向上が見ら
れることになる。
For example, the state where 0.8 flows through the first lean NOx catalyst 8a and 0.2 flows through the second lean NOx catalyst 8b is reduced to 0.2% through the first lean NOx catalyst 8a.
2. It is assumed that the state changes to a state of flowing to the second lean NOx catalyst 8b at a ratio of 0.8. In this case, the first lean NOx
Since the catalyst 8a changes from a high speed to a low speed, the NOx purification rate is greatly improved. For example, if the NOx purification rate temporarily changes to 85% compared to 45% in the steady state, the effect on the entire system is (85). % −45%) × 0.2 = 8
% NOx purification rate. On the other hand, the second lean NO
Since the x catalyst 8b changes from a low speed to a high speed, a slight NO
Assuming that the x purification rate is lowered, for example, the purification rate is temporarily changed to 42% compared to the steady-state NOx purification rate of 45%, the effect on the entire system is (42% −45%) × 0.8 = −.
2.4%. Therefore, as a whole system,
8% -2.4% = 5.6% NOx purification rate improvement can be seen.

【0035】しかし、上記のようなNOx浄化率向上
は、空間速度を温度の変化にかかわらず一定とした場合
には、所定温度域の中央部分、たとえば図5において空
間速度変動制御を行う領域の中央部分においては得られ
るが、上記領域内の高温側部分および低温側部分では、
NOx浄化率向上効果が低下することがわかってきた。
However, when the space velocity is kept constant regardless of a change in the temperature, the improvement in the NOx purification rate as described above can be achieved in the central part of the predetermined temperature range, for example, in the area where the space velocity fluctuation control is performed in FIG. Although it is obtained in the central part, in the high temperature side part and the low temperature side part in the above-mentioned region,
It has been found that the NOx purification rate improving effect decreases.

【0036】この理由は、次のように推定される。すな
わち、空間速度を高速から低速に変えてからの活性種の
量と時間経過tとの関係は図9に示すようになってい
る。高温側では、特性Aのように速やかに活性種が生成
されて速やかに消費されるが、低温側では、特性Bのよ
うに活性種の生成が遅く消費も遅い。排気温が中間温の
ときの特性はCのようになり、これに合せて空間速度変
動の周期t0 を設定すると、排気温が高温のときは、活
性種の保持が難しく消費されて保持量が低下したところ
で空間速度変動を行わせることになるので、高いNOx
浄化率を得ることが難しい。また、排気温が低温のとき
は、活性種が生成する途中の過程で、十分に活性種がで
きていない段階で空間速度を切替えて変動させるので、
活性種量が少なく、やはり十分なNOx浄化率の向上が
得られない。
The reason is presumed as follows. That is, the relationship between the amount of the active species after changing the space velocity from the high speed to the low speed and the elapsed time t is as shown in FIG. On the high temperature side, active species are generated and consumed promptly as in characteristic A, but on the low temperature side, active species are generated and consumed slowly as in characteristic B. When the exhaust gas temperature is intermediate temperature, the characteristics are as shown in C. When the space velocity fluctuation period t 0 is set in accordance with this, when the exhaust gas temperature is high, it is difficult to retain the active species, and it is consumed and the amount of retained Space velocity fluctuation is performed when the NOx decreases, so that high NOx
It is difficult to obtain a purification rate. Also, when the exhaust gas temperature is low, the space velocity is switched and fluctuated at a stage where active species are not sufficiently generated during the process of generating active species,
Since the amount of active species is small, a sufficient improvement in the NOx purification rate cannot be obtained.

【0037】しかし、本発明では、空間速度変動の周期
は一定(t0 )ではなく、排気高温時には周期を図5に
おいて左側にずらして、排気高温時の活性種量のピーク
点に近づけ、排気低温時には周期を図5において右側に
ずらして、排気低温時の活性種量のピーク点に近づける
ように制御するので、排気高温時にも、排気低温時に
も、十分な量の活性種量を利用でき、空間速度変動によ
るNOx浄化率向上効果が高く維持される。
However, in the present invention, the period of the space velocity fluctuation is not constant (t 0 ), and the period is shifted to the left in FIG. When the temperature is low, the cycle is shifted to the right in FIG. 5 so as to be controlled so as to approach the peak point of the amount of active species at the time of low temperature of the exhaust gas. In addition, the effect of improving the NOx purification rate due to the space velocity fluctuation is kept high.

【0038】[0038]

【発明の効果】本発明によれば、内燃機関の排気系に配
置され排気が酸化雰囲気且つHC存在下でNOxを還元
するリーンNOx触媒と、リーンNOx触媒に流入する
排気流速を周期的に増減させる空間速度変化手段と、空
間速度変化手段による空間速度の増減の周期を排気温度
が高いときには短かくし排気温度が低いときには長くす
るように空間速度変化手段を制御する空間速度変化手段
制御手段とを備えたので、低温時にも高温時にも、空間
速度変動による過渡的NOx浄化率向上効果が高く得ら
れ、比較的広い温度範囲において、高い過渡的NOx浄
化率向上を得ることができる。
According to the present invention, there is provided an exhaust system for an internal combustion engine.
NOx is reduced in an oxidizing atmosphere and in the presence of HC
Lean NOx catalyst and flowing into the lean NOx catalyst
A space velocity changing means for periodically increasing and decreasing the exhaust flow velocity, and
Exhaust gas temperature
Shorter when the exhaust gas temperature is high and longer when the exhaust temperature is low.
Space velocity changing means to control space velocity changing means
Since the control means is provided, the effect of improving the transient NOx purification rate due to the space velocity fluctuation can be obtained at high and low temperatures, and a high transient NOx purification rate can be obtained over a relatively wide temperature range. .

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

【図1】本発明の一実施例に係るNOx浄化装置の系統
図である。
FIG. 1 is a system diagram of a NOx purification device according to one embodiment of the present invention.

【図2】図1のNOx浄化装置の各リーンNOx触媒に
おける排気高温時の空間速度変動パターン図である。
FIG. 2 is a space velocity fluctuation pattern diagram at the time of high exhaust temperature in each lean NOx catalyst of the NOx purification device of FIG.

【図3】図1のNOx浄化装置の各リーンNOx触媒に
おける排気低温時の空間速度変動パターン図である。
FIG. 3 is a space velocity fluctuation pattern diagram at a low exhaust gas temperature in each lean NOx catalyst of the NOx purification device of FIG. 1;

【図4】図1のNOx浄化装置の空間速度変化手段制御
手段の制御ルーチンのフローチャートである。
FIG. 4 is a flowchart of a control routine of a space velocity changing means control means of the NOx purification device of FIG. 1;

【図5】図4の制御ルーチンで用いられる、エンジン負
荷およびエンジン回転速度から空間速度変動制御を行う
領域を求めるマップ図である。
FIG. 5 is a map diagram for obtaining a region in which space velocity fluctuation control is performed based on an engine load and an engine rotation speed, which is used in the control routine of FIG. 4;

【図6】図4の制御ルーチンで用いられる、エンジン負
荷およびエンジン回転速度から空間速度変動の周期を求
めるマップ図である。
FIG. 6 is a map diagram for calculating a period of space velocity fluctuation from an engine load and an engine rotation speed, which is used in the control routine of FIG. 4;

【図7】図4の制御ルーチンで用いられる、エンジン負
荷およびエンジン回転速度から空間速度変動量を求める
マップである。
FIG. 7 is a map used in the control routine of FIG. 4 to obtain a space velocity fluctuation amount from an engine load and an engine rotation speed.

【図8】図1のNOx浄化装置における、空間速度変化
時の、NOx濃度、温度対時間特性図である。
FIG. 8 is a graph showing NOx concentration and temperature versus time when the space velocity changes in the NOx purification device of FIG. 1;

【図9】リーンNOx触媒の空間速度変化時の、活性種
量対時間特性図である。
FIG. 9 is a graph showing the amount of active species versus time when the space velocity of the lean NOx catalyst changes.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 内燃機関 4 排気系 6 並行通路部 6a 第1の通路 6b 第2の通路 8 リーンNOx触媒 8a 第1のリーンNOx触媒 8b 第2のリーンNOx触媒 10 空間速度変化手段 10a 弁体 10b アクチュエータ 12 ECU 14 エンジン負荷センサ 16 エンジン回転速度センサ 18 排気温センサ Reference Signs List 2 internal combustion engine 4 exhaust system 6 parallel passage 6a first passage 6b second passage 8 lean NOx catalyst 8a first lean NOx catalyst 8b second lean NOx catalyst 10 space velocity changing means 10a valve body 10b actuator 12 ECU 14 engine load sensor 16 engine speed sensor 18 exhaust temperature sensor

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 内燃機関の排気系に配置され、排気が酸
化雰囲気且つHC存在下でNOxを還元するリーンNO
x触媒と、該リーンNOx触媒に流入する排気流速を 周期的に増減
させる空間速度変化手段と、 前記空間速度変化手段による空間速度の増減の周期を排
温度が高いときには短かくし排気温度が低いときには
長くするように、前記空間速度変化手段を制御する空間
速度変化手段制御手段とを備えたことを特徴とするNO
x浄化装置。
1. A is placed in an exhaust system of an internal combustion engine, the exhaust acid
NO to reduce NOx in oxidizing atmosphere and in the presence of HC
an x catalyst, a space velocity changing means for periodically increasing and decreasing the exhaust flow velocity flowing into the lean NOx catalyst , and a space velocity changing cycle by the space velocity changing means is shortened when the exhaust temperature is high, and is decreased when the exhaust temperature is low. as long, NO, characterized in that a space velocity changing means control means for controlling the space velocity changing means
x purification device.
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