JP3485076B2 - Exhaust gas purification device for internal combustion engine - Google Patents

Exhaust gas purification device for internal combustion engine

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JP3485076B2
JP3485076B2 JP2000223054A JP2000223054A JP3485076B2 JP 3485076 B2 JP3485076 B2 JP 3485076B2 JP 2000223054 A JP2000223054 A JP 2000223054A JP 2000223054 A JP2000223054 A JP 2000223054A JP 3485076 B2 JP3485076 B2 JP 3485076B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、希薄燃焼可能な内
燃機関から排出される排気ガス中の有害成分を浄化する
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 purification device for an internal combustion engine, which purifies harmful components in exhaust gas discharged from the internal combustion engine capable of lean burn.

【0002】[0002]

【従来の技術】希薄燃焼可能な内燃機関から排出される
排気ガスからNOx を浄化する排気浄化装置として、吸
蔵還元型NOx触媒などのNOx触媒がある。NOx 触媒
は、発生してしまったNOx を大気に放出する前に浄化
するものであり、流入排気ガスの空燃比がリーン(即
ち、酸素過剰雰囲気下)のときにNOx を吸収し、流入
排気ガスの酸素濃度が低下したときに吸収したNOx を
放出するものである。また、燃料には硫黄(S)が含ま
れており、燃料中の硫黄が燃焼するとSO2 やSO 3
どの硫黄酸化物(SOx )が発生し、NOx 触媒は排気
ガス中のこれらSOx も吸収する。このようにNOx 触
媒のSOx 吸収メカニズムはNOx 吸収メカニズムとほ
ぼ同じであると考えられる。
2. Description of the Related Art Emission from an internal combustion engine capable of lean combustion
As an exhaust gas purification device that purifies NOx from exhaust gas,
There are NOx catalysts such as a NOx reduction catalyst. NOx catalyst
Cleans the generated NOx before releasing it to the atmosphere
And the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean (immediately
When it is in an oxygen excess atmosphere), it absorbs NOx and flows in.
NOx absorbed when the oxygen concentration of the exhaust gas decreases
To release. Also, the fuel contains sulfur (S)
And when the sulfur in the fuel burns, SO2 And SO 3 Na
Which sulfur oxide (SOx) is generated and NOx catalyst is exhausted
It also absorbs these SOx in the gas. Touch NOx like this
The SOx absorption mechanism of the medium is almost the same as the NOx absorption mechanism.
It is considered to be almost the same.

【0003】例えば、吸蔵還元型NOx触媒は、流入排
気ガスの空燃比がリーンのときはNOx(SOx )を吸
収し、流入排気ガスの酸素濃度が低下すると吸収したN
Ox(SOx)を放出し、N2(S02)に還元する触媒で
ある。
For example, the NOx storage reduction catalyst absorbs NOx (SOx) when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean and absorbs Nx when the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas decreases.
It is a catalyst that releases Ox (SOx) and reduces it to N 2 (S0 2 ).

【0004】この吸蔵還元型NOx 触媒を内燃機関の排
気浄化に用いる場合、内燃機関では通常運転時の排気ガ
スの空燃比がリーンであるため、排気ガス中のNOxが
NOx触媒に吸収されることになる。しかしながら、リ
ーン空燃比の排気ガスをNOx触媒に供給し続けると、
NOx 触媒のNOx 吸収能力が飽和に達し、それ以上、
NOx を吸収できなくなり、NOx をリークすることと
なる。そこで、吸蔵還元型NOx 触媒では、NOx 吸収
能力が飽和する前に所定のタイミングで排気通路に還元
剤として、例えば燃料(HC成分)を添加して流入排気
ガス空燃比をリッチにすることによって酸素濃度を極度
に低下させ、NOx 触媒に吸収されているNOxを放出
してN2に還元し、NOx 触媒のNOx 吸収能力を回復
させる必要がある。
When this NOx storage reduction catalyst is used for exhaust gas purification of an internal combustion engine, the NOx in the exhaust gas is absorbed by the NOx catalyst because the air-fuel ratio of the exhaust gas during normal operation is lean in the internal combustion engine. become. However, if the exhaust gas with a lean air-fuel ratio is continuously supplied to the NOx catalyst,
When the NOx absorption capacity of the NOx catalyst reaches saturation, and beyond that,
NOx cannot be absorbed and NOx is leaked. Therefore, in the NOx storage reduction catalyst, a fuel (HC component), for example, is added to the exhaust passage as a reducing agent at a predetermined timing before the NOx absorption capacity is saturated to make the inflow exhaust gas air-fuel ratio rich. It is necessary to extremely reduce the concentration and release the NOx absorbed by the NOx catalyst to reduce it to N 2 to restore the NOx absorbing ability of the NOx catalyst.

【0005】そこで、従来は予め適合された最適なパタ
ーンとなるように、NOx(SOx)吸収能力が飽和状態
となる時期(燃料添加可のタイミング)や添加燃料量を
運転時間や回転速度等の運転状態に関連付けて設定して
おき、前記パターンに基づき運転状態に応じて排気ガス
中に定められた添加量の燃料を定められた時期に添加し
ていた。
Therefore, conventionally, the time when the NOx (SOx) absorption capacity becomes saturated (timing at which fuel can be added), the amount of added fuel, and the operating time, rotational speed, etc. are set so that the optimum pattern is obtained in advance. The fuel is set in advance in association with the operating state, and the addition amount of the fuel added in the exhaust gas according to the operating state based on the pattern is added at a predetermined time.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところで、予め適合し
た最適なパターンで設定値に基づき燃料添加を実施して
も、システムの各種ばらつきや機器の劣化などが原因で
燃料の添加量や添加時期に誤差が生じ、燃料の添加が必
ずしも最適なパターンではなくなる場合がある。また、
NOx 触媒のNOx(SOx)吸収能力は、触媒の活性温
度や触媒の経年劣化により変化する。従って、外気によ
り触媒が冷やされたり、触媒が劣化した場合、触媒の吸
収能力が低下し、触媒の吸収能力に多少のばらつきが生
じる。
By the way, even if the fuel addition is carried out based on the set value in the optimum pattern adapted in advance, the amount of the fuel added and the timing of the addition may be changed due to various system variations and equipment deterioration. An error may occur and the addition of fuel may not always be the optimum pattern. Also,
The NOx (SOx) absorption capacity of the NOx catalyst changes depending on the activation temperature of the catalyst and the aged deterioration of the catalyst. Therefore, when the catalyst is cooled by the outside air or the catalyst is deteriorated, the absorption capacity of the catalyst is lowered, and the absorption capacity of the catalyst is slightly varied.

【0007】このように、設定値に基づく添加量や添加
時期を実施しても、実際には最適な添加量及び時期とは
異なって実施される場合があり、この場合にはNOx
(SOx)の吸収・放出が精度良く行われない。
As described above, even if the addition amount and the addition timing based on the set value are performed, the actual addition may be different from the optimum addition amount and timing, and in this case, NOx is added.
Absorption and release of (SOx) is not performed accurately.

【0008】以上から本発明は、前記問題点に鑑みなさ
れたものであり、NOx 触媒に排気経路から還元剤添加
を実施し吸蔵NOx の還元、被毒SOx の回復を実施す
るシステムにおいて、システムの各種ばらつき等の発生
に影響されないで、最適な還元剤添加を実施する内燃機
関の排気浄化装置を提供することを技術的課題とする。
From the above, the present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and in the system for reducing the stored NOx and recovering the poisoned SOx by adding the reducing agent to the NOx catalyst from the exhaust passage. It is a technical object to provide an exhaust gas purification device for an internal combustion engine that performs optimal addition of a reducing agent without being affected by the occurrence of various variations and the like.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】前記課題を達成するため
に、本発明の内燃機関の排気浄化装置は、以下の手段を
採用した。すなわち、本発明の内燃機関の排気浄化装置
は、希薄燃焼可能な多気筒内燃機関の排気通路に設けら
れたNOx 触媒と、該NOx 触媒の上流の前記排気通路
に設けられた還元剤添加手段と、車両の運転状態におけ
る実際の空燃比と、前記内燃機関への吸入空気量と、前
記NOx 触媒に流入する排気ガスの温度である触媒入り
ガス温度と、から前記還元剤添加手段が添加する添加還
元剤量を算出する添加量算出手段と、前記還元剤添加手
段から前記添加還元剤量の還元剤を前記NOx 触媒に添
加する際、空燃比が還元剤添加直前のリーン状態から還
元剤添加後に最高にリッチ状態となるまでの変位量であ
るリッチ深さを算出する深さ算出手段と、前記還元剤添
加後に最高にリッチ状態となった値から空燃比がリーン
状態へ変化して前記変位量に所定割合を乗じた値のリー
ン状態となるまでに要する時間を算出する時間算出手段
と、前記深さ算出手段により算出されたリッチ深さと前
記時間算出手段により算出された時間と、から前記添加
還元剤量を補正して次回の添加還元剤量を算出する添加
量補正手段と、前記還元剤添加から次回に還元剤を添加
するまでの還元剤添加間隔を、前記深さ算出手段で求め
たリッチ深さに基づいて算出する間隔算出手段と、前記
添加量補正手段により補正された次回の添加還元剤量と
前記間隔算出手段により算出された次回の還元剤添加間
隔とに基づいて次回の還元剤添加を制御する制御手段
と、を備えたこと特徴とする。
In order to achieve the above object, the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine of the present invention employs the following means. That is, the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine of the present invention comprises a NOx catalyst provided in the exhaust passage of a multi-cylinder internal combustion engine capable of lean combustion, and a reducing agent addition means provided in the exhaust passage upstream of the NOx catalyst. An addition that the reducing agent adding means adds from the actual air-fuel ratio in the operating state of the vehicle, the intake air amount to the internal combustion engine, and the catalyst-containing gas temperature that is the temperature of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst. When adding the reducing agent of the added reducing agent amount from the reducing agent adding means to the reducing amount calculating means for calculating the reducing agent amount to the NOx catalyst, the air-fuel ratio changes from the lean state immediately before the reducing agent addition to the reducing agent addition. Depth calculation means for calculating the rich depth which is the displacement amount until the maximum rich state, and the displacement amount by changing the air-fuel ratio to the lean state from the value which became the maximum rich state after adding the reducing agent. In From the time calculating means for calculating the time required to reach a lean state of a value multiplied by the ratio, the rich depth calculated by the depth calculating means and the time calculated by the time calculating means, and the added reducing agent. The addition amount correction means for correcting the amount to calculate the next addition reducing agent amount, and the reducing agent addition interval from the addition of the reducing agent to the next addition of the reducing agent, the rich depth obtained by the depth calculation means. Based on the interval calculation means for calculating the amount of added reducing agent, the amount of added reducing agent for the next time corrected by the addition amount correction means, and the interval for addition of the reducing agent for the next time calculated by the interval calculation means. And a control means for controlling.

【0010】この構成によれば、実際の空燃比と吸入空
気量、触媒入りガス温度を考慮して添加量を算出するた
め、システムの各種ばらつき等の発生に影響されない
で、最適な還元剤添加を実施することができる。還元剤
としては、HC(炭化水素)成分であればよく、例えば
燃料を使用することができる。また、還元剤添加後の空
燃比の値(リッチ深さ)とこの空燃比の値が所定空燃比
の値まで変化する時間(時定数)とから次回に添加する
添加還元剤量を補正すると共に、次回の添加間隔を求め
ることで、2回目以降においても還元剤添加のシステム
や触媒等のばらつき、劣化を補償でき、総じてNOx
(SOx)の吸収・放出が精度良く行われる空燃比制御
が可能となる。
According to this structure, since the addition amount is calculated in consideration of the actual air-fuel ratio, the intake air amount, and the temperature of the gas containing the catalyst, the optimum addition of the reducing agent is not affected by the occurrence of various system variations. Can be carried out. The reducing agent may be an HC (hydrocarbon) component, and for example, a fuel can be used. In addition, the amount of added reducing agent to be added next is corrected from the value of the air-fuel ratio (rich depth) after addition of the reducing agent and the time (time constant) for which the value of this air-fuel ratio changes to the value of the predetermined air-fuel ratio. By calculating the next addition interval, it is possible to compensate for the dispersion and deterioration of the reducing agent addition system, catalyst, etc. even after the second addition.
It becomes possible to perform air-fuel ratio control in which absorption and release of (SOx) are accurately performed.

【0011】時間算出手段にて時間を算出する際、前記
変位量に乗じる所定割合は、次回に添加する添加還元剤
量の補正を考慮して実験した結果、63%程度が好まし
いことが分かっている。
When the time is calculated by the time calculating means, the predetermined ratio by which the displacement amount is multiplied is preferably 63% as a result of an experiment in consideration of the correction of the amount of the added reducing agent to be added next time. There is.

【0012】また、本発明の内燃機関の排気浄化装置に
おいて、前記還元剤添加の間隔は前記深さ算出手段で求
めたリッチ深さの大きさに比例するように構成すること
で、還元剤添加の間隔が適正に行われ、一層効率の良い
空燃比制御が可能となる。
In the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, the reducing agent addition interval is configured to be proportional to the magnitude of the rich depth obtained by the depth calculating means. Is properly performed, and more efficient air-fuel ratio control becomes possible.

【0013】更に、本発明の内燃機関の排気浄化装置
は、前記車両の運転状態に応じて前記還元剤添加の可否
を判断する可否判断手段を有する構成であってもよい。
この可否判断手段は前記還元剤添加が前記還元剤の全量
を一度に噴射する単噴射であるか否かを判断するように
構成することが好ましい。なお、この単噴射(添加パタ
ーン)は、添加量の大小により異なるので、添加量に応
じて制御手段は定期的に適切な添加パターンに学習し直
す必要がある。特に、通常運転の場合は排気中のHC成
分が極めて少ない状態にあるので添加する燃料量は必然
的に多くなる。そこで、通常運転時に、制御手段は添加
量が多い場合の添加パターンに学習し直すことが望まし
い。
Further, the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention may be configured to have a propriety judging means for judging whether or not the reducing agent should be added according to the operating state of the vehicle.
It is preferable that the propriety determination means is configured to determine whether the addition of the reducing agent is a single injection in which the entire amount of the reducing agent is injected at one time. Since this single injection (addition pattern) differs depending on the amount of addition, it is necessary for the control means to periodically relearn to an appropriate addition pattern according to the addition amount. In particular, during normal operation, the amount of fuel added is inevitably large because the HC component in the exhaust gas is extremely low. Therefore, during normal operation, it is desirable that the control means relearn to the addition pattern when the addition amount is large.

【0014】また、添加量を算出する際、吸入空気量の
代わりに触媒入りガス量を、触媒入りガス温の代わりに
エキマニ温を用いてもよい。
Further, when the addition amount is calculated, the gas amount containing the catalyst may be used instead of the intake air amount, and the exhaust manifold temperature may be used instead of the gas temperature containing the catalyst.

【0015】本発明において、希薄燃焼可能な内燃機関
としては、筒内直接噴射方式のリーンバーンガソリンエ
ンジンやディーゼルエンジンを例示することができる。
In the present invention, examples of the lean burn internal combustion engine include a direct injection type lean burn gasoline engine and a diesel engine.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態に係る
内燃機関の排気浄化装置を図1〜図8に基づいて詳細に
説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明
を内燃機関としての車両駆動用ディーゼルエンジンに適
用した態様である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, an exhaust emission control system for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. The embodiment described below is a mode in which the present invention is applied to a vehicle-driving diesel engine as an internal combustion engine.

【0017】初めに、実施の形態における内燃機関の排
気浄化装置を図1に基づいて説明する。エンジン1は、
図1の全体構成に示すように、直列4気筒ディーゼルエ
ンジンであり、各気筒の燃焼室には吸気マニホールド2
および吸気管3を介して吸気が導入される。吸気管3の
始端にはエアクリーナ4が設けられ、吸気管3の途中に
は、エアフロメータ5、ターボチャージャ6のコンプレ
ッサ6a、インタークラーク7、スロットル弁8が設け
られている。
First, an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to an embodiment will be described with reference to FIG. Engine 1
As shown in the overall configuration of FIG. 1, it is an in-line 4-cylinder diesel engine, and an intake manifold 2 is provided in the combustion chamber of each cylinder.
And intake air is introduced via the intake pipe 3. An air cleaner 4 is provided at the start end of the intake pipe 3, and an air flow meter 5, a compressor 6a of a turbocharger 6, an inter clerk 7, and a throttle valve 8 are provided in the middle of the intake pipe 3.

【0018】エアフロメータ5は、エアクリーナ4を介
して吸気管3に流入する新気の空気量に応じた出力信号
をエンジンコントロール用電子制御ユニット(以下、E
CUと略す)9に出力し、ECU9はエアフロメータ5
の出力信号に基づいて吸入空気量Gaを演算する。
The air flow meter 5 outputs an output signal corresponding to the amount of fresh air flowing into the intake pipe 3 via the air cleaner 4 to an electronic control unit for engine control (hereinafter, referred to as E).
(Abbreviated as CU) 9 and ECU 9 outputs the air flow meter 5
The intake air amount Ga is calculated based on the output signal of.

【0019】また、エンジン1の各気筒の燃焼室にはそ
れぞれ燃料噴射弁10から燃料(軽油)が噴射される。
この燃料は図示しない燃料タンクから燃料ポンプ12に
よってポンプアップされ、コモンレール11を介して燃
料噴射弁10に供給されたものである。なお、燃料ポン
プ12は、エンジン1の図示しないクランクシャフトに
よって駆動される。各燃料噴射弁10の開弁時期および
開弁期間は、エンジン1の運転状態に応じてECU9に
よって制御される。
Fuel (light oil) is injected from the fuel injection valve 10 into the combustion chamber of each cylinder of the engine 1.
This fuel is pumped up from a fuel tank (not shown) by the fuel pump 12 and supplied to the fuel injection valve 10 via the common rail 11. The fuel pump 12 is driven by a crankshaft (not shown) of the engine 1. The valve opening timing and the valve opening period of each fuel injection valve 10 are controlled by the ECU 9 according to the operating state of the engine 1.

【0020】また、エンジン1の各気筒の燃焼室で生じ
た排気ガスは、各気筒の排気ポート13から排気マニホ
ールド14に排出される。ここで、説明の都合上、エン
ジン1の気筒番号を、図中右端に配置された気筒を1番
気筒として、左側へ順に、2番気筒、3番気筒とし、図
中左端に配置された気筒を4番気筒とする。排気マニホ
ールド14において4番気筒に対向する部位には、排気
ガスをターボチャージャ6のタービン6bに導く排気集
合管15が接続されている。タービン6bは排気ガスに
よって駆動され、タービン6bに連結されたコンプレッ
サ6aを駆動して吸気を昇圧する。
Exhaust gas produced in the combustion chamber of each cylinder of the engine 1 is exhausted to the exhaust manifold 14 from the exhaust port 13 of each cylinder. Here, for convenience of explanation, the cylinder number of the engine 1 is set to the cylinder arranged at the right end in the figure as the first cylinder, and the cylinders arranged at the left end in the figure as the second cylinder and the third cylinder in order to the left. Is the fourth cylinder. An exhaust collecting pipe 15 that guides the exhaust gas to the turbine 6b of the turbocharger 6 is connected to a portion of the exhaust manifold 14 that faces the fourth cylinder. The turbine 6b is driven by the exhaust gas, and drives the compressor 6a connected to the turbine 6b to boost the pressure of intake air.

【0021】排気ガスはタービン6bから排気管16に
排出され、図示しないマフラーを介して大気に排出され
る。排気管16の途中には、NOx 触媒である吸蔵還元
型NOx 触媒(以下、NOx 触媒と略す)17を収容し
たケーシング18が設けられている。NOx 触媒17に
ついては後述する。
Exhaust gas is discharged from the turbine 6b to the exhaust pipe 16 and discharged to the atmosphere through a muffler (not shown). A casing 18 that accommodates a NOx storage-reduction type NOx catalyst (hereinafter abbreviated as NOx catalyst) 17 is provided in the middle of the exhaust pipe 16. The NOx catalyst 17 will be described later.

【0022】また、エンジン1のシリンダヘッド30に
は、4番気筒の排気ポート13に臨ませて還元剤(本実
施の形態では燃料を使用する)を噴射する燃料添加ノズ
ル19が取り付けられている。燃料添加ノズル19に
は、燃料ポンプ12でポンプアップされた燃料が、燃料
パイプ20及びシリンダヘッド30に設けられた燃料通
路21を介して供給可能になっており、燃料パイプ20
の途中に設けられた制御弁22によって添加量の制御が
行われる。なお、制御弁22はECU9によって開閉お
よび開度制御が行われる。
Further, the cylinder head 30 of the engine 1 is provided with a fuel addition nozzle 19 which faces the exhaust port 13 of the fourth cylinder and injects a reducing agent (fuel is used in this embodiment). . The fuel pumped up by the fuel pump 12 can be supplied to the fuel addition nozzle 19 through the fuel pipe 20 and the fuel passage 21 provided in the cylinder head 30.
The addition amount is controlled by the control valve 22 provided on the way. The control valve 22 is controlled by the ECU 9 to open and close and control the opening.

【0023】この燃料添加ノズル19は、燃料が排気集
合管15に向けて噴射されるように取り付けられてい
る。また、この実施の形態において、燃料ポンプ12、
燃料添加ノズル19、燃料パイプ20、燃料通路21、
制御弁22は、還元剤添加手段を構成する。
The fuel addition nozzle 19 is attached so that fuel is injected toward the exhaust collecting pipe 15. Further, in this embodiment, the fuel pump 12,
Fuel addition nozzle 19, fuel pipe 20, fuel passage 21,
The control valve 22 constitutes a reducing agent adding means.

【0024】排気マニホールド14において、1番気筒
に対向する部位には、排気ガスの一部を吸気系に戻すた
めの排気環流管(以下、EGR管と略す)23の一端が
接続されており、EGR管23の他端は吸気マニホール
ド2に接続されている。EGR管23の途中にはEGR
クーラ24とEGR弁25が設けられている。EGR弁
25は、エンジン1の運転状態に応じてECU9によっ
て開度制御され、排気環流量を制御する。EGR管23
とEGRクーラ24とEGR弁25は排気再循環装置
(EGR)を構成する。
An end of an exhaust gas recirculation pipe (hereinafter abbreviated as an EGR pipe) 23 for returning a part of exhaust gas to the intake system is connected to a portion of the exhaust manifold 14 facing the first cylinder. The other end of the EGR pipe 23 is connected to the intake manifold 2. In the middle of the EGR pipe 23, EGR
A cooler 24 and an EGR valve 25 are provided. The opening of the EGR valve 25 is controlled by the ECU 9 according to the operating state of the engine 1 to control the exhaust gas flow rate. EGR pipe 23
The EGR cooler 24 and the EGR valve 25 constitute an exhaust gas recirculation device (EGR).

【0025】このEGRは、排気ガスの一部を再度吸気
系に戻し、不活性ガスの導入により燃焼室内ガスの熱容
量を増大させ、最高燃焼温度を下げることによってNO
x の発生を低減するものである。
In this EGR, a part of the exhaust gas is returned to the intake system again, the heat capacity of the gas in the combustion chamber is increased by the introduction of the inert gas, and the maximum combustion temperature is lowered to reduce NO.
It reduces the occurrence of x.

【0026】また、排気管16において、ケーシング1
8の直ぐ上流には、ケーシング18へ流入する排気ガス
の温度に対応した出力信号(触媒入りガス温Tcin )を
ECU9に出力する触媒入りガス温センサ31が設けら
れている。更に、触媒入りガス温センサ31に隣接した
ケーシング18上流には、ケーシング18へ流入する排
気ガスの空燃比(測定A/F)を検出して対応した出力
信号をECU9に出力する空燃比センサ32が設けられ
ている。
In the exhaust pipe 16, the casing 1
Immediately upstream of 8, a catalyst-containing gas temperature sensor 31 that outputs an output signal (catalyst-containing gas temperature Tcin) corresponding to the temperature of the exhaust gas flowing into the casing 18 to the ECU 9 is provided. Further, upstream of the casing 18 adjacent to the catalyst-containing gas temperature sensor 31, an air-fuel ratio sensor 32 that detects the air-fuel ratio (measurement A / F) of the exhaust gas flowing into the casing 18 and outputs a corresponding output signal to the ECU 9. Is provided.

【0027】空燃比センサ32は、排気ガス中の酸素濃
度に応じて出力電圧が変化するものを用いる。この空燃
比センサ32の出力電圧は、空燃比が理論空燃比である
と基準電圧となり、空燃比がリッチになると基準電圧よ
りも大きな値を取り、空燃比がリーンになると基準電圧
よりも小さな値を取る。
As the air-fuel ratio sensor 32, a sensor whose output voltage changes according to the oxygen concentration in the exhaust gas is used. The output voltage of the air-fuel ratio sensor 32 becomes a reference voltage when the air-fuel ratio is the stoichiometric air-fuel ratio, takes a value larger than the reference voltage when the air-fuel ratio becomes rich, and a value smaller than the reference voltage when the air-fuel ratio becomes lean. I take the.

【0028】ECU9(制御手段)は、デジタルコンピ
ュータからなり、双方向バスによって相互に接続された
ROM(リードオンリメモリ)、RAM(ランダムアク
セスメモリ)、CPU(中央処理装置)、入力ポート、
出力ポートを具備する。ECU9の入力ポートは、エア
フロメータ5、アクセル開度センサ26、クランク角2
7、触媒入りガス温センサ31、空燃比センサ32と接
続し、それぞれの出力信号が入力される。また、ECU
9の出力ポートは、燃料噴射弁10、制御弁22、EG
R弁25と接続し、それぞれへ制御指令が出力される。
The ECU 9 (control means) comprises a digital computer, and ROM (read only memory), RAM (random access memory), CPU (central processing unit), input port, which are mutually connected by a bidirectional bus.
It has an output port. The input port of the ECU 9 includes an air flow meter 5, an accelerator opening sensor 26, a crank angle 2
7, the catalyst-containing gas temperature sensor 31, and the air-fuel ratio sensor 32 are connected, and the respective output signals are input. Also, the ECU
The output port of the fuel injection valve 10, the control valve 22, the EG
It is connected to the R valve 25 and a control command is output to each.

【0029】なお、アクセル開度センサ26はスロット
ル弁8の開度に比例した出力電圧をECU9に出力し、
ECU9はアクセル開度センサ26の入力信号に基づい
てエンジン負荷を演算する。また、クランク角センサ2
7はクランクシャフトが一定角度回転する毎に出力パル
スをECU9に出力し、ECU9はこの出力パルスに基
づいてエンジン回転数を演算する。そして、これらエン
ジン負荷とエンジン回転数によってエンジン状態が判別
され、ECU9はエンジン状態に応じて燃料噴射弁10
の開弁時期、開弁期間を制御する。
The accelerator opening sensor 26 outputs an output voltage proportional to the opening of the throttle valve 8 to the ECU 9,
The ECU 9 calculates the engine load based on the input signal of the accelerator opening sensor 26. In addition, the crank angle sensor 2
7 outputs an output pulse to the ECU 9 each time the crankshaft rotates by a certain angle, and the ECU 9 calculates the engine speed based on the output pulse. Then, the engine state is determined by the engine load and the engine speed, and the ECU 9 determines the fuel injection valve 10 according to the engine state.
The valve opening timing and the valve opening period of are controlled.

【0030】例えば、燃料噴射弁制御では、ECU9
は、燃料噴射弁10から噴射される燃料量を決定し、次
いで燃料噴射弁10から燃料を噴射する時期を決定す
る。燃料噴射量を決定する場合は、ECU9はRAMに
記憶されている機関回転数とアクセル開度センサ26の
出力信号(アクセル開度)とを読み出す。ECU9は、
例えば燃料噴射量を制御するマップへアクセスし、前記
機関回転数及び前記アクセル開度に対応した基本燃料噴
射量(基本燃料噴射時間)を算出する。ECU9は、エ
アフロメータ5の出力信号値、水温センサの出力信号値
あるいは吸気温度センサの出力信号値等に基づいて前記
基本燃料噴射時間を補正し、最終的な燃料噴射時間を決
定する。
For example, in the fuel injection valve control, the ECU 9
Determines the amount of fuel injected from the fuel injection valve 10, and then determines the timing of fuel injection from the fuel injection valve 10. When determining the fuel injection amount, the ECU 9 reads the engine speed and the output signal (accelerator opening) of the accelerator opening sensor 26 stored in the RAM. The ECU 9
For example, a map for controlling the fuel injection amount is accessed, and the basic fuel injection amount (basic fuel injection time) corresponding to the engine speed and the accelerator opening is calculated. The ECU 9 corrects the basic fuel injection time based on the output signal value of the air flow meter 5, the output signal value of the water temperature sensor or the output signal value of the intake air temperature sensor, and determines the final fuel injection time.

【0031】燃料噴射時期を決定する場合は、ECU9
は、例えば燃料噴射開始時期を制御するマップへアクセ
スし、前記機関回転数及び前記アクセル開度に対応した
基本燃料噴射時期を算出する。ECU9は、エアフロメ
ータ5の出力信号値、水温センサの出力信号値あるいは
吸気温度センサの出力信号値をパラメータとして前記基
本燃料噴射時期を補正し、最終的な燃料噴射時期を決定
する。
When determining the fuel injection timing, the ECU 9
Accesses a map for controlling the fuel injection start timing, and calculates a basic fuel injection timing corresponding to the engine speed and the accelerator opening. The ECU 9 corrects the basic fuel injection timing using the output signal value of the air flow meter 5, the output signal value of the water temperature sensor or the output signal value of the intake air temperature sensor as a parameter, and determines the final fuel injection timing.

【0032】燃料噴射時間と燃料噴射時期とが決定され
ると、ECU9は、例えば前記燃料噴射時期とクランク
ポジションセンサの出力信号とを比較し、前記クランク
ポジションセンサの出力信号が前記燃料噴射時期と一致
した時点で燃料噴射弁10に対する駆動電力のい印加を
開始する。ECU9は、燃料噴射弁10に対する駆動電
力の印加を開始する。ECU9は、燃料噴射弁10に対
する駆動電力の印加を開始した時点からの経過時間が前
記燃料噴射時間に達した時点で燃料噴射弁10に対する
駆動電力の印加を停止する。
When the fuel injection time and the fuel injection timing are determined, the ECU 9 compares the fuel injection timing with the output signal of the crank position sensor, and the output signal of the crank position sensor is compared with the fuel injection timing. When they coincide, application of driving power to the fuel injection valve 10 is started. The ECU 9 starts applying drive power to the fuel injection valve 10. The ECU 9 stops the application of the drive power to the fuel injection valve 10 when the elapsed time from the start of the application of the drive power to the fuel injection valve 10 reaches the fuel injection time.

【0033】燃料噴射制御においてエンジン1の運転状
態がアイドル運転状態にある場合は、ECU9は、例え
ば、水温センサの出力信号値や、車室内用空調装置のコ
ンプレッサのようにクランクシャフトの回転力を利用し
て作動する補機類の作動状態等をパラメータとしてエン
ジン1の目標アイドル回転数を算出する。そして、EC
U9は、実際のアイドル回転数が目標アイドル回転数と
一致するように燃料噴射量をフィードバック制御する。
In the fuel injection control, when the operating state of the engine 1 is the idle operating state, the ECU 9 determines the output signal value of the water temperature sensor and the rotational force of the crankshaft like the compressor of the vehicle interior air conditioner. The target idle speed of the engine 1 is calculated by using the operating state of the auxiliary machines that are operated by using the parameters as parameters. And EC
U9 feedback-controls the fuel injection amount so that the actual idle speed matches the target idle speed.

【0034】次に、燃料ポンプの制御では、ECU9
は、例えばRAMに記憶されている機関回転数とアクセ
ル開度とを読み出す。ECU9は、コモンレール圧を制
御するマップへアクセスし、前記機関回転数及び前記ア
クセル開度に対応した目標圧力を算出する。続いて、E
CU9は、燃料吐出圧力を制御するマップへアクセス
し、前記目標圧力に対応した燃料ポンプ12の吐出圧力
(燃料ポンプ12の駆動電流)を算出し、算出された駆
動電流を燃料ポンプ12に印加する。
Next, in the control of the fuel pump, the ECU 9
Reads out the engine speed and the accelerator opening, which are stored in the RAM, for example. The ECU 9 accesses a map for controlling the common rail pressure and calculates a target pressure corresponding to the engine speed and the accelerator opening. Then E
The CU 9 accesses the map for controlling the fuel discharge pressure, calculates the discharge pressure of the fuel pump 12 (drive current of the fuel pump 12) corresponding to the target pressure, and applies the calculated drive current to the fuel pump 12. .

【0035】図2は排気マニホールド14から排出され
る排気ガス中の代表的な成分の濃度を概略的に示してい
る。この図からわかるように、排気マニホールド14か
ら排出される排気ガス中の未燃HC,COの濃度はシリ
ンダヘッド30内に供給される混合気の空燃比がリッチ
になるほど増大し、排気マニホールド14から排出され
る排気ガス中の酸素O2 の濃度はシリンダヘッド30内
に供給される混合気の空燃比がリーンになるほど増大す
る。
FIG. 2 schematically shows the concentrations of typical components in the exhaust gas discharged from the exhaust manifold 14. As can be seen from this figure, the concentrations of unburned HC and CO in the exhaust gas discharged from the exhaust manifold 14 increase as the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied into the cylinder head 30 becomes richer. The concentration of oxygen O 2 in the discharged exhaust gas increases as the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied into the cylinder head 30 becomes leaner.

【0036】ケーシング18に収容されたNOx 触媒1
7は、例えばアルミナ(Al23)を担体とし、この担
体上に例えばカリウムK、ナトリウムNa、リチウムL
i、セシウムCsのようなアルカリ金属、バリウムB
a、カルシウムCaのようなアルカリ土類、ランタンL
a、イットリウムYのような希土類から選ばれた少なく
とも一つと、白金Ptのような貴金属とが担持されてな
る。
NOx catalyst 1 housed in casing 18
7 is, for example, alumina (Al 2 O 3 ) as a carrier, on which potassium K, sodium Na, lithium L
i, alkali metal such as cesium Cs, barium B
a, alkaline earth such as calcium Ca, lanthanum L
a, at least one selected from rare earths such as yttrium Y, and a noble metal such as platinum Pt.

【0037】このNOx 触媒17は、流入排気ガスの空
燃比(以下、排気空燃比と称す)が理論空燃比よりもリ
ーンのときはNOx を吸収し、排気空燃比が理論空燃比
あるいはそれよりもリッチになって流入排気ガス中の酸
素濃度が低下すると、吸収したNOxをNO2またはNO
として放出するNOx の吸放出作用を行う。そして、N
Ox 触媒17から放出されたNOx(NO2またはNO)
は直ちに排気ガス中の未燃HCやCOと反応してN2
還元される。
The NOx catalyst 17 absorbs NOx when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas (hereinafter referred to as the exhaust air-fuel ratio) is leaner than the theoretical air-fuel ratio, and the exhaust air-fuel ratio is equal to or higher than the theoretical air-fuel ratio. When it becomes rich and the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas decreases, the absorbed NOx is converted into NO 2 or NO 2.
It acts to absorb and release NOx that is released as. And N
NOx released from Ox catalyst 17 (NO 2 or NO)
Is immediately reduced to N 2 by reacting with unburned HC and CO in the exhaust gas.

【0038】この吸放出作用は図3に示すようなメカニ
ズムで行われているものと考えられる。次に、このメカ
ニズムについて担体上に白金PtおよびバリウムBaを
担持させた場合を例にとって説明するが、他の貴金属、
アルカリ金属、アルカリ土類、希土類を用いても同様な
メカニズムとなる。
It is considered that this absorbing and releasing action is performed by the mechanism shown in FIG. Next, this mechanism will be described by taking as an example the case where platinum Pt and barium Ba are supported on a carrier, but other noble metals,
The same mechanism can be obtained by using alkali metals, alkaline earths, and rare earths.

【0039】すなわち、流入排気ガスがかなりリーンに
なると、流入排気ガス中の酸素濃度が大幅に増大し、図
3(A)に示すように酸素O2 がO2 -またはO2-の形で
白金Ptの表面に付着する。一方、流入排気ガスに含ま
れるNOは、白金Ptの表面上でO2 -またはO2-と反応
し、NO2 となる(2NO+O2→2NO2)。
That is, when the inflowing exhaust gas becomes considerably lean, the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas greatly increases, and as shown in FIG. 3 (A), oxygen O 2 is in the form of O 2 or O 2 −. Adheres to the surface of platinum Pt. On the other hand, NO contained in the inflowing exhaust gas reacts with O 2 or O 2 on the surface of platinum Pt to become NO 2 (2NO + O 2 → 2NO 2 ).

【0040】次いで、生成されたNO2 の一部は、白金
Pt上で酸化されつつNOx 触媒17内に吸収されて酸
化バリウムBaOと結合しながら、図3(A)に示すよ
うに硝酸イオンNO3 -の形でNOx 触媒17内に拡散す
る。このようにしてNOx がNOx 触媒17内に吸収さ
れる。
Next, a part of the generated NO 2 is absorbed on the NOx catalyst 17 while being oxidized on the platinum Pt and is bonded to the barium oxide BaO, as shown in FIG. 3 - diffuses into the NOx catalyst 17 in the form of. In this way, NOx is absorbed in the NOx catalyst 17.

【0041】流入排気ガス中の酸素濃度が高い限り白金
Ptの表面でNO2 が生成され、NOx 触媒17のNO
x 吸収能力が飽和しない限り、NO2 がNOx 触媒17
内に吸収されて、硝酸イオンNO3 -が生成される。
As long as the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas is high, NO 2 is produced on the surface of platinum Pt, and NO in the NOx catalyst 17 is generated.
As long as the x absorption capacity is not saturated, NO 2 is NOx catalyst 17
It is absorbed into the inside to generate nitrate ion NO 3 .

【0042】これに対して、流入排気ガス中の酸素濃度
が低下してNO2 の生成量が低下すると、反応が逆方向
(NO3 -→2NO2)に進みNOx触媒17の硝酸イオン
NO 3 -がNO2またはNOの形でNOx触媒17から放出
される。すなわち、流入排気ガス中の酸素濃度が低下す
ると、NOx 触媒17からNOx が放出されることにな
る。図3に示すように、流入排気ガスのリーンの度合い
が低くなれば、流入排気ガス中の酸素濃度が低下し、し
たがって流入排気ガスのリーンの度合いを低くすれば、
NOx 触媒17からNOx が放出されることになる。
On the other hand, the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas
Is lowered and NO2 When the production amount of
(NO3 -→ 2 NO2) To NOx catalyst 17 nitrate ion
NO 3 -Is NO2Or released from NOx catalyst 17 in the form of NO
To be done. That is, the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas decreases.
Then, NOx is released from the NOx catalyst 17.
It As shown in Fig. 3, the degree of leanness of the inflowing exhaust gas
Lowering the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas
Therefore, if the lean degree of the incoming exhaust gas is lowered,
NOx is released from the NOx catalyst 17.

【0043】一方、このときシリンダヘッド30内に供
給される混合気がストイキまたはリッチにされて排気空
燃比がストイキまたはリッチになると、図2に示すよう
に機関からは多量の未燃HC,COが排出され、これら
未燃HC,COは、白金Pt上の酸素O2 -またはO2-
反応して酸化する。
On the other hand, if the air-fuel mixture supplied into the cylinder head 30 is made stoichiometric or rich at this time and the exhaust air-fuel ratio becomes stoichiometric or rich, a large amount of unburned HC, CO is emitted from the engine as shown in FIG. Are discharged, and these unburned HC and CO react with oxygen O 2 or O 2 on platinum Pt to oxidize.

【0044】また、排気空燃比がストイキまたはリッチ
になると、流入排気ガス中の酸素濃度が極度に低下する
ためにNOx触媒17からNO2またはNOが放出され、
このNO2 またはNOは、図3(B)に示すように未燃
HC,COと反応して還元せしめられてN2 となる。
When the exhaust air-fuel ratio becomes stoichiometric or rich, the NOx catalyst 17 releases NO 2 or NO because the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas extremely decreases.
This NO 2 or NO reacts with unburned HC and CO and is reduced to N 2 as shown in FIG. 3 (B).

【0045】すなわち、流入排気ガス中のHC,CO
は、まず白金Pt上の酸素O2 -またはO2-と反応して酸
化せしめられ、次いで白金Pt上の酸素O2 -またはO2-
が消費されてもまだHC,COが残っていれば、このH
C,COによって、NOx 触媒17から放出されたNO
x およびエンジンから排出されたNOxがN2に還元され
る。
That is, HC and CO in the inflowing exhaust gas
It is first platinum Pt on the oxygen O 2 - or O 2- reacts with been oxidized, and then the oxygen on the platinum Pt O 2 - or O 2-
If HC and CO still remain after the consumption of
NO released from NOx catalyst 17 by C and CO
x and NOx emitted from the engine are reduced to N 2 .

【0046】このようにして、白金Pt上にNO2また
はNOが存在しなくなると、NOx触媒17から次から
次へとNO2またはNOが放出され、さらにN2 に還元
せしめられる。したがって、排気空燃比をストイキまた
はリッチにすると短時間の内にNOx 触媒17からNO
x が放出されることになる。
When NO 2 or NO is no longer present on the platinum Pt in this way, NO 2 or NO is released from the NOx catalyst 17 one after another and further reduced to N 2 . Therefore, if the exhaust air-fuel ratio is made stoichiometric or rich, the NOx catalyst 17 will emit NO in a short time.
x will be emitted.

【0047】このように、排気空燃比がリーンになる
と、NOxがNOx触媒17に吸収され、排気空燃比をス
トイキあるいはリッチにすると、NOxがNOx触媒17
から短時間の内に放出され、N2に還元される。したが
って、排気空燃比を適宜に制御すれば排気ガス中のH
C,CO,NOx を浄化することができ、大気中へのN
Ox の排出を阻止することができる。
As described above, when the exhaust air-fuel ratio becomes lean, NOx is absorbed by the NOx catalyst 17, and when the exhaust air-fuel ratio is made stoichiometric or rich, NOx becomes NOx catalyst 17.
Is released within a short time and is reduced to N 2 . Therefore, if the exhaust air-fuel ratio is controlled appropriately, the H in the exhaust gas
C, CO, NOx can be purified and N into the atmosphere
Ox emissions can be prevented.

【0048】なお、排気空燃比とは、ここではNOx 触
媒17の上流側の排気通路やエンジン燃焼室、吸気通路
等にそれぞれ供給された空気量の合計と燃料(炭化水
素)量の合計の比を意味するものとする。従って、NO
x 触媒17よりも上流の排気通路内に燃料、還元剤ある
いは空気が供給されない場合には、排気空燃比はエンジ
ン燃焼室内に供給される混合気の空燃比に一致する。
Here, the exhaust air-fuel ratio is the ratio of the total amount of air and the total amount of fuel (hydrocarbon) supplied to the exhaust passage upstream of the NOx catalyst 17, the engine combustion chamber, the intake passage, etc. Shall mean. Therefore, NO
x When the fuel, reducing agent or air is not supplied into the exhaust passage upstream of the catalyst 17, the exhaust air-fuel ratio matches the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied into the engine combustion chamber.

【0049】ところで、ディーゼルエンジンの場合は、
ストイキ(理論空燃比、A/F=14〜15)よりもは
るかにリーン域で燃焼が行われるので、通常の期間運転
状態ではNOx 触媒17に流入する排気ガスの空燃比は
非常にリーンであり、排気ガス中のNOx はNOx 触媒
17に吸収され、NOx 触媒17から放出されるNOx
量は極めて少ない。
By the way, in the case of a diesel engine,
Since the combustion is performed in a much leaner range than stoichiometric (theoretical air-fuel ratio, A / F = 14 to 15), the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst 17 is very lean in the normal operating condition. NOx in the exhaust gas is absorbed by the NOx catalyst 17 and released from the NOx catalyst 17.
The quantity is extremely small.

【0050】また、ガソリンエンジンの場合には、燃焼
室に供給する混合気をストイキまたはリッチ空燃比にす
ることにより、排気ガスの空燃比を理論空燃比またはリ
ッチ空燃比にし、排気ガス中の酸素濃度を低下させて、
NOx 触媒17に吸収されているNOx を放出させるこ
とができるが、ディーゼルエンジンの場合には、燃焼室
に供給する混合気をストイキまたはリッチ空燃比にする
と燃焼の際に煤が発生するなどの問題があり採用するこ
とはできない。
Further, in the case of a gasoline engine, the air-fuel ratio of the exhaust gas is made stoichiometric or rich by making the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber a stoichiometric or rich air-fuel ratio, and the oxygen in the exhaust gas is Lower the concentration,
The NOx absorbed in the NOx catalyst 17 can be released, but in the case of a diesel engine, if the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber is stoichiometric or rich air-fuel ratio, soot is generated during combustion. There is, and it cannot be adopted.

【0051】従って、ディーゼルエンジンでは、NOx
触媒17のNOx 吸収能力が飽和する前に所定のタイミ
ングで、排気ガス中に燃料(ディーゼルエンジンの燃料
である軽油)を供給して排気ガス中の酸素濃度を低下さ
せ、NOx 触媒17に吸収されたNOx を放出し還元す
る必要がある。
Therefore, in a diesel engine, NOx
At a predetermined timing before the NOx absorption capacity of the catalyst 17 is saturated, fuel (light oil that is the fuel of the diesel engine) is supplied to the exhaust gas to reduce the oxygen concentration in the exhaust gas, and the NOx catalyst 17 absorbs it. It is necessary to release and reduce NOx.

【0052】そのため、この実施の形態では、ECU9
によりエンジン1の運転状態の履歴からNOx 触媒17
に吸収されたNOx 量を推定し、その推定NOx 量が予
め設定した所定値に達したときに、後述する還元剤添加
制御処理に基づき制御弁22の開閉を制御して所定量の
燃料を燃料添加ノズル19から排気ガス中に噴射し、N
Ox 触媒17に流入する排気ガス中の酸素濃度を低下さ
せ、NOx 触媒17に吸収されたNOx を放出させ、N
2 に還元するようにしている。
Therefore, in this embodiment, the ECU 9
By the history of the operating state of the engine 1, the NOx catalyst 17
The amount of NOx absorbed in the fuel cell is estimated, and when the estimated NOx amount reaches a preset predetermined value, the opening / closing of the control valve 22 is controlled based on the reducing agent addition control process described later to supply a predetermined amount of fuel. It is injected into the exhaust gas from the addition nozzle 19 and N
The oxygen concentration in the exhaust gas flowing into the Ox catalyst 17 is reduced to release the NOx absorbed by the NOx catalyst 17,
I try to reduce it to 2 .

【0053】一方、燃料には硫黄(S)が含まれてお
り、燃料中の硫黄が燃焼するとSO2やSO3 などの硫
黄酸化物(SOx )が発生し、NOx 触媒17は排気ガ
ス中のこれらSOx も吸収する。NOx 触媒17のSO
x 吸収メカニズムはNOx 吸収メカニズムと同じである
と考えられる。即ち、NOx 吸収メカニズムを説明した
ときと同様に担体上に酸素O2 がO2 -またはO2-の形で
白金Ptの表面に付着しており、流入排気ガス中のSO
x (例えば、SO2 )は、白金Ptの表面上でO 2 -また
はO2-と反応し、SO3 となる。
On the other hand, the fuel contains sulfur (S).
And when the sulfur in the fuel burns, SO2And SO3 Sulfur
Yellow oxide (SOx) is generated, and NOx catalyst 17 becomes exhaust gas.
These SOx in the gas are also absorbed. SO of NOx catalyst 17
x absorption mechanism is the same as NOx absorption mechanism
it is conceivable that. That is, the NOx absorption mechanism was explained
Oxygen O2 Is O2 -Or O2-In the form of
SO that is attached to the surface of platinum Pt and is contained in the inflowing exhaust gas
x (eg SO2 ) Is O on the surface of platinum Pt. 2 -Also
Is O2-Reacts with SO3 Becomes

【0054】その後、生成されたSO3 の一部は、白金
Pt上で酸化されつつNOx 触媒17内に吸収されて酸
化バリウムBaOと結合し、硫酸イオンSO4 2- の形で
NOx 触媒17内に拡散し、硫酸塩BaS04 を生成す
る。この硫酸塩BaS04 は安定していて分解しずら
く、流入排気ガスの空燃比をリッチにしても分解されず
にNOx 触媒17内に残ってしまう。したがって、時間
の経過に伴いNOx 触媒17内の硫酸塩BaS04 の生
成量が増大するとNOx の吸収に関与できるBaOの量
が減少してNOx 吸収能力が低下してしまう。これが所
謂、SOx 被毒である。
After that, a part of the generated SO 3 is absorbed in the NOx catalyst 17 while being oxidized on the platinum Pt and is bonded with barium oxide BaO, and in the NOx catalyst 17 in the form of sulfate ion SO 4 2− . diffuse into, to produce a sulfate salt BaS0 4. The sulphate BaS0 4 is Zuraku decomposes have stabilized, may remain in the NOx catalyst 17 to the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is not decomposed even in the rich. Therefore, as the amount of sulfate BaS0 4 produced in the NOx catalyst 17 increases with the passage of time, the amount of BaO that can participate in NOx absorption decreases and the NOx absorption capacity decreases. This is the so-called SOx poisoning.

【0055】ところが、NOx 触媒17内で生成された
硫酸塩BaS04 は、NOx 触媒17の温度が所定の温
度(以下、この温度をSOx 放出温度という)よりも高
いときに流入排気空燃比を理論空燃比またはそれよりリ
ッチにすると分解して硫酸イオンSO4 2- がSO3 の形
でNOx 触媒17から放出される。そこでこの実施の形
態では、NOx 触媒17のSOx 吸収量が予め定められ
た設定量よりも多くなったときにはNOx 触媒17を加
熱しつつ流入排気空燃比を一時的に理論空燃比または僅
かばかりリッチ(例えば、13.5から14.0程度)
にし、それによってNOx 触媒17からSOx を放出さ
せるようにしている。この時放出されたSO3 は流入す
る排気ガス中のHC,COによってSO2 に還元され
る。
However, when the temperature of the NOx catalyst 17 is higher than a predetermined temperature (hereinafter, this temperature is referred to as SOx release temperature), the sulfate BaS0 4 produced in the NOx catalyst 17 has a theoretical inflow exhaust air-fuel ratio. When the air-fuel ratio or richer than it is decomposed, sulfate ions SO 4 2− are released from the NOx catalyst 17 in the form of SO 3 . Therefore, in this embodiment, when the SOx absorption amount of the NOx catalyst 17 becomes larger than a predetermined set amount, the inflow exhaust air-fuel ratio is temporarily increased to the theoretical air-fuel ratio or slightly rich (while heating the NOx catalyst 17). (For example, about 13.5 to 14.0)
Therefore, SOx is released from the NOx catalyst 17. The SO 3 released at this time is reduced to SO 2 by HC and CO in the inflowing exhaust gas.

【0056】次に、ECU9が行う還元剤添加制御処理
を図4の流れ図に基づいて説明する。なお、この還元剤
添加制御処理は、ECU9のROMに予め記憶されてお
り、CPUによって繰り返し実行される処理ルーチンで
ある。
Next, the reducing agent addition control process performed by the ECU 9 will be described with reference to the flowchart of FIG. The reducing agent addition control process is a process routine that is stored in advance in the ROM of the ECU 9 and is repeatedly executed by the CPU.

【0057】処理がスタートすると、ECU9は燃料添
加ノズル19より排気ポート13に添加すべき添加燃料
量Qexを算出する(ステップ101:添加量算出手
段)。添加燃料量Qexの算出は、図5に示すように、目
標空燃比マップ41、基本添加燃料量マップ42、及び
添加燃料補正係数マップ43に基づき行われる。
When the process starts, the ECU 9 calculates the added fuel amount Qex to be added to the exhaust port 13 from the fuel addition nozzle 19 (step 101: addition amount calculation means). The addition fuel amount Qex is calculated based on the target air-fuel ratio map 41, the basic addition fuel amount map 42, and the addition fuel correction coefficient map 43, as shown in FIG.

【0058】目標空燃比マップ41は、エンジン回転数
NE及び噴射量(あるいは燃料噴射時間TAU)をパラ
メータとし、このパラメータからNOx 触媒17に吸収
されたNOx 量を推定して、その推定NOx 量が予め設
定した所定値に達したときに排気管16が目標とする排
気空燃比A/Ftrg となるように、前記パラメータと目
標気空燃比A/Ftrg との関係を予め実験値に基づき設
定したマップであり、ECU9のROMに予め記憶され
ている。ECU9は、上述のようにエンジン回転数NE
と噴射量のデータを演算し、目標空燃比マップ41を参
照して目標空燃比A/Ftrg を求めることができる。
The target air-fuel ratio map 41 uses the engine speed NE and the injection amount (or the fuel injection time TAU) as parameters, estimates the NOx amount absorbed by the NOx catalyst 17 from these parameters, and estimates the NOx amount. A map in which the relationship between the parameters and the target air-fuel ratio A / Ftrg is set in advance based on experimental values so that the exhaust pipe 16 attains the target exhaust air-fuel ratio A / Ftrg when the predetermined value set in advance is reached. Is stored in advance in the ROM of the ECU 9. The ECU 9 determines the engine speed NE as described above.
The target air-fuel ratio A / Ftrg can be obtained by calculating the injection amount data and referring to the target air-fuel ratio map 41.

【0059】基本添加燃料量マップ42は、エアフロメ
ータ5で測定した吸入空気量Ga、空燃比センサ32で
実際に測定した排気空燃比(測定空燃比)A/Fmes 及
び目標空燃比A/Ftrg をパラメータとし、このパラメ
ータと基本添加燃料量Qexbとの関係を設定したマップ
であり、ECU9のROMに予め記憶されている。な
お、基本添加燃料量Qexb は次式 Qexb =Ga/(A/Ftrg )−Ga/(A/Fmes ) で算出される値である。この式は、予め定めた目標空燃
比A/Ftrg の数値を実際の吸入空気量Ga及び測定空
燃比A/Fmes に基づきリアルタイムで修正することを
意味している。そして、ECU9は、吸入空気量Ga、
測定空燃比A/Fmes 及び目標空燃比A/Ftrg が求め
られれば、基本添加燃料量マップ42を参照して基本添
加燃料量Qexb を求めることができる。
The basic added fuel amount map 42 shows the intake air amount Ga measured by the air flow meter 5, the exhaust air-fuel ratio (measured air-fuel ratio) A / Fmes and the target air-fuel ratio A / Ftrg actually measured by the air-fuel ratio sensor 32. This is a map in which the relationship between this parameter and the basic added fuel amount Qexb is set as a parameter, and is stored in advance in the ROM of the ECU 9. The basic added fuel amount Qexb is a value calculated by the following formula Qexb = Ga / (A / Ftrg) -Ga / (A / Fmes). This equation means that the numerical value of the predetermined target air-fuel ratio A / Ftrg is corrected in real time based on the actual intake air amount Ga and the measured air-fuel ratio A / Fmes. Then, the ECU 9 causes the intake air amount Ga,
If the measured air-fuel ratio A / Fmes and the target air-fuel ratio A / Ftrg are obtained, the basic added fuel amount Qexb can be obtained by referring to the basic added fuel amount map 42.

【0060】添加燃料補正係数マップ43は、エアフロ
メータ5で測定した吸入空気量Ga及び触媒入りガス温
センサ31で測定した触媒入りガス温Tcin とをパラメ
ータとして、このパラメータと添加燃料補正係数Cqex
との関係を実験値に基づき設定したマップであり、EC
U9のROMに予め記憶されている。この添加燃料補正
係数Cqex は、温度によるNOx 触媒17の処理能力の
変化を補正する係数である。そして、ECU9は、エア
フロメータ5及び触媒入りガス温センサ31の入力信号
に基づき吸入空気量Ga及び触媒入りガス温Tcin が求
められれば、添加燃料補正係数マップ43を参照して添
加燃料補正係数Cqex を求めることができる。
The added fuel correction coefficient map 43 uses the intake air amount Ga measured by the air flow meter 5 and the catalyst-containing gas temperature Tcin measured by the catalyst-containing gas temperature sensor 31 as parameters, and the added fuel correction coefficient Cqex.
It is a map that sets the relationship with
It is stored in advance in the ROM of U9. The added fuel correction coefficient Cqex is a coefficient for correcting the change in the processing capacity of the NOx catalyst 17 due to the temperature. Then, if the intake air amount Ga and the catalyst-containing gas temperature Tcin are obtained based on the input signals of the air flow meter 5 and the catalyst-containing gas temperature sensor 31, the ECU 9 refers to the added fuel correction coefficient map 43 and checks the added fuel correction coefficient Cqex. Can be asked.

【0061】次に、ECU9は、基本添加燃料量Qexb
に添加燃料補正係数Cqex を乗算して添加燃料量Qexを
求める。
Next, the ECU 9 determines the basic added fuel amount Qexb.
Is multiplied by the added fuel correction coefficient Cqex to obtain the added fuel amount Qex.

【0062】また、ECU9は、ステップ102(可否
判断手段)において、排気燃料添加のパターンが学習条
件であるか否かを判別し、学習条件であれば(ステップ
102:YES)、ステップ103に進み、学習条件で
なければ(ステップ102:NO)、燃料添加制御処理
を終了する。なお、ここで言う学習条件とは、図7に示
すように、ECU9の添加指令により制御弁22が閉
(OFF)から開(ON)となり、添加燃料量Qex相当
分の添加時間が終了した後に再び閉(OFF)となる、
添加パターンをいう。すなわち、ECU9が指示する添
加燃料量Qexを分割して添加するのではなく、全量を一
度に添加する単噴射のパターンである。なお、この単噴
射パターン(添加パターン)は、添加量の大小により異
なるので、添加量に応じてECU9は定期的に適切な添
加パターンに学習し直す必要がある。特に、通常運転の
場合は排気中のHC成分が極めて少ない状態にあるので
添加する燃料量は必然的に多くなる。そこで、通常運転
時に、ECU9は添加量が多い場合の添加パターンに学
習し直すことが望ましい。
Further, the ECU 9 determines in step 102 (possibility determination means) whether or not the exhaust fuel addition pattern is a learning condition, and if it is a learning condition (step 102: YES), the process proceeds to step 103. If it is not the learning condition (step 102: NO), the fuel addition control process is ended. It should be noted that the learning condition referred to here is, as shown in FIG. 7, after the control valve 22 is closed (OFF) to open (ON) by the addition command of the ECU 9 and the addition time corresponding to the added fuel amount Qex ends. It will be closed (OFF) again,
Refers to the addition pattern. That is, this is a single injection pattern in which the added fuel amount Qex instructed by the ECU 9 is not divided and added, but the entire amount is added at once. Since this single injection pattern (addition pattern) differs depending on the amount of addition, it is necessary for the ECU 9 to periodically relearn to an appropriate addition pattern according to the addition amount. In particular, during normal operation, the amount of fuel added is inevitably large because the HC component in the exhaust gas is extremely low. Therefore, during normal operation, it is desirable for the ECU 9 to relearn to the addition pattern when the addition amount is large.

【0063】次に、ステップ103において、ECU9
は制御弁22を制御して燃料添加ノズル19より学習条
件に基づき添加燃料量Qexの全量を排気ポート13へ添
加する。すると、空燃比センサ32の測定値は、時間の
経過とともに例えば図8に示すように変化する。すなわ
ち、排気空燃比は添加直前のリーン状態(A)から前記
の添加によりリッチ状態となりリッチ状態のピーク
(B)まで至ってから一転してリーン状態へと変化す
る。
Next, at step 103, the ECU 9
Controls the control valve 22 to add the total amount of the added fuel Qex to the exhaust port 13 from the fuel addition nozzle 19 based on the learning condition. Then, the measured value of the air-fuel ratio sensor 32 changes as time passes, as shown in FIG. 8, for example. That is, the exhaust air-fuel ratio changes from the lean state (A) immediately before the addition to the rich state by the above addition to the peak (B) of the rich state, and then changes to the lean state.

【0064】そこで、ECU9は、燃料添加後の空燃比
センサ32の測定値の変化(波形)を監視して、リッチ
深さh1と時定数t1を読み取る(ステップ104:深
さ算出手段、時間算出手段)。なお、リッチ深さh1と
は、添加直前のリーン状態(A)からリッチ状態のピー
ク(B)まで(A→B)の変位量である。また、時定数
t1とは、リッチ深さh1を記録した時から変位量h1
の所定割合である63%までリーン状態に変化するまで
の時間t1をいう。この変位量h1に乗じる所定割合の
63%は、次回に添加する添加燃料量の補正を考慮して
得られた実験値である。なお、目標空燃比A/Ftrg と
リッチ深さh1(B地点の空燃比)は、理論的には(マ
ップの上では)一致すべきものであるが、触媒機能のば
らつきや劣化による空燃比の誤差が生じるので、リッチ
深さh1(B地点の空燃比)と目標空燃比A/Ftrg が
異なる場合、ECU9は、その差分を補正する空燃比フ
ィードバック処理を実施する。
Therefore, the ECU 9 monitors the change (waveform) of the measured value of the air-fuel ratio sensor 32 after the fuel addition and reads the rich depth h1 and the time constant t1 (step 104: depth calculation means, time calculation). means). The rich depth h1 is the displacement amount (A → B) from the lean state (A) immediately before the addition to the rich peak (B). The time constant t1 is the displacement amount h1 from the time when the rich depth h1 is recorded.
The time t1 until the state changes to the lean state up to 63%, which is the predetermined ratio. The predetermined ratio of 63% multiplied by the displacement amount h1 is an experimental value obtained in consideration of the correction of the added fuel amount to be added next time. Note that the target air-fuel ratio A / Ftrg and the rich depth h1 (air-fuel ratio at point B) should theoretically match (on the map), but the error in the air-fuel ratio due to catalyst function variations and deterioration Therefore, when the rich depth h1 (air-fuel ratio at the point B) and the target air-fuel ratio A / Ftrg are different, the ECU 9 executes air-fuel ratio feedback processing to correct the difference.

【0065】ECU9は、リッチ深さh1と時定数t1
に基づき2回目以降の添加間隔(インターバル)Tex及
び添加燃料量Qexを算出する(ステップ105:添加量
補正手段、間隔算出手段)。添加間隔Tex及び添加燃料
量Qexは、図6に示すように、添加インターバルマップ
46及び補正係数マップ47に基づき求められる。
The ECU 9 controls the rich depth h1 and the time constant t1.
Based on the above, the addition interval (interval) Tex and the added fuel amount Qex for the second and subsequent times are calculated (step 105: addition amount correction means, interval calculation means). The addition interval Tex and the addition fuel amount Qex are obtained based on the addition interval map 46 and the correction coefficient map 47, as shown in FIG.

【0066】添加インターバルマップ46は、リッチ深
さh1及び時定数t1と添加間隔Texとの関係を実験値
に基づき設定したマップであり、ECU9のROMに予
め記憶されている。なお、添加インターバルマップ46
において添加間隔Texはリッチ状態のピークBから時定
数t1までの変位量が大きい程大きい値を示す。ECU
9は、リッチ深さh1と時定数t1を求めた後、添加イ
ンターバルマップ46を参照して次に添加する時期まで
の添加間隔Texを求める。
The addition interval map 46 is a map in which the relationship between the rich depth h1 and the time constant t1 and the addition interval Tex is set based on experimental values, and is stored in the ROM of the ECU 9 in advance. The addition interval map 46
In addition, the addition interval Tex shows a larger value as the amount of displacement from the peak B in the rich state to the time constant t1 increases. ECU
In step 9, after determining the rich depth h1 and the time constant t1, the addition interval map 46 is referred to determine the addition interval Tex until the time of the next addition.

【0067】また、補正係数マップ47は、時定数t1
及び添加間隔Texと補正係数Cqmとの関係を実験値に基
づき設定したマップであり、ECU9のROMに予め記
憶されている。ECU9は、時定数t1と添加間隔Tex
が求められれば、補正係数マップ47を参照して補正係
数Cqmを求める。
The correction coefficient map 47 has a time constant t1.
3 is a map in which the relationship between the addition interval Tex and the correction coefficient Cqm is set based on experimental values, and is stored in the ROM of the ECU 9 in advance. The ECU 9 determines the time constant t1 and the addition interval Tex.
Is calculated, the correction coefficient Cqm is calculated with reference to the correction coefficient map 47.

【0068】ECU9は、補正係数Cqmを求めた後、最
初に(あるいは前回)添加した添加燃料量Qexに前記補
正係数Cqmを乗じて次回に添加する添加燃料量Qexを算
出する。そして、ECU9は、次回の添加パターン(添
加間隔Tex及び添加燃料量Qex)が決まれば、燃料添加
制御処理を終了する。
After obtaining the correction coefficient Cqm, the ECU 9 multiplies the added fuel amount Qex added first (or last time) by the correction coefficient Cqm to calculate the added fuel amount Qex to be added next time. When the next addition pattern (addition interval Tex and added fuel amount Qex) is determined, the ECU 9 ends the fuel addition control process.

【0069】なお、ECU9は、ステップ105で求め
た添加間隔Tex及び添加燃料量Qexに基づき2回目以降
の燃料添加を実施する。
The ECU 9 executes the second and subsequent fuel additions based on the addition interval Tex and the added fuel amount Qex obtained in step 105.

【0070】[0070]

【発明の効果】本発明によれば、実際の空燃比と吸入空
気量、触媒入りガス温度を考慮して添加量を算出するた
め、システムの各種ばらつき等の発生に影響されない
で、最適な還元剤添加を実施することができる。還元剤
としては、HC(炭化水素)成分であればよく、例えば
燃料を使用することができる。
According to the present invention, the addition amount is calculated in consideration of the actual air-fuel ratio, the intake air amount, and the temperature of the gas containing the catalyst, so that the optimum reduction can be achieved without being affected by various system variations. Agent addition can be carried out. The reducing agent may be an HC (hydrocarbon) component, and for example, a fuel can be used.

【0071】また、本発明によれば、還元剤添加後の空
燃比の値(リッチ深さ)とこの空燃比の値が所定空燃比
の値まで変化する時間(時定数)とから次回に添加する
添加還元剤量を補正すると共に、次回の添加間隔を求め
ることで、2回目以降においても還元剤添加のシステム
や触媒等のばらつき、劣化を補償でき、総じてNOx
(SOx)の吸収・放出が精度良く行われる空燃比制御
が可能となる。
Further, according to the present invention, the reducing agent is added next time from the value of the air-fuel ratio (rich depth) after addition of the reducing agent and the time (time constant) for changing the value of this air-fuel ratio to the value of the predetermined air-fuel ratio. By correcting the amount of reducing agent added and calculating the next addition interval, it is possible to compensate for variations and deterioration of the reducing agent addition system and catalyst even after the second addition.
It becomes possible to perform air-fuel ratio control in which absorption and release of (SOx) are accurately performed.

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

【図1】本発明にかかる内燃機関の排気浄化装置の概略
構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention.

【図2】機関から排出される排気ガス中の未燃HC,C
Oおよび酸素の濃度を概略的に示す線図である。
[Fig. 2] Unburned HC and C in exhaust gas discharged from the engine
It is a diagram which shows the concentration of O and oxygen roughly.

【図3】吸蔵還元型NOx 触媒のNOx 吸放出作用を説
明するための図である。
FIG. 3 is a diagram for explaining a NOx absorption / release action of an NOx storage reduction catalyst.

【図4】燃料添加制御処理の流れ図である。FIG. 4 is a flowchart of a fuel addition control process.

【図5】添加燃料量の求め方の説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of how to determine the amount of added fuel.

【図6】添加間隔と補正係数の求め方の説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram of how to determine an addition interval and a correction coefficient.

【図7】単噴射パターンの説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram of a single injection pattern.

【図8】添加実施後の空燃比の変化を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a change in air-fuel ratio after the addition is performed.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…エンジン 2…吸気マニホールド 3…吸気管 4…エアクリーナ 5…エアフロメータ 6…ターボチャージャ 7…インタークラーク 8…スロットル弁 9…ECU 10…燃料噴射弁 11…コモンレール 12…燃料ポンプ 13…排気ポート 14…排気マニホールド 15…排気集合管 16…排気管 17…NOx 触媒 18…ケーシング 19…燃料添加ノズル 20…燃料パイプ 21…燃料通路 22…制御弁 23…EGR管 24…EGRクラーク 25…EGR弁 26…アクセル開度センサ 27…クランク角センサ 31…触媒入りガス温センサ 32…空燃比センサ 41…目標空燃比マップ 42…基本添加燃料量マップ 43…添加燃料補正係数マップ 46…添加インターバルマップ 47…補正係数マップ 1 ... engine 2 ... Intake manifold 3 ... Intake pipe 4 ... Air cleaner 5 ... Air flow meter 6 ... Turbocharger 7 ... Inter Clark 8 ... Throttle valve 9 ... ECU 10 ... Fuel injection valve 11 ... Common rail 12 ... Fuel pump 13 ... Exhaust port 14 ... Exhaust manifold 15 ... Exhaust collecting pipe 16 ... Exhaust pipe 17 ... NOx catalyst 18 ... Casing 19 ... Fuel addition nozzle 20 ... Fuel pipe 21 ... Fuel passage 22 ... Control valve 23 ... EGR tube 24 ... EGR Clark 25 ... EGR valve 26 ... Accelerator opening sensor 27 ... Crank angle sensor 31 ... Gas temperature sensor with catalyst 32 ... Air-fuel ratio sensor 41 ... Target air-fuel ratio map 42 ... Basic added fuel amount map 43 ... Additive fuel correction coefficient map 46 ... Addition interval map 47 ... Correction coefficient map

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI F01N 3/36 ZAB B01D 53/36 101A 101B (72)発明者 松岡 広樹 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 林 孝太郎 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 石山 忍 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 大坪 康彦 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 曲田 尚史 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 小林 正明 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 柴田 大介 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 根上 秋彦 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 原田 泰生 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 小野 智幸 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自 動車株式会社内 (56)参考文献 特開 平6−129237(JP,A) 特開 平10−47048(JP,A) 特開2001−132500(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F01N 3/08 - 3/36 B01D 53/94 F02D 41/04 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI F01N 3/36 ZAB B01D 53/36 101A 101B (72) Inventor Hiroki Matsuoka 1 Toyota-cho, Aichi Prefecture Toyota Automobile Co., Ltd. (72) Inventor Kotaro Hayashi 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture, Toyota Motor Corporation (72) Inventor Shinobu Ishiyama 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Toyota Motor Corporation (72) Inventor, Yasuhiko Otsubo Aichi Toyota City, Toyota, Japan 1 Toyota Motor Co., Ltd. (72) Inventor Naofumi Kaguda Toyota, Aichi, Toyota City 1 Toyota Motor Co., Ltd. (72) Inventor, Masaaki Kobayashi Toyota City, Aichi 1 Toyota Motor Corporation (72) Inventor Daisuke Shibata 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Toyota Motor Corporation Stock In-house (72) Inventor Akihiko Negami 1 Toyota-cho, Toyota-shi, Aichi Toyota Motor Co., Ltd. (72) Inventor Yasushi Harada 1 Toyota-cho, Toyota-shi, Aichi Toyota-car Co., Ltd. (72) Inventor Tomoyuki Ono 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Toyota Motor Co., Ltd. (56) Reference JP-A-6-129237 (JP, A) JP-A-10-47048 (JP, A) JP-A-2001-132500 (JP, A) (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) F01N 3/08-3/36 B01D 53/94 F02D 41/04

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】希薄燃焼可能な多気筒内燃機関の排気通路
に設けられたNOx触媒と、 該NOx 触媒の上流の前記排気通路に設けられた還元剤
添加手段と、 車両の運転状態における実際の空燃比と、前記内燃機関
への吸入空気量と、前記NOx 触媒に流入する排気ガス
の温度である触媒入りガス温度と、から前記還元剤添加
手段が添加する添加還元剤量を算出する添加量算出手段
と、 前記還元剤添加手段から前記添加還元剤量の還元剤を前
記NOx 触媒に添加する際、空燃比が還元剤添加直前の
リーン状態から還元剤添加後に最高にリッチ状態となる
までの変位量であるリッチ深さを算出する深さ算出手段
と、 前記還元剤添加後に最高にリッチ状態となった値から空
燃比がリーン状態へ変化して前記変位量に所定割合を乗
じた値のリーン状態となるまでに要する時間を算出する
時間算出手段と、 前記深さ算出手段により算出されたリッチ深さと前記時
間算出手段により算出された時間と、から前記添加還元
剤量を補正して次回の添加還元剤量を算出する添加量補
正手段と、 前記還元剤添加から次回に還元剤を添加するまでの還元
剤添加間隔を、前記深さ算出手段で求めたリッチ深さに
基づいて算出する間隔算出手段と、 前記添加量補正手段により補正された次回の添加還元剤
量と前記間隔算出手段により算出された次回の還元剤添
加間隔とに基づいて次回の還元剤添加を制御する制御手
段と、を備えたこと特徴とする内燃機関の排気浄化装
置。
1. A NOx catalyst provided in an exhaust passage of a multi-cylinder internal combustion engine capable of lean combustion, a reducing agent addition means provided in the exhaust passage upstream of the NOx catalyst, and an actual NOx catalyst in an operating state of a vehicle. Amount added to calculate the amount of added reducing agent added by the reducing agent adding means from the air-fuel ratio, the amount of intake air to the internal combustion engine, and the catalyst-containing gas temperature that is the temperature of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst. When adding the reducing agent of the added reducing agent amount to the NOx catalyst from the calculating means and the reducing agent adding means, the air-fuel ratio changes from a lean state immediately before the reducing agent addition to a maximum rich state after the reducing agent addition. Depth calculation means for calculating a rich depth which is a displacement amount, and a value obtained by multiplying the displacement amount by a predetermined ratio by changing the air-fuel ratio to a lean state from a value that becomes the maximum rich state after adding the reducing agent. Lean and Next, the addition reduction is performed by correcting the amount of the added reducing agent based on the time calculation means for calculating the time required for the calculation, the rich depth calculated by the depth calculation means and the time calculated by the time calculation means. An addition amount correction means for calculating the amount of the agent, and an interval calculation means for calculating the reducing agent addition interval from the addition of the reducing agent to the next addition of the reducing agent based on the rich depth obtained by the depth calculation means. And a control means for controlling the next reducing agent addition based on the next reducing agent amount corrected by the addition amount correcting means and the next reducing agent addition interval calculated by the interval calculating means, An exhaust emission control device for an internal combustion engine, which is characterized.
【請求項2】前記還元剤添加の間隔は、前記深さ算出手
段で求めたリッチ深さの大きさに比例する請求項1記載
の内燃機関の排気浄化装置。
2. The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the reducing agent addition interval is proportional to the magnitude of the rich depth obtained by the depth calculating means.
【請求項3】前記車両の運転状態に応じて前記還元剤添
加の可否を判断する可否判断手段を有する請求項1また
は2に記載の内燃機関の排気浄化装置。
3. The exhaust emission control device for an internal combustion engine according to claim 1, further comprising an adequacy determining means for determining whether to add the reducing agent according to an operating state of the vehicle.
【請求項4】前記可否判断手段は前記還元剤添加が前記
還元剤の全量を一度に噴射する単噴射であるか否かを判
断する請求項1から3のいずかに記載の内燃機関の排気
浄化装置。
4. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the propriety determining unit determines whether the addition of the reducing agent is a single injection in which the entire amount of the reducing agent is injected at one time. Exhaust purification device.
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