JP3512062B2 - Exhaust gas purification device for internal combustion engine - Google Patents
Exhaust gas purification device for internal combustion engineInfo
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Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、空燃比リーンの状
態で燃焼させる内燃機関の排気浄化装置に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】流入排気ガスの空燃比がリーンの時にN
Oxを吸収し流入排気ガスの酸素濃度が低下した時に吸
収したNOxを放出する吸蔵還元型NOx触媒は、NOx
浄化率が高いことから、近年、空燃比リーンの状態で燃
焼させる内燃機関から排出される排気ガスのNOx浄化
に多用されている。
【0003】この吸蔵還元型NOx触媒のNOx吸収能力
には限界があり、吸収されたNOx量が所定の許容量に
達すると飽和して吸収不能になってしまう。そのため、
吸蔵還元型NOx触媒を用いた排気浄化装置では、吸蔵
還元型NOx触媒に吸収されたNOxを適当なタイミング
で放出・還元させる必要がある。
【0004】国際公開パンフレット WO 93/258
06号には、流入排気ガスの空燃比がリーンの時に吸蔵
還元型NOx触媒に吸収されたNOx量を推定し、この推
定吸収NOx量が許容量を越えた時に、予め定められた
期間、流入排気ガスの空燃比をリッチにし、吸蔵還元型
NOx触媒に吸収されているNOxを放出還元する技術が
開示されている。また、前記パンフレットには、吸蔵還
元型NOx触媒のNOx吸収容量(許容量)は触媒温度あ
るいは排気ガス温によって異なるので、流入排気ガスの
空燃比をリーンからリッチに変える判定基準であるNO
x吸収容量を、触媒温度あるいは排気ガス温度に応じて
変える点が開示されている。つまり、従来は、現時点で
の触媒温度あるいは排気ガス温に基づいてNOx吸収容
量を算出し、これよりも前記推定吸収NOx量が越えた
時に、流入排気ガスの空燃比をリッチにしている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、排気ガス温
は内燃機関の負荷等によって常に変化し、触媒温度は、
触媒が熱容量を有しているため、排気ガス温の変化に遅
れて変化する。したがって、例えば排気ガス温度が、N
Ox吸収容量が増大する方向に温度変化している場合に
は、前記推定吸収NOx量が現時点での排気ガス温に対
応するNOx吸収容量に達しているとしても、吸蔵還元
型NOx触媒はまだNOxを吸収し続けることができるは
ずである。
【0006】しかしながら、前記従来の技術では、排気
ガス温の変化方向が考慮されていないので、NOx吸収
容量が増大する方向に排気ガス温が変化している場合に
も、前記推定吸収NOx量が現時点での排気ガス温度に
対応するNOx吸収容量を越えた時点で流入排気ガスの
空燃比がリッチに切り替えられてしまい、燃費の悪化を
招いていた。
【0007】本発明はこのような従来の技術の問題点に
鑑みてなされたものであり、本発明が解決しようとする
課題は、吸蔵還元型NOx触媒の触媒温度の変化方向に
応じて、吸蔵還元型NOx触媒から吸収されたNOxを放
出還元するタイミングを補正することにより、NOx吸
収時間を長くし、NOx放出頻度を減少し、NOx浄化率
の向上を図ることにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するために、以下の手段を採用した。即ち、本発明は、
流入する排気ガスの空燃比がリーンのときにNOxを吸
収し流入する排気ガスの酸素濃度が低下すると吸収した
NOxを放出する吸蔵還元型NOx触媒を機関排気通路内
に配置し、該吸蔵還元型NOx触媒に吸収されたNOx量
が許容量を越えたときに吸蔵還元型NOx触媒に流入す
る排気ガスの空燃比をリッチにして吸蔵還元型NOx触
媒からNOxを放出し還元する放出手段を備えた内燃機
関の排気浄化装置において、前記吸蔵還元型NOx触媒
の触媒温度が、NOx吸収容量が最大となる触媒温度に
接近する方向に変化しているか否かを判定する触媒温度
変化方向判定手段と、この触媒温度変化方向判定手段に
よって吸蔵還元型NOx触媒の触媒温度がNOx吸収容量
が最大となる触媒温度に接近する方向に変化していると
判定されたときに前記放出手段による排気ガスの空燃比
をリッチにする時期を遅らせるように補正する放出時期
補正手段と、を備えたことを特徴とする。
【0009】吸蔵還元型NOx触媒のNOx吸収容量は触
媒温度に応じて変化し、NOx吸収容量が最大となる触
媒温度が存在する。したがって、吸蔵還元型NOx触媒
の触媒温度が、NOx吸収容量が最大となる触媒温度に
接近する方向に変化しているときには、吸蔵還元型NO
x触媒のNOx吸収容量も増大する方向に変化する。
【0010】そこで、前記触媒温度変化方向判定手段に
よって吸蔵還元型NOx触媒の触媒温度がNOx吸収容量
が最大となる触媒温度に接近する方向に変化していると
判定されたときには、前記放出時期補正手段によって前
記放出手段による排気ガスの空燃比をリッチにする時期
を遅らせて、吸蔵還元型NOx触媒に流入する排気ガス
の空燃比をリーンに維持することにより、吸蔵還元型N
Ox触媒のNOx吸収時間を引き延ばし、吸蔵還元型NO
x触媒からNOxを放出する頻度を少なくする。これによ
り排気浄化装置のNOx浄化率が向上する。
【0011】内燃機関としては、ディーゼルエンジンや
リーンバーンガソリンエンジンを例示することができ
る。吸蔵還元型NOx触媒の触媒温度の変化方向を判定
するには、直接、触媒温度を検出しこれから触媒温度の
変化方向を判定してもよいし、触媒温度の代わりに排気
ガス温を検出し排気ガス温の変化方向を触媒温度の変化
方向としてもよい。また、排気ガス温は機関の運転状態
から推定することができるので、推定された排気ガス温
の変化方向を触媒温度の変化方向としてもよい。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る排気浄化装置
の一実施の形態を図1から図14の図面に基いて説明す
る。
【0013】図1は本発明をガソリンエンジンに適用し
た場合の概略構成を示す図である。この図において、符
号1は機関本体、符号2はピストン、符号3は燃焼室、
符号4は点火栓、符号5は吸気弁、符号6は吸気ポー
ト、符号7は排気弁、符号8は排気ポートを夫々示す。
吸気ポート6は対応する枝管9を介してサージタンク1
0に連結され、各枝管9には夫々吸気ポート6内に向け
て燃料を噴射する燃料噴射弁11が取り付けられる。サ
ージタンク10は吸気ダクト12を介してエアクリーナ
13に連結され、吸気ダクト12内にはスロットル弁1
4が配置される。一方、排気ポート8は排気マニホルド
15および排気管16を介して吸蔵還元型NOx触媒1
7を内蔵したケーシング18に接続される。
【0014】エンジンコントロール用の電子制御ユニッ
ト(ECU)30はデジタルコンピュータからなり、双
方向バス31によって相互に接続されたROM(リード
オンリメモリ)32、RAM(ランダムアクセスメモ
リ)33、CPU(セントラルプロセッサユニット)3
4、入力ポート35、出力ポート36を具備する。サー
ジタンク10内にはサージタンク10内の絶対圧に比例
した出力電圧を発生する圧力センサ19が取り付けら
れ、この圧力センサ19の出力電圧がAD変換器37を
介して入力ポート35に入力される。また、スロットル
弁14にはスロットル弁14がアイドリング開度である
ことを検出するアイドルスイッチ20が取り付けられ、
このアイドルスイッチ20の出力信号が入力ポート35
に入力される。
【0015】一方、ケーシング18の上流の排気管16
内には排気ガス温に比例した出力電圧を発生する温度セ
ンサ25が取り付けられ、この温度センサ25の出力電
圧がAD変換器38を介して入力ポート35に入力され
る。また、入力ポート35には機関回転数を表す出力パ
ルスを発生する回転数センサ26が接続される。出力ポ
ート36は対応する駆動回路39を介して夫々点火栓4
および燃料噴射弁11に接続される。
【0016】このガソリンエンジンでは、例えば次式に
基づいて燃料噴射時間TAUが算出される。
TAU=TP・K
ここで、TPは基本燃料噴射時間を示しており、Kは補
正係数を示している。基本燃料噴射時間TPは機関シリ
ンダ内に供給される混合気の空燃比を理論空燃比とする
のに必要な燃料噴射時間を示している。この基本燃料噴
射時間TPは予め実験により求められ、サージタンク1
0内の絶対圧PMおよび機関回転数Nの関数として図2
に示すようなマップの形で予めROM32内に記憶され
ている。補正係数Kは機関シリンダ内に供給される混合
気の空燃比を制御するための係数であって、K=1.0
であれば機関シリンダ内に供給される混合気は理論空燃
比となる。これに対してK<1.0になれば機関シリン
ダ内に供給される混合気の空燃比は理論空燃比よりも大
きくなり、即ちリーンとなり、K>1.0になれば機関
シリンダ内に供給される混合気の空燃比は理論空燃比よ
りも小さくなり、即ちリッチとなる。
【0017】この補正係数Kの値はサージタンク10内
の絶対圧PMおよび機関回転数Nに対して予め定められ
ており、図3はこの補正係数Kの値の一例を示してい
る。この例では、サージタンク10内の絶対圧PMが比
較的低い領域、即ち機関低中負荷運転領域では補正係数
Kの値が1.0よりも小さい値とされ、したがってこの
ときには機関シリンダ内に供給される混合気の空燃比が
リーンとされる。一方、サージタンク10内の絶対圧P
Mが比較的高い領域、即ち機関高負荷運転領域では補正
係数Kの値が1.0とされ、したがってこのときには機
関シリンダ内に供給される混合気の空燃比が理論空燃比
とされる。また、サージタンク10内の絶対圧PMが最
も高くなる領域、即ち機関全負荷運転領域では補正係数
Kの値は1.0よりも大きな値とされ、したがってこの
ときには機関シリンダ内に供給される混合気の空燃比が
リッチとされる。内燃機関では通常、低中負荷運転され
る頻度が最も高く、したがって運転期間中の大部分にお
いてリーン混合気が燃料せしめられることになる。
【0018】図4は燃焼室3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、燃焼室3から排出される排気ガス中の
未燃HC,COの濃度は燃焼室3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、燃焼室3から排出
される排気ガス中の酸素O2の濃度は燃焼室3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。
【0019】ケーシング18内に収容されている吸蔵還
元型NOx触媒17は、例えばアルミナを担体とし、こ
の担体上に例えばカリウムK、ナトリウムNa、リチウ
ムLi、セシウムCsのようなアルカリ金属、バリウム
Ba、カルシウムCaのようなアルカリ土類、ランタン
La、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
いる。機関吸気通路および吸蔵還元型NOx触媒17上
流の排気通路内に供給された空気および燃料(炭化水
素)の比を吸蔵還元型NOx触媒17への流入排気ガス
の空燃比と称する(以下、排気空燃比と略称する)と、
この吸蔵還元型NOx触媒17は、排気空燃比がリーン
のときにはNOxを吸収し、流入排気ガス中の酸素濃度
が低下すると吸収したNOxを放出するNOxの吸放出作
用を行う。
【0020】なお、吸蔵還元型NOx触媒17上流の排
気通路内に燃料(炭化水素)あるいは空気が供給されな
い場合には、排気空燃比は燃焼室3内に供給される混合
気の空燃比に一致し、したがってこの場合には、吸蔵還
元型NOx触媒17は燃焼室3内に供給される混合気の
空燃比がリーンのときにはNOxを吸収し、燃焼室3内
に供給される混合気中の酸素濃度が低下すると吸収した
NOxを放出することになる。
【0021】上述の吸蔵還元型NOx触媒17を機関排
気通路内に配置すればこの吸蔵還元型NOx触媒17は
実際にNOxの吸放出作用を行うが、この吸放出作用の
詳細なメカニズムについては明かでない部分もある。し
かしながら、この吸放出作用は図5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。
【0022】即ち、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巾に増大し、図5
(A)に示されるように酸素O2 がO2 -又は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 -又はO2-と反応
し、NO2 となる(2NO+O2 →2NO2 )。
【0023】次いで、生成されたNO2の一部は、白金
Pt上で酸化されつつ吸蔵還元型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5
(A)に示されるように硝酸イオンNO3 -の形で吸蔵還
元型NOx触媒17内に拡散する。このようにしてNOx
が吸蔵還元型NOx触媒17内に吸収される。
【0024】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、吸蔵還元型NOx触媒1
7のNOx 吸収能力が飽和しない限り、NO2が吸蔵還
元型NOx触媒17内に吸収されて硝酸イオンNO3 -が
生成される。
【0025】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 -→NO2)に進み、吸蔵還元型NOx触媒17内
の硝酸イオンNO3 -がNO2の形で吸蔵還元型NOx触媒
17から放出される。即ち、流入排気ガス中の酸素濃度
が低下すると、吸蔵還元型NOx触媒17からNOxが放
出されることになる。図4に示されるように、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
合いを低くすればたとえ排気空燃比がリーンであっても
吸蔵還元型NOx触媒17からNOxが放出されることと
なる。
【0026】一方、このとき、燃焼室3内に供給される
混合気がリッチにされて排気空燃比がリッチになると、
図4に示される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 -又はO2-と反応して酸化せしめられる。
【0027】また、排気空燃比が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吸蔵還元型
NOx触媒17からNO2が放出され、このNO2は、図
5(B)に示されるように未燃HC、COと反応して還
元せしめられる。このようにして白金Ptの表面上にN
O2が存在しなくなると、吸蔵還元型NOx触媒17から
次から次へとNO2が放出される。したがって、排気空
燃比をリッチにすると短時間の内に吸蔵還元型NOx触
媒17からNOxが放出されることになる。
【0028】即ち、排気空燃比をリッチにするとまず初
めに未燃HC,COが白金Pt上のO2 -又はO2-とただ
ちに反応して酸化せしめられ、次いで白金Pt上のO2 -
又はO2-が消費されてもまだ未燃HC,COが残ってい
ればこの未燃HC,COによって吸蔵還元型NOx触媒
17から放出されたNOxおよび機関から排出されたN
Oxが還元せしめられる。
【0029】したがって、排気空燃比をリッチにすれば
短時間のうちに吸蔵還元型NOx触媒17に吸収されて
いるNOxが放出され、しかもこの放出されたNOxが還
元されるために大気中にNOxが排出されるのを阻止す
ることができることになる。また、吸蔵還元型NOx触
媒17は還元触媒の機能を有しているので、排気空燃比
を理論空燃比にしても吸蔵還元型NOx触媒17から放
出されたNOxが還元せしめられる。しかしながら、排
気空燃比を理論空燃比にした場合には、吸蔵還元型NO
x触媒17からNOxが徐々にしか放出されないために吸
蔵還元型NOx触媒17に吸収されている全NOxを放出
させるには若干長い時間を要する。
【0030】ところで、前述したように排気空燃比のリ
ーンの度合を低くすればたとえ排気空燃比がリーンであ
っても吸蔵還元型NOx触媒17からNOxが放出され
る。したがって、吸蔵還元型NOx触媒17からNOxを
放出させるには流入排気ガス中の酸素濃度を低下させれ
ばよいことになる。ただし、吸蔵還元型NOx触媒17
からNOxが放出されても排気空燃比がリーンであると
吸蔵還元型NOx触媒17においてNOxが還元されず、
したがってこの場合には吸蔵還元型NOx触媒17の下
流にNOxを還元し得る触媒を設けるか、あるいは吸蔵
還元型NOx触媒17の下流に還元剤を供給する必要が
ある。むろんこのように吸蔵還元型NOx触媒17の下
流においてNOxを還元することは可能であるが、それ
よりもむしろ吸蔵還元型NOx触媒17においてNOxを
還元する方が好ましい。そこで、この実施の形態では吸
蔵還元型NOx触媒17からNOxを放出すべきときには
排気空燃比がリッチにされ、それによって吸蔵還元型N
Ox触媒17から放出されたNOxを吸蔵還元型NOx触
媒17において還元するようにしている。
【0031】ところで、本発明による実施の形態では上
述したように全負荷運転時には燃焼室3内に供給される
混合気がリッチとされ、また高負荷運転時には混合気が
理論空燃比とされるので、全負荷運転時及び高負荷運転
時に吸蔵還元型NOx触媒17からNOxが放出されるこ
とになる。しかしながら、全負荷運転あるいは高負荷運
転が行われる頻度が少なければ全負荷運転時および高負
荷運転時にのみ吸蔵還元型NOx触媒17からNOxが放
出されたとしても、リーン混合気が燃焼せしめられてい
る間に吸蔵還元型NOx触媒17によるNOxの吸収能力
が飽和してしまい、かくして吸蔵還元型NOx触媒17
によりNOxを吸収できなくなってしまう。そこで、こ
の実施の形態では、リーン混合気が継続して燃焼せしめ
られているときには周期的に燃焼室3内に供給される混
合気がリッチとされ、この間に吸蔵還元型NOx触媒1
7からNOxを放出させるようにしている。
【0032】このようにする場合、燃焼室3内に供給さ
れる混合気がリッチにされる周期が長いと、リーン混合
気の燃焼が行われている間に吸蔵還元型NOx触媒17
のNOx吸収能力が飽和してしまい、かくしてNOxを吸
蔵還元型NOx触媒17に吸収し得なくなるためにNOx
が大気に放出されてしまうという問題が生じる。これに
対して機関から排出されるNOx量が多い機関運転状態
が継続した場合であっても吸蔵還元型NOx触媒17の
NOx吸収能力が飽和する前に吸蔵還元型NOx触媒17
からNOxを放出し得るように混合気がリッチにされる
周期を短くすると、今度は燃料消費量が増大してしまう
という問題が生じる。
【0033】そこで本発明では、吸蔵還元型NOx触媒
17に吸収されているNOx量を求め、吸蔵還元型NOx
触媒17に吸収されているNOx量が予め定められた許
容量を越えたときに混合気をリッチにするようにしてい
る。このように吸蔵還元型NOx触媒17に吸収されて
いるNOx量が予め定められた許容量を越えたときに混
合気をリッチにすると吸蔵還元型NOx触媒17のNOx
吸収能力が飽和することがないのでNOxが大気に放出
されることがなくなり、また混合気をリッチにする頻度
も少なくすることができるので燃料消費量が増大するの
を抑制することができることになる。
【0034】ところで、吸蔵還元型NOx触媒17に吸
収されているNOx量を求める場合において、吸蔵還元
型NOx触媒17に吸収されているNOx量を直接求める
ことは困難である。そこで、本発明では機関から排出さ
れた排気ガス中のNOx量から吸蔵還元型NOx触媒17
内に吸収されたNOx量を推定するようにしている。即
ち、機関回転数Nが高くなるほど機関から単位時間当り
に排出される排気ガス量が増大するので、機関回転数N
が高くなるにつれて機関から単位時間当りに排出される
NOx量は増大する。また、機関負荷が高くなるほど、
即ちサージタンク10内の絶対圧PMが高くなるほど各
燃焼室3から排出される排気ガス量が増大し、しかも燃
焼温度が高くなるので、機関負荷が高くなるほど、即ち
サージタンク10内の絶対圧PMが高くなるほど機関か
ら単位時間当りに排出されるNOx量が増大する。
【0035】図6(A)は実験により求められた単位時
間当りに機関から排出されるNOx量と、サージタンク
10内の絶対圧PM、機関回転数Nとの関係を示してお
り、図6(A)において各曲線は同一NOx量を示して
いる。図6(A)に示されるように単位時間当りに機関
から排出されるNOx量はサージタンク10内の絶対圧
PMが高くなるほど多くなり、機関回転数Nが高くなる
ほど多くなる。なお、図6(A)に示されるNOx量は
図6(B)に示すようなマップの形で予めROM32内
に記憶されている。
【0036】一方、図7は吸蔵還元型NOx触媒17が
吸収し得るNOxの吸収容量NOxCAPと、吸蔵還元型
NOx触媒17の温度を代表する排気ガス温Tとの関係
を示している。吸蔵還元型NOx触媒17の温度が低く
なると、即ち排気ガス温Tが低くなるとNOxの酸化作
用(2NO+O2 →2NO2)が弱まるためにNOx吸収
容量NOxCAPが低下し、また吸蔵還元型NOx触媒1
7の温度が高くなると、即ち排気ガス温Tが高くなると
吸蔵還元型NOx触媒17に吸収されていたNOxが分解
して自然放出するためにNOx吸収容量NOxCAPは小
さくなる。したがって、吸蔵還元型NOx触媒17は所
定の排気ガス温Ta(この例では約390゜C)におい
て最大NOx吸収容量NOxCAPmaxとなる。
【0037】吸蔵還元型NOx触媒17が吸収し得るN
Oxの吸収容量NOxCAPと、吸蔵還元型NOx触媒1
7の温度、即ち排気ガス温Tとの間にはこのような関係
があるので、排気ガス温Tが前記所定の排気ガス温Ta
に接近する方向に変化しているときには、吸蔵還元型N
Ox触媒17のNOx吸収容量NOxCAPも増大する方
向に変化することとなる。したがって、吸蔵還元型NO
x触媒17に吸収されているNOx量の推定値が排気ガス
温Tに基づいて算出されたNOx吸収容量NOxCAPに
達したとしても、排気ガス温Tが前記所定の排気ガス温
Taに接近する方向に変化しているときには、吸蔵還元
型NOx触媒17はさらにNOxを吸収することができる
状態にあることになる。そこで、この実施の形態では、
吸蔵還元型NOx触媒17に吸収されているNOx量の推
定値が排気ガス温Tに基づいて算出されたNOx吸収容
量NOxCAPを越えたときに、排気ガス温Tが前記所
定の排気ガス温Taに接近する方向に変化しているか否
かを判別し、YESの場合には吸蔵還元型NOx触媒1
7によるNOxの吸収を継続し、即ちリーン混合気の燃
焼を継続し、NOの場合には吸蔵還元型NOx触媒17
からNOxを放出し、即ちリッチ混合気の燃焼を行うよ
うにしている。
【0038】一方、図8は吸蔵還元型NOx触媒17に
流入する排気ガスの空燃比をリーンからリッチに切り換
えたときに吸蔵還元型NOx触媒17から放出されるN
Ox量の実験結果を示している。なお、図8において実
線は吸蔵還元型NOx触媒17の温度、即ち排気ガス温
Tが高いときを示しており、破線は吸蔵還元型NOx触
媒17の温度、即ち排気ガス温Tが低いときを示してい
る。吸蔵還元型NOx触媒17内におけるNOxの分解速
度は吸蔵還元型NOx触媒17の温度が高くなるほど速
くなる。したがって図8の実線で示されるように吸蔵還
元型NOx触媒17の温度が高いときには、即ち排気ガ
ス温Tが高いときには多量のNOxが短時間のうちに吸
蔵還元型NOx触媒17から放出され、吸蔵還元型NOx
触媒17の温度、即ち排気ガス温Tが低いときには図8
において破線で示されるように少量のNOxが長期間に
亙って吸蔵還元型NOx触媒17から放出され続ける。
即ち、排気ガス温Tが高くなるほど単位時間当りに吸蔵
還元型NOx触媒17から放出されるNOx量が増大し、
NOxの放出時間が短くなることがわかる。
【0039】ところで、機関から排出される未燃HC,
COの量が吸蔵還元型NOx触媒17から放出された全
NOxを還元し得る量よりも少ないときには一部のNOx
は還元されることなく大気中に放出され、これに対して
機関から排出される未燃HC,COの量が吸蔵還元型N
Ox触媒17から放出された全NOxを還元し得る量より
も多いときには余剰の未燃HC,COが大気中に放出さ
れる。したがって、NOxおよび未燃HC,COが大気
中に放出されるのを阻止するためには、吸蔵還元型NO
x触媒17から放出されたNOxを還元するのに丁度必要
な量の未燃HC,COを機関から排出させることが必要
となり、そのためには図8に示す曲線に対応して未燃H
C,COの量を増大させることが必要となる。
【0040】ところで、前述したように機関から排出さ
れる未燃HC,COの量は燃焼室3内に供給される混合
気のリッチの度合に比例している。したがって、この実
施の形態では図9に示されるように基本燃料噴射時間T
Pに対する補正係数kの値、即ち混合気のリッチの度合
を図8に示すNOx濃度の変化パターンにできるだけ近
いパターンでもって変化させるようにしている。なお、
ここで補正係数kは前述した補正係数Kとの間にK=1
+kなる関係があり、したがってk=0のときには混合
気が理論空燃比となり、k>0のときには混合気がリッ
チとなる。
【0041】図9において実線で示されるように吸蔵還
元型NOx触媒17からNOxを放出すべきときには時間
CがC1に達するまでは補正係数kが単位時間毎にαず
つ上昇せしめられ、次いで時間CがC1とC2の間では補
正係数kが一定に保持され、次いで時間CがC2を越え
ると補正係数kが単位時間毎にβずつ下降せしめられ
る。これらα,β,C1,C2の値は補正係数kの変化パ
ターンが図8において実線で示されるNOx濃度の変化
パターンにできるだけ近くなるように定められている。
【0042】一方、吸蔵還元型NOx触媒17の温度、
即ち排気ガス温Tが低いときの補正係数kの変化パター
ンも図8において破線で示される排気ガス温Tが低いと
きのNOx濃度の変化パターンにできるだけ近くなるよ
うに定められている。この場合、図9において補正係数
kの変化パターンを破線のようにするためには実線で示
す変化パターンに比べてα,βを共に小さくし、且つC
1,C2を共に大きくすればよいことがわかる。即ち、補
正係数kの変化パターンを図8に示すNOx濃度の変化
パターンに近づけるには図10に示されるように排気ガ
ス温Tが高くなるにつれてα,βを大きくし、C1,C2
を小さくすればよいことになる。なお、図10に示すC
1,C2,α,βと排気ガス温Tとの関係は予めROM3
2内に記憶されている。
【0043】なお、本発明による実施の形態では排気ガ
ス温Tを検出するための温度センサ25が設けられてお
り、したがってこの温度センサ25により検出された排
気ガス温Tに基づいて図7に示されるNOx吸収容量N
OxCAPおよび図10に示されるα,β,C1,C2が
決定される。しかしながら、排気ガス温Tはサージタン
ク10内の絶対圧PMおよび機関回転数Nから推定する
ことができる。したがって、温度センサ25を設ける代
わりに排気ガス温Tを図11に示すようなマップの形で
予めROM32内に記憶しておき、このマップから得ら
れた排気ガス温Tに基づいてNOx吸収容量NOxCAP
およびα,β,C1,C2を決定することもできる。
【0044】次に、図12から図14を参照しつつNO
x放出制御について説明する。図12および図13は一
定時間毎の割り込みによって実行される時間割り込みル
ーチンを示している。
【0045】図12および図13を参照すると、まず初
めにステップ100において、吸蔵還元型NOx触媒1
7からNOxを放出すべきであることを示すNOx放出フ
ラグがセットされているか否かが判別される。NOx放
出フラグがセットされていないときにはステップ101
に進んで補正係数Kが1.0よりも小さいか否か、即ち
混合気をリーンにすべき運転状態であるか否かが判別さ
れる。K<1.0のとき、即ち混合気をリーンにすべき
運転状態のときにはステップ102に進んでカウント値
Dが零とされ、次いでステップ103に進む。
【0046】ステップ103では、圧力センサ19によ
り検出されたサージタンク10内の絶対圧PMおよび機
関回転数Nに基づいて図6(B)に示すマップから単位
時間当たりに機関から排出されるNOx量Nijが算出
される。次いでステップ104では、NOx量Nijに
割り込み時間間隔△tを乗算し、これらの積Nij・△
tがΣNOxに加算される。積Nij・△tは割り込み
時間間隔△tの間に機関から排出されたNOx量を表し
ており、このとき機関から排出されたNOxは吸蔵還元
型NOx触媒17に吸収されるので、ΣNOxは吸蔵還元
型NOx触媒17に吸収されているNOx量の推定値を表
していることになる。
【0047】次いでステップ105では、温度センサ2
5により検出された排気ガス温Tに基づいて図7に示す
関係からNOx吸収容量NOxCAPが算出される。次い
でステップ106では、吸蔵還元型NOx触媒17に吸
収されているNOx量の推定値ΣNOxがNOx吸収容量
NOxCAPを越えたか否かが判別される。ΣNOx≦N
OxCAPのときには処理サイクルを完了する。このと
きにはリーン混合気の燃焼が行われており、機関から排
出されるNOxが吸蔵還元型NOx触媒17に吸収され
る。
【0048】一方、ステップ106においてΣNOx>
NOxCAPであると判断されると、ステップ107に
進んで、現在の排気ガス温度Tが、最大NOx吸収容量
NOxCAPmaxに対応する排気ガス温度Ta以下か否か
が判別される。尚、このステップ107における現在の
排気ガス温度Tは、温度センサ25で検出された値をな
ました値が採用される。
【0049】ステップ107でT≦Taであると判別さ
れたときにはステップ108に進んで、今回本ルーチン
を実行する際の排気ガス温度Tiから前回本ルーチンを
実行した際の排気ガス温度Ti-1を引いた差が正か否か
が判別される。Ti−Ti-1>0のときには排気ガス温度
Tは排気ガス温度Taに接近する方向に変化しているこ
ととなるので、処理サイクルを完了する。このときには
リーン混合気の燃焼が続行されることとなり、機関から
排出されるNOxが吸蔵還元型NOx触媒17に吸収され
る。一方、ステップ108においてTi−Ti-1≦0であ
ると判定されると、吸蔵還元型NOx触媒17のNOx吸
収能力が飽和したものとして、ステップ109に進んで
NOx放出フラグがセットされる。
【0050】また、ステップ107でT>Taであると
判別されたときにはステップ110に進んで、今回本ル
ーチンを実行する際の排気ガス温度Tiから前回本ルー
チンを実行した際の排気ガス温度Ti-1を引いた差が負
か否かが判別される。Ti−T i-1<0のときには排気ガ
ス温度Tは排気ガス温度Taに接近する方向に変化して
いることとなるので、処理サイクルを完了する。このと
きにはリーン混合気の燃焼が続行されることとなり、機
関から排出されるNOxが吸蔵還元型NOx触媒17に吸
収される。一方、ステップ110においてTi−Ti-1≧
0であると判定されると、吸蔵還元型NOx触媒17の
NOx吸収能力が飽和したものとして、ステップ109
に進んでNOx放出フラグがセットされる。
【0051】そして、ステップ109からステップ11
1に進み、排気ガス温Tに基づいて図10に示す関係か
らC1,C2,α,βが算出され、処理サイクルを完了す
る。NOx放出フラグがセットされると次の処理サイク
ルではステップ100からステップ112に進み、カウ
ント値Cが1だけインクリメントされる。次いでステッ
プ113ではカウント値CがC1よりも小さいか否かが
判別される。C<C1のときにはステップ114に進ん
で補正係数kにαが加算される。次いで処理サイクルを
完了する。補正係数kに対するαの加算作用はC≧C1
となるまで継続して行われ、したがって図9に示される
ようにこの間補正係数kの値は増大し続ける。
【0052】一方、ステップ113においてC≧C1に
なったと判断されるとステップ115に進んでカウント
値CがC2よりも小さくなったか否かが判別され、C<
C2のときには処理サイクルを完了する。したがって図
9に示されるようにC≧C2となるまで補正係数kが一
定に保持されることになる。
【0053】次いでステップ115においてC≧C2に
なったと判断されたときにはステップ116に進んで補
正係数kからβが減算される。次いでステップ117で
は補正係数kが零または負になったか否かが判別され、
k>0のときには処理サイクルを完了する。したがって
図9に示されるようにk≦0となるまで補正係数kが減
少せしめられる。なお、後述するようにk>0になると
この間燃焼室3内に供給される混合気がリッチとされ、
この間リッチの度合が図9に示すパターンでもって変化
せしめられる。
【0054】一方、ステップ117においてk≦0にな
ったと判断されるとステップ118に進んでNOx放出
フラグがリセットされる。次いでステップ119ではΣ
NOxが零とされる。即ち、このとき吸蔵還元型NOx触
媒17に吸収されていた全NOxが放出されたと考えら
れるので、吸蔵還元型NOx触媒17に吸収されている
NOxの推定量ΣNOxが零とされる。次いでステップ1
20においてカウント値Cおよび補正係数kが零とさ
れ、処理サイクルを完了する。
【0055】一方、ステップ101においてK≧1.0
であると判別されたとき、即ち混合気をリッチまたは理
論空燃比にすべき機関運転状態のときにはステップ12
1に進んでカウント値Dが1だけインクリメントされ
る。次いでステップ122ではカウント値Dが一定値D
0よりも大きくなったか否かが判別される。D>D0にな
ったときにはステップ123に進んでΣNOxが零とさ
れる。即ち、リッチ混合気あるいは理論空燃比の混合気
の燃焼が一定時間継続したときには吸蔵還元型NOx触
媒17から全NOxが放出されたと考えられるので、こ
のときには吸蔵還元型NOx触媒17に吸収されている
NOx量の推定値ΣNOxが零とされる。
【0056】図14は燃料噴射時間TAUの算出ルーチ
ンを示しており、このルーチンは繰返し実行される。図
14を参照すると、まず初めにステップ150において
図2に示すマップから基本燃料噴射時間TPが算出され
る。次いでステップ151では機関の運転状態に応じて
定まる図3に示す補正係数Kが算出される。次いでステ
ップ152ではNOx放出フラグがセットされているか
否かが判別され、NOx放出フラグがセットされていな
いときにはステップ153に進んで補正係数KがKiと
される。次いでステップ155では基本燃料噴射時間T
PにKiを乗算することによって燃料噴射時間TAUが
算出される。したがって、このとき燃焼室3内に供給さ
れる混合気は図3に示されるように機関の運転状態に応
じてリーン、理論空燃比、またはリッチとされる。
【0057】一方、ステップ152においてNOx放出
フラグがセットされていると判別されたときにはステッ
プ154に進んでKiが図12および図13に示すルー
チンにより算出されている補正係数kと1との和(k+
1)とされ、次いでステップ155に進む。したがっ
て、このときには燃焼室3内に供給される混合気がリッ
チとされ、このときリッチの度合は図9に示すパターン
でもって変化せしめられる。
【0058】この実施の形態においては、ECU30と
このECU30による一連の信号処理のうちステップ1
07、ステップ108、ステップ110を実行する部分
により触媒温度変化方向判定手段、および放出時期補正
手段が構成されている。なお、上述した実施の形態では
本発明をガソリンエンジンに適用した例で説明したが、
本発明をディーゼルエンジンに適用することができるこ
とは勿論である。ディーゼルエンジンの場合は、ストイ
キ(理論空燃比、A/F=13〜14)よりもはるかに
リーン域で燃焼が行われるので、通常の機関運転状態で
は吸蔵還元型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は吸蔵還
元型NOx触媒17に吸収され、触媒から放出されるN
Ox量は極めて少ない。
【0059】また、ガソリンエンジンの場合には、前述
したように燃焼室3に供給する混合気をリッチにするこ
とにより排気空燃比をリッチにし、排気ガス中の酸素濃
度を低下させて、吸蔵還元型NOx触媒17に吸収され
ているNOxを放出させ再生することができるが、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
リッチ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。したがって、本発明をディ
ーゼルエンジンに適用する場合には、燃焼用の混合気と
は別に還元剤(例えば燃料である軽油)を直接、吸蔵還
元型NOx触媒17に供給し、吸蔵還元型NOx触媒17
からNOxを放出させ還元するようにする。
【0060】
【発明の効果】本発明に係る内燃機関の排気浄化装置に
よれば、流入する排気ガスの空燃比がリーンのときにN
Oxを吸収し流入する排気ガスの酸素濃度が低下すると
吸収したNOxを放出する吸蔵還元型NOx触媒を機関排
気通路内に配置し、該吸蔵還元型NOx触媒に吸収され
たNOx量が許容量を越えたときに吸蔵還元型NOx触媒
に流入する排気ガスの空燃比をリッチにして吸蔵還元型
NOx触媒からNOxを放出し還元する放出手段を備と、
前記吸蔵還元型NOx触媒の触媒温度が、NOx吸収容量
が最大となる触媒温度に接近する方向に変化しているか
否かを判定する触媒温度変化方向判定手段と、この触媒
温度変化方向判定手段によって吸蔵還元型NOx触媒の
触媒温度がNOx吸収容量が最大となる触媒温度に接近
する方向に変化していると判定されたときに前記放出手
段による排気ガスの空燃比をリッチにする時期を遅らせ
るように補正する放出時期補正手段と、を備えたことに
より、吸蔵還元型NOx触媒のNOx吸収時間を引き延ば
すことができ、吸蔵還元型NOx触媒からNOxを放出す
る頻度を少なくすることができる。これにより排気浄化
装置のNOx浄化率を向上させることができる。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[0001]
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an air-fuel ratio lean condition.
Related to exhaust gas purification devices for internal combustion engines that burn in the dry state
is there.
[0002]
2. Description of the Related Art When the air-fuel ratio of inflow exhaust gas is lean, N
Ox is absorbed and absorbed when the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas decreases.
The NOx storage reduction catalyst that releases collected NOx
Due to the high purification rate, in recent years the fuel
NOx purification of exhaust gas discharged from the internal combustion engine to be burned
It is heavily used for
[0003] The NOx absorption capacity of the NOx storage reduction catalyst
Has a limit, and the absorbed NOx amount reaches a predetermined allowable amount.
When reached, it saturates and becomes unabsorbable. for that reason,
In an exhaust gas purification device using an NOx storage reduction catalyst, the storage
Appropriate timing of NOx absorbed by the reduced NOx catalyst
Need to be released and reduced.
[0004] International Publication Pamphlet WO 93/258
No. 06, when the air-fuel ratio of the inflow exhaust gas is lean
The amount of NOx absorbed by the reduced NOx catalyst is estimated, and this estimation is performed.
When the constant absorption NOx amount exceeds the allowable amount, a predetermined
Period, the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is made rich,
Technology to release and reduce NOx absorbed in the NOx catalyst
It has been disclosed. In addition, the pamphlet includes
The NOx absorption capacity (allowable amount) of the original NOx catalyst depends on the catalyst temperature.
Or it depends on the exhaust gas temperature.
NO, which is a criterion for changing the air-fuel ratio from lean to rich
x The absorption capacity depends on the catalyst temperature or exhaust gas temperature.
Changes are disclosed. In other words, in the past,
NOx absorption capacity based on catalyst temperature or exhaust gas temperature
The estimated amount of absorbed NOx exceeded the calculated amount.
At times, the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is made rich.
[0005]
By the way, the exhaust gas temperature
Changes constantly depending on the load of the internal combustion engine, etc., and the catalyst temperature becomes
Since the catalyst has heat capacity, it is slow to change exhaust gas temperature.
Change. Therefore, for example, when the exhaust gas temperature is N
When the temperature changes in a direction to increase the Ox absorption capacity
Indicates that the estimated absorbed NOx amount is
Even if the corresponding NOx absorption capacity is reached,
Type NOx catalysts can still absorb NOx
It is.
[0006] However, in the conventional technique, the exhaust gas
Since the direction of change in gas temperature is not considered, NOx absorption
When the exhaust gas temperature changes in the direction of increasing capacity
Also, the estimated absorbed NOx amount is changed to the current exhaust gas temperature.
When the corresponding NOx absorption capacity is exceeded, the
The air-fuel ratio has been switched to rich, which has
I was invited.
[0007] The present invention addresses these problems of the prior art.
The present invention has been made in view of the above, and is intended to be solved by the present invention.
The challenge is to change the direction of the catalyst temperature of the NOx storage reduction catalyst.
Accordingly, the NOx absorbed from the NOx storage reduction catalyst is released.
By correcting the timing of flow-out and reduction, NOx absorption
Prolonged collection time, reduced NOx emission frequency, NOx purification rate
The goal is to improve
[0008]
The present invention solves the above-mentioned problems.
In order to do so, the following means were adopted. That is, the present invention
NOx is absorbed when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean.
Absorbed when the oxygen concentration of the exhaust gas collected and reduced
The NOx storage-reduction catalyst that releases NOx is placed in the engine exhaust passage.
NOx amount absorbed by the NOx storage reduction catalyst
Flows into the NOx storage reduction catalyst when the amount exceeds the allowable amount
To make the air-fuel ratio of exhaust gas rich
Internal combustion engine with release means for releasing and reducing NOx from a medium
In the exhaust purification device of Seki, the storage reduction type NOx catalyst
The catalyst temperature at which the NOx absorption capacity is maximized
Catalyst temperature to determine whether it is changing in the approaching direction
Change direction determining means and the catalyst temperature change direction determining means.
Therefore, the catalyst temperature of the NOx storage reduction catalyst is determined by the NOx absorption capacity.
Is changing in a direction approaching the maximum catalyst temperature.
When determined, the air-fuel ratio of exhaust gas by the release means
Release time that is adjusted to delay the time to make it rich
Correction means.
The NOx absorption capacity of the NOx storage reduction catalyst is
The contact temperature changes according to the medium temperature and maximizes the NOx absorption capacity.
Medium temperature exists. Therefore, the NOx storage reduction catalyst
The catalyst temperature at which the NOx absorption capacity is maximized
When changing to the approaching direction, the storage reduction type NO
The NOx absorption capacity of the x catalyst also changes in the increasing direction.
Therefore, the catalyst temperature change direction determining means is
Therefore, the catalyst temperature of the NOx storage reduction catalyst is determined by the NOx absorption capacity.
Is changing in a direction approaching the maximum catalyst temperature.
When it is determined, the release timing correction means
Time to make the air-fuel ratio of exhaust gas rich by the release means
Exhaust gas flowing into the NOx storage reduction catalyst
By keeping the air-fuel ratio of lean, the occlusion reduction type N
The NOx absorption time of the Ox catalyst is extended, and the NOx stored and reduced
The frequency of releasing NOx from the x catalyst is reduced. This
Therefore, the NOx purification rate of the exhaust gas purification device is improved.
As the internal combustion engine, a diesel engine,
Lean burn gasoline engine can be exemplified
You. Judgment of change direction of catalyst temperature of NOx storage reduction catalyst
To detect the catalyst temperature directly,
The direction of change may be determined, or exhaust may be used instead of catalyst temperature.
Detects gas temperature and changes the direction of exhaust gas temperature change in catalyst temperature
The direction may be used. Also, the exhaust gas temperature depends on the operating state of the engine.
From the estimated exhaust gas temperature
May be used as the catalyst temperature change direction.
[0012]
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an exhaust gas purifying apparatus according to the present invention will be described.
An embodiment will be described with reference to the drawings of FIGS.
You.
FIG. 1 shows the present invention applied to a gasoline engine.
FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration in a case where the device is used. In this figure,
1 is the engine body, 2 is the piston, 3 is the combustion chamber,
Reference numeral 4 is a spark plug, reference numeral 5 is an intake valve, and reference numeral 6 is an intake port.
G, reference numeral 7 denotes an exhaust valve, and reference numeral 8 denotes an exhaust port.
The intake port 6 is connected to the surge tank 1 via the corresponding branch pipe 9.
0, and each branch pipe 9 is directed toward the intake port 6 respectively.
A fuel injection valve 11 for injecting fuel is attached. Sa
The air tank 10 is connected to an air cleaner through an intake duct 12.
13 and a throttle valve 1 in the intake duct 12.
4 are arranged. On the other hand, the exhaust port 8 is an exhaust manifold.
NOx catalyst 1 via the exhaust pipe 15 and the exhaust pipe 16
7 is connected to a casing 18 containing the same.
An electronic control unit for engine control
(ECU) 30 is composed of a digital computer,
ROMs (leads) interconnected by a direction bus 31
Only memory) 32, RAM (random access memo)
3) 33, CPU (central processor unit) 3
4, an input port 35 and an output port 36 are provided. Sir
Proportional to the absolute pressure in surge tank 10
Pressure sensor 19 that generates the output voltage
The output voltage of the pressure sensor 19 is supplied to the AD converter 37.
The input is input to the input port 35 via the input port 35. Also throttle
The throttle valve 14 has an idling opening degree for the valve 14.
Idle switch 20 for detecting that
The output signal of the idle switch 20 is input port 35
Is entered.
On the other hand, the exhaust pipe 16 upstream of the casing 18
The temperature sensor generates an output voltage proportional to the exhaust gas temperature.
Sensor 25 is attached, and the output power of the temperature sensor 25 is
Is input to the input port 35 via the AD converter 38.
You. The input port 35 has an output parameter representing the engine speed.
A rotation sensor 26 for generating looseness is connected. Output port
The ports 36 are respectively connected to the ignition plugs 4 via corresponding drive circuits 39.
And the fuel injection valve 11.
In this gasoline engine, for example,
The fuel injection time TAU is calculated based on this.
TAU = TP · K
Here, TP indicates the basic fuel injection time, and K is the supplementary fuel injection time.
The positive coefficient is shown. The basic fuel injection time TP is
The air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied into the
3 shows the fuel injection time required for the fuel injection. This basic fuel injection
The firing time TP is determined in advance by an experiment,
2 as a function of the absolute pressure PM and the engine speed N in FIG.
Is stored in advance in the ROM 32 in the form of a map as shown in FIG.
ing. The correction coefficient K is a mixture supplied to the engine cylinder.
A coefficient for controlling the air-fuel ratio of the gas, where K = 1.0
If the mixture supplied to the engine cylinder is stoichiometric
Ratio. On the other hand, if K <1.0,
The air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied into the fan is larger than the stoichiometric air-fuel ratio.
It becomes lean, that is, it becomes lean, and if K> 1.0, the engine
The air-fuel ratio of the mixture supplied to the cylinder is the stoichiometric air-fuel ratio.
, Ie, rich.
The value of the correction coefficient K is
Predetermined for the absolute pressure PM and the engine speed N
FIG. 3 shows an example of the value of the correction coefficient K.
You. In this example, the absolute pressure PM in the surge tank 10 is
In a relatively low range, that is, a low-medium load operation range, the correction coefficient
The value of K is assumed to be less than 1.0,
Sometimes the air-fuel ratio of the mixture supplied to the engine cylinder
Lean. On the other hand, the absolute pressure P in the surge tank 10
In the region where M is relatively high, that is, in the engine high load operation region, the correction is performed.
The value of the coefficient K is set to 1.0, and
The air-fuel ratio of the mixture supplied to the Seki cylinder is the stoichiometric air-fuel ratio
It is said. Also, the absolute pressure PM in the surge tank 10 is minimized.
Correction coefficient in the region where
The value of K is set to a value greater than 1.0, and
Sometimes the air-fuel ratio of the mixture supplied to the engine cylinder
It is said to be rich. Internal combustion engines are usually operated at low to medium loads.
Most frequently, and therefore during most of the driving period.
And the lean mixture will be fueled.
FIG. 4 shows the exhaust gas discharged from the combustion chamber 3.
1 schematically shows the concentration of a typical component of. This figure
As can be seen, the exhaust gas discharged from the combustion chamber 3
The concentration of unburned HC and CO depends on the mixture supplied to the combustion chamber 3.
Increases as the air-fuel ratio of the fuel becomes rich, and is discharged from the combustion chamber 3.
Oxygen in exhaust gasTwoIs supplied to the combustion chamber 3
As the air-fuel ratio of the air-fuel mixture becomes leaner, the air-fuel ratio increases.
The storage and return housed in the casing 18
The original NOx catalyst 17 uses alumina as a carrier, for example.
On a carrier such as potassium K, sodium Na, and lithium
Li, alkali metal such as cesium Cs, barium
Ba, alkaline earth like calcium Ca, lanthanum
La, a small number selected from rare earths such as yttrium Y
At least one and a noble metal such as platinum Pt
I have. On the engine intake passage and the NOx storage reduction catalyst 17
Air and fuel (hydrocarbons)
Exhaust gas flowing into the NOx storage reduction catalyst 17
(Hereinafter abbreviated as exhaust air-fuel ratio),
The NOx storage reduction catalyst 17 has a lean exhaust air-fuel ratio.
Absorbs NOx and oxygen concentration in the inflow exhaust gas
NOx release and release released NOx
Do
The exhaust gas upstream of the NOx storage reduction catalyst 17 is
No fuel (hydrocarbon) or air is supplied into the air passage.
In this case, the exhaust air-fuel ratio is
The air-fuel ratio of the gas, and in this case
The original NOx catalyst 17 is a catalyst for the air-fuel mixture supplied into the combustion chamber 3.
When the air-fuel ratio is lean, NOx is absorbed and the combustion chamber 3
Absorbed when the oxygen concentration in the mixture supplied to
NOx will be released.
The above-described NOx storage reduction catalyst 17 is exhausted from the engine.
If disposed in the air passage, the NOx storage reduction catalyst 17
It actually performs the absorption and release of NOx.
Some details are not clear. I
However, this absorption / release effect is not affected by the mechanical mechanism shown in FIG.
It is thought that it is done in the rhythm. Next, this mechanism
Platinum Pt and barium Ba on the carrier
In the following, the case of carrying the precious metal will be explained.
The same applies when using alkali metals, alkaline earths, and rare earths.
It becomes a mechanism.
That is, the inflow exhaust gas is considerably lean.
And the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas greatly increased, and FIG.
As shown in FIG.Two Is OTwo -Or O2-In the form of
It adheres to the surface of platinum Pt. On the other hand, included in the inflow exhaust gas
NO on the surface of platinum PtTwo -Or O2-And react
And NOTwo (2NO + OTwo → 2NOTwo ).
Next, the generated NOTwoPart of the platinum
While being oxidized on Pt, it is absorbed into the NOx storage reduction catalyst 17.
While being collected and combined with barium oxide BaO, FIG.
As shown in (A), nitrate ion NOThree -Occlusion in the form of
It diffuses into the original NOx catalyst 17. In this way, NOx
Is absorbed in the NOx storage reduction catalyst 17.
As long as the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas is high, platinum
NO on Pt surfaceTwoIs generated, and the NOx storage reduction catalyst 1
As long as the NOx absorption capacity of NO.TwoIs occluded
Nitrate ion NO absorbed in the primary NOx catalyst 17Three -But
Generated.
On the other hand, the oxygen concentration in the inflow exhaust gas
Decreases and NOTwoThe reaction goes in the reverse direction when the amount of
(NOThree -→ NOTwo), And into the NOx storage reduction catalyst 17.
Nitrate ion NOThree -Is NOTwoNOx storage-reduction type catalyst
Emitted from 17. That is, the oxygen concentration in the incoming exhaust gas
Is reduced, NOx is released from the NOx storage reduction catalyst 17.
Will be issued. As shown in FIG.
If the degree of leanness of the gas decreases, the acid in the incoming exhaust gas
Element concentration and thus the degree of leanness of the incoming exhaust gas
If the exhaust air-fuel ratio is lean,
NOx is released from the NOx storage reduction catalyst 17 and
Become.
On the other hand, at this time, the fuel is supplied into the combustion chamber 3.
When the mixture becomes rich and the exhaust air-fuel ratio becomes rich,
As shown in FIG. 4, a large amount of unburned HC and CO
Are discharged, and the unburned HC and CO are converted to acid on platinum Pt.
Element OTwo -Or O2-And oxidize.
When the exhaust air-fuel ratio becomes rich,
Occlusion reduction type because the oxygen concentration in the gas is extremely reduced
NOx from the NOx catalyst 17TwoIs released and this NOTwoThe figure
As shown in 5 (B), it reacts with unburned HC and CO and returns
I can be rejected. In this way, N
OTwoIs no longer present, the NOx storage reduction catalyst 17
NO one after anotherTwoIs released. Therefore, exhaust air
When the fuel ratio is made rich, the NOx storage reduction type
NOx is released from the medium 17.
That is, first, when the exhaust air-fuel ratio is made rich,
Unburned HC and CO are converted to O on platinum PtTwo -Or O2-And just
And then oxidized, then O on PtTwo -
Or O2-Unburned HC and CO still remain even after consumption
If the unburned HC and CO are used, the NOx storage reduction catalyst
NOx emitted from the engine 17 and N emitted from the engine
Ox is reduced.
Therefore, if the exhaust air-fuel ratio is made rich,
Is absorbed by the NOx storage reduction catalyst 17 in a short time.
NOx is released, and the released NOx is returned.
To prevent NOx from being released into the atmosphere
Will be able to In addition, the NOx storage reduction type
Since the medium 17 has a function of a reduction catalyst, the exhaust air-fuel ratio
Is released from the NOx storage reduction catalyst 17 even if the stoichiometric air-fuel ratio is
The emitted NOx is reduced. However,
When the air-fuel ratio is set to the stoichiometric air-fuel ratio, the storage reduction type NO
Since NOx is released only gradually from the x catalyst 17,
Releases all NOx absorbed by the storage reduction type NOx catalyst 17
It takes a little longer time to do this.
By the way, as described above, the exhaust air-fuel ratio
If the exhaust air-fuel ratio is lean,
NOx is released from the NOx storage reduction catalyst 17
You. Therefore, NOx is stored in the NOx storage reduction catalyst 17.
To release it, lower the oxygen concentration in the incoming exhaust gas.
It would be good. However, the storage reduction type NOx catalyst 17
The exhaust air-fuel ratio is lean even if NOx is released from
NOx is not reduced in the NOx storage reduction catalyst 17,
Therefore, in this case, the storage reduction type NOx catalyst 17
Provide a catalyst capable of reducing NOx in the stream or occlude
It is necessary to supply a reducing agent downstream of the reduced NOx catalyst 17.
is there. Needless to say, below the NOx storage reduction catalyst 17
Although it is possible to reduce NOx in the stream,
Rather, NOx is stored in the NOx storage reduction catalyst 17.
Reduction is preferred. Therefore, in this embodiment,
When NOx is to be released from the storage reduction type NOx catalyst 17
The exhaust air-fuel ratio is enriched, so that the storage reduction type N
NOx released from the Ox catalyst 17 is stored and reduced by NOx catalyst.
The medium 17 is reduced.
In the embodiment according to the present invention,
As described above, the fuel is supplied into the combustion chamber 3 during the full load operation.
The mixture is considered rich, and during high-load operation
Since the stoichiometric air-fuel ratio is used, the system operates at full load
Sometimes, NOx is released from the NOx storage reduction catalyst 17.
And However, full load operation or high load operation
If the frequency of rotation is low, full load operation and high load
NOx is released from the NOx storage reduction catalyst 17 only during load operation.
Even if it is delivered, the lean mixture is burned
Of NOx by the NOx storage reduction catalyst 17 during storage
Is saturated, and thus the NOx storage reduction catalyst 17
This makes it impossible to absorb NOx. So, this
In this embodiment, the lean mixture continuously burns.
When the mixture is supplied to the combustion chamber 3 periodically.
Aiki is made rich, and during this time the storage reduction type NOx catalyst 1
7 is designed to release NOx.
In this case, the fuel supplied into the combustion chamber 3 is
The longer the mixture is enriched, the longer the mixture
While the combustion of the gas is being performed, the NOx storage reduction catalyst 17
NOx absorption capacity is saturated, thus absorbing NOx.
NOx catalyst 17
Is released into the atmosphere. to this
On the other hand, the engine operating state with a large amount of NOx emitted from the engine
Of the NOx storage reduction catalyst 17 even when
Before the NOx absorption capacity is saturated, the NOx storage reduction catalyst 17
Mixture is enriched so that NOx can be released from
Shortening the cycle will in turn increase fuel consumption
The problem arises.
Therefore, in the present invention, the storage reduction type NOx catalyst
17 to determine the amount of NOx absorbed in the storage-reduction type NOx.
The amount of NOx absorbed in the catalyst 17 is set to a predetermined allowable value.
The mixture is made rich when the capacity is exceeded
You. As described above, the NOx catalyst 17
Mixed when the NOx amount exceeds the predetermined allowable amount.
When the aiki is made rich, the NOx of the NOx storage reduction catalyst 17 is increased.
NOx is released to the atmosphere because the absorption capacity does not saturate
And how often the mixture is enriched
The fuel consumption increases.
Can be suppressed.
The storage-reduction type NOx catalyst 17
When obtaining the stored NOx amount, occlusion reduction
Directly obtains the amount of NOx absorbed in the type NOx catalyst 17
It is difficult. In the present invention, therefore,
The NOx storage reduction catalyst 17 is determined based on the amount of NOx contained in the exhaust gas.
The amount of NOx absorbed in the inside is estimated. Immediately
That is, as the engine speed N increases, the
Since the amount of exhaust gas discharged to the engine increases, the engine speed N
Emission from the engine per unit time
The NOx amount increases. Also, as the engine load increases,
That is, as the absolute pressure PM in the surge tank 10 increases,
The amount of exhaust gas discharged from the combustion chamber 3 increases, and
Since the baking temperature increases, the higher the engine load, that is,
The higher the absolute pressure PM in the surge tank 10, the higher the engine
Therefore, the amount of NOx discharged per unit time increases.
FIG. 6A shows the unit time obtained by the experiment.
NOx amount discharged from the engine per hour and surge tank
10 shows the relationship between the absolute pressure PM and the engine speed N.
In FIG. 6A, each curve shows the same NOx amount.
I have. As shown in FIG.
Of NOx discharged from the tank is the absolute pressure in the surge tank 10.
The higher the PM, the higher the number, and the higher the engine speed N.
More. The NOx amount shown in FIG.
In the form of a map as shown in FIG.
Is stored in
On the other hand, FIG. 7 shows that the NOx storage reduction catalyst 17 is used.
NOx absorption capacity of NOx that can be absorbed and storage reduction type
Relationship with the exhaust gas temperature T representing the temperature of the NOx catalyst 17
Is shown. The temperature of the NOx storage reduction catalyst 17 is low.
When the exhaust gas temperature T decreases, the oxidation of NOx
For (2NO + OTwo → 2NOTwoNOx absorption due to weakening)
The capacity NOxCAP decreases, and the NOx storage reduction catalyst 1
7 increases, that is, when the exhaust gas temperature T increases.
NOx absorbed in the NOx storage reduction catalyst 17 is decomposed.
NOx absorption capacity NOxCAP is small
It will be cheap. Therefore, the NOx storage reduction catalyst 17 is
Constant exhaust gas temperature Ta(About 390 ° C in this example)
Thus, the maximum NOx absorption capacity becomes NOxCAPmax.
N that can be absorbed by the NOx storage reduction catalyst 17
Ox absorption capacity NOxCAP and storage reduction type NOx catalyst 1
7, that is, the relationship with the exhaust gas temperature T.
Therefore, the exhaust gas temperature T is equal to the predetermined exhaust gas temperature T.a
When it is changing in the direction approaching
The NOx absorption capacity NOxCAP of the Ox catalyst 17 also increases
In a different direction. Therefore, the storage reduction type NO
The estimated value of the amount of NOx absorbed by the x
NOx absorption capacity NOxCAP calculated based on temperature T
Even if the exhaust gas temperature T reaches the predetermined exhaust gas temperature,
TaOcclusion reduction
The type NOx catalyst 17 can further absorb NOx
You will be in a state. Therefore, in this embodiment,
Estimation of the amount of NOx absorbed by the NOx storage reduction catalyst 17
NOx absorption capacity whose constant value is calculated based on exhaust gas temperature T
When the amount of NOxCAP is exceeded, the exhaust gas temperature T decreases
Constant exhaust gas temperature TaIs changing in the direction approaching
Is determined, and if YES, the NOx storage reduction catalyst 1
7 continues to absorb NOx, that is, the fuel
The burning is continued, and in the case of NO, the NOx storage reduction catalyst 17 is used.
Release NOx from the fuel, that is, burn a rich mixture.
I'm trying.
FIG. 8 shows the NOx storage reduction catalyst 17.
Switching the air-fuel ratio of the incoming exhaust gas from lean to rich
Released from the NOx storage reduction catalyst 17
The experimental results of the amount of Ox are shown. Note that FIG.
The line indicates the temperature of the NOx storage reduction catalyst 17, that is, the exhaust gas temperature.
T indicates a high value, and the broken line indicates the NOx storage reduction type.
This shows a case where the temperature of the medium 17, that is, the exhaust gas temperature T is low.
You. NOx decomposition speed in the NOx storage reduction catalyst 17
The temperature increases as the temperature of the NOx storage reduction catalyst 17 increases.
It becomes. Therefore, as shown by the solid line in FIG.
When the temperature of the primary NOx catalyst 17 is high, that is, when the exhaust gas
When the temperature T is high, a large amount of NOx is absorbed in a short time.
The NOx stored and reduced by the NOx storage reduction catalyst 17
When the temperature of the catalyst 17, that is, the exhaust gas temperature T is low, FIG.
As shown by the dashed line in
Over this period, the NOx catalyst 17 is continuously released.
That is, the higher the exhaust gas temperature T, the more occlusion per unit time
The amount of NOx released from the reduced NOx catalyst 17 increases,
It can be seen that the NOx release time is shortened.
By the way, unburned HC discharged from the engine,
The total amount of CO released from the NOx storage reduction catalyst 17
When the amount is smaller than the amount that can reduce NOx, some NOx
Is released into the atmosphere without reduction, whereas
The amount of unburned HC and CO discharged from the engine is stored and reduced N
From the amount that can reduce all NOx released from the Ox catalyst 17
When there is too much, excess unburned HC and CO are released into the atmosphere.
It is. Therefore, NOx and unburned HC and CO
In order to prevent the release into
Just needed to reduce NOx released from x catalyst 17
It is necessary to discharge a large amount of unburned HC and CO from the engine
For that purpose, the unburned H corresponds to the curve shown in FIG.
It is necessary to increase the amounts of C and CO.
By the way, as described above,
The amount of unburned HC and CO to be mixed depends on the mixing supplied to the combustion chamber 3.
It is proportional to the degree of Qi richness. Therefore, this fruit
In the present embodiment, as shown in FIG.
The value of the correction coefficient k for P, that is, the degree of richness of the air-fuel mixture
Is as close as possible to the NOx concentration change pattern shown in FIG.
I try to change it with a different pattern. In addition,
Here, the correction coefficient k is between K = 1 and the correction coefficient K described above.
+ K, and therefore mixed when k = 0
The air becomes the stoichiometric air-fuel ratio, and when k> 0, the air-fuel mixture becomes rich.
It becomes j.
As shown by the solid line in FIG.
Time when NOx should be released from the primary NOx catalyst 17
C is C1Until the correction coefficient k reaches α per unit time
And then time C becomes C1And CTwoBetween
The positive coefficient k is kept constant, and then the time C becomes CTwoBeyond
Then, the correction coefficient k decreases by β every unit time.
You. These α, β, C1, CTwoIs the change parameter of the correction coefficient k.
Change in NOx concentration whose turn is indicated by the solid line in FIG.
It is set to be as close as possible to the pattern.
On the other hand, the temperature of the NOx storage reduction catalyst 17
That is, the change pattern of the correction coefficient k when the exhaust gas temperature T is low.
8, the exhaust gas temperature T indicated by the broken line in FIG.
As close as possible to the change pattern of NOx concentration
Stipulated. In this case, the correction coefficient in FIG.
In order to make the change pattern of k like a broken line, it is shown by a solid line.
Α and β are both smaller than the change pattern
1, CTwoIt can be seen that it is sufficient to increase both. That is,
The change pattern of the positive coefficient k is shown in FIG.
To get closer to the pattern, as shown in FIG.
Α and β increase as the temperature T increases, and C1, CTwo
Should be reduced. Note that C shown in FIG.
1, CTwo, Α, β and the exhaust gas temperature T are stored in the ROM 3 in advance.
2 is stored.
In the embodiment according to the present invention, the exhaust gas
A temperature sensor 25 for detecting the temperature T is provided.
Therefore, the discharge detected by the temperature sensor 25 is
The NOx absorption capacity N shown in FIG. 7 based on the gas gas temperature T
OxCAP and α, β, C shown in FIG.1, CTwoBut
It is determined. However, the exhaust gas temperature T is
From the absolute pressure PM in the engine 10 and the engine speed N.
be able to. Therefore, instead of providing the temperature sensor 25,
Instead, the exhaust gas temperature T is calculated in the form of a map as shown in FIG.
It is stored in advance in the ROM 32, and obtained from this map.
NOx absorption capacity NOxCAP based on the exhaust gas temperature T
And α, β, C1, CTwoCan also be determined.
Next, referring to FIGS. 12 to 14, NO
The x release control will be described. FIG. 12 and FIG.
The time interrupt rule executed by the interrupt every fixed time
Is shown.
Referring to FIG. 12 and FIG.
In step 100, the NOx storage reduction catalyst 1
NOx release flag indicating that NOx should be released from
It is determined whether a lag is set. NOx release
If the output flag is not set, step 101
To determine whether the correction coefficient K is smaller than 1.0,
It is determined whether the operating condition is such that the air-fuel mixture should be lean.
It is. When K <1.0, that is, the mixture should be lean
When the vehicle is in the operation state, the process proceeds to step 102 and the count value
D is made zero, and then the routine proceeds to step 103.
In step 103, the pressure sensor 19
Pressure PM in the surge tank 10
The unit is calculated from the map shown in FIG.
Calculate the NOx amount Nij emitted from the engine per hour
Is done. Next, at step 104, the NOx amount Nij
Multiply the interrupt time interval Δt, and multiply these products Nij · △
t is added to ΣNOx. Product Nijjt is interrupt
Indicates the amount of NOx emitted from the engine during the time interval Δt
At this time, NOx exhausted from the engine is stored and reduced.
NOx is stored and reduced because it is absorbed by the type NOx catalyst 17.
The estimated value of the amount of NOx absorbed in the type NOx catalyst 17 is displayed.
You will be doing.
Next, at step 105, the temperature sensor 2
5 based on the exhaust gas temperature T detected by FIG.
The NOx absorption capacity NOxCAP is calculated from the relationship. Next
In step 106, the NOx storage reduction catalyst 17
The estimated value of the stored NOx amount ΣNOx is the NOx absorption capacity
It is determined whether or not NOxCAP has been exceeded. ΣNOx ≦ N
In the case of OxCAP, the processing cycle is completed. This and
The lean mixture is being burned during the
The emitted NOx is absorbed by the NOx storage reduction catalyst 17.
You.
On the other hand, in step 106 ΣNOx>
If NOxCAP is determined, the process proceeds to step 107.
Then, the current exhaust gas temperature T becomes the maximum NOx absorption capacity.
Exhaust gas temperature T corresponding to NOxCAPmaxaWhether or not
Is determined. Note that the current
The exhaust gas temperature T corresponds to the value detected by the temperature sensor 25.
Value is adopted.
In step 107, T ≦ TaDetermined to be
When it is determined that the routine
Exhaust gas temperature T when executingiThis routine last time
Exhaust gas temperature T when executedi-1Whether the difference after subtracting is positive or not
Is determined. Ti−Ti-1Exhaust gas temperature when> 0
T is the exhaust gas temperature TaChange in the direction approaching
Thus, the processing cycle is completed. At this time
The combustion of the lean mixture will continue, and the engine will
The exhausted NOx is absorbed by the NOx storage reduction catalyst 17.
You. On the other hand, at step 108, Ti−Ti-1≤0
Is determined to be NOx storage NOx storage catalyst 17 NOx storage
Proceeding to step 109 assuming that the
The NOx release flag is set.
In step 107, T> TaIs
When it is determined, the process proceeds to step 110 and
Exhaust gas temperature T when executing routineiFrom the last book
Exhaust gas temperature T when runningi-1Negative difference
Is determined. Ti−T i-1Exhaust gas when <0
Exhaust gas temperature TaChange in the direction approaching
Therefore, the processing cycle is completed. This and
Combustion of the lean mixture continues,
NOx discharged from the storage is absorbed by the NOx storage reduction catalyst 17.
Will be collected. On the other hand, in step 110, Ti−Ti-1≧
If it is determined to be 0, the NOx storage reduction catalyst 17
Assuming that the NOx absorption capacity is saturated, step 109
And the NOx release flag is set.
Then, from Step 109 to Step 11
1 and based on the exhaust gas temperature T, the relationship shown in FIG.
La C1, CTwo, Α, β are calculated and the processing cycle is completed.
You. When the NOx release flag is set, the next processing cycle
In step 100, the process proceeds from step 100 to step 112,
The count value C is incremented by one. Next,
In step 113, the count value C is C1Is less than
Is determined. C <C1If so, proceed to step 114
Is added to the correction coefficient k. Then the processing cycle
Complete. The addition effect of α on the correction coefficient k is C ≧ C1
, And is therefore shown in FIG.
Thus, the value of the correction coefficient k continues to increase during this period.
On the other hand, at step 113, C ≧ C1To
If it is determined that the time has been reached, proceed to step 115 and count
Value C is CTwoIt is determined whether or not C <
CTwoIn the case of, the processing cycle is completed. Therefore figure
C ≧ C as shown in FIG.TwoUntil the correction coefficient k becomes
Will be kept constant.
Next, at step 115, C ≧ CTwoTo
If it is determined that the time has become
Β is subtracted from the positive coefficient k. Then in step 117
Is determined whether the correction coefficient k has become zero or negative, and
When k> 0, the processing cycle is completed. Therefore
As shown in FIG. 9, the correction coefficient k decreases until k ≦ 0.
Can be reduced. When k> 0, as described later,
During this time, the air-fuel mixture supplied into the combustion chamber 3 is made rich,
During this time, the degree of richness changes according to the pattern shown in FIG.
I'm sullen.
On the other hand, at step 117, k ≦ 0.
If it is determined that NOx has been reached, the routine proceeds to step 118, where NOx is released.
The flag is reset. Next, at step 119,
NOx is set to zero. That is, at this time, the storage reduction type NOx catalyst
It is considered that all NOx absorbed in the medium 17 has been released.
Is absorbed by the NOx storage reduction catalyst 17
The estimated NOx amount ΣNOx is set to zero. Then step 1
At 20 the count value C and the correction coefficient k are zero.
To complete the processing cycle.
On the other hand, in step 101, K ≧ 1.0
Is determined, that is, the mixture is rich or
If the engine is operating under the condition that the stoichiometric air-fuel ratio should be set, step 12 is executed.
Proceeds to 1 and the count value D is incremented by 1.
You. Next, at step 122, the count value D becomes a constant value D.
0It is determined whether or not it has become larger. D> D0Nana
When the time has elapsed, the routine proceeds to step 123, where the NOx becomes zero.
It is. That is, a rich mixture or a stoichiometric mixture
When combustion of NOx continues for a certain period of time, NOx
Since it is considered that all NOx was released from the medium 17,
Is absorbed by the NOx storage reduction catalyst 17.
The estimated value ΣNOx of the NOx amount is set to zero.
FIG. 14 is a calculation routine of the fuel injection time TAU.
This routine is repeatedly executed. Figure
Referring to FIG. 14, first in step 150
The basic fuel injection time TP is calculated from the map shown in FIG.
You. Next, at step 151, according to the operating state of the engine,
The determined correction coefficient K shown in FIG. 3 is calculated. Next,
In step 152, is the NOx release flag set?
The NOx release flag is not set.
If not, the routine proceeds to step 153, where the correction coefficient K is Ki.
Is done. Next, at step 155, the basic fuel injection time T
By multiplying P by Ki, the fuel injection time TAU
Is calculated. Therefore, at this time, the fuel is supplied into the combustion chamber 3.
The fuel-air mixture depends on the operating condition of the engine as shown in FIG.
First, the air-fuel ratio is made lean, stoichiometric, or rich.
On the other hand, in step 152, NOx is released.
If it is determined that the flag is set,
Proceeding to step 154, Ki becomes the loop shown in FIGS.
The sum of the correction coefficients k and 1 calculated by the chin (k +
1), and then proceed to step 155. Accordingly
At this time, the mixture supplied to the combustion chamber 3 is rich.
At this time, the degree of richness is determined by the pattern shown in FIG.
You can change it.
In this embodiment, the ECU 30
Step 1 of a series of signal processing by the ECU 30
07, Step 108, Step 110
Means for determining catalyst temperature change direction and release timing correction
Means are configured. In the above-described embodiment,
Although the present invention has been described using an example in which the present invention is applied to a gasoline engine,
The present invention can be applied to a diesel engine.
Of course. For diesel engines,
Much more than (A / F = 13-14)
Since combustion is performed in the lean region, the engine is
Is the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx storage reduction catalyst 17.
The ratio is very lean, and NOx in exhaust gas is absorbed and returned.
N absorbed by the primary NOx catalyst 17 and released from the catalyst
The amount of Ox is extremely small.
In the case of a gasoline engine,
As described above, the mixture supplied to the combustion chamber 3 is made rich.
This makes the exhaust air-fuel ratio rich and increases the oxygen concentration in the exhaust gas.
The NOx catalyst 17
NOx can be released for regeneration.
In the case of diesel engines, the mixture supplied to the combustion chamber is
If it is made rich, soot may be generated during combustion.
Cannot be adopted. Therefore, the present invention
When applied to diesel engines, a mixture for combustion
Separately, a reducing agent (for example, light oil as fuel) is directly stored and returned.
The NOx catalyst 17 is supplied to the primary NOx catalyst 17 and stored and reduced.
NOx is released and reduced.
[0060]
The present invention provides an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention.
According to this, when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean, N
When the oxygen concentration of the exhaust gas flowing in by absorbing Ox decreases
The NOx storage reduction catalyst that releases the absorbed NOx is exhausted from the engine.
Placed in the air passage and absorbed by the NOx storage reduction catalyst.
NOx catalyst when the NOx amount exceeds the allowable amount
Occlusion reduction type with rich air-fuel ratio of exhaust gas flowing into
Release means for releasing and reducing NOx from the NOx catalyst,
The catalyst temperature of the NOx storage reduction catalyst is determined by the NOx absorption capacity.
Is changing in a direction approaching the catalyst temperature where the maximum is reached
Catalyst temperature change direction determining means for determining whether or not
The temperature change direction determining means determines whether the NOx storage reduction catalyst
The catalyst temperature approaches the catalyst temperature at which the NOx absorption capacity becomes maximum
The release hand when it is determined that the
Delays when the air-fuel ratio of exhaust gas by the stage is enriched
Release time correction means for correcting
The NOx absorption time of the NOx storage reduction catalyst
And release NOx from the NOx storage reduction catalyst.
Frequency can be reduced. This enables exhaust purification
The NOx purification rate of the device can be improved.
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明が適用されるガソリンエンジンの概略
構成図である。
【図2】 基本燃料噴射時間のマップの一例を示す図で
ある。
【図3】 補正係数の一例を示す図である。
【図4】 機関から排出される排気ガス中の未燃HC,
COおよび酸素の濃度を概略的に示す線図である。
【図5】 吸蔵還元型NOx触媒のNOx放出作用を説明
するための図である。
【図6】 機関から排出されるNOx量の一例を示す図
である。
【図7】 吸蔵還元型NOx触媒のNOx吸収容量の一例
を示す線図である。
【図8】 吸蔵還元型NOx触媒のNOx放出特性の一例
を示す図である。
【図9】 本発明に係る排気浄化装置の一実施の形態に
おける補正係数kの変化を示す図である。
【図10】 本発明に係る排気浄化装置の一実施の形態
において、排気ガス温とC1,C2,α,βとの関係を示
す線図である。
【図11】 排気ガス温Tのマップの一例を示す図であ
る。
【図12】 本発明に係る排気浄化装置の一実施の形態
におけるNOx放出制御手順を示すフローチャート(そ
の1)である。
【図13】 本発明に係る排気浄化装置の一実施の形態
におけるNOx放出制御手順を示すフローチャート(そ
の2)である。
【図14】 本発明に係る排気浄化装置の一実施の形態
における燃料噴射時間TAUの算出手順を示すフローチ
ャートである。
【符号の説明】
1 ガソリンエンジン(内燃機関)
3 燃焼室
25 温度センサ
16 排気管(機関排気通路)
17 吸蔵還元型NOx触媒
30 ECU(触媒温度変化方向判定手段、放出時期補
正手段)BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a gasoline engine to which the present invention is applied. FIG. 2 is a diagram showing an example of a map of a basic fuel injection time. FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a correction coefficient. FIG. 4 shows unburned HC in exhaust gas discharged from an engine,
FIG. 3 is a diagram schematically showing the concentrations of CO and oxygen. FIG. 5 is a diagram for explaining the NOx releasing action of a storage reduction type NOx catalyst. FIG. 6 is a diagram showing an example of an NOx amount discharged from an engine. FIG. 7 is a diagram showing an example of the NOx absorption capacity of a storage reduction type NOx catalyst. FIG. 8 is a diagram showing an example of the NOx release characteristics of a storage reduction type NOx catalyst. FIG. 9 is a diagram showing a change in a correction coefficient k in one embodiment of the exhaust gas purification device according to the present invention. FIG. 10 is a diagram showing a relationship between exhaust gas temperature and C 1 , C 2 , α, and β in one embodiment of the exhaust gas purification apparatus according to the present invention. FIG. 11 is a view showing an example of a map of an exhaust gas temperature T; FIG. 12 is a flowchart (No. 1) illustrating a NOx release control procedure in the embodiment of the exhaust gas purification apparatus according to the present invention. FIG. 13 is a flowchart (No. 2) showing a NOx release control procedure in one embodiment of the exhaust gas purification apparatus according to the present invention. FIG. 14 is a flowchart showing a procedure for calculating a fuel injection time TAU in one embodiment of the exhaust gas purification apparatus according to the present invention. [Description of Signs] 1 Gasoline engine (internal combustion engine) 3 Combustion chamber 25 Temperature sensor 16 Exhaust pipe (engine exhaust passage) 17 Storage reduction type NOx catalyst 30 ECU (Catalyst temperature change direction determination means, release timing correction means)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI F02D 41/04 ZAB F02D 41/04 ZAB 45/00 312 45/00 312R ZAB ZAB (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F01N 3/08 - 3/36 F02D 41/04 F02D 45/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI F02D 41/04 ZAB F02D 41/04 ZAB 45/00 312 45/00 312R ZAB ZAB (58) Fields surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) F01N 3/08-3/36 F02D 41/04 F02D 45/00
Claims (1)
きにNOxを吸収し流入する排気ガスの酸素濃度が低下
すると吸収したNOxを放出する吸蔵還元型NOx触媒を
機関排気通路内に配置し、該吸蔵還元型NOx触媒に吸
収されたNOx量が許容量を越えたときに吸蔵還元型N
Ox触媒に流入する排気ガスの空燃比をリッチにして吸
蔵還元型NOx触媒からNOxを放出し還元する放出手段
を備えた内燃機関の排気浄化装置において、 前記吸蔵還元型NOx触媒の触媒温度が、NOx吸収容量
が最大となる触媒温度に接近する方向に変化しているか
否かを判定する触媒温度変化方向判定手段と、 この触媒温度変化方向判定手段によって吸蔵還元型NO
x触媒の触媒温度がNOx吸収容量が最大となる触媒温度
に接近する方向に変化していると判定されたときに前記
放出手段による排気ガスの空燃比をリッチにする時期を
遅らせるように補正する放出時期補正手段と、を備えた
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。(57) Claims 1. An occlusion-reduction NOx that absorbs NOx when the inflowing exhaust gas has a lean air-fuel ratio and releases the absorbed NOx when the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas decreases. A catalyst is disposed in the engine exhaust passage, and when the NOx amount absorbed by the NOx storage reduction catalyst exceeds an allowable amount, the NOx storage reduction type
In an exhaust purification apparatus for an internal combustion engine including a release unit that releases and reduces NOx from an NOx storage reduction catalyst by enriching an air-fuel ratio of exhaust gas flowing into an Ox catalyst, the catalyst temperature of the NOx storage reduction catalyst is: Catalyst temperature change direction determining means for determining whether or not the NOx absorption capacity changes in a direction approaching the catalyst temperature at which the NOx absorption capacity becomes maximum;
When it is determined that the catalyst temperature of the x catalyst is changing in a direction approaching the catalyst temperature at which the NOx absorption capacity is maximized, correction is made so as to delay the time when the air-fuel ratio of the exhaust gas by the release means is made rich. An exhaust gas purification device for an internal combustion engine, comprising: a discharge timing correction unit.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP15333998A JP3512062B2 (en) | 1998-06-02 | 1998-06-02 | Exhaust gas purification device for internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
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JP15333998A JP3512062B2 (en) | 1998-06-02 | 1998-06-02 | Exhaust gas purification device for internal combustion engine |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH11343833A JPH11343833A (en) | 1999-12-14 |
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Family Applications (1)
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- 1998-06-02 JP JP15333998A patent/JP3512062B2/en not_active Expired - Lifetime
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