JP3775547B2 - Exhaust gas purification device - Google Patents

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靖久 北原
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  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディーゼル機関から排出される窒素酸化物を浄化する排気ガス浄化装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の排気ガス浄化装置としては、例えば特開平8−74561号公報に開示されているように、触媒入口から内燃機関の運転条件に応じてコモンレール式噴射系からPOST噴射により還元剤を供給する構成のものがある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の排気ガス浄化装置にあっては、
(1)触媒のNOx還元能力を最大限引き出すHC種は、触媒によって異なる。それとは異なるHC種を還元剤として与えた場合は、NOx低減効果が低下する。
(2)内燃機関が冷機状態にある場合は、エンジンから排出されるHC種が暖機状態にある場合と異なり、未燃燃料の比率が多いことから、軽質分の比率が多くなる。
(3)冷機時には燃焼室の温度が低いため、暖機時と同様なPOST噴射量、POST噴射時期では、触媒に供給されるHC種が暖機時と異なってしまう。
ということから、冷機時での還元剤の供給を暖機時と同様の条件で行った場合は、触媒に供給されるHC種が暖機時とは異なるため、暖機時と同様のNOx低減性能が期待できない、という問題が生じる。
【0004】
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたもので、冷機時にエンジンから排出されるHC種と量を検知して、必要なHC種を還元剤供給装置から必要な量だけ触媒に供給することで、上記問題点を解決することを目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明は上述の課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、内燃機関の排気通路に介装されて、排気ガスを浄化する触媒を有し、該触媒に還元剤を供給する還元剤供給手段を有する排気ガス浄化装置において、前記触媒の昇温状態に応じて前記触媒に還元剤を供給するか否かを決定する手段と、前記内燃機関の運転状態が冷機状態であるか暖機状態であるか判定する手段と、前記触媒に還元剤を供給することが決定された場合の還元剤供給量を、前記運転状態の判定結果に応じて冷機時には暖機時よりも増量するように制御することを特徴とするものである。
【0007】
また、請求項に記載の発明は、請求項1に記載の排気ガス浄化装置において、前記触媒への還元剤供給をコモンレール式噴射系によるPOST噴射で行ことを特徴とするものである。
【0009】
さらに、請求項に記載の発明は、 請求項1または2に記載の排気ガス浄化装置において、前記触媒の上流にHC吸着材を有し、該HC吸着材へのHCの吸着量と前記運転状態の判定結果とに基づいて前記還元剤の供給開始時期を制御することを特徴とするものである。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による排気ガス浄化装置の実施の形態を添付図面を参照して詳細に説明する。
(第1の実施の形態)
図1は、本発明による排気ガス浄化装置の第1の実施の形態の構成を示す図である。
【0011】
まず、図1を用いて構成を説明すると、エンジン10があり、排気ガス浄化装置として、排気通路20中に位置する触媒ケース30に介装されたNOx触媒31がある。また、NOx触媒31の上流には、還元剤供給手段としてコモンレール式燃料噴射装置40があり、還元剤タンク50から任意の量の還元剤を供給することが可能となる。
なお、図中符号60は排温センサである。
【0012】
次に、第1の実施の形態の作用を説明する。
(1)触媒には、還元剤として最適なHC種が存在し、供給する還元剤によって得られるNOx低減効果が異なる(図6参照)。
(2)冷機時にエンジンから排出されるHC種は、暖機時とは異なる。冷機時には、未燃HCが増加し、軽質のHCの含有率が高くなる(図7参照)。
上記2つの理由から、第1の実施の形態では、冷機時のHC供給量を暖機時と変えることで、NOx触媒の効果を最大限に発揮させることが可能となる。
【0013】
例えば、触媒の還元剤として有効なHC種が比較的軽質(C数が小さいHC)であった場合は、冷機時にエンジンから排出される軽質HCの量が多いことから、供給する還元剤の量を少なくすることが可能となり、逆に触媒に有効なHC種が比較的重質であった場合は、冷機時にエンジンから排出される重質HCの量が少ないことから、供給する還元剤の量を多くすることで、冷機時にNOx触媒の効果を最大限に発揮させることが可能となる。
【0014】
次に、図4に示すフローチャートに沿って説明する。
ステップS101では、エンジン10の運転条件(Qと吸入空気温度、吸入空気量)を読み込む。
【0015】
ステップS102では、エンジン油水温を読み込む。
【0016】
ステップS103では、NOx触媒31が活性温度域にあるかを、触媒活性判定手段により判定し、YESならばステップS104に進む。
なお、第1の実施の形態では、NOx触媒31の上流に設けた排温センサ60により判定するが、吸入空気温度、燃料噴射量、EGR率、吸入空気量から排気温度を計算して判定することも可能である。
【0017】
ステップS104では、エンジン10が冷機状態であるかを判定し、YESならばステップS105へ、NOならばステップS106へ進む。
【0018】
ステップS105では、エンジン10が冷機時であると判定されたので、以下の供給手段を作動することにより、冷機時のNOx触媒の活性を向上させる。
▲1▼ 触媒に有効なHC種が軽質な場合は、暖機時に比べ還元剤の供給量を少なくする。
▲2▼ 触媒に有効なHC種が重質な場合は、暖機時に比べ還元剤の供給量を多くする。
【0019】
ステップS106では、エンジン10が暖機時と判定されたので、規定の量の還元剤を供給する。
【0020】
(第2の実施の形態)
図2は、本発明による排気ガス浄化装置の第2の実施の形態の構成を示す図である。
第1の実施の形態との構成の差異は、還元剤タンク50を無くし、排気中への還元剤供給手段をコモンレール式燃料噴射装置40のPOST噴射により行い、触媒に有効なHC種が軽質なHC種である場合は、冷機時のPOST噴射HC量を少なくすることとした点である。
【0021】
次に、第2の実施の形態の作用を説明する。
(1)触媒には、還元剤として最適なHC種が存在し、供給する還元剤によって得られるNOx低減効果が異なる(図6参照)。
(2)冷機時にエンジンから排出されるHC種は、暖機時とは異なる。冷機時には、未燃HCが増加し、軽質のHCの含有率が高くなる(図7参照)。
上記2つの理由から、第1の実施の形態では、還元剤タンク50より還元剤を排気系に直接供給したが、第2の実施の形態では、コモンレール式燃料噴射装置40のPOST噴射により、還元剤の供給を行う。
【0022】
触媒の還元剤として有効なHC種が比較的軽質(C数が小さいHC)であった場合は、冷機時にエンジンから排出される軽質HCの量が多いことから、冷機時にはPOST噴射で供給する燃料の量を少なくすることで、燃費悪化を最小限に抑えて、冷機時にNOx触媒の効果を最大限に発揮させることが可能となる。
【0023】
次に、図4に示すフローチャートに沿って説明する。
ステップS101では、エンジン10の運転条件(Qと吸入空気温度、吸入空気量)を読み込む。
【0024】
ステップS102では、エンジン油水温を読み込む。
【0025】
ステップS103では、NOx触媒31が活性温度域にあるかを、触媒活性判定手段により判定し、YESならばステップS104に進む。
なお、第2の実施の形態では、NOx触媒31の上流に設けた排温センサ60により判定するが、吸入空気温度、燃料噴射量、EGR率、吸入空気量から排気温度を計算して判定することも可能である。
【0026】
ステップS104では、エンジン10が冷機状態であるかを判定し、YESならばステップS105へ、NOならばステップS106へ進む。
【0027】
ステップS105では、エンジン10が冷機時であると判定されたので、触媒に有効なHC種が軽質な場合は、暖機時に比べ還元剤の供給量を少なく(例えば、還元剤供給量をマップで持っている場合は、図8のようになる)することで、冷機時のNOx触媒の活性を向上させる。
【0028】
ステップS106では、エンジン10が暖機時と判定されたので、規定の量の還元剤を供給する(例えば、還元剤供給量をマップで持っている場合は、図9のようになる)。
【0029】
(第3の実施の形態)
本発明による排気ガス浄化装置の第3の実施の形態の構成は、第2の実施の形態と同様(図2参照)である。
第1の実施の形態との構成の差異は、還元剤タンク50を無くし、排気中への還元剤供給手段をコモンレール式燃料噴射装置40のPOST噴射により行い、触媒に有効なHC種が重質なHC種である場合は、冷機時のPOST噴射HC量を多くすることとした点である。
【0030】
次に、第3の実施の形態の作用を説明する。
第2の実施の形態に対し、触媒の還元剤として有効なHC種が比較的重質(C数が大きいHC)であった場合は、冷機時にエンジンから排出される重質HCの量が少なくなることから、冷機時にはPOST噴射で供給する燃料の量を多くすることで、冷機時にNOx触媒の効果を最大限に発揮させることが可能となる。
【0031】
次に、図4に示すフローチャートに沿って説明する。
ステップS101では、エンジン10の運転条件(Qと吸入空気温度、吸入空気量)を読み込む。
【0032】
ステップS102では、エンジン油水温を読み込む。
【0033】
ステップS103では、NOx触媒31が活性温度域にあるかを、触媒活性判定手段により判定し、YESならばステップS104に進む。
なお、第3の実施の形態では、NOx触媒31の上流に設けた排温センサ60により判定するが、吸入空気温度、燃料噴射量、EGR率、吸入空気量から排気温度を計算して判定することも可能である。
【0034】
ステップS104では、エンジン10が冷機状態であるかを判定し、YESならばステップS105へ、NOならばステップS106へ進む。
【0035】
ステップS105では、エンジン10が冷機時であると判定されたので、触媒に有効なHC種が重質な場合は、暖機時に比べ還元剤の供給量を多くすることで、冷機時のNOx触媒の活性を向上させる。
【0036】
ステップS106では、エンジン10が暖機時と判定されたので、規定の量の還元剤を供給する。
【0037】
(第4の実施の形態)
本発明による排気ガス浄化装置の第4の実施の形態の構成は、第2の実施の形態と同様(図2参照)である。
【0038】
第4の実施の形態の作用を説明する。
第4の実施の形態は、第2の実施の形態に加え、以下の冷機時の特性を加味したものである。
冷機時は、暖機時と同一のPOST噴射時期にPOST噴射をした場合、燃焼室内の温度が暖機時に比べ低いことから、筒内から排出されるHC種が暖機時と異なる。このため、暖機時の最適POST噴射時期に比べ、冷機時の最適POST噴射時期は進角する(図10参照)。
【0039】
このことから、冷機時のPOST噴射時期を暖機時より進角させることで、NOx触媒の効果を最大限に発揮させる。
【0040】
次に、図4に示すフローチャートに沿って説明する。
ステップS101では、エンジン10の運転条件(Qと吸入空気温度、吸入空気量)を読み込む。
【0041】
ステップS102では、エンジン油水温を読み込む。
【0042】
ステップS103では、NOx触媒31が活性温度域にあるかを、触媒活性判定手段により判定し、YESならばステップS104に進む。
なお、第4の実施の形態では、NOx触媒31の上流に設けた排温センサ60により判定するが、吸入空気温度、燃料噴射量、EGR率、吸入空気量から排気温度を計算して判定することも可能である。
【0043】
ステップS104では、エンジン10が冷機状態であるかを判定し、YESならばステップS105へ、NOならばステップS106へ進む。
【0044】
ステップS105では、エンジン10が冷機時であると判定されたので、以下の供給手段を作動することにより、冷機時のNOx触媒の活性を向上させる。
▲1▼ 触媒に有効なHC種が軽質な場合は、暖機時に比べ還元剤の供給量を少なくするか、もしくは、POST噴射量はそのままで、POST噴射時期を暖機時に比べ進角させる。
▲2▼ 触媒に有効なHC種が重質な場合は、暖機時に比べ還元剤の供給量を多くするか、もしくは、POST噴射量はそのままで、POST噴射時期を暖機時に比べ進角させる(当然、軽質HCが有効な触媒とは、POST噴射時期が異なっている)。
また、POST噴射時期の進角と還元剤の供給量増減を組み合わせるのも有効である。
【0045】
ステップS106では、エンジン10が暖機時と判定されたので、規定の量の還元剤を、規定のPOST噴射時期で供給する。
【0046】
(第5の実施の形態)
図3は、本発明による排気ガス浄化装置の第5の実施の形態の構成を示す図である。
第1〜4の実施の形態との差異は、触媒ケース30に介装されたNOx触媒31の上流にHC吸着触媒32を設けた点である。
【0047】
第5の実施の形態の作用を説明する。
NOx触媒31の上流にHC吸着触媒32を設けることで、以下の点が可能となる。
(1)低負荷時に排出されるHCを吸着させることができる。
(2)高負荷時には、吸着していたHCを脱離させて、還元剤として用いることができる。
【0048】
冷機時には、暖機時に比べ軽質のHC種が多く排出されることから、冷機時に吸着したHCは軽質HCが多く含まれるので、吸着触媒からの脱離温度も低くなる。このため、加速時等の過渡運転時にすべての吸着HCが脱離しきってしまうのに掛かる時間が、冷機時には暖機時よりも早くなることから、POST噴射による還元剤の供給開始を暖機時よりも早めてやる必要がある。
他の作用は、第3の実施の形態と同様である。
【0049】
次に、図5に示すフローチャートに沿って説明する。
ステップS201では、エンジン10の運転条件(Qと吸入空気温度、吸入空気量)を読み込む。
【0050】
ステップS202では、エンジン油水温を読み込む。
【0051】
ステップS203では、NOx触媒31及びHC吸着触媒32の温度を検知し、HC脱離温度域であるか、及び、NOx触媒31が活性温度域にあるかを判定する。
なお、第5の実施の形態では、NOx触媒31の上流に設けた排温センサ60により判定するが、吸入空気温度、燃料噴射量、EGR率、吸入空気量から排気温度を計算して判定することも可能である。
【0052】
ステップS204では、NOx触媒31が脱離領域か吸着領域かを、触媒温度から判定し、脱離領域ならばステップS205へ進み、吸着領域ならばステップS218へ進む。
【0053】
ステップS205では、エンジン10が冷機状態であるかを判定し、YESならばステップS206へ、NOならばステップS212へ進む。
【0054】
ステップS206では、脱離領域の場合、図11に示すHC脱離マップから運転状態に応じた単位時間当たりのHC脱離量を算出する。しかし、冷機時に吸着したHCは軽質であるため、単位時間当たりの脱離量はd1より多いd1′となる。ここでは、d1に冷機係数(>1)をd1に掛けることで、d1′とする。
【0055】
ステップS207では、NOx触媒31のHC吸着量(残量)を計算する。
【0056】
ステップS208,S209では、計算したHC吸着量がマイナスになった場合に、吸着量が0と判断する。
【0057】
ステップS210では、触媒が活性温度域かを判定し、YESならばステップS211へ進む。
【0058】
ステップS211では、吸着材からの脱離HCが無くなり、かつ、エンジン10が冷機状態であると判定されたので、以下の還元剤供給手段を作動する。
▲1▼ 触媒に有効なHC種が軽質な場合は、暖機時に比べ還元剤の供給量を少なくする。
▲2▼ 触媒に有効なHC種が重質な場合は、暖機時に比べ還元剤の供給量を多くし、かつ、POST噴射時期を暖機時に比べ進角させる。
【0059】
ステップS212では、脱離領域の場合、図11に示すHC脱離マップから運転状態に応じた単位時間当たりのHC脱離量を算出する。
【0060】
ステップS213では、NOx触媒31のHC吸着量(残量)を計算する。
【0061】
ステップS214,S215では、計算したHC吸着量がマイナスになった場合に、吸着量が0と判断する。
【0062】
ステップS216では、触媒が活性温度域かを判定し、YESならばステップS217へ進む。
【0063】
ステップS217では、暖機時と判定されたので、規定の量の還元剤を、規定のPOST噴射時期で供給する。
【0064】
ステップS218では、図12に示す単位時間当たりのHC吸着量マップから吸着量a1を検出し、総吸着量aを算出する。
【0065】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、冷機時での還元剤の供給を暖機時と同様の条件で行った場合は、触媒に供給されるHC種が暖機時とは異なることから、暖機時と同様のNOx低減性能が期待できないという問題を、冷機時にエンジンから排出されるHC種と量を検知して、必要なHC種を還元剤供給装置から必要な量だけ触媒に供給することで、冷機時にも良好なNOx低減性能が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による排気ガス浄化装置の第1の実施の形態の構成を示す図である。
【図2】第2〜4の実施の形態の構成を示す図である。
【図3】第5の実施の形態の構成を示す図である。
【図4】第1〜4の実施の形態の作用を説明するためのフローチャートである。
【図5】第5の実施の形態の作用を説明するためのフローチャートである。
【図6】“エンジン油水温”と“NOx転化率”の関係を示す図である。
【図7】“油水温度”と“排出HCの平均C数”の関係を示す図である。
【図8】“還元剤の供給量”と“燃料噴射量”の関係を示す図(暖機時)である。
【図9】“還元剤の供給量”と“燃料噴射量”の関係を示す図(冷機時)である。
【図10】“POST噴射を行うときの筒内温度”と“POST噴射量による供給されるHC種の平均C数”の関係を示す図である。
【図11】HC脱離量マップを示す図である。
【図12】HC吸着量マップを示す図である。
【符号の説明】
10 エンジン
20 排気通路
30 触媒ケース
31 NOx触媒
32 HC吸着触媒
40 コモンレール式燃料噴射装置
50 還元剤タンク
60 排温センサ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an exhaust gas purification device that purifies nitrogen oxides discharged from a diesel engine.
[0002]
[Prior art]
As a conventional exhaust gas purifying apparatus, for example, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 8-74561, a reducing agent is supplied from a common rail type injection system by POST injection from a catalyst inlet according to operating conditions of the internal combustion engine. There are things.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in such a conventional exhaust gas purification device,
(1) The HC species that maximizes the NOx reduction ability of the catalyst varies depending on the catalyst. When a different HC species is given as the reducing agent, the NOx reduction effect is reduced.
(2) When the internal combustion engine is in the cold state, the ratio of light components increases because the ratio of unburned fuel is large, unlike the case where the HC species discharged from the engine is in the warm state.
(3) Since the temperature of the combustion chamber is low when the engine is cold, the HC species supplied to the catalyst is different from that during the warm-up at the same POST injection amount and POST injection timing as during the warm-up.
Therefore, when the reducing agent is supplied in the cold condition under the same conditions as in the warm-up condition, the HC species supplied to the catalyst is different from that in the warm-up condition. The problem arises that performance cannot be expected.
[0004]
The present invention has been made paying attention to such conventional problems, and detects the HC species and amount discharged from the engine when cold, and only the necessary amount of HC species from the reducing agent supply device is detected. It aims at solving the said problem by supplying to a catalyst.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention includes a catalyst that is disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine and purifies exhaust gas, and supplies a reducing agent to the catalyst. In the exhaust gas purifying apparatus having the reducing agent supply means, means for determining whether or not to supply the reducing agent to the catalyst according to the temperature rise state of the catalyst, and whether the operating state of the internal combustion engine is a cold state The means for determining whether or not the engine is in a warm-up state and the reducing agent supply amount when it is determined to supply the reducing agent to the catalyst are increased in the cold state in comparison with the warm-up state according to the determination result of the operating state. It is characterized by controlling as follows.
[0007]
The invention described in Claim 2 is the exhaust gas purifying apparatus according to claim 1, a reducing agent supply to the catalyst and is characterized in that intends rows POST injection by common rail injection system.
[0009]
Furthermore, the invention according to claim 3 is the exhaust gas purification device according to claim 1 or 2 , further comprising an HC adsorbent upstream of the catalyst, the amount of HC adsorbed on the HC adsorbent and the operation. The supply start timing of the reducing agent is controlled based on the determination result of the state.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of an exhaust gas purifying apparatus according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a first embodiment of an exhaust gas purifying apparatus according to the present invention.
[0011]
First, the configuration will be described with reference to FIG. 1. An engine 10 is provided, and an NOx catalyst 31 interposed in a catalyst case 30 located in the exhaust passage 20 is provided as an exhaust gas purification device. Further, upstream of the NOx catalyst 31, there is a common rail fuel injection device 40 as a reducing agent supply means, and an arbitrary amount of reducing agent can be supplied from the reducing agent tank 50.
In the figure, reference numeral 60 denotes an exhaust temperature sensor.
[0012]
Next, the operation of the first embodiment will be described.
(1) The catalyst contains an optimum HC species as a reducing agent, and the NOx reduction effect obtained by the supplied reducing agent is different (see FIG. 6).
(2) The HC type discharged from the engine when cold is different from that when warm. When cold, unburned HC increases and the content of light HC increases (see FIG. 7).
For the above two reasons, in the first embodiment, the effect of the NOx catalyst can be maximized by changing the amount of HC supplied during cold operation from that during warm-up.
[0013]
For example, when the HC species that is effective as a catalyst reducing agent is relatively light (HC with a small C number), the amount of light HC discharged from the engine when it is cold is large. Conversely, if the HC species effective for the catalyst is relatively heavy, the amount of heavy HC discharged from the engine when cold is reduced, so the amount of reducing agent to be supplied By increasing the number, it is possible to maximize the effect of the NOx catalyst when cold.
[0014]
Next, it demonstrates along the flowchart shown in FIG.
In step S101, the operating conditions (Q, intake air temperature, intake air amount) of the engine 10 are read.
[0015]
In step S102, the engine oil temperature is read.
[0016]
In step S103, it is determined by the catalyst activity determination means whether the NOx catalyst 31 is in the activation temperature range. If YES, the process proceeds to step S104.
In the first embodiment, the determination is made by the exhaust temperature sensor 60 provided upstream of the NOx catalyst 31, but the determination is made by calculating the exhaust temperature from the intake air temperature, the fuel injection amount, the EGR rate, and the intake air amount. It is also possible.
[0017]
In step S104, it is determined whether the engine 10 is in a cold state. If YES, the process proceeds to step S105, and if NO, the process proceeds to step S106.
[0018]
In step S105, since it is determined that the engine 10 is cold, the NOx catalyst activity during cold is improved by operating the following supply means.
(1) When the HC species effective for the catalyst is light, the supply amount of the reducing agent is reduced as compared with the warm-up time.
(2) When the HC species effective for the catalyst is heavy, the supply amount of the reducing agent is increased as compared with the warm-up time.
[0019]
In step S106, since it is determined that the engine 10 is warming up, a specified amount of reducing agent is supplied.
[0020]
(Second Embodiment)
FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the second embodiment of the exhaust gas purifying apparatus according to the present invention.
The difference from the first embodiment is that the reducing agent tank 50 is eliminated, the reducing agent supply means into the exhaust is performed by the POST injection of the common rail fuel injection device 40, and the HC species effective for the catalyst is light. In the case of the HC type, the POST injection HC amount at the time of cooling is reduced.
[0021]
Next, the operation of the second embodiment will be described.
(1) The catalyst contains an optimum HC species as a reducing agent, and the NOx reduction effect obtained by the supplied reducing agent is different (see FIG. 6).
(2) The HC type discharged from the engine when cold is different from that when warm. When cold, unburned HC increases and the content of light HC increases (see FIG. 7).
For the above two reasons, in the first embodiment, the reducing agent is directly supplied from the reducing agent tank 50 to the exhaust system. However, in the second embodiment, the reduction is performed by the POST injection of the common rail fuel injection device 40. Supply the agent.
[0022]
When the HC species effective as a reducing agent for the catalyst is relatively light (HC having a small C number), the amount of light HC discharged from the engine at the time of cold operation is large. Therefore, the fuel supplied by POST injection at the time of cold operation By reducing the amount of NO, it is possible to minimize the deterioration of fuel consumption and maximize the effect of the NOx catalyst when cold.
[0023]
Next, it demonstrates along the flowchart shown in FIG.
In step S101, the operating conditions (Q, intake air temperature, intake air amount) of the engine 10 are read.
[0024]
In step S102, the engine oil temperature is read.
[0025]
In step S103, it is determined by the catalyst activity determination means whether the NOx catalyst 31 is in the activation temperature range. If YES, the process proceeds to step S104.
In the second embodiment, the determination is made by the exhaust temperature sensor 60 provided upstream of the NOx catalyst 31, but the exhaust temperature is calculated from the intake air temperature, the fuel injection amount, the EGR rate, and the intake air amount. It is also possible.
[0026]
In step S104, it is determined whether the engine 10 is in a cold state. If YES, the process proceeds to step S105, and if NO, the process proceeds to step S106.
[0027]
In step S105, it is determined that the engine 10 is cold. Therefore, when the HC species effective for the catalyst is light, the supply amount of the reducing agent is smaller than when the engine is warmed up (for example, the reducing agent supply amount on the map). If it has, it becomes as shown in FIG. 8), thereby improving the activity of the NOx catalyst when cold.
[0028]
In step S106, since it is determined that the engine 10 is warming up, a prescribed amount of reducing agent is supplied (for example, when the reducing agent supply amount is provided in the map, the result is as shown in FIG. 9).
[0029]
(Third embodiment)
The configuration of the third embodiment of the exhaust gas purifying apparatus according to the present invention is the same as that of the second embodiment (see FIG. 2).
The difference from the first embodiment is that the reducing agent tank 50 is eliminated, the reducing agent supply means into the exhaust is performed by the POST injection of the common rail fuel injection device 40, and the HC species effective for the catalyst is heavy. In the case of the HC type, the POST injection HC amount at the time of cooling is increased.
[0030]
Next, the operation of the third embodiment will be described.
In contrast to the second embodiment, when the HC species effective as a catalyst reducing agent is relatively heavy (HC having a large C number), the amount of heavy HC discharged from the engine when cold is small. Therefore, by increasing the amount of fuel supplied by POST injection when cold, it is possible to maximize the effect of the NOx catalyst when cold.
[0031]
Next, it demonstrates along the flowchart shown in FIG.
In step S101, the operating conditions (Q, intake air temperature, intake air amount) of the engine 10 are read.
[0032]
In step S102, the engine oil temperature is read.
[0033]
In step S103, it is determined by the catalyst activity determination means whether the NOx catalyst 31 is in the activation temperature range. If YES, the process proceeds to step S104.
In the third embodiment, the determination is made by the exhaust temperature sensor 60 provided upstream of the NOx catalyst 31, but the determination is made by calculating the exhaust temperature from the intake air temperature, the fuel injection amount, the EGR rate, and the intake air amount. It is also possible.
[0034]
In step S104, it is determined whether the engine 10 is in a cold state. If YES, the process proceeds to step S105, and if NO, the process proceeds to step S106.
[0035]
In step S105, since it is determined that the engine 10 is cold, when the HC species effective for the catalyst is heavy, the NOx catalyst during cold is increased by increasing the amount of reducing agent supplied compared to when warming up. Improve the activity.
[0036]
In step S106, since it is determined that the engine 10 is warming up, a specified amount of reducing agent is supplied.
[0037]
(Fourth embodiment)
The configuration of the fourth embodiment of the exhaust gas purifying apparatus according to the present invention is the same as that of the second embodiment (see FIG. 2).
[0038]
The operation of the fourth embodiment will be described.
In the fourth embodiment, in addition to the second embodiment, the following cooling characteristics are taken into consideration.
When the engine is cold, if the POST injection is performed at the same POST injection timing as that during warm-up, the temperature in the combustion chamber is lower than that during warm-up, so the HC type discharged from the cylinder is different from that during warm-up. For this reason, the optimum POST injection timing at the time of cool-down advances with respect to the optimum POST injection timing at the time of warm-up (see FIG. 10).
[0039]
For this reason, the effect of the NOx catalyst is maximized by advancing the POST injection timing at the time of cold operation from the time of warm-up.
[0040]
Next, it demonstrates along the flowchart shown in FIG.
In step S101, the operating conditions (Q, intake air temperature, intake air amount) of the engine 10 are read.
[0041]
In step S102, the engine oil temperature is read.
[0042]
In step S103, it is determined by the catalyst activity determination means whether the NOx catalyst 31 is in the activation temperature range. If YES, the process proceeds to step S104.
In the fourth embodiment, the determination is made by the exhaust temperature sensor 60 provided upstream of the NOx catalyst 31, but the determination is made by calculating the exhaust temperature from the intake air temperature, fuel injection amount, EGR rate, and intake air amount. It is also possible.
[0043]
In step S104, it is determined whether the engine 10 is in a cold state. If YES, the process proceeds to step S105, and if NO, the process proceeds to step S106.
[0044]
In step S105, since it is determined that the engine 10 is cold, the NOx catalyst activity during cold is improved by operating the following supply means.
{Circle around (1)} When the HC species effective for the catalyst is light, the supply amount of the reducing agent is decreased as compared with the warm-up time, or the POST injection timing is advanced as compared with the warm-up time without changing the POST injection amount.
(2) If the HC species effective for the catalyst is heavy, increase the supply amount of the reducing agent compared with the warm-up time, or advance the POST injection timing as compared with the warm-up time without changing the POST injection amount. (Naturally, the POST injection timing is different from that of a catalyst for which light HC is effective).
It is also effective to combine the advance angle of the POST injection timing and the supply / reduction amount of the reducing agent.
[0045]
In step S106, since it is determined that the engine 10 is warming up, a specified amount of reducing agent is supplied at a specified POST injection timing.
[0046]
(Fifth embodiment)
FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the fifth embodiment of the exhaust gas purifying apparatus according to the present invention.
The difference from the first to fourth embodiments is that an HC adsorption catalyst 32 is provided upstream of the NOx catalyst 31 interposed in the catalyst case 30.
[0047]
The operation of the fifth embodiment will be described.
By providing the HC adsorption catalyst 32 upstream of the NOx catalyst 31, the following points are possible.
(1) HC discharged at low load can be adsorbed.
(2) At high load, the adsorbed HC can be desorbed and used as a reducing agent.
[0048]
When the engine is cold, more light HC species are discharged than when the engine is warm, and therefore, the HC adsorbed when the engine is cold contains a lot of light HC, so that the desorption temperature from the adsorption catalyst is also lowered. For this reason, since the time taken for all the adsorbed HC to be completely desorbed during transient operation such as acceleration is earlier than when warming up during cold operation, the supply of reducing agent by POST injection is started when warming up. It is necessary to do it earlier.
Other operations are the same as those of the third embodiment.
[0049]
Next, it demonstrates along the flowchart shown in FIG.
In step S201, the operating conditions (Q, intake air temperature, intake air amount) of the engine 10 are read.
[0050]
In step S202, the engine oil temperature is read.
[0051]
In step S203, the temperatures of the NOx catalyst 31 and the HC adsorption catalyst 32 are detected, and it is determined whether the temperature is within the HC desorption temperature range and whether the NOx catalyst 31 is within the activation temperature range.
In the fifth embodiment, the determination is made by the exhaust temperature sensor 60 provided upstream of the NOx catalyst 31, but the exhaust temperature is calculated from the intake air temperature, the fuel injection amount, the EGR rate, and the intake air amount. It is also possible.
[0052]
In step S204, it is determined from the catalyst temperature whether the NOx catalyst 31 is a desorption region or an adsorption region. If it is a desorption region, the process proceeds to step S205, and if it is an adsorption region, the process proceeds to step S218.
[0053]
In step S205, it is determined whether the engine 10 is in a cold state. If YES, the process proceeds to step S206, and if NO, the process proceeds to step S212.
[0054]
In step S206, in the case of the desorption region, the HC desorption amount per unit time corresponding to the operating state is calculated from the HC desorption map shown in FIG. However, since the HC adsorbed at the time of cooling is light, the desorption amount per unit time is d1 ′ larger than d1. Here, d1 ′ is obtained by multiplying d1 by a cooling coefficient (> 1).
[0055]
In step S207, the HC adsorption amount (remaining amount) of the NOx catalyst 31 is calculated.
[0056]
In steps S208 and S209, when the calculated HC adsorption amount becomes negative, it is determined that the adsorption amount is zero.
[0057]
In step S210, it is determined whether the catalyst is in the active temperature range. If YES, the process proceeds to step S211.
[0058]
In step S211, since it is determined that the desorbed HC from the adsorbent has disappeared and the engine 10 is in the cold state, the following reducing agent supply means is operated.
(1) When the HC species effective for the catalyst is light, the supply amount of the reducing agent is reduced as compared with the warm-up time.
(2) When the HC species effective for the catalyst is heavy, the supply amount of the reducing agent is increased as compared with the warm-up time, and the POST injection timing is advanced as compared with the warm-up time.
[0059]
In step S212, in the case of the desorption region, the HC desorption amount per unit time corresponding to the operating state is calculated from the HC desorption map shown in FIG.
[0060]
In step S213, the HC adsorption amount (remaining amount) of the NOx catalyst 31 is calculated.
[0061]
In steps S214 and S215, when the calculated HC adsorption amount becomes negative, it is determined that the adsorption amount is zero.
[0062]
In step S216, it is determined whether the catalyst is in the activation temperature range. If YES, the process proceeds to step S217.
[0063]
In step S217, since it is determined that the engine is warming up, a specified amount of reducing agent is supplied at a specified POST injection timing.
[0064]
In step S218, the adsorption amount a1 is detected from the HC adsorption amount map per unit time shown in FIG. 12, and the total adsorption amount a is calculated.
[0065]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, when the supply of the reducing agent in the cold state is performed under the same conditions as in the warm-up state, the HC species supplied to the catalyst is the warm-up state. Because it is different, the problem that NOx reduction performance similar to that at the time of warm-up cannot be expected is detected. HC type and amount discharged from the engine at the time of cold-down are detected, and only the necessary amount of HC type from the reducing agent supply device By supplying the catalyst, good NOx reduction performance can be obtained even when the engine is cold.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a first embodiment of an exhaust gas purifying apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of second to fourth embodiments.
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a fifth exemplary embodiment.
FIG. 4 is a flowchart for explaining the operation of the first to fourth embodiments.
FIG. 5 is a flowchart for explaining the operation of the fifth embodiment;
FIG. 6 is a graph showing the relationship between “engine oil / water temperature” and “NOx conversion rate”.
FIG. 7 is a diagram showing the relationship between “oil temperature” and “average C number of discharged HC”.
FIG. 8 is a diagram showing a relationship between “reducing agent supply amount” and “fuel injection amount” (at the time of warm-up).
FIG. 9 is a diagram showing the relationship between “reducing agent supply amount” and “fuel injection amount” (when cold).
FIG. 10 is a diagram showing the relationship between “in-cylinder temperature when performing POST injection” and “average C number of HC species supplied depending on POST injection amount”.
FIG. 11 is a diagram showing an HC desorption amount map.
FIG. 12 is a diagram showing an HC adsorption amount map.
[Explanation of symbols]
10 Engine 20 Exhaust passage 30 Catalyst case 31 NOx catalyst 32 HC adsorption catalyst 40 Common rail fuel injection device 50 Reductant tank 60 Waste temperature sensor

Claims (3)

内燃機関の排気通路に介装されて、排気ガスを浄化する触媒を有し、該触媒に還元剤を供給する還元剤供給手段を有する排気ガス浄化装置において、
前記触媒の昇温状態に応じて前記触媒に還元剤を供給するか否かを決定する手段と、
前記内燃機関の運転状態が冷機状態であるか暖機状態であるか判定する手段と、
前記触媒に還元剤を供給することが決定された場合の還元剤供給量を、前記運転状態の判定結果に応じて冷機時には暖機時よりも増量するように制御することを特徴とする排気ガス浄化装置。
In an exhaust gas purification apparatus having a catalyst for purifying exhaust gas interposed in an exhaust passage of an internal combustion engine, and having a reducing agent supply means for supplying a reducing agent to the catalyst,
Means for determining whether or not to supply a reducing agent to the catalyst according to a temperature rise state of the catalyst;
Means for determining whether the operating state of the internal combustion engine is a cold state or a warm-up state;
Exhaust gas characterized by controlling a reducing agent supply amount when it is determined to supply a reducing agent to the catalyst so as to increase more than when warming up in cold operation according to the determination result of the operating state Purification equipment.
請求項1に記載の排気ガス浄化装置において、前記触媒への還元剤供給をコモンレール式噴射系によるPOST噴射で行ことを特徴とする排気ガス浄化装置。In the exhaust gas purifying apparatus according to claim 1, the exhaust gas purifying device, characterized in that intends row reducing agent supply to the catalyst in the POST injection by common rail injection system. 請求項1または2に記載の排気ガス浄化装置において、前記触媒の上流にHC吸着材を有し、該HC吸着材へのHCの吸着量と前記運転状態の判定結果とに基づいて前記還元剤の供給開始時期を制御することを特徴とする排気ガス浄化装置。 3. The exhaust gas purifying apparatus according to claim 1, wherein an HC adsorbent is provided upstream of the catalyst, and the reducing agent is based on an amount of HC adsorbed on the HC adsorbent and a determination result of the operating state. An exhaust gas purification device for controlling the supply start timing of the exhaust gas.
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