JP4001019B2 - The method of the exhaust gas purification system and an exhaust purification diesel engine - Google Patents

The method of the exhaust gas purification system and an exhaust purification diesel engine Download PDF

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Description

【0001】 [0001]
【発明の属する技術分野】 BACKGROUND OF THE INVENTION
本発明は、NOx触媒を有するディーゼル機関の排気浄化装置に係り、特にNOx触媒の硫黄酸化物(SOx)被毒からの回復技術に関する。 The present invention relates to an exhaust purification device for a diesel engine having a NOx catalyst, and in particular sulfur oxides NOx catalyst (SOx) recovery techniques from poisoning.
【0002】 [0002]
【従来の技術】 BACKGROUND OF THE INVENTION
ディーゼル機関に代表される希薄燃焼式内燃機関では、窒素酸化物(NOx)や未燃燃料成分(HC、CO)の排出量を低減するため種々の対策が講じられている。 The lean burn internal combustion engine represented by a diesel engine, and various measures have been taken to reduce the emissions of nitrogen oxides (NOx) and unburned fuel components (HC, CO).
【0003】 [0003]
例えば、排気中のNOxを浄化するために、内燃機関の排気通路にNOx触媒を設けた排気浄化装置が知られている。 For example, in order to purify NOx in the exhaust gas, the exhaust gas purification device provided with a NOx catalyst it has been known an exhaust passage of an internal combustion engine.
【0004】 [0004]
NOx触媒は、流入排気ガスの酸素濃度が高いとき、すなわち排気ガスの空燃比がリーンのときにその排気ガス中に含まれるNOxを吸蔵し、流入排気ガスの酸素濃度が低いとき、すなわち排気ガスの空燃比がリッチのときにその吸蔵していたNOxを二酸化窒素NO 2や一酸化窒素NOの形で排気ガス中に還元・放出し、同時にそのNO 2やNOを排気ガス中に含まれている未燃燃料成分CO、HCと酸化反応せしめることでに窒素N 2に浄化する排気浄化作用を備えている。 NOx catalyst when the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas is high, that stores NOx when the air-fuel ratio of the exhaust gas is contained in the exhaust gas when the lean, when the low oxygen concentration of the inflowing exhaust gas, i.e. exhaust gas when in its occluded have been NOx was reduced and released into the exhaust gas in the form of nitrogen dioxide NO 2 and nitrogen monoxide NO, contains the NO 2 and NO in the exhaust gas simultaneously the air-fuel ratio is rich unburned fuel component CO which are provided with an exhaust gas purification function of purifying the nitrogen N 2 in that allowed to oxidation reaction with HC.
【0005】 [0005]
ところで、NOx触媒は、NOxと同様に排気ガス中に硫黄酸化物(SOx)が含まれているとこのSOxも吸蔵する性質を有している。 Incidentally, NOx catalysts, the SOx also has a property of absorbing the NOx and sulfur oxides in the exhaust gas as well (SOx) is included. しかも、SOxはNOxに比べてNOx触媒に安定的に吸蔵されてしまうため、NOxよりも還元されにくく、NOx触媒に吸蔵され続けてしまうという傾向がある。 Moreover, SOx since would be stably stored in the NOx catalyst compared to NOx, less likely to be reduced than NOx, there is a tendency arises that continues to be occluded in the NOx catalyst. この結果、NOx触媒に吸蔵されるSOx量が増加し、その分NOxを吸蔵できなくなり、NOx触媒のNOx吸蔵能が低下し、本来の排気浄化作用が害される(以下、この現象をSOx被毒と称する)。 As a result, an increase in the amount of SOx occluded in the NOx catalyst, can no longer absorb correspondingly NOx, it decreases the NOx storage ability of the NOx catalyst, the original exhaust gas purification action is impaired (hereinafter, SOx poisoning this phenomenon referred to as).
【0006】 [0006]
そのため、従来より、NOx触媒をSOx被毒から回復させる、いわゆるSOx被毒回復制御が行われている。 Therefore, conventionally, thereby recovering the NOx catalyst from SOx poisoning, so-called SOx poisoning recovery control is performed.
【0007】 [0007]
NOx触媒に吸蔵されたSOxを放出・還元させるためには、NOx触媒の温度をNOx還元時よりも高温とし、且つ、周囲雰囲気を理論空燃比あるいはリッチ空燃比とする必要がある。 To release and reduced the SOx occluded in the NOx catalyst, the temperature of the NOx catalyst and a high temperature than at NOx reduction, and should be the stoichiometric air-fuel ratio or a rich air-fuel ratio of the ambient atmosphere.
【0008】 [0008]
そこで、内燃機関の運転状態が酸素過剰排気で且つ排気ガスあるいはNOx触媒が高温時である時に、NOx触媒に流入する排気ガスの酸素濃度を低下させる排気酸素濃度制御手段を備えた内燃機関の排気浄化装置が知られている(例えば、特許文献1参照。)。 Therefore, when and exhaust gas or NOx catalyst operating state of the internal combustion engine is in an oxygen excess exhaust is at a high temperature, the exhaust gas of the internal combustion engine having an exhaust oxygen concentration control means for reducing the oxygen concentration of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst purifying apparatus is known (e.g., see Patent Document 1.).
【0009】 [0009]
また、燃焼室内に供給される再循環排気ガス量を増大させた場合は煤の発生量が次第に増大してピークに達し、燃焼室内に供給される再循環排気ガス量を更に増大させた場合は燃焼室内における燃焼時の燃料およびその周囲のガス温が煤の生成温度よりも低くなって煤の発生量が抑制される第1の燃焼(以下、低温燃焼と称する)と、煤の発生量がピークとなる再循環排気ガス量よりも燃焼室内に供給される再循環排気ガス量が少ない第2の燃焼(以下、通常燃焼と称する)とを選択的に切換える内燃機関において、低温燃焼が行われているときに、NOx触媒のSOx被毒からの回復を行う技術が知られている。 Further, when the case of increasing the recirculated exhaust gas amount supplied to the combustion chamber reaches a peak and gradually increases the amount of soot generated, further increasing the recirculated exhaust gas amount supplied to the combustion chamber first combustion gas temperature of the fuel and its surroundings at the time of combustion in the combustion chamber is the generation amount of soot is lower than the generation temperature of soot is suppressed (hereinafter, referred to as low-temperature combustion), the generation amount of soot recirculated exhaust gas amount is small second combustion supplied to the combustion chamber than the recirculated exhaust gas amount becomes a peak (hereinafter generally referred to as combustion) and selectively switching the internal combustion engine, it is performed low-temperature combustion when is a technique for performing recovery from SOx poisoning of the NOx catalyst has been known.
【0010】 [0010]
低温燃焼においては、燃焼温度が低いため燃焼室内の空燃比を理論空燃比よりもリッチな空燃比としてもスモークはほとんど発生しない。 In the low temperature combustion, the smoke hardly occurs even richer than the stoichiometric air-fuel ratio in the combustion chamber due to the low combustion temperature. そのため、NOx触媒に吸蔵されているSOxが許容量を超えたときには、低温燃焼を行うと同時に、燃焼室内の空燃比をリッチ空燃比とすることによって、排気ガスの空燃比をリッチ空燃比とすると共に、NOx触媒を昇温させることにより、NOx触媒をSOx被毒から回復させる(例えば、特許文献2参照。)。 Therefore, when the SOx stored in the NOx catalyst exceeds the allowable amount, and at the same time performing low temperature combustion, by the rich air-fuel ratio in the combustion chamber, the air-fuel ratio of the exhaust gas a rich air-fuel ratio together, by raising the temperature of the NOx catalyst to recover the NOx catalyst from SOx poisoning (e.g., see Patent Document 2.).
【0011】 [0011]
【特許文献1】 [Patent Document 1]
特開平6−88518号公報【特許文献2】 JP 6-88518 [Patent Document 2]
特許第3104692号公報【0012】 Japanese Patent No. 3104692 [0012]
【発明が解決しようとする課題】 [Problems that the Invention is to Solve
上述したように、NOx触媒をSOx被毒から回復させるには、NOx触媒の温度をNOx還元時よりも高温とし、且つ、周囲雰囲気を理論空燃比あるいはリッチ空燃比とする必要がある。 As described above, in order to recover the NOx catalyst from SOx poisoning, the temperature of the NOx catalyst and a high temperature than at NOx reduction, and should be the stoichiometric air-fuel ratio or a rich air-fuel ratio of the ambient atmosphere.
【0013】 [0013]
しかしながら、周囲雰囲気の空燃比を小さくするとNOx触媒は昇温するため、排気ガスあるいはNOx触媒が高温時である時に、排気ガスの酸素濃度を低下させた場合、NOx触媒の温度が過剰に高くなり、NOx触媒の劣化を招く虞がある。 However, since the NOx catalyst Atsushi Nobori Reducing the air-fuel ratio of the ambient atmosphere, when the exhaust gas or NOx catalyst is at a high temperature, when reducing the oxygen concentration in the exhaust gas, the temperature of the NOx catalyst becomes excessively high , there is a possibility of causing deterioration of the NOx catalyst.
【0014】 [0014]
また、低温燃焼と通常燃焼とを選択的に切換えるディーゼル機関においては、燃焼室への吸入空気量が一定量を超えると低温燃焼を行うことは不可能となるため、中高負荷運転時には低温燃焼を行うことは出来ず、さらに、通常燃焼では燃焼室内の空燃比をリッチ空燃比または理論空燃比とするとスモークが多量に排出される虞がある。 In the diesel engine to switch selectively the low temperature combustion and normal combustion, since the amount of intake air to the combustion chamber becomes impossible to perform the low temperature combustion exceeds a certain amount, the low temperature combustion at the time of medium and high load operation it is not possible to carry out, further, the normal combustion is likely to smoke is heavily discharged if the air-fuel ratio in the combustion chamber and the rich air-fuel ratio or stoichiometric air-fuel ratio.
【0015】 [0015]
そこで、本発明の目的は、排気通路にNOx触媒を設けたディーゼル機関において、 ディーゼル機関の運転状態に係わらず、より好適にNOx触媒をSOx被毒からの回復させることが可能なディーゼル機関の排気浄化装置および浄化方法を提供することである。 An object of the present invention, in a diesel engine provided with a NOx catalyst in the exhaust passage, regardless of the operating state of the diesel engine, more suitably evacuated NOx catalyst capable diesel engine be recovered from the SOx poisoning to provide a cleaning apparatus and a cleaning method.
【0016】 [0016]
【課題を解決するための手段】 In order to solve the problems]
本発明は、上記課題を解決するために以下のような手段を採用した。 The present invention adopts the following means in order to solve the above problems.
即ち、本発明は、排気ガスの空燃比を、最初に、排出されるスモークの量が許容量の上限となる所定空燃比に制御し、その後、間欠的にリッチ空燃比または理論空燃比とすると共に、NOx触媒の温度を昇温させNOx触媒からSOxを放出させるものである。 That is, the present invention, the air-fuel ratio of the exhaust gas, initially, is controlled to a predetermined air-fuel ratio the amount of smoke to be discharged is the allowable amount of the upper limit, then the intermittent rich air-fuel ratio or stoichiometric air-fuel ratio together, in which the release of SOx from the NOx catalyst is heated to a temperature of the NOx catalyst.
【0017】 [0017]
そこで、本発明に係るディーゼル機関の排気浄化装置は、 Therefore, the exhaust gas purification device for a diesel engine according to the present invention,
排気通路に設けられたNOx触媒と、 A NOx catalyst provided in an exhaust passage,
該NOx触媒の温度を検出するNOx触媒温度検出手段と、 And NOx catalyst temperature detection means for detecting the temperature of the NOx catalyst,
前記排気通路の排気ガスの空燃比を検出する排気空燃比検出手段と、 An exhaust air-fuel ratio detection means for detecting an air-fuel ratio of the exhaust gas in the exhaust passage,
前記NOx触媒温度検出手段により検出された前記NOx触媒の温度と前記排気空燃比検出手段により検出された排気ガスの空燃比に基づき排気通路の排気ガスの空燃比を制御する排気空燃比制御手段と、を備え、 An exhaust air-fuel ratio control means for controlling the air-fuel ratio of the exhaust gas in the exhaust passage based on the air-fuel ratio of the exhaust gas detected by the temperature and the exhaust air-fuel ratio detecting means of the NOx catalyst detected by the NOx catalyst temperature detecting means , equipped with a,
前記排気空燃比検出手段により検出された排気ガスの空燃比が、排出されるスモークの量が許容量の上限となる空燃比であって理論空燃比よりも大きい第1の所定空燃比よりも過薄だった場合、前記排気空燃比制御手段は、排気ガスの空燃比を前記第1の所定空燃比に制御し、その後、間欠的に前記第1の所定空燃比よりも過濃であり理論空燃比またはリッチ空燃比であって前記NOx触媒のSOx被毒からの回復が可能となる第2の所定空燃比に制御すると同時に、前記NOx触媒の温度を前記NOx触媒のSOx被毒からの回復が可能であり、且つ、前記NOx触媒の劣化を促進しない所定温度範囲に制御する制御する構成とした。 Air-fuel ratio of the exhaust air-fuel ratio exhaust gas detected by the detection means, over than the first predetermined air-fuel ratio larger than the stoichiometric air-fuel ratio A fuel ratio the amount of smoke to be discharged is the allowable amount of the upper limit if it was thin, the exhaust air-fuel ratio control means controls the air-fuel ratio of the exhaust gas to the first predetermined air-fuel ratio, then, intermittently the first is rich than the predetermined air-fuel ratio the stoichiometric air at the same time fuel ratio or a rich air-fuel ratio is controlled to the second predetermined air-fuel ratio recovery is possible from the SOx poisoning of the NOx catalyst, the recovery of the temperature of the NOx catalyst from SOx poisoning of the NOx catalyst It is possible, and was configured to control to control to a predetermined temperature range that does not promote deterioration of the NOx catalyst.
【0019】 [0019]
上記構成によれば、排気ガスの空燃比を第1の所定空燃比とした後、間欠的に第2の所定空燃比とすることによって、 ディーゼル機関の運転状態に係わらず、スモークの排出を抑制しつつNOx触媒をSOx被毒から回復させることが出来る。 According to the above configuration, after the air-fuel ratio of the exhaust gas was first predetermined air-fuel ratio by intermittently in a second predetermined air-fuel ratio, regardless of the operating state of the diesel engine, suppressing the emission of smoke the NOx catalyst can be recovered from the SOx poisoning while.
【0020】 [0020]
また、排気ガスの空燃比が小さくなるとNOx触媒の温度は上昇し、周囲雰囲気がリッチ空燃比または理論空燃比の状態で、吸蔵されているSOxが還元・放出される温度(例えば、600℃以上)にまで昇温されるとNOx触媒のSOx被毒回復がなされるが、高温となりすぎる(例えば、700℃以上)とNOx触媒の劣化が促進される。 Further, when the air-fuel ratio of the exhaust gas decreases the temperature of the NOx catalyst rises, in the ambient atmosphere is rich air-fuel ratio or stoichiometric air-fuel ratio condition, temperature SOx stored is reduced and released (e.g., 600 ° C. or higher ) but when it is raised to the SOx poisoning recovery of the NOx catalyst is made, too high temperature (e.g., 700 ° C. or higher) and deterioration of the NOx catalyst is facilitated. そのため、排気ガスの温度が高い状態で、NOx触媒の周囲雰囲気を継続的にリッチ空燃比または理論空燃比とするとNOx触媒の劣化を招く虞がある。 Therefore, the temperature of the exhaust gas is in a high state, there is a possibility of causing deterioration of the NOx catalyst when the ambient atmosphere around the NOx catalyst and continuously rich air-fuel ratio or stoichiometric air-fuel ratio.
【0021】 [0021]
そこで、排気ガスの空燃比を間欠的にリッチ空燃比または理論空燃比とすることによって、NOx触媒の温度を上昇させるとともに過昇温を防止する。 Therefore, by the air-fuel ratio of the exhaust gas intermittently rich air-fuel ratio or stoichiometric air-fuel ratio, to prevent excessive temperature rise with increasing the temperature of the NOx catalyst. そのため、NOx触媒の温度をSOx被毒からの回復が可能であり、且つ、劣化が促進されない温度に制御することが出来る。 Therefore, the temperature of the NOx catalyst is capable of recovery from SOx poisoning, and may be controlled degradation is not accelerated temperature.
【0022】 [0022]
また、最初に排気ガスの空燃比を第1の所定空燃比とすることによって、より正確に、且つ、より早く排気ガスの空燃比を第2の所定空燃比に制御することが可能となる。 Further, by the first air-fuel ratio of the first predetermined air-fuel ratio of the exhaust gas, more accurately, and, the air-fuel ratio of the faster exhaust gases can be controlled to the second predetermined air-fuel ratio. 従って、排気ガスが過剰にリッチな空燃比となることによるNOx触媒の過昇温や未燃成分の排出を防止することが出来るとともに、NOx触媒をSOx被毒からより速やかに回復させることが出来る。 Therefore, the exhaust gas can be prevented excessive discharge of the rich air-fuel ratio and that excessive temperature rise and unburned components of the NOx catalyst by comprising, it can be restored more rapidly the NOx catalyst from SOx poisoning .
【0023】 [0023]
また、排気ガスの空燃比が間欠的にリッチ空燃比または理論空燃比に制御されるということは、言い換えると排気ガスの空燃比は間欠的にリーン空燃比となる。 Moreover, the fact that the air-fuel ratio of the exhaust gas is controlled to intermittently rich air-fuel ratio or stoichiometric air-fuel ratio, the air-fuel ratio of the words with the exhaust gas becomes intermittent lean air-fuel ratio. そのため、NOx触媒がパティキュレートフィルタ等の酸素保持能力を備え排気ガス中の微粒子(例えば、煤)を酸化し浄化せしめる触媒であった場合、理論空燃比またはリッチ空燃比の排気ガスとリーン空燃比の排気ガスとが交互に流入することによって煤等の微粒子が浄化されることになるため、より効果的にスモークの排出を抑制しつつNOx触媒をSOx被毒から回復させることが出来る。 Therefore, fine particles in exhaust gas NOx catalyst comprises an oxygen carrying capacity of such particulate filter (e.g., soot) If a catalyst allowed to oxidation purify the exhaust gas and lean air-fuel ratio of the stoichiometric air-fuel ratio or a rich air-fuel ratio for the exhaust gas so that microparticles such as soot is purified by flowing alternately, more effectively NOx catalyst can be recovered from the SOx poisoning while suppressing the discharge of smoke.
【0024】 [0024]
上記したようなディーゼル機関の排気浄化装置を、燃焼室内に供給される再循環排気ガス量を増大させた場合は煤の発生量が次第に増大してピークに達し、燃焼室内に供給される再循環排気ガス量を更に増大させた場合は燃焼室内における燃焼時の燃料およびその周囲のガス温が煤の生成温度よりも低くなって煤の発生量が抑制される第1の燃焼と、煤の発生量がピークとなる再循環排気ガス量よりも燃焼室内に供給される再循環排気ガス量が少ない第2の燃焼とを選択的に切換える切換手段を備えたディーゼル機関に適用しても良い。 The exhaust gas purification device for a diesel engine as described above, when increasing the recirculated exhaust gas amount supplied to the combustion chamber reaches a peak and gradually increases the amount of soot produced, recycled fed into the combustion chamber first and combustion emissions when the exhaust gas amount was further increased is lower than the generation temperature of the fuel and the gas temperature is soot surrounding during combustion in the combustion chamber soot is suppressed, the soot generation the amount may be applied to a diesel engine provided with switching means for selectively switching the second combustion and recirculated exhaust gas amount is small, which is also supplied to the combustion chamber from the recirculated exhaust gas amount reaches a peak.
【0025】 [0025]
ここで、第1の燃焼は低温燃焼であり、第2の燃焼は通常燃焼である。 Here, the first combustion is low temperature combustion, the second combustion is normal combustion.
【0026】 [0026]
つまり、本発明に係るディーゼル機関の排気浄化装置によれば、アイドリング時または低負荷運転時には低温燃焼を行い、中高負荷運転時には通常燃焼を行うディーゼル機関であっても、運転状態にかかわらずNOx触媒をSOx被毒から回復させることが出来る。 That is, according to the exhaust purification device for a diesel engine according to the present invention, at the time or low-load operation idle should perform the low temperature combustion, even diesel engine for normal combustion during medium and high load operation, regardless of the operating conditions NOx the catalyst can be recovered from the SOx poisoning.
【0027】 [0027]
また、本発明に係るディーゼル機関の排気浄化装置において、燃焼室に供給される吸入空気量を制御するスロットル弁と、燃焼室に再循環される再循環排気ガス(以下、EGRガスと称する)量を制御する再循環排気ガス制御弁と、が備えられている場合、スロットル弁または再循環排気ガス制御弁の少なくとも一方の開度を制御することによって排気ガスの空燃比を第1の所定空燃比に制御しても良い。 Further, in the exhaust purification device for a diesel engine according to the present invention, a throttle valve for controlling the amount of intake air fed to the combustion chamber, the recirculated exhaust gas recirculated to the combustion chamber (hereinafter, referred to as EGR gas) volume If the recirculated exhaust gas control valve for controlling, is provided, the first predetermined air-fuel ratio of the exhaust gas by controlling at least one of opening of the throttle valve or the recirculation exhaust gas control valve it may be controlled to.
【0028】 [0028]
つまり、燃焼室に流入する吸入空気量またはEGRガス量の少なくとも一方を制御することにより燃焼室内の空燃比を第1の空燃比に制御し、それによって排気ガスの空燃比を第1の空燃比に制御することが出来る。 That is, the air-fuel ratio in the combustion chamber is controlled to a first air-fuel ratio by controlling at least one of the intake air amount or the EGR gas amount flowing into the combustion chamber, a first air-fuel ratio of the exhaust gas by it it can be controlled to.
【0029】 [0029]
また、本発明に係るディーゼル機関の排気浄化装置において、排気ガスの空燃比を第1の所定空燃比に制御した後、 ディーゼル機関の燃焼室または排気通路の少なくとも一方への燃料の添加を制御することによって排気ガスの空燃比を間欠的に第2の所定空燃比に制御すると同時に、NOx触媒の温度を所定温度範囲に制御しても良い。 Further, in the exhaust purification device for a diesel engine according to the present invention, after controlling the air-fuel ratio of the exhaust gas to the first predetermined air-fuel ratio, controlling the addition of fuel to at least one of the combustion chambers or exhaust passages of the diesel engine at the same time intermittently controlled to the second predetermined air-fuel ratio of the exhaust gas by, or to control the temperature of the NOx catalyst to a predetermined temperature range.
【0030】 [0030]
つまり、 ディーゼル機関の燃焼室または排気通路の少なくとも一方へ燃料を間欠的に添加することによって排気ガスの空燃比を間欠的に第2の所定空燃比に制御することが出来、また同時にNOx触媒の温度を所定温度範囲に制御することが出来る。 In other words, it is possible to control the intermittent second predetermined air-fuel ratio of the exhaust gas by intermittently adding fuel to at least one of the combustion chambers or exhaust passages of the diesel engine, also in the NOx catalyst at the same time it is possible to control the temperature to a predetermined temperature range.
【0031】 [0031]
ここで、本発明に係るディーゼル機関の排気浄化装置において、排気ガスの空燃比を間欠的に第2の空燃比に制御するために行われるディーゼル機関の燃焼室または排気通路の少なくとも一方への燃料の添加は間欠的に行われ、NOx触媒の温度が、NOx触媒のSOx被毒からの回復が可能な温度より低い時には燃料が添加され、NOx触媒の劣化を促進する温度となる可能性がある時は燃料の添加は休止される構成としても良い。 Here, the fuel in the exhaust purification device for a diesel engine according to the present invention, to at least one of the combustion chambers or exhaust passages of the diesel engine to be performed in order to control the air-fuel ratio of the exhaust gas intermittently second air-fuel ratio addition of is intermittently performed, the temperature of the NOx catalyst, when below the temperature capable of recovery from SOx poisoning of the NOx catalyst is added fuel, there can be a temperature that promotes the deterioration of the NOx catalyst when the addition of the fuel may be configured to be paused.
【0032】 [0032]
燃料の添加が休止されると、排気ガスの空燃比が大きくなり、NOx触媒の温度は急速に低下するため、NOx触媒の劣化を抑制することが出来るとともに次回の燃料添加が可能となる。 The addition of fuel is paused, the air-fuel ratio of the exhaust gas increases, the temperature of the NOx catalyst decreases rapidly, it is possible to next fuel addition it is possible to suppress the deterioration of the NOx catalyst. 従って、上記のように燃料の添加と添加休止とを繰り返すことによってNOx触媒をSOx被毒から回復させるとともにNOx触媒の劣化を抑制することが出来る。 Therefore, it is possible to suppress the deterioration of the NOx catalyst with recovering the NOx catalyst from SOx poisoning by repeating the addition halt the addition of fuel as described above.
【0033】 [0033]
また、本発明に係るディーゼル機関の排気浄化装置において、 ディーゼル機関の燃焼室へ燃料の添加は、燃料室内において機関出力を得るために噴射される主噴射以外の副噴射によって行われる構成としても良い。 Further, in the exhaust purification device for a diesel engine according to the present invention, the addition of fuel to the combustion chamber of the diesel engine may be configured to be performed by the sub injection other than a main injection to be injected in order to obtain the engine output in the fuel chamber .
【0034】 [0034]
主噴射以外の副噴射としては、例えば、気筒内において機関出力を得るために燃焼される燃料が膨張行程または排気行程にあるときに燃焼室内へさらに燃料を噴射するポスト噴射を例示することが出来る。 The auxiliary injection other than the main injection, for example, can be exemplified post injection fuel is combusted in order to obtain the engine output in the cylinder is further injecting fuel into the combustion chamber when the expansion stroke or exhaust stroke .
【0035】 [0035]
また、本発明に係るディーゼル機関の排気浄化装置においては、SOx被毒から回復させるNOx触媒より上流側の排気通路に排気浄化触媒をさらに備える構成としても良い。 Further, in the exhaust purification device for a diesel engine according to the present invention may be configured to further include an exhaust gas purifying catalyst in the exhaust passage upstream of the NOx catalyst to recover from SOx poisoning.
【0036】 [0036]
この構成によれば、排気中に含まれるNOxや未燃成分(CO、HC)等が、NOx触媒の上流側に配置された排気浄化触媒において酸化または還元されるため、その反応熱によりSOx被毒から回復させるNOx触媒の温度分布をNOx触媒単体の時よりも均一にすることが出来る。 According to this configuration, SOx under NOx and unburned components contained in the exhaust (CO, HC) and the like, because it is oxidized or reduced in the exhaust purification catalyst arranged upstream of the NOx catalyst, by the reaction heat the temperature distribution of the NOx catalyst to recover from the venom can be made more uniform than when the NOx catalyst alone. そのため、SOx被毒から回復させるためのNOx触媒の温度制御が容易となる。 Therefore, it becomes easy to control the temperature of the NOx catalyst to recover from SOx poisoning.
【0037】 [0037]
本発明に係る排気浄化装置においては、NOx触媒より下流側の排気ガスに含まれている未燃成分を浄化するするために、NOx触媒より下流側の排気通路に酸化触媒をさらに備えた構成としても良い。 In the exhaust gas purification device according to the present invention, in order to purify the unburned components included from the NOx catalyst in the exhaust gas on the downstream side, as further configured with an oxidation catalyst in the exhaust passage downstream of the NOx catalyst it may be.
【0038】 [0038]
また、この構成においては、NOx触媒より下流に設置された酸化触媒の温度に基づき、 ディーゼル機関の燃焼室または排気通路への燃料添加を制御しても良い。 Further, in this configuration, based on the temperature of the installed oxidation catalyst downstream of the NOx catalyst, it may control the fuel addition to the combustion chamber or the exhaust passage of the diesel engine.
【0039】 [0039]
例えば、酸化触媒の温度が低い場合、排気ガスの空燃比をNOx触媒のSOx被毒からの回復が可能となる第2の所定空燃比に制御する前に、酸化触媒の温度が活性温度となるようにディーゼル機関の燃焼室または排気通路の少なくとも一方への燃料添加を行う。 For example, if the temperature of the oxidation catalyst is low, prior to controlling the air-fuel ratio of the exhaust gas to a second predetermined air-fuel ratio to be able to recover from SOx poisoning of the NOx catalyst, the temperature of the oxidation catalyst becomes active temperature performing at least one fuel additive to the combustion chamber or exhaust passage of the diesel engine as.
【0040】 [0040]
つまり、上記構成によれば、NOx触媒より下流に設置された酸化触媒の排気浄化能力が高まった後でNOx触媒からのSOx被毒回復を行うことになるため、未燃成分の排出を低減することが出来る。 That is, according to the above arrangement, since the performing the SOx poisoning recovery from the NOx catalyst after the increased exhaust gas purification ability of the installed oxidation catalyst downstream of the NOx catalyst to reduce the emission of unburned components it can be.
【0041】 [0041]
また、上記構成において、酸化触媒を昇温させるための燃料添加は間欠的に行われ、添加する燃料の量または添加時間の間隔の少なくとも一方を、酸化触媒の温度に基づいて制御しても良い。 In the above structure, the fuel addition for raising the temperature of the oxidation catalyst is intermittently performed, at least one of the amount or the addition time interval of the fuel to be added may be controlled based on the temperature of the oxidation catalyst .
【0042】 [0042]
例えば、酸化触媒の温度が低い程、添加する燃料の量を多くし、また、燃料を添加するときの時間間隔を長くしても良い。 For example, the lower the temperature of the oxidation catalyst, by increasing the amount of fuel to be added, it may also be longer time interval when adding fuel.
【0043】 [0043]
このような制御により、酸化触媒を速やかに活性温度まで昇温させることが出来る。 Such control oxidation catalyst rapidly can be heated to the activation temperature.
【0044】 [0044]
また、本発明に係るディーゼル機関の排気浄化装置において、NOx触媒より下流側の排気ガスに含まれている未燃成分を浄化するために、NOx触媒より下流側の排気通路に酸化触媒をさらに備えた場合、該酸化触媒より下流側の排気ガスの空燃比が所定空燃比以上となるよう排気ガスの空燃比を制御しても良い。 Further, in the exhaust purification device for a diesel engine according to the present invention, in order to you purify the unburned components included from the NOx catalyst in the exhaust gas on the downstream side, an oxidation catalyst in the exhaust passage downstream of the NOx catalyst If further comprising air-fuel ratio of the exhaust gas downstream of the oxidation catalyst may control the air-fuel ratio of the exhaust gas so that a predetermined air-fuel ratio higher.
【0045】 [0045]
例えば、酸化触媒の酸化能力が低下し、酸化触媒より下流側の排気ガスの空燃比が所定空燃比よりリッチとなる可能性があるときは、 ディーゼル機関の燃焼室または排気通路の少なくとも一方への燃料添加を減らすか、または、休止する等の制御により、排気ガスの空燃比を上昇させる。 For example, the oxidation capacity of the oxidation catalyst is decreased, when the air-fuel ratio of the exhaust gas downstream of the oxidation catalyst may become richer than the predetermined air-fuel ratio, to at least one of the combustion chambers or exhaust passages of the diesel engine reduce the added fuel, or the control of such pauses, increases the air-fuel ratio of the exhaust gas.
【0046】 [0046]
このような制御によりNOx触媒より下流側に設置された酸化触媒の排気浄化能力が低下した状態で排気ガスの空燃比が過剰にリッチになることを防ぐことが出来、そのため未燃成分の排出を抑制することが出来る。 Such control in a state where the exhaust purification performance is decreased oxidation catalyst installed the NOx catalyst on the downstream side air-fuel ratio of the exhaust gas excessively can be prevented from becoming rich, the discharge of the order unburned components it can be suppressed.
【0047】 [0047]
また、本発明に係るディーゼル機関の排気浄化装置において、NOx触媒より下流側であり、且つ、酸化触媒より上流側の排気通路に二次空気供給手段をさらに備えた構成としても良い。 Further, in the exhaust purification device for a diesel engine according to the present invention, a downstream side of the NOx catalyst, and may be further configured with a secondary air supply means to the exhaust passage upstream of the oxidation catalyst.
【0048】 [0048]
上記構成によれば、例えば、NOx触媒がSOx被毒から回復しやすいように、 ディーゼル機関の燃焼室または排気通路への燃料添加を若干多めに行った場合、それに伴ってNOx触媒より下流の排気ガス中の未燃成分を酸化触媒によって浄化するために必要となる酸素(O 2 )の不足分を二次空気供給手段により空気を供給することで補うことが出来る。 According to the above configuration, for example, so that the NOx catalyst is easily recovered from the SOx poisoning, when performing fuel addition to the combustion chamber or the exhaust passage of the diesel engine slightly larger amount, the exhaust downstream of the NOx catalyst with it can be compensated by supplying air by the secondary air supply means the shortage of oxygen (O 2) necessary to purify the oxidation catalyst unburned components in the gas.
【0049】 [0049]
つまり、上記構成によれば、NOx触媒周囲の空燃比をよりリッチとすることが可能なため、NOx触媒のSOx被毒からの回復を短時間で行うことが出来ると同時に、酸化触媒周囲の空燃比を理論空燃比よりリーンまたは理論空燃比近傍とすることが可能なため、未燃成分の排出を抑制することが出来る。 That is, according to the above arrangement, since it is possible to richer the air-fuel ratio of the ambient NOx catalyst, and at the same time it is possible in a short time to recover from SOx poisoning of the NOx catalyst, empty surrounding the oxidation catalyst since fuel ratio capable of lean or near stoichiometric air-fuel ratio than the stoichiometric air-fuel ratio, it is possible to suppress the emission of the unburned components.
【0050】 [0050]
また、本発明に係るディーゼル機関の排気浄化装置において、SOx被毒から回復させるNOx触媒またはその上流側に設置された排気浄化触媒は酸素保持能力のない触媒としても良い。 Further, in the exhaust purification device for a diesel engine according to the present invention, SOx NOx catalyst or the exhaust purification catalyst disposed upstream thereof to recover from poisoning may be a catalyst having no oxygen carrying capacity.
【0051】 [0051]
この理由としては、SOx被毒から回復させるNOx触媒またはその上流側に設置される排気浄化触媒に酸素が存在すると、NOx触媒の周囲雰囲気の空燃比を下げる妨げとなり、SOx被毒からの回復を疎外するためである。 The reason for this is, when oxygen is present in the exhaust gas purifying catalyst installed in SOx NOx catalyst is recovered from poisoning or upstream, hampers lowering the air-fuel ratio of the ambient atmosphere of the NOx catalyst, recovery from SOx poisoning This is to alienation.
【0052】 [0052]
尚、本発明に係るディーゼル関の排気浄化装置においては、より効果的に未燃成分の排出を防ぐために、SOx被毒から回復させるNOx触媒より下流側に設置される酸化触媒は酸素保持能力の高い触媒としても良い。 Incidentally, in the exhaust purification system for a diesel institutions according to the present invention, in order to prevent more effectively discharged in unburned component, SOx oxidation catalyst installed downstream of the NOx catalyst to recover from poisoning the oxygen carrying capacity it may be as high catalyst.
【0053】 [0053]
また、上述したような、第1の燃焼、即ち低温燃焼と、第2の燃焼、即ち通常燃焼とを切換えるディーゼル機関においては、低温燃焼は低負荷領域で運転されているときに行われ、通常燃焼は中高負荷領域で運転されているときに行われる。 Further, as described above, the first combustion, that is, low temperature combustion, the second combustion, that is, in the diesel engine for switching between a normal combustion, the low temperature combustion is performed when it is operated in a low load region, usually combustion is performed when it is operated in medium and high load region.
【0054】 [0054]
このようなディーゼル機関の排気浄化装置においては、低負荷運転時には、低温燃焼では空燃比をリッチ空燃比または理論空燃比とすることが可能なため、燃焼室内の空燃比を第2の所定空燃比に制御することによって排気ガスの空燃比を第2の所定空燃比に制御するか、もしくは、低温燃焼下において、燃焼室内の空燃比を制御することによって排気ガスの空燃比を第1の所定空燃比とした後、燃焼室または排気通路の少なくとも一方に燃料を添加することによって排気ガスの空燃比を第2の所定空燃比に制御するかのいずれかの制御を行うことによりNOx触媒をSOx被毒から回復させても良い。 In the exhaust purification system of such a diesel engine, at the time of low load operation, since it is possible to a rich air-fuel ratio or stoichiometric air-fuel ratio in the low temperature combustion, the air-fuel ratio in the combustion chamber a second predetermined air-fuel ratio controlling the air-fuel ratio of the exhaust gas to a second predetermined air-fuel ratio by controlling on whether, or under low temperature combustion, the first predetermined air fuel ratio of the exhaust gas by controlling the air-fuel ratio in the combustion chamber after the ratio, the NOx catalyst the SOx by performing the control of either controlling the air-fuel ratio of the exhaust gas to a second predetermined air-fuel ratio by adding fuel to at least one of the combustion chambers or exhaust passages poison or et al times may be restored. また、中高負荷運転時には、通常燃焼下において、燃焼室内の空燃比を制御することによって排気ガスの空燃比を第1の所定空燃比とした後、燃焼室または排気通路の少なくとも一方に燃料を添加することによって排気ガスの空燃比を間欠的に第2の所定空燃比に制御することによりNOx触媒をSOx被毒から回復させても良い。 Further, at the time of medium and high load operation, the addition under normal combustion, after the air-fuel ratio of the exhaust gas to a first predetermined air-fuel ratio by controlling the air-fuel ratio in the combustion chamber, the fuel to at least one of the combustion chambers or exhaust passages it may be a NOx catalyst is recovered from the SOx poisoning by controlling the intermittent second predetermined air-fuel ratio of the exhaust gas by.
【0055】 [0055]
上記したようなディーゼル機関の排気浄化装置よれば、例えば、ディーゼル機関等のような、低負荷運転時には低温燃焼を行い、中高負荷運転時には通常燃焼を行うディーゼル機関においても、運転状態にかかわらずNOx触媒をSOx被毒から回復させることが出来る。 According exhaust purification device for a diesel engine as described above, for example, such as a diesel engine, at the time of low load operation performed low temperature combustion, even in a diesel engine for normal combustion during medium and high load operation, regardless of the operating conditions NOx the catalyst can be recovered from the SOx poisoning.
【0056】 [0056]
また、本発明に係るディーゼル機関の排気浄化方法は、 The exhaust gas purifying method of diesel engine according to the present invention,
排気通路に設けられたNOx触媒をSOx被毒から回復させるときに、最初に排気ガスの空燃比を、排出されるスモークの量が許容量の上限となる空燃比であって理論空燃比よりも大きい第1の所定空燃比に制御し、その後、間欠的に前記第1の所定空燃比よりも過濃であり理論空燃比またはリッチ空燃比であって前記NOx触媒のSOx被毒からの回復が可能となる第2の所定空燃比に制御すると同時に、前記NOx触媒の温度を、前記NOx触媒のSOx被毒からの回復が可能であり、且つ、前記NOx触媒の劣化を促進しない所定温度範囲に制御することを特徴とする。 The NOx catalyst provided in an exhaust passage when to recover from SOx poisoning, the air-fuel ratio of the first exhaust gas than the air-fuel ratio at a in stoichiometric amount of smoke to be discharged is the allowable amount of the upper limit controls large first predetermined air-fuel ratio, then, to recover from intermittent said first predetermined air-fuel ratio is rich than the stoichiometric air-fuel ratio or the SOx poisoning of the NOx catalyst to a rich air-fuel ratio It can become simultaneously when the second controlled to a predetermined air-fuel ratio, the temperature of the NOx catalyst, it is possible to recover from SOx poisoning of the NOx catalyst, and, in a predetermined temperature range that does not promote deterioration of the NOx catalyst and controlling.
【0058】 [0058]
本発明に係るディーゼル機関の排気浄化方法によれば、排気ガスの空燃比を第1の所定空燃比とした後、間欠的に第2の所定空燃比とすることによって、 ディーゼル機関の運転状態に係わらず、スモークの排出を抑制しつつNOx触媒をSOx被毒から回復させることが出来る。 According to the exhaust gas purifying method of diesel engine according to the present invention, after the air-fuel ratio of the exhaust gas was first predetermined air-fuel ratio by intermittently in a second predetermined air-fuel ratio, the operating state of the diesel engine regardless, it is possible to recover the NOx catalyst from SOx poisoning while suppressing the discharge of smoke.
【0059】 [0059]
また、最初に排気ガスの空燃比を第1の所定空燃比とすることによって、より正確に、且つ、より早く排気ガスの空燃比を第2の所定空燃比に制御することが可能となる。 Further, by the first air-fuel ratio of the first predetermined air-fuel ratio of the exhaust gas, more accurately, and, the air-fuel ratio of the faster exhaust gases can be controlled to the second predetermined air-fuel ratio. 従って、排気ガスが過剰にリッチな空燃比となることによるNOx触媒の過昇温や未燃成分の排出を防止することが出来るとともに、NOx触媒をSOx被毒からより速やかに回復させることが出来る。 Therefore, the exhaust gas can be prevented excessive discharge of the rich air-fuel ratio and that excessive temperature rise and unburned components of the NOx catalyst by comprising, it can be restored more rapidly the NOx catalyst from SOx poisoning .
【0060】 [0060]
また、排気ガスの空燃比を間欠的にリッチ空燃比または理論空燃比とすることによって、NOx触媒の温度を上昇させるとともに、過昇温を防止する。 Further, by intermittently rich air-fuel ratio or stoichiometric air-fuel ratio of the exhaust gas, together with increasing the temperature of the NOx catalyst, to prevent excessive temperature rise. そのため、NOx触媒の温度をSOx被毒からの回復が可能であり、且つ、劣化が促進されない温度に制御することが出来る。 Therefore, the temperature of the NOx catalyst is capable of recovery from SOx poisoning, and may be controlled degradation is not accelerated temperature.
【0061】 [0061]
また、排気ガスの空燃比が間欠的にリッチ空燃比または理論空燃比に制御されるということは、言い換えると排気ガスの空燃比は間欠的にリーン空燃比となる。 Moreover, the fact that the air-fuel ratio of the exhaust gas is controlled to intermittently rich air-fuel ratio or stoichiometric air-fuel ratio, the air-fuel ratio of the words with the exhaust gas becomes intermittent lean air-fuel ratio. そのため、NOx触媒がパティキュレートフィルタ等の酸素保持能力を備え排気ガス中の微粒子(例えば、煤)を酸化し浄化せしめる触媒であった場合、より効果的に排気中のスモークを浄化することが出来る。 Therefore, fine particles in exhaust gas NOx catalyst comprises an oxygen carrying capacity of such particulate filter (e.g., soot) If a catalyst allowed to oxidation purify, can be purified more effectively smoke in exhaust .
【0062】 [0062]
また、 ディーゼル機関が、燃焼室に供給される吸入空気量を制御するスロットル弁と、燃焼室に再循環される再循環排気ガス量を制御する再循環排気ガス制御弁と、を備えている場合、排気ガスの空燃比を第1の所定空燃比に制御する方法としては、例えば、スロットル弁または再循環排気ガス制御弁の少なくとも一方の開度を制御することにより燃焼室内の空燃比を第1の空燃比に制御し、それによって排気ガスの空燃比を第1の空燃比に制御する方法を採用しても良い。 Further, if the diesel engine is provided with a throttle valve for controlling the amount of intake air fed to the combustion chamber, and exhaust gas recirculation control valve for controlling the recirculation amount of exhaust gas recirculated to the combustion chamber, the as a method for controlling the air-fuel ratio of the exhaust gas to the first predetermined air-fuel ratio, for example, first the air-fuel ratio in the combustion chamber by controlling at least one of opening of the throttle valve or the recirculation exhaust gas control valve controls on the air-fuel ratio, whereby it is also possible to employ a method of controlling the air-fuel ratio of the exhaust gas to the first air-fuel ratio.
【0063】 [0063]
また、排気ガスの空燃比を第1の空燃比に制御した後、間欠的に第2の所定空燃比に制御する方法としては、燃焼室または排気通路の少なくとも一方への燃料の添加を制御する、つまり燃焼室または排気通路の少なくとも一方へ間欠的に燃料を添加する方法を採用しても良い。 Also, after controlling the air-fuel ratio of the exhaust gas to the first air-fuel ratio, as a method of intermittently controlling the second predetermined air-fuel ratio, controlling the addition of fuel to at least one of the combustion chambers or exhaust passages , i.e. a method may be employed of adding intermittently fuel to at least one of the combustion chambers or exhaust passages.
【0064】 [0064]
また、排気通路にNOx触媒を備え、低温燃焼と通常燃焼とを選択的に切換えるディーゼル機関の排気浄化方法においては、通常燃焼時にNOx触媒をSOx被毒から回復させる場合、燃焼室内の空燃比を制御することによって排気ガスの空燃比を第1の所定空燃比とした後、燃焼室または排気通路の少なくとも一方への燃料の添加を制御する、つまり燃料を間欠的に添加することによって排気ガスの空燃比を間欠的に第1の所定空燃比よりも過濃でありNOx触媒のSOx被毒からの回復が可能となる第2の所定空燃比に制御すると同時に、NOx触媒の温度を前記NOx触媒のSOx被毒からの回復が可能であり、且つ、NOx触媒の劣化を促進しない所定温度範囲に制御し、一方、低温燃焼時にNOx触媒をSOx被毒から回復させる Also includes a NOx catalyst in the exhaust passage, the exhaust purification method of a diesel engine for switching selectively the low temperature combustion and normal combustion, if for recovering the NOx catalyst from SOx poisoning during normal combustion, the air-fuel ratio in the combustion chamber after the air-fuel ratio of the exhaust gas to a first predetermined air-fuel ratio by controlling, controlling the addition of fuel to at least one of the combustion chambers or exhaust passages, the exhaust gas by adding i.e. the fuel intermittently air intermittently at the same time controlling the first second predetermined air-fuel ratio recovery is possible from the predetermined air-fuel ratio than a rich NOx catalyst SOx poisoning and the NOx catalyst temperature of the NOx catalyst It is possible in SOx recovery from poisoning, and to control to a predetermined temperature range that does not promote deterioration of the NOx catalyst, whereas, to recover the NOx catalyst from SOx poisoning at a low temperature combustion 合、燃焼室内の空燃比を制御することによって排気ガスの空燃比を前記第2の所定空燃比に制御するか、もしくは燃焼室内の空燃比を制御することによって排気ガスの空燃比を前記第1の所定空燃比とした後、燃焼室または排気通路の少なくとも一方への燃料の添加を制御することによって排気ガスの空燃比を前記第2の所定空燃比に制御するかのいずれかの制御を行うと同時に、NOx触媒の温度を前記所定温度範囲に制御するようにしても良い。 If either control the air-fuel ratio of the exhaust gas to the second predetermined air-fuel ratio by controlling the air-fuel ratio in the combustion chamber, or said first air-fuel ratio of the exhaust gas by controlling the air-fuel ratio in the combustion chamber performed after a predetermined air-fuel ratio, the control of either controlling the air-fuel ratio of the exhaust gas to the second predetermined air-fuel ratio by controlling the addition of fuel to at least one of the combustion chambers or exhaust passages At the same time, the temperature of the NOx catalyst may be controlled to the predetermined temperature range.
【0065】 [0065]
上記したようなディーゼル機関の排気浄化方法よれば、アイドリング時または低負荷運転時には低温燃焼を行い、中高負荷運転時には通常燃焼を行うディーゼル機関においても、運転状態にかかわらずNOx触媒をSOx被毒から回復させることが出来る。 According exhaust gas purifying method of diesel engine as described above, at the time of or during low-load operation idle should perform the low temperature combustion, even in a diesel engine for normal combustion during medium and high load operation, SOx poisoning of the NOx catalyst regardless of the operating state it is possible to recover from.
【0066】 [0066]
本発明に係るディーゼル機関の排気浄化方法において、 ディーゼル機関が、NOx触媒より下流側の排気ガスに含まれている未燃成分を浄化するするために、NOx触媒より下流側の排気通路に酸化触媒を備えている場合、燃焼室または排気通路の少なくとも一方への燃料の添加を制御することによって酸化触媒を活性温度まで昇温させ、その後、排気ガスの空燃比を間欠的に第2の空燃比に制御しNOx触媒をSOx被毒から回復させるようにしても良い。 In the exhaust gas purifying method of diesel engine according to the present invention, a diesel engine, in order to purify the unburned components included from the NOx catalyst in the exhaust gas on the downstream side oxidation catalyst in the exhaust passage downstream of the NOx catalyst If you have a, allowed to warm the oxidation catalyst to the activation temperature by controlling the addition of fuel to at least one of the combustion chambers or exhaust passages, then, intermittently second air-fuel ratio of the exhaust gas controlling the NOx catalyst may be caused to recover from SOx poisoning.
【0067】 [0067]
このような制御によれば、NOx触媒より下流側に設置された酸化触媒の排気浄化能力が高まった後でNOx触媒からのSOx被毒回復を行うことになるため、未燃成分の排出を低減することが出来る。 According to this control, this means that carry out the SOx poisoning recovery from the NOx catalyst after the increased exhaust gas purification ability of the installed oxidation catalyst of the NOx catalyst on the downstream side, reduce the emission of unburned components to it can be.
【0068】 [0068]
本発明に係るディーゼル機関の排気浄化方法において、 ディーゼル機関が、NOx触媒より下流側の排気ガスに含まれている未燃成分を浄化するするために、NOx触媒より下流側の排気通路に酸化触媒を備えている場合、該酸化触媒より下流側の排気ガスの空燃比が所定空燃比以上となるよう排気ガスの空燃比を制御しても良い。 In the exhaust gas purifying method of diesel engine according to the present invention, a diesel engine, in order to purify the unburned components included from the NOx catalyst in the exhaust gas on the downstream side oxidation catalyst in the exhaust passage downstream of the NOx catalyst If you have a air-fuel ratio of the exhaust gas downstream of the oxidation catalyst may control the air-fuel ratio of the exhaust gas so that a predetermined air-fuel ratio higher.
【0069】 [0069]
例えば、酸化触媒の酸化能力が低下し、酸化触媒より下流側の排気ガスの空燃比が所定空燃比よりリッチとなる可能性があるときは、 ディーゼル機関の燃焼室または排気通路の少なくとも一方への燃料添加を減らすか、または、休止する等の制御によって排気ガスの空燃比を大きくする。 For example, the oxidation capacity of the oxidation catalyst is decreased, when the air-fuel ratio of the exhaust gas downstream of the oxidation catalyst may become richer than the predetermined air-fuel ratio, to at least one of the combustion chambers or exhaust passages of the diesel engine reduce the added fuel, or to increase the air-fuel ratio of the exhaust gas by the control such pauses.
【0070】 [0070]
このような制御によれば、NOx触媒より下流側に設置された酸化触媒の排気浄化能力が低下した状態で排気ガスの空燃比が過剰にリッチとなることを防ぐことが出来、そのため未燃成分の排出を低減させることが出来る。 According to this control, it is possible to prevent a state where the exhaust purification performance is decreased installation oxidation catalyst of the NOx catalyst on the downstream side air-fuel ratio of the exhaust gas becomes excessively rich, therefore unburned components it is possible to reduce the emissions.
【0071】 [0071]
【発明の実施の形態】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
続いて、本発明に係るディーゼル機関の排気浄化装置および排気浄化方法に関し、その好適な実施の形態について説明する。 Subsequently, a method exhaust gas purification device and exhaust purification of a diesel engine according to the present invention, will be described a preferred embodiment thereof.
【0072】 [0072]
(第1の実施の形態) (First Embodiment)
図1は、本実施の形態に係るディーゼル機関の排気浄化装置を車両用ディーゼル機関の排気浄化装置に適用した場合を示している。 Figure 1 shows a case where the exhaust gas purification device for a diesel engine according to the present embodiment is applied to the device for purifying exhaust gas of cars dual diesel engine. 本実施の形態に係る内燃機関1は4つの気筒2(燃焼室)の他、燃料供給系、吸気系、排気系、制御系などを備えたディーゼル機関である Another internal combustion engine 1 according to this embodiment is four cylinders 2 (combustion chamber), the fuel supply system, an intake system, exhaust system, a diesel engine having a control system.
【0073】 [0073]
燃料供給系は、燃料噴射弁3、コモンレール(蓄圧室)4、燃料供給管5、燃料ポンプ6、などを備え、各気筒2に対して燃料供給を行っている。 The fuel supply system, fuel injection valve 3, a common rail (accumulator) 4, a fuel supply pipe 5, a fuel pump 6, and the like, is performed fuel supplied to each cylinder 2. 燃料噴射弁3は、各気筒2に対して夫々設けられる電磁駆動式の開閉弁であり、各燃料噴射弁3は、燃料の分配管となるコモンレール4に接続されている。 Fuel injection valve 3 is an electromagnetically driven on-off valve provided respectively for each cylinder 2, the fuel injection valves 3 are connected to a common rail 4 as the distribution pipe of the fuel. また、コモンレール4は、燃料供給管5を介して燃料ポンプ6に連結されている。 Further, the common rail 4 is connected to a fuel pump 6 via a fuel supply pipe 5. 燃料ポンプ6のプーリ6aは、ベルト7を介して内燃機関1の出力軸たるクランクシャフト1aに連結されている。 Pulley 6a of the fuel pump 6 is connected to an output shaft serving as the crankshaft 1a of the internal combustion engine 1 via a belt 7. 燃料ポンプ6は、クランクシャフト1aの回転を駆動源として回転駆動されている。 The fuel pump 6 is rotated driven rotation of the crank shaft 1a as a drive source.
【0074】 [0074]
このように構成された燃料供給系では、まず、燃料ポンプ6によって燃料タンク(図示略)内の燃料が汲み上げられる。 In the thus constructed fuel supply system, first, the fuel in the fuel tank (not shown) is pumped up by the fuel pump 6. 汲み上げられた燃料は、燃料供給管5を介してコモンレール4に供給される。 The fuel pumped is supplied to the common rail 4 via the fuel supply pipe 5. コモンレール4に供給された燃料は、コモンレール4内にて所定燃圧まで高められ、各燃料噴射弁3に分配される。 Fuel supplied to the common rail 4 is enhanced in the common rail 4 to a predetermined fuel pressure is distributed to each fuel injection valve 3. そして、燃料噴射弁3に駆動電圧が印可され燃料噴射弁3が開弁すると、その燃料は、燃料噴射弁3を介して各気筒2の燃焼室内に噴射される。 When the fuel injection valve 3 drive voltage is applied to the fuel injection valve 3 is opened, the fuel is injected through the fuel injection valve 3 into the combustion chamber of each cylinder 2.
【0075】 [0075]
一方、吸気系は、吸気管9、スロットル弁13、吸気枝管8、エアクリーナボックス10、インタークーラ16などを備え、各気筒2に対して空気(吸気)を供給する吸気通路を形成している。 On the other hand, the intake system includes an intake pipe 9, a throttle valve 13, intake manifold 8, the air cleaner box 10, and the like intercooler 16, to form an intake passage for supplying air (intake) for each cylinder 2 .
【0076】 [0076]
吸気管9は、エアクリーナボックス10を介して吸入される吸気を吸気枝管8に導く通路を形成している。 Intake pipe 9 forms a passage for introducing intake air sucked through the air cleaner box 10 to the intake branch pipe 8. 吸気枝管8は、吸気管9を経て流入する吸気を各気筒2に分配する通路を形成している。 Intake branch pipe 8 forms a passage for distributing the intake air flowing through the intake pipe 9 to each cylinder 2. また、吸気管9とエアクリーナボックス10との連結部分近傍には、吸気管9に流れ込む吸気の温度を測定する吸気温センサ44aを備えている。 Further, the connecting portion near the intake pipe 9 and the air cleaner box 10, and an intake temperature sensor 44a for measuring the temperature of the intake air flowing into the intake pipe 9.
【0077】 [0077]
また、エアクリーナボックス10からスロットル弁13に至る吸気管9には、吸入した吸気を圧縮するターボチャージャ15(コンプレッサハウジング15a)、及びターボチャージャ15にて圧縮した吸気を冷却するインタークーラ16を備え、さらに、ターボチャージャ15の上流には、吸気管9を通じて燃焼室2に流れ込む吸気の流量を計測するエアフロメータ45を備えている。 The intake pipe 9 extending from the air cleaner box 10 to the throttle valve 13, the turbocharger 15 for compressing the intake air sucked (compressor housing 15a), and includes a intercooler 16 for cooling the intake air compressed by the turbocharger 15, further, the upstream of the turbocharger 15, and a flow meter 45 for measuring the flow rate of intake air flowing into the combustion chamber 2 through the intake pipe 9.
【0078】 [0078]
また、吸気枝管8の直上流には、吸気管9を通じて各気筒2に流れ込む吸気量を加減するスロットル弁13を備え、スロットル弁13の開度は、ステッパモータなどにて構成されたアクチュエータ14によって制御されている。 Also, the immediately upstream of the intake branch pipe 8, a throttle valve 13 for adjusting the amount of intake air flowing into each cylinder 2 through the intake pipe 9, the opening degree of the throttle valve 13, an actuator 14 which is constituted by such as a stepper motor It is controlled by. また、スロットル弁13の直下流には、吸気枝管8内の温度を測定する吸気温センサ44b、及び吸気枝管8内の管内圧力を測定する吸気圧センサ46を備えている。 Further, in the immediately downstream of the throttle valve 13, and intake air temperature sensor 44b for measuring the temperature in the intake branch pipe 8, and the intake pressure sensor 46 for measuring the pressure within the pipe in the intake branch pipe 8.
【0079】 [0079]
このように構成された吸気系では、まず、機関運転に伴う負圧の発生により各気筒2に供給されるべき吸気がエアクリーナボックス10に流れ込む。 In the thus constructed intake system, first, the intake air to be supplied to each cylinder 2 by the occurrence of negative pressure due to the engine operation flows into the air cleaner box 10. エアクリーナボックス10内に流入した吸気は、エアクリーナボックス10内にて塵や埃を除去された後、吸気管9を経てターボチャージャ15に流れ込む。 Intake air flowing into the air cleaner box 10, after being removed dust in the air cleaner box 10, flows into the turbocharger 15 via an intake pipe 9. ターボチャージャ15に流入した吸気は、コンプレッサホイール15aにて圧縮された後、インタークーラ16によって冷却される。 Air that has flowed into the turbocharger 15 is compressed by the compressor wheel 15a, it is cooled by the intercooler 16. そして、必要に応じてスロットル弁13での流量調節を受けた後、吸気枝管8内に流入する。 Then, after receiving a flow control of the throttle valve 13 as necessary, and it flows into the intake branch pipe 8. 吸気枝管8に流入した吸気は、各枝管を介して各気筒2に分配され、燃料噴射弁3から噴射供給された燃料と共に燃焼される。 Intake air flowing into the intake branch pipe 8 via the respective branch pipes are distributed to each cylinder 2, it is combusted with injected fuel supplied from the fuel injection valve 3. 尚、各種センサの出力は、後述の電子制御ユニット30に入力されており、例えば、内燃機関の基本燃料噴射制御などにフィードバックされる。 The output of the various sensors is input to the electronic control unit 30 will be described later, for example, it is fed back to such basic fuel injection control of an internal combustion engine.
【0080】 [0080]
排気系は、排気枝管18、排気管19を備え、各気筒2から排出される排気ガスを機関本体外に排出する排気通路を形成している。 Exhaust system, exhaust manifold 18, an exhaust pipe 19, and forms an exhaust passage for discharging exhaust gas to the outside of the engine body to be discharged from the cylinders 2. また、EGR装置20、触媒コンバータ50、還元剤添加装置60、などを備え、排気ガス中に含まれる窒素酸化物(NOx)や煤(スモーク)等を浄化せしめる排気浄化装置としての機能を有する。 Also has, EGR device 20, the catalytic converter 50, the reducing agent addition device 60, and the like, the function of the exhaust gas purification apparatus allowed to purify nitrogen oxides contained in the exhaust gas (NOx) and soot (smoke) and the like.
【0081】 [0081]
まず、排気枝管18は、各気筒2毎に設けられた排気ポート18aに接続すると共にその排気ポート18aから排出された排気ガスを集合してターボチャージャ15のタービンハウジング15bに導く通路を形成している。 First, exhaust manifold 18, passage is formed for guiding the turbine housing 15b of the turbocharger 15 to set the exhaust gas discharged from the exhaust port 18a as well as connected to an exhaust port 18a provided for each cylinder 2 ing. また、排気管19は、タービンハウジング15bから図示しない消音器までの通路を形成している。 The exhaust pipe 19 forms a passage from the turbine housing 15b to a muffler (not shown).
【0082】 [0082]
EGR装置20は、EGR通路25、EGR弁26、EGR装置20用の酸化触媒28、EGRクーラ27等を備えている。 EGR device 20 includes an EGR passage 25, EGR valve 26, the oxidation catalyst 28 for the EGR device 20, EGR cooler 27 and the like.
【0083】 [0083]
EGR通路25は、排気枝管18と吸気枝管8とを接続する通路である。 EGR passage 25 is a passage that connects the exhaust branch pipe 18 and the intake branch pipe 8. また、EGR弁26は、EGR通路25と吸気枝管8との接続部分に設けられた電気式の開閉弁であり、EGR通路25内を流れる排気ガス量の調節を行っている。 Further, EGR valve 26 is an electrical on-off valve provided in the connecting portion between the EGR passage 25 and the intake branch pipe 8, and regulate the amount of exhaust gas flowing through the EGR passage 25. EGR装置20用の酸化触媒28は、排気枝管18とEGRクーラ27とを接続するEGR通路25中に配置され、排気枝管18から回り込む排気ガス中の未燃成分を浄化する。 Oxidation catalyst 28 for the EGR device 20 is disposed in the EGR passage 25 which connects the exhaust branch pipe 18 and the EGR cooler 27, to purify the unburned components in the exhaust gas from flowing from the exhaust manifold 18. EGRクーラ27は、機関冷却水を熱媒体として、EGR通路25内を流れる排気ガスの冷却を行っている。 EGR cooler 27, the engine cooling water as a heat medium, and to cool the exhaust gas flowing through the EGR passage 25. なお、以下の説明では、EGR通路25を通じて吸気枝管8に流れ込む排気ガスを単にEGRガスと称する。 In the following description, simply referred to as EGR gas exhaust gas flowing into the intake branch pipe 8 through the EGR passage 25.
【0084】 [0084]
このように構成されたEGR装置20によれば、排気枝管18内を流れる排気ガスの一部がEGR通路25内に流入する。 According to the thus configured EGR device 20, a portion of the exhaust gas flowing in the exhaust branch pipe 18 flows into the EGR passage 25. また、EGR通路25内に流入したEGRガス(排気ガス)は、EGR装置20用の酸化触媒28を経てEGRクーラ27に流入する。 Further, EGR gas flowing in the EGR passage 25 (exhaust gas) flows into the EGR cooler 27 through the oxidation catalyst 28 for the EGR device 20. EGRクーラ27に流入したEGRガスは、EGRクーラ27を通過する際に冷却され、EGR弁26の開弁量に即した流量で吸気枝管8に流れ込む。 EGR gas flowing into the EGR cooler 27 is cooled when passing through the EGR cooler 27 and flows into the intake branch pipe 8 at a flow rate in line with the amount of opening of the EGR valve 26. そして、吸気枝管8内に流入したEGRガスは、吸気枝管8上流から流れ込む吸気と混ざり合いつつ混合気を形成し、燃料噴射弁3から噴射された燃料と共に燃焼に供される。 Then, EGR gas flowing into the intake branch pipe 8, while mix with intake air flowing from the branch pipe 8 upstream intake air-fuel mixture is formed, is subjected to combustion with the fuel injected from the fuel injection valve 3.
【0085】 [0085]
なお、EGRガスとなる排気ガス中には、水蒸気(H 2 O)や二酸化炭素(CO 2 )などの不活性ガスが含まれている。 Note that in the exhaust gas as the EGR gas contains inert gas such as water vapor (H 2 O), and carbon dioxide (CO 2). このため不活性ガスたる排気ガスが燃焼室2内に流入すると、その排気ガスの混入に起因して燃焼温度は低下し、NOxの生成は抑制される。 When Accordingly inert gas serving as the exhaust gas flows into the combustion chamber 2, the combustion temperature due to mixing of the exhaust gas is lowered, generation of NOx is suppressed. また、EGRガスの導入に伴い、燃焼室2内の酸素量も減るため、この点においても窒素(N 2 )と酸素(O 2 )との結びつきが抑制され、窒素酸化物(NOx)の排出は抑制される。 Furthermore, with the introduction of the EGR gas, because it reduces also the amount of oxygen in the combustion chamber 2, ties with nitrogen also in this respect (N 2) and oxygen (O 2) is suppressed, emission of nitrogen oxides (NOx) It is suppressed.
【0086】 [0086]
続いて触媒コンバータ50に関して説明する。 Next will be described the catalytic converter 50.
触媒コンバータ50は、ケーシング51、及びそのケーシング51内にNOx触媒を備え、機関本体1から排出される排気ガス中の有害物質を浄化せしめる排気浄化作用を有する。 Catalytic converter 50 includes a casing 51, and includes a NOx catalyst in its casing 51, an exhaust purification action of allowed to purify harmful substances in exhaust gas discharged from the engine body 1.
【0087】 [0087]
より詳しくは、タービンハウジング15bの出口近傍にケーシング51が配置され、ケーシング51内には、排気ガス中の微粒子(例えば、煤)やNOx等を浄化するパティキュレートフィルタ(以下、単にフィルタと称する)50bを内蔵している。 More specifically, disposed casing 51 in the vicinity of the outlet of the turbine housing 15b is, in the casing 51, particulates in the exhaust gas (e.g., soot) particulate filter that purifies and NOx and the like (hereinafter, simply referred to as filter) It has a built-in 50b.
【0088】 [0088]
フィルタ50bは、排気ガス中に含まれる微粒子(例えば、煤)を酸化燃焼せしめる排気浄化作用を有している。 Filter 50b is fine particles contained in exhaust gas (e.g., soot) has an exhaust gas purification effect allowed to oxidative combustion of. より詳しくは、活性化酸素放出剤を担持したフィルタ58を備え、そのフィルタ58上に捕集した微粒子を活性化酸素にて酸化せしめることで除去(浄化)する排気浄化作用を備えている。 More particularly, a filter 58 which carries an activating oxygen release agent, is provided with an exhaust gas purifying effect of removing by allowed to oxidation (purifying) the fine particles collected on the filter 58 at the activation of oxygen.
【0089】 [0089]
フィルタ50b単体は、図2に示されるようにコージライトのような多孔質材料から形成されたハニカム形状をなし、互いに平行をなして延びる複数個の流路55,56を具備している。 Filter 50b alone, without a honeycomb shape formed from a porous material such as cordierite, as shown in FIG. 2, and a plurality of flow paths 55, 56 extending in parallel with each other. より具体的には、下流端が栓55aにより閉塞された排気ガス流入通路55と、上流端が栓56aにより閉塞された排気ガス流出通路56と、を備え、各排気ガス流入通路55及び排気ガス流出通路56は薄肉の隔壁57を介して該フィルタ58における縦方向及び横方向に並んで配置されている。 More specifically, the exhaust gas inflow passages 55 with downstream ends sealed by plugs 55a, and exhaust gas outflow passages 56 with upstream ends sealed by plugs 56a, provided with each exhaust gas inflow passage 55 and the exhaust gas outflow passage 56 are arranged side by side in the longitudinal direction and the lateral direction in the filter 58 via a thin partition wall 57.
【0090】 [0090]
また、隔壁57の表面および内部の細孔には、アルミナ(Al 23 )等によって形成された担体の層が設けられ、担体上には、白金(Pt)等の貴金属触媒の他、周囲に過剰酸素が存在するとその過剰酸素を吸蔵し、逆に酸素濃度が低下すると、その吸蔵した酸素を活性酸素の形で放出する活性酸素放出剤が担持されている。 The surface and internal pores of the partition walls 57, alumina (Al 2 O 3) layer of the carrier is provided which is formed by like, on the support, other noble metal catalyst such as platinum (Pt), ambient When the excess oxygen present in the occluding its excess oxygen, if the oxygen concentration in the opposite lowered, active oxygen release agent are carried to release the occluded oxygen in the form of active oxygen.
【0091】 [0091]
なお、活性酸素放出剤としては、カリウム(K)、ナトリウム(Na)、リチウム(Li)、セシウム(Cs)、ルビジウム(Rb)のようなアルカリ金属、バリウム(Ba)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)のようなアルカリ土類金属、ランタン(La)、イットリウム(Y)のような希土類、およびセリウム(Ce)、錫(Sn)のような遷移金属から選ばれた少なくとも一つを用いると良い。 As the active oxygen release agent, potassium (K), sodium (Na), lithium (Li), cesium (Cs), alkali metal, barium (Ba), calcium such as rubidium (Rb) (Ca), strontium (Sr) alkaline earth metals such as lanthanum (La), rare earth such as yttrium (Y), and cerium (Ce), the use of at least one selected from transition metals such as tin (Sn) good.
【0092】 [0092]
また、好ましくは、カルシウム(Ca)よりもイオン化傾向の高いアルカリ金属又はアルカリ土類金属、即ちカリウム(K)、リチウム(Li)、セシウム(Cs)、ルビジウム(Rb)、バリウム(Ba)、ストロンチウム(Sr)などを用いると良い。 Also, preferably, calcium (Ca) having a higher tendency toward ionization alkali metals or alkaline earth metals than, that of potassium (K), lithium (Li), cesium (Cs), rubidium (Rb), barium (Ba), strontium (Sr) or the like may be used.
【0093】 [0093]
このように構成されたフィルタ50bでは、まず、排気ガス流入通路55→隔壁57→排気ガス流出通路56の順に排気ガスが流れ(図2矢印a)、排気ガス中に含まれる微粒子は、その隔壁57を通過する過程で、隔壁57の表面及び内部に捕集される。 In the thus configured filter 50b, firstly, the order in an exhaust gas flow (FIG. 2 arrow a) of the exhaust gas inflow passages 55 → partition wall 57 → exhaust gas outflow passages 56, fine particles contained in the exhaust gas, the partition wall 57 while passing through, is collected on the surface and inside of the partition wall 57. そして、隔壁57に捕集された微粒子は、隔壁57(フィルタ)に流れ込む排気ガスの酸素濃度を複数回に亘り変化させることみより活性化酸素によって酸化せしめられ、ついには輝炎を発することなく燃え尽きてフィルタ58上から除去される。 Then, fine particles trapped by the partition wall 57, partition wall 57 is oxidized from kotomi changing over the oxygen concentration of the exhaust gas flowing into (filter) to a plurality of times by the activation of oxygen, eventually without emitting a luminous flame It is removed from the filter 58 to burn out.
【0094】 [0094]
また、フィルタ50bは排気ガス中のNOxを浄化せしめる排気浄化作用も有している。 The filter 50b also has an exhaust purification action allowed to purify NOx in the exhaust gas. より詳しくは、フィルタ50bに流れ込む排気ガスの酸素濃度が高いときにその排気ガス中のNOxを吸蔵し、排気ガス中の酸素濃度が低いとき、すなわちフィルタ50bに流れ込む排気ガスの空燃比が低いときにその吸蔵していたNOxを二酸化窒素(NO 2 )や一酸化窒素(NO)の形で排気ガス中に還元・放出し、さらにNO 2やNOを排気ガス中に含まれている未燃成分(CO、HC)と酸化反応せしめることで窒素(N 2 )に浄化する排気浄化能を有する。 More particularly, it occludes the NOx in the exhaust gas when the oxygen concentration of the exhaust gas flowing into the filter 50b is high, at low oxygen concentration in the exhaust gas, that is, when a low air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the filter 50b its occluded have been NOx nitrogen dioxide (NO 2) and then reduced and released into the exhaust gas in the form of nitric oxide (NO), the unburned components included a further NO 2 and NO in the exhaust gas (CO, HC) having an exhaust gas purification ability to purify the nitrogen (N 2) by allowed to oxidation reaction.
【0095】 [0095]
しかしながら、本実施の形態に示す内燃機関1のようなディーゼル機関においては、通常、酸素過剰雰囲気下で燃焼が行われている。 However, in the diesel engine such as an internal combustion engine 1 of this embodiment, normally, the combustion in an oxygen-rich atmosphere has been performed. このため燃焼に伴い排出される排気ガスの酸素濃度は、上記の還元・放出作用を促す迄に低下することは殆どなく、また、排気ガス中に含まれる未燃成分(CO,HC)の量も極僅かである。 Thus the oxygen concentration of the exhaust gas discharged due to combustion, the amount of it is hardly lowered until encourage reducing and releasing action of the above and, unburned components contained in the exhaust gas (CO, HC) it is also very small.
【0096】 [0096]
従って、触媒コンバータ50より上流側の排気通路に還元剤たる燃料を添加することで、排気ガスの酸素濃度の低下を促すと共に未燃成分たる炭化水素(HC)等を補うことによってフィルタ50bに吸蔵されていたNOxの還元・放出を促進させている。 Therefore, by adding a reducing agent serving fuel the catalytic converter 50 in the exhaust passage upstream occlusion in the filter 50b by supplementing unburned components serving hydrocarbons (HC) and the like encourages a decrease in the oxygen concentration in the exhaust gas and to promote the reduction and release of NOx that has been. 尚、排気通路への燃料添加は後述する還元剤添加装置60によって行われている。 Note that the fuel addition to the exhaust passage is carried out by a reducing agent addition device 60 described later.
【0097】 [0097]
続いて、還元剤添加装置60について説明する。 The following describes the reducing agent addition device 60. 還元剤添加装置60は、還元剤添加弁61、還元剤供給路62、燃圧制御バルブ64、燃圧センサ63、緊急遮断弁66、などを備え、還元剤として必要に応じて適切量の燃料を触媒コンバータ50上流の排気通路に添加している。 Reducing agent adding device 60, the reducing agent addition valve 61, the reducing agent supply path 62, the fuel pressure control valve 64, the fuel pressure sensor 63, an emergency shut-off valve 66, and the like, catalytic fuel suitable amount as needed as a reducing agent It is added to the exhaust passage of the converter 50 upstream. すなわち、触媒コンバータ50に流れ込む排気ガスの空燃比が目標空燃比となるように、還元剤たる燃料を排気ガス中に添加している。 That is, as the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalytic converter 50 becomes the target air-fuel ratio, and adding a reducing agent serving as a fuel in the exhaust gas.
【0098】 [0098]
還元剤添加弁61は、排気枝管18の集合部分に設けられ、所定電圧が印可されたときに開弁する電気式の開閉弁である。 Reducing agent addition valve 61 is provided to the set portion of the exhaust manifold 18, an electric on-off valve which opens when a predetermined voltage is applied. 還元剤供給路62は、前記燃料ポンプ6によって汲み上げられた燃料の一部を還元剤添加弁61に導く通路を形成している。 Reducing agent supply passage 62 forms a passage for introducing a part of the fuel pumped up by the fuel pump 6 to the reducing agent addition valve 61. 燃圧制御バルブ64は、還元剤供給路62の経路途中に配置され、還元剤供給路62内の燃圧を所定燃圧に維持している。 Fuel pressure control valve 64 is disposed in the middle path of the reducing agent supply passage 62, and maintains the fuel pressure of the reducing agent in the supply passage 62 to a predetermined fuel pressure. 燃圧センサ63は、還元剤供給路62内の燃圧を検出している。 The fuel pressure sensor 63 detects the fuel pressure of the reducing agent in the supply passage 62. 緊急遮断弁66は、還元剤供給路62内の圧力に異常が生じたとき、その還元剤供給路62内への燃料添加を停止する。 Emergency shut-off valve 66, when the abnormality occurs in the pressure of the reducing agent in the supply passage 62, and stops the fuel addition of the to the reducing agent supply passage 62.
【0099】 [0099]
このように構成した還元剤添加装置60では、燃料ポンプ6から吐出した燃料を燃圧制御バルブ64にて所定燃圧に維持し、還元剤供給路62を通じて還元剤添加弁61に供給する。 In thus constructed reducing agent addition device 60, the fuel discharged from the fuel pump 6 is maintained at a predetermined fuel pressure by the fuel pressure control valve 64, and supplies the reducing agent addition valve 61 through the reducing agent supply path 62. 続いて、還元剤添加弁61に所定電圧を印可すると還元剤添加弁61が開弁状態となり、還元剤供給路62内の燃料は還元剤添加弁61を通じて排気枝管18内に添加される。 Then, to apply a predetermined voltage to the reducing agent addition valve 61 is the reducing agent addition valve 61 becomes an open state, the fuel of the reducing agent in the supply passage 62 is added to the exhaust branch pipe 18 through the reducing agent addition valve 61. 排気枝管18に添加された燃料(還元剤)は、タービンハウジング15b内にて撹拌された後、排気管19を経て触媒コンバータ50に流入する。 Fuel added to the exhaust branch pipe 18 (reducing agent) is, after being stirred at the turbine housing 15b, flows into the catalytic converter 50 via an exhaust pipe 19. したがって、触媒コンバータ50には、酸素濃度が低く、また未燃成分たる炭化水素(HC)を含んだ排気ガスが流れ込むこととなり、フィルタ50bに吸蔵されていたNOxの還元・放出が促進されることとなる。 Thus, the catalytic converter 50, the oxygen concentration is low and becomes the exhaust gas containing unburned components serving hydrocarbons (HC) flows, that the reduction and release of NOx occluded in the filter 50b is promoted to become.
【0100】 [0100]
続いて、制御系について説明する。 Next, a description will be given of a control system.
制御系は、双方向性バス31によって互いに接続された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(中央制御装置)34、入力ポート35、出力ポート36を備える、いわゆる電子制御ユニット30(ECU)である。 Control system, connected together by a bidirectional bus 31 ROM (read only memory) 32, RAM (random access memory) 33, CPU (central processing unit) 34, input port 35, an output port 36, so-called electronic a control unit 30 (ECU).
【0101】 [0101]
入力ポート35には、上記した各種センサの出力信号の他、アクセルペダル40の踏込み量を検出する負荷センサ41、クランクシャフト1aの回転数を検知するクランク角センサ42、車速を測定する車速センサ43等が対応したA/D変換器37を介して、又は直接入力されている。 The input port 35, other output signals of the various sensors described above, a load sensor 41 for detecting the amount of depression of the accelerator pedal 40, a crank angle sensor 42 for detecting the rotational speed of the crankshaft 1a, a vehicle speed sensor 43 that measures the vehicle speed etc through the a / D converter 37 corresponding is or are entered directly. 一方、出力ポート36には、対応する駆動回路38を介して燃料噴射弁3、還元剤添加弁61、スロットル弁駆動用のアクチュエータ14、EGR弁26、などが接続されている。 On the other hand, the output port 36, the fuel injection valves 3 via a corresponding drive circuit 38, the reducing agent addition valve 61, the actuator 14, EGR valve 26 for throttle valve drive, and the like are connected.
【0102】 [0102]
また、ROM32には、各種装置の制御プログラム、及びそのプログラムの処理時に参照される制御マップ等が各装置に対応して記録されている。 Further, the ROM 32, control programs of various devices, and the control maps that are referred to during processing of the program is recorded in correspondence with each device. また、RAM33には、入力ポート35に入力された各種センサの出力信号、及び出力ポート36に出力した制御信号などを内燃機関の運転履歴として記録している。 Further, the RAM 33, is recorded output signals of various sensors input to the input port 35, and a control signal output to the output port 36 as the operation history of the internal combustion engine. CPU34は、RAM33上に記録された各種センサの出力信号およびROM32上に展開された制御マップ等を所望のプログラム上にて比較し、その処理過程で出力される各種制御信号を前記の出力ポート36を介して対応する装置に出力し、各種装置を集中管理している。 CPU34 is a control map or the like which is developed on the output signal and ROM32 of various sensors recorded on RAM33 compared with the desired program, various control signals of the output ports 36 to be output by the process output to the corresponding device via a has focused managing various devices.
【0103】 [0103]
たとえば、CPU34は、触媒コンバータ50下流に設けられた空燃比センサ(A/Fセンサ)47の出力信号からフィルタ50bに流れ込む排気ガスの空燃比を算出し、フィルタ50bの上流および下流に設けられた排気ガス温度センサ48aおよび48bの出力信号からフィルタ50bの温度を算出する。 For example, CPU 34 calculates the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing from the output signal of the air-fuel ratio sensor (A / F sensor) 47 provided in the catalytic converter 50 downstream to the filter 50b, provided upstream and downstream of the filter 50b calculating the temperature of the filter 50b from the output signal of the exhaust gas temperature sensor 48a and 48b. また、CPU34は、燃料噴射弁3、還元剤添加弁61、スロットル弁13、EGR弁26の開閉時期または開度等を制御することによりフィルタ50bに流れ込む排気ガスの空燃比を制御する。 Further, CPU 34, the fuel injection valves 3, the reducing agent addition valve 61, to control the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the filter 50b by controlling the throttle valve 13, opening and closing timing of the EGR valve 26 or opening degree.
【0104】 [0104]
ところで、上記したフィルタ50bでは、先の従来技術にも説明したように排気ガス中に含まれる硫黄酸化物(SOx)をもNOx同様に吸蔵する。 Incidentally, the filter 50b described above, absorbing NOx Similarly, sulfur oxides (SOx) contained in the exhaust gas as explained above in the prior art. また、その吸蔵メカニズムは以下のメカニズムと考えられている。 In addition, the storage mechanism is considered to be the following mechanism.
【0105】 [0105]
まず、フィルタ50bに流れ込む排気ガスの空燃比が高いときには、担体上に担持されている白金(Pt)上に排気ガス中の酸素O 2がO 2 -又はO 2-の形で付着している。 First, when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the filter 50b is high, the oxygen O 2 in the exhaust gas on the platinum (Pt) which is supported on a carrier is O 2 - are attached at or O 2- in the form . このため排気ガス中の硫黄酸化物(SOx)は、窒素酸化物(NOx)と同様にして白金(Pt)上で酸化されSO 3 -やSO 4 -なる。 Thus the sulfur oxides in the exhaust gas (SOx) are nitrogen oxides (NOx) and in the same manner is oxidized on platinum (Pt) SO 3 - or SO 4 - made.
【0106】 [0106]
次いで、この生成されたSO 3 -やSO 4 -は、白金(Pt)上でさらに酸化され硫酸イオン(SO 4 2- )となり、酸化バリウム(BaO)と結合しながらフィルタ50bに吸蔵される。 Then, the generated SO 3 - and SO 4 - are platinum (Pt) on further oxidized Sulfate ion (SO 4 2-) becomes in, and are inserted into the filter 50b while bonding with the barium oxide (BaO). また、吸蔵された硫酸イオン(SO 4 2- )は時間の経過と共にバリウムイオン(Ba 2+ )と結合して化学的に安定した硫酸塩(BaSO 4 )となる。 Further, the occluded Sulfate ion (SO 4 2-) is combined with barium ions (Ba 2+) with time chemically stable sulfate (BaSO 4).
【0107】 [0107]
このようにしてSOxは吸蔵されると考えられている。 In this way, the SOx is considered to be occluded. ところでSOxの吸蔵に伴い生成される硫酸塩(BaSO 4 )は結晶が粗大化し易く、また化学的に安定していて分解し難い物質である。 Meanwhile sulfate generated due to occlusion of SOx (BaSO 4) is easy to coarse crystals, also an exploded difficult materials chemically stable. このためNOxの還元・放出と同様にして流入排気ガスの空燃比を低下させたとしても、一旦吸蔵されたSOxは容易に放出されることなく、硫酸塩(BaSO 4 )として蓄積される。 Therefore even reduced the air-fuel ratio of exhaust gas flowing in the same manner as in the reduction and release of NOx, once occluded SOx easily without being released, it is accumulated as sulfate (BaSO 4).
【0108】 [0108]
硫酸塩(BaSO 4 )の蓄積量が過多になるとNOxの吸放出作用に寄与できる酸化バリウム(BaO)の量も自ずと減り、従って、フィルタ50bにおいては活性酸素の放出量が減り、微粒子の酸化燃焼に寄与できるフィルタ面積も減る。 The amount of sulfate (BaSO 4) barium oxide can contribute to absorbing and releasing action of the amount of accumulation is excessive NOx of (BaO) also decreases naturally, therefore, the filter 50b is reduced the amount of release of active oxygen, oxidative combustion of the particulate also reduced filter area that can contribute to. また、窒素酸化物(NOx)の吸蔵能も低下することとなる。 Moreover, storage capacity of the nitrogen oxides (NOx) also becomes lowered. 即ち、NOxを吸蔵・還元する排気浄化触媒の排気浄化率を低下させる、いわゆる「SOx被毒」を生じさせる。 In other words, reducing the exhaust gas purification rate of the exhaust gas purifying catalyst to absorb and reduce the NOx, producing a so-called "SOx poisoning".
【0109】 [0109]
次に、フィルタ50bのSOx被毒回復のための条件を説明する。 Next, a condition for SOx poisoning recovery of the filter 50b. フィルタ50bに吸蔵されたSOxを放出させるには、フィルタ50bの温度をNOx還元時よりも高温(例えば600〜700℃)に昇温させ、蓄積されている硫酸バリウム(BaSO 4 )をSO 3 -及びSO 4 -に熱分解する。 To release the SOx occluded in the filter 50b, the temperature of the filter 50b than when NOx reduction is heated to a high temperature (e.g. 600 to 700 ° C.), stored electrical barium sulfate (BaSO 4) SO 3 - and SO 4 - thermally decomposed to. 同時に、フィルタ50bに流れ込む排気ガスの空燃比を理論空燃比よりリッチな空燃比あるいは理論空燃比近傍とし、硫酸バリウム(BaSO 4 )の熱分解により生成されたSO 3 -やSO 4 -を、排気ガス中の炭化水素(HC)及び一酸化炭素(CO)と反応させて気体状のSO 2 -に還元し、フィルタ50bに流れ込む排気ガスと共にその気体状のSO 2 -を放出させる。 At the same time, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the filter 50b with a rich air-fuel ratio or stoichiometric air-fuel ratio near the stoichiometric air-fuel ratio, SO 3 produced by the thermal decomposition of barium sulfate (BaSO 4) - and SO 4 - and exhaust hydrocarbons in the gas (HC) and reacted with carbon monoxide (CO) gaseous SO 2 - is reduced to its gaseous SO 2 together with the exhaust gas flowing into the filter 50b - to release.
【0110】 [0110]
しかしながら、上述したように、本実施の形態に係る内燃機関1においては、通常、酸素過剰雰囲気下で燃焼が行われているため、排気ガスの空燃比も非常に大きい状態にある(例えば、A/F=25〜40)。 However, as described above, in the internal combustion engine 1 according to this embodiment, normally, the combustion in an oxygen-rich atmosphere is being performed, the air-fuel ratio of the exhaust gas is also in very large state (e.g., A / F = 25~40).
【0111】 [0111]
そこでフィルタ50bのSOx被毒回復を行う時は、最初に、スロットル弁13または/およびEGR弁26の開度を制御することによって燃焼室内の空燃比を制御し、フィルタ50bに流れ込む排気ガスの空燃比を、排出されるスモークの量が許容量の上限となる第1の所定空燃比(例えば、A/F=20〜25)にまで小さくする。 So when performing the SOx poisoning recovery of the filter 50b, first, to control the air-fuel ratio in the combustion chamber by controlling the opening degree of the throttle valve 13 and / or EGR valve 26, air of the exhaust gas flowing into the filter 50b ratio of the first predetermined air-fuel ratio the amount of smoke to be discharged is the allowable amount of the upper limit (e.g., a / F = 20~25) is reduced to. そして、排気ガスの空燃比を第1の所定空燃比とした後、還元剤添加装置60によって触媒コンバータ50より上流側の排気通路に燃料を間欠的に添加することによって、図3に示すように、フィルタ50bに流れ込む排気ガスの空燃比を間欠的に、吸蔵されたSOxが還元・放出される空燃比、即ち、理論空燃比またはリッチ空燃比である第2の所定空燃比とするよう制御し、また、フィルタ50bの温度を、吸蔵されたSOxが還元・放出され、且つ、フィルタ50bの劣化が促進されない所定温度(例えば、600℃〜700℃)に制御する。 After the air-fuel ratio of the exhaust gas was first predetermined air-fuel ratio by intermittently adding fuel to the upstream side exhaust passage of the catalytic converter 50 by the reducing agent addition device 60, as shown in FIG. 3 , intermittently the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the filter 50b, the air-fuel ratio occluded SOx is reduced and released, i.e., controlled to the second predetermined air-fuel ratio is stoichiometric or rich air-fuel ratio also, the temperature of the filter 50b, occluded SOx is reduced and released, and is controlled to a predetermined temperature at which degradation of the filter 50b is not accelerated (e.g., 600 ° C. to 700 ° C.).
【0112】 [0112]
本実施の形態に係るディーゼル機関の排気浄化装置によれば、酸素過剰雰囲気で燃焼が行われている場合であっても、排気ガスの空燃比が間欠的に第2の所定空燃比となることによって、図3に示すように、フィルタ50bに吸蔵されたSOxが排気ガス中に還元・放出されるため、スモークの排出を抑制しつつフィルタ50bをSOx被毒から回復させることが出来る。 According to the exhaust purification system of a diesel engine according to this embodiment, even when burned in an oxygen-rich atmosphere is being performed, the air-fuel ratio of the exhaust gas is intermittently second predetermined air-fuel ratio Accordingly, as shown in FIG. 3, since the SOx occluded in the filter 50b is reduced and released into the exhaust gas, it is possible to restore the filter 50b from the SOx poisoning while suppressing the discharge of smoke.
【0113】 [0113]
また、周囲雰囲気の空燃比が小さくなるとフィルタ50bの温度は上昇するため、フィルタ50bに流れ込む排気ガスの空燃比を継続的に理論空燃比またはリッチ空燃比とすると、フィルタ50bの温度が過剰に上昇し、フィルタ50bの劣化を促進させる虞があるが、本実施の形態に係るディーゼル機関の排気浄化装置によれば、排気ガスの空燃比を間欠的に第2の所定空燃比とすることによって、フィルタ50bの温度を、SOx被毒からの回復が可能であり、且つ、フィルタ50bの劣化が促進されない温度範囲に制御する。 Further, since the temperature of the filter 50b is increased when the air-fuel ratio of the ambient atmosphere is reduced, when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the filter 50b continuously and stoichiometric or rich air-fuel ratio, the temperature of the filter 50b is excessively increased by then, it is likely to accelerate deterioration of the filter 50b, according to the exhaust gas purifying device for a diesel engine according to this embodiment, to intermittently second predetermined air-fuel ratio of the exhaust gas, the temperature of the filter 50b, it is possible to recover from SOx poisoning, and is controlled to a temperature range where deterioration of the filter 50b is not promoted. そのため、フィルタ50bの劣化を抑制することが出来る。 Therefore, it is possible to suppress degradation of the filter 50b.
【0114】 [0114]
また、最初に燃焼室の空燃比を制御することによって排気ガスの空燃比を第1の所定空燃比とすることにより、排気ガスの空燃比が通常の状態(例えば、A/F=25〜40)にあるときに排気ガス中に燃料を添加する場合と比べて、より正確に、且つ、より早く排気ガスの空燃比を第2の所定空燃比に制御することが可能となる。 Further, with the first predetermined air-fuel ratio of the exhaust gas by controlling the air-fuel ratio of the first combustion chamber, the air-fuel ratio is the normal state of the exhaust gas (e.g., A / F = 25 to 40 ) compared with the case of adding fuel to the exhaust gas when in a more precise, and becomes the air-fuel ratio of the faster exhaust gases can be controlled to the second predetermined air-fuel ratio. 従って、排気ガスの空燃比が過剰にリッチな空燃比となることによるNOx触媒の過昇温や未燃成分の排出を防止することが出来るとともに、フィルタ50bをSOx被毒からより速やかに回復させることが出来る。 Therefore, the air-fuel ratio can be prevented excessive discharge of the rich air-fuel ratio and that excessive temperature rise and unburned components of the NOx catalyst due to consisting of exhaust gas, to recover more rapidly the filter 50b from the SOx poisoning it can be.
【0115】 [0115]
また、本実施の形態に係るディーゼル機関の排気浄化装置において、排気ガスの空燃比を間欠的に第2の所定空燃比に制御するための排気通路への燃料添加は、間欠的に行われ、フィルタ50bの温度が、SOx被毒からの回復が可能となる温度(例えば、600℃)以下のときは燃料が添加され、フィルタ50bの劣化が促進される温度(例えば、700℃)以上となる可能性のあるときは燃料添加は休止される(例えば、9秒間の添加と13秒間の休止とを繰り返す)としても良い。 Further, in the exhaust purification device for a diesel engine according to this embodiment, the fuel addition to the exhaust passage to control the air-fuel ratio of the exhaust gas intermittently second predetermined air-fuel ratio is intermittently performed, temperature of the filter 50b is, SOx temperature that enables recovery from poisoning (e.g., 600 ° C.) when the following is added fuel, the temperature at which degradation of the filter 50b is accelerated (e.g., 700 ° C.) becomes more fuel addition when the potential is paused (for example, repeats the addition and 13 seconds pause 9 seconds) may be.
【0116】 [0116]
燃料添加が休止されると、排気ガスの空燃比が大きくなり、フィルタ50bの温度は急速に低下するため、フィルタ50bの劣化を抑制することが出来るとともに次回の燃料添加が可能となる。 When fuel addition is paused, the air-fuel ratio of the exhaust gas is increased, since the temperature of the filter 50b is rapidly decreased, it becomes possible to next fuel addition it is possible to suppress the deterioration of the filter 50b. 従って、上記のように燃料の添加と添加休止とを繰り返すことによってフィルタ50bをSOx被毒から回復させるとともにフィルタ50bの劣化を抑制することが出来る。 Therefore, it is possible to suppress degradation of the filter 50b with restoring the filter 50b from the SOx poisoning by repeating the addition halt the addition of fuel as described above.
【0117】 [0117]
また、図5に示すとおり、フィルタ50bに流入する排気ガスの量が多いほど燃料添加によるフィルタ50bの温度上昇率は高くなるため、燃料添加の時間間隔または添加する燃料の量を内燃機関1の運転状態に応じて調整しても良い。 Further, as shown in FIG. 5, since the higher the temperature rise rate of the filter 50b by the fuel addition greater the amount of exhaust gas flowing into the filter 50b, the amount of time intervals or fuel addition of the addition of fuel internal combustion engine 1 it may be adjusted in accordance with the operating state.
【0118】 [0118]
また、本実施の形態に係るディーゼル機関の排気浄化装置によれば、還元剤添加装置60による排気通路への燃料添加は間欠的に行なわれるため、図3に示すように、フィルタ50bに流れ込む排気ガスの空燃比は間欠的にリーン空燃比となる。 Further, according to the exhaust gas purifying device for a diesel engine according to this embodiment, since the fuel addition is performed intermittently to the exhaust passage by the reducing agent addition device 60, as shown in FIG. 3, it flows into the filter 50b exhaust air-fuel ratio of the gas becomes intermittent lean air-fuel ratio. 即ち、理論空燃比またはリッチ空燃比の排気ガスとリーン空燃比の排気ガスが交互にフィルタ50bに流入することになるため、図4に示すとおり、フィルタ50bに捕集された微粒子が酸化されることになる。 That is, since the exhaust gas in the exhaust gas and lean air-fuel ratio of the stoichiometric air-fuel ratio or rich air-fuel ratio will be flowing into the filter 50b alternately, as shown in FIG. 4, fine particles trapped in the filter 50b is oxidized It will be. そのため、より効果的にスモークの排出を抑制することが出来る。 Therefore, more effectively it is possible to suppress the emission of smoke.
【0119】 [0119]
尚、本実施の形態に係るディーゼル機関の排気浄化装置においては、燃焼室内において、機関出力を得るために噴射される主噴射以外の副噴射を燃料噴射弁3から間欠的に行うことによって、排気ガスの空燃比を間欠的に第2の所定空燃比に制御しても良い。 Incidentally, in the exhaust purification device for a diesel engine according to this embodiment, in the combustion chamber, by intermittently performing the sub injection other than the mainly injection injected from the fuel injection valve 3 in order to obtain the engine output, the exhaust the air-fuel ratio of the gas intermittently may be controlled to the second predetermined air-fuel ratio. また、この場合、主噴射以外の副噴射を、各気筒2内において機関出力を得るための燃料が燃焼されピストンが膨張行程または排気行程にあるときに、さらに燃焼室内に燃料を噴射するポスト噴射としても良い。 In this case, the sub injection other than the main injection, when the piston is fuel combustion in order to obtain the engine output in each cylinder 2 in the expansion stroke or exhaust stroke, post injection for further injecting fuel into the combustion chamber it may be.
【0120】 [0120]
本実施の形態に係るディーゼル機関の排気浄化装置においては、触媒コンバータ50内に設置するNOx触媒を酸素保持能力(活性酸素放出剤)を備えたパティキュレートフィルタとしたが、酸素保持能力のないNOx触媒としても良い。 In the exhaust purification device for a diesel engine according to this embodiment, although the NOx catalyst installed in the catalytic converter 50 and a particulate filter with oxygen carrying capacity (active oxygen release agent), no oxygen carrying capacity NOx it may be used as the catalyst.
【0121】 [0121]
この場合、NOx触媒の周囲雰囲気の空燃比を小さくすることが容易となる、即ち、第2の所定空燃比に制御することが容易となるため、このNOx触媒のSOx被毒からの回復をより効率的に行うことが可能となる。 In this case, it becomes easy to reduce the air-fuel ratio of the ambient atmosphere of the NOx catalyst, i.e., since it is controlled to the second predetermined air-fuel ratio becomes easier, more recovery from SOx poisoning of the NOx catalyst it is possible to perform efficiently.
【0122】 [0122]
(第2の実施の形態) (Second Embodiment)
次に、本発明に係るディーゼル機関の排気浄化装置および排気浄化方法の第2の実施の形態について説明する。 Next, a description will be given of a second embodiment of an exhaust purification device and exhaust purification method for a diesel engine according to the present invention.
【0123】 [0123]
図6は、本実施の形態に係るディーゼル関の排気浄化装置を示している。 Figure 6 shows an exhaust gas purification device for a diesel institutions according to the present embodiment. 本実施の形態に係る内燃機関1は、排気系の触媒コンバータ50内においてフィルタ50bの上流側に排気浄化触媒50aを備えている。 The internal combustion engine 1 according to this embodiment includes an exhaust purification catalyst 50a on the upstream side of the filter 50b in the catalytic converter 50 of the exhaust system. その他の構成は、上述した第1の実施の形態と同様である。 Other configurations are the same as in the first embodiment described above.
【0124】 [0124]
本実施の形態によれば、触媒コンバータ50に流入する排気ガス中のNOxまたは未燃成分(CO、HC)が排気浄化触媒50aによって酸化または還元されるため、そのときの反応熱によって、フィルタ50bの温度分布がフィルタ50b単体で配置した場合よりも均一化されることになる。 According to this embodiment, since the NOx or unburned components in the exhaust gas flowing into the catalytic converter 50 (CO, HC) is oxidized or reduced by the exhaust gas purifying catalyst 50a, by the reaction heat at the time, the filter 50b temperature distribution will be uniform than when placed in the filter 50b standalone. 従って、フィルタ50bの温度制御を容易に行うことが可能となる。 Therefore, it is possible to control the temperature of the filter 50b easily.
【0125】 [0125]
尚、触媒コンバータ50内において、フィルタ50bを単体で配置した時のフィルタ50bの温度分布を図7に、排気浄化触媒50aをフィルタ50bの上流に直列に配置した時のフィルタ50bの温度分布を図8に示す。 Incidentally, in the catalytic converter 50, the temperature distribution of the filter 50b when arranged filter 50b alone in FIG. 7, the temperature distribution of the filter 50b when arranged in series with the exhaust purifying catalyst 50a upstream of the filter 50b Figure It is shown in 8.
【0126】 [0126]
また、本実施の形態に係る排気浄化触媒50aは酸素保持能力のない触媒としても良い。 The exhaust gas purifying catalyst 50a according to this embodiment may be a catalyst having no oxygen carrying capacity.
【0127】 [0127]
この場合、フィルタ50bの周囲雰囲気の空燃比を小さくすることが容易となる、即ち、第2の所定空燃比に制御することが容易となるため、フィルタ50bのSOx被毒からの回復をより効率的に行うことが可能となる。 In this case, it becomes easy to reduce the air-fuel ratio of the ambient atmosphere around the filter 50b, that is, since it is controlled to the second predetermined air-fuel ratio becomes easier, more efficient recovery from SOx poisoning of the filter 50b it is possible to perform the specific.
【0128】 [0128]
フィルタ50bの上流側に設置される排気浄化触媒50aとしては、酸化触媒や吸蔵還元型NOx触媒を例示することができる。 The exhaust gas purifying catalyst 50a is disposed upstream of the filter 50b, it can be exemplified an oxidation catalyst and a NOx storage reduction catalyst.
【0129】 [0129]
(第3の実施の形態) (Third Embodiment)
次に、本発明に係るディーゼル機関の排気浄化装置および排気浄化方法の第3の実施の形態について説明する。 Next, a description will be given of a third embodiment of an exhaust purification device and exhaust purification method for a diesel engine according to the present invention.
【0130】 [0130]
図9は、本実施の形態に係るディーゼル機関およびディーゼル機関の排気浄化装置を示している。 Figure 9 shows an exhaust gas purification device for a diesel engine and a diesel engine according to this embodiment. 本実施の形態に係る内燃機関1は、排気系において、触媒コンバータ50より下流側の排気管19に酸化触媒コンバータ59を備えており、この酸化触媒コンバータ59の内部には酸化触媒59aが設置されている。 The internal combustion engine 1 according to this embodiment, the exhaust system, the exhaust pipe 19 downstream of the catalytic converter 50 includes an oxidation catalyst converter 59, the oxidation catalyst 59a is installed in the interior of the oxidation catalytic converter 59 ing. さらに、酸化触媒コンバータ59の下流側の排気管19には排気ガス温度センサ67及び空燃比センサ68が設置されている。 Further, the exhaust pipe 19 downstream of the oxidation catalytic converter 59 is the exhaust gas temperature sensor 67 and the air-fuel ratio sensor 68 is installed. その他の構成は、上述した第2の実施の形態と同様である。 Other configurations are the same as the second embodiment described above.
【0131】 [0131]
排気ガス温度センサ67及び空燃比センサ68の出力信号も、第1の実施の形態における各種センサの出力信号と同様に入力ポート35を介し、ECU30に読み込まれる。 The output signal of the exhaust gas temperature sensor 67 and the air-fuel ratio sensor 68 also, via the input port 35 similar to the output signals of the various sensors in the first embodiment, are loaded into the ECU 30. また、排気ガス温度センサ48bおよび67の出力信号からCPU34によって酸化触媒59aの温度は算出される。 The temperature of the oxidation catalyst 59a by CPU34 from the output signal of the exhaust gas temperature sensor 48b and 67 is calculated. また、酸化触媒コンバータ59より下流の排気ガスの空燃比は空燃比センサ68によって検出される。 Further, the air-fuel ratio of the exhaust gas downstream of the oxidation catalytic converter 59 is detected by the air-fuel ratio sensor 68.
【0132】 [0132]
本実施の形態に係るディーゼル機関の排気浄化装置において、酸化触媒コンバータ59は触媒コンバータ50よりも下流側に設置されているため、内燃機関1の運転中、酸化触媒コンバータ59に内蔵されている酸化触媒59aの温度は、フィルタ50bの温度より低くなっている(例えば、フィルタ50bの温度が約300℃のとき、酸化触媒59bは約250℃となっている)。 In the exhaust purification device for a diesel engine according to this embodiment, the oxidation catalyst converter 59 for being disposed downstream of the catalytic converter 50, during the operation of the internal combustion engine 1, oxide built in the oxidation catalytic converter 59 temperature of the catalyst 59a is lower than the temperature of the filter 50b (e.g., when the temperature of the filter 50b is about 300 ° C., the oxidation catalyst 59b is about 250 ° C.).
【0133】 [0133]
そこで、フィルタ50bをSOx被毒から回復させる場合、酸化触媒59の温度が活性温度となるように排気通路への間欠的な燃料添加を徐々に行い、酸化触媒59の温度が活性温度となった後、排気ガスの空燃比が間欠的に第2の空燃比となるよう還元剤添加装置60による燃料添加を制御する。 Therefore, when restoring the filter 50b from the SOx poisoning, the temperature of the oxidation catalyst 59 performs gradual intermittent fuel addition to the exhaust passage so that the activation temperature, the temperature of the oxidation catalyst 59 becomes active temperature after the air-fuel ratio of the exhaust gas to control the fuel addition by intermittent second air-fuel ratio so as the reducing agent addition device 60.
【0134】 [0134]
本実施の形態に係るディーゼル機関の排気浄化装置によれば、酸化触媒59aの排気浄化能力が高まった後に、フィルタ50bのSOx被毒回復が行われるため、SOx被毒回復に伴い発生する未燃成分が酸化触媒59aにおいて浄化されることとなるため、未燃成分の排出を低減することが出来る。 According to the exhaust purification system of a diesel engine according to this embodiment, after the increased exhaust gas purification ability of the oxidation catalyst 59a, since the SOx poisoning recovery of the filter 50b is carried out, unburned generated along with the SOx poisoning recovery because so that the components are purified in the oxidation catalyst 59a, it is possible to reduce the emission of unburned components.
【0135】 [0135]
また、酸化触媒59aを活性温度に昇温させるために燃料を添加するとき、酸化触媒59aの温度が低い程、添加する燃料の量を多くし、また、燃料を添加するときの時間間隔を長くしても良い。 Also, when adding fuel to raise the temperature of the oxidation catalyst 59a to the activation temperature, the lower the temperature of the oxidation catalyst 59a is to increase the amount of fuel to be added, also, increase the time interval when adding fuel it may be.
【0136】 [0136]
このような制御により、酸化触媒59aを速やかに活性温度まで昇温させることが出来る。 Such control the oxidation catalyst 59a can be promptly raised to the activation temperature.
【0137】 [0137]
また、本実施の形態に係るディーゼル機関の排気浄化装置において、酸化触媒59aの酸化能力の低下等により、酸化触媒コンバータ59より下流側の排気ガスの空燃比が所定空燃比よりリッチとなる可能性があるときは、排気通路へ添加する燃料の量を減らすか、または、燃料添加を休止するとしても良い。 Further, in the exhaust purification device for a diesel engine according to the present embodiment, a decrease or the like of the oxidative capacity of the oxidation catalyst 59a, a possibility that the air-fuel ratio of the exhaust gas downstream of the oxidation catalytic converter 59 is richer than the predetermined air-fuel ratio when there is, it reduces the amount of fuel added to the exhaust passage, or may be to pause the fuel addition.
【0138】 [0138]
このような制御により、酸化触媒コンバータ59に内蔵された酸化触媒の排気浄化能力が低下した状態で排気ガスの空燃比が過剰にリッチになることを防ぐことが出来、そのため未燃成分の排出を抑制することが出来る。 Such control the air-fuel ratio of the exhaust gas in a state where the exhaust purification performance is decreased oxidation catalyst incorporated in the oxidation catalytic converter 59 is excessive can be prevented from becoming rich, the discharge of the order unburned components it can be suppressed.
【0139】 [0139]
また、本実施の形態に係るディーゼル機関の排気浄化装置において、酸化触媒59aを酸素保持能力の高い、即ち酸化能力の高い触媒とすることによって、未燃成分の排出をより効果的に抑制することが可能となる。 Further, in the exhaust purification device for a diesel engine according to this embodiment, high oxidation catalyst 59a of oxygen carrying capacity, i.e. by a high oxidation ability catalyst, to more effectively suppress the discharge of the unburned components it is possible.
【0140】 [0140]
また、本実施の形態に係るディーゼル機関の排気浄化装置において、酸化触媒59aを昇温させるための燃料添加は、燃焼室内において、機関出力を得るために噴射される主噴射以外の副噴射を燃料噴射弁3から間欠的に行うことによってなされても良い。 Further, in the exhaust purification device for a diesel engine according to this embodiment, the fuel addition for raising the temperature of the oxidation catalyst 59a, in the combustion chamber, the fuel sub injection other than a main injection to be injected in order to obtain the engine output it may be made by making from the injector 3 intermittently.
【0141】 [0141]
(第4の実施の形態) (Fourth Embodiment)
次に、本発明に係るディーゼル機関の排気浄化装置および排気浄化方法の第4の実施の形態について説明する。 Next, a description will be given of a fourth embodiment of an exhaust purification device and exhaust purification method for a diesel engine according to the present invention.
【0142】 [0142]
図10は、本実施の形態に係るディーゼル機関およびディーゼル機関の排気浄化装置を示している。 Figure 10 shows an exhaust gas purification device for a diesel engine and a diesel engine according to this embodiment. 本実施の形態に係る内燃機関1は、排気系において、触媒コンバータ50より下流側、且つ酸化触媒コンバータ59より上流側の排気管19に二次空気供給装置69を備えている。 The internal combustion engine 1 according to this embodiment, in the exhaust system, downstream of the catalytic converter 50, and the exhaust pipe 19 upstream of the oxidation catalytic converter 59 and a secondary air supply system 69. その他の構成は、上述した第3の実施の形態と同様である。 Other configurations are the same as the third embodiment described above.
【0143】 [0143]
二次空気供給装置69は二次エアーポンプ70と二次空気流量調節弁71を有しており、排気管19を介して酸化触媒コンバータ59に空気を供給する。 Secondary air supply system 69 has a secondary air pump 70 secondary air flow control valve 71 supplies air to the oxidation catalyst converter 59 through the exhaust pipe 19. また、二次空気供給装置69による空気供給はCPU34によって制御される。 The air supply by the secondary air supply device 69 is controlled by the CPU 34.
【0144】 [0144]
本実施の形態に係る内燃機の排気浄化装置によれば、例えば、フィルタ50bのSOx被毒回復を促進するために還元剤添加装置60による排気通路への機関燃料の添加を多めに行った場合、触媒コンバータ50より下流の排気ガス中の未燃成分を酸化触媒コンバータ59に内蔵されている酸化触媒上で浄化するために必要とされる酸素(O 2 )が不足するが、そのO 2の不足分を空気供給装置69により空気を供給することで補うことが出来る。 According to the exhaust purification system of an internal combustion engine according to the present embodiment, for example, if the addition of the engine fuel to the exhaust passage by the reducing agent addition device 60 was performed in larger amount in order to promote SOx poisoning recovery of the filter 50b, Although insufficient oxygen (O 2) that is required to purify the unburned components in the downstream of the exhaust gas from the catalytic converter 50 on the oxidation catalyst is incorporated in the oxidation catalytic converter 59, shortage of O 2 min can be compensated by supplying air by the air supply device 69.
【0145】 [0145]
つまり、フィルタ50bに流入する排気ガスの空燃比をよりリッチとすることが可能となるため、フィルタ50bのSOx被毒からの回復を効率的に行うことが出来るとともに、空気供給装置69によって空気を供給することにより酸化触媒59aに流入する排気ガスの空燃比をリーン空燃比または理論空燃比近傍とすることが可能なため、未燃成分の排出を抑制することも出来る。 In other words, it becomes possible to richer air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the filter 50b, together with the recovery from SOx poisoning of the filter 50b efficiently performed it is possible, the air by the air supply device 69 since the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the oxidation catalyst 59a by supplying capable of a lean air-fuel ratio or stoichiometric air-fuel ratio near, it is possible to suppress the emission of the unburned components.
【0146】 [0146]
(第5の実施の形態) (Fifth Embodiment)
次に、本発明に係るディーゼル機関の排気浄化装置および排気浄化方法の第5の実施の形態について説明する。 Next, a description will be given of a fifth embodiment of an exhaust purification device and exhaust purification method for a diesel engine according to the present invention.
【0147】 [0147]
本実施の形態においては、内燃機関1を、燃料噴射時期を固定した状態で、燃焼焼室内に供給されるEGRガス量を増大させた場合は煤の発生量が次第に増大してピークに達し、燃焼室内に供給されるEGRガス量を更に増大させた場合は燃焼室内における燃焼時の燃料およびその周囲のガス温が煤の生成温度よりも低くなって煤の発生量が抑制される第1の燃焼と、煤の発生量がピークとなるEGRガス量よりも燃焼室内に供給されるEGRガス量が少ない第2の燃焼とを選択的に切換える、即ち低温燃焼と通常燃焼とを選択的に切換えるディーゼル機関とする。 In the present embodiment, the internal combustion engine 1, in a state of fixing the fuel injection timing, when increasing the EGR gas amount supplied to the combustion sintered chamber peaking increases gradually the amount of soot produced, If increased the amount of EGR gas supplied to the combustion chamber further first fuel and the generation amount of soot is lower than the formation temperature of the gas temperature is soot surrounding during combustion in the combustion chamber is suppressed combustion, the EGR gas where the amount of production of soot becomes a peak switch selectively the second combustion is small EGR gas amount supplied into the combustion chamber, i.e. selectively switching between low temperature combustion and the normal combustion the diesel engine. 本実施の形態に係る内燃機関1のその他の構成は前述した第1の実施の形態に係る内燃機関1と同様である。 Other configurations of the internal combustion engine 1 according to this embodiment is the same as the internal combustion engine 1 according to the first embodiment described above.
【0148】 [0148]
図11は、実際の実験結果に即して得られたグラフであり、燃焼室内における混合気のEGR率と、その混合気が燃焼することによって発生するスモーク量との相関関係を示している。 Figure 11 is a graph obtained in line with the actual experimental results show an EGR rate of the mixture in the combustion chamber, the correlation between the smoke amount that the air-fuel mixture is generated by burning.
【0149】 [0149]
この図11からもわかるように、スモークの発生量は、EGR率約40%〜50%の間でピークに達し、EGR率55%以上の領域では、スモークがほとんど発生しない状態になる。 As it can be seen from FIG. 11, the amount of smoke generated peaked at between about 40% to 50% EGR rate, the EGR rate of 55% or more of the region, in a state where smoke is hardly generated. したがって、EGR率55%以上、好ましくはEGR率65%以上の領域で機関運転を行えば、スモークの排出量を略ゼロの状態で機関運転を行うことが出来る。 Therefore, the EGR rate of 55% or more, preferably by performing engine operation in the EGR rate of 65% or more areas, it is possible to perform engine operational emissions of smoke in the form of substantially zero. なお、スモークの発生量が略ゼロとなるEGR率は、EGRガスをEGRクーラ27等にて冷却することにより低下させることが可能である。 Incidentally, EGR rate the amount of smoke produced becomes substantially zero, it is possible to reduce by cooling the EGR gas by the EGR cooler 27 or the like.
【0150】 [0150]
ところが、EGR率65%以上での運転では、空気量の不足や燃焼圧力の低下によって十分に機関出力が得られないといった不具合が生じる。 However, in operation at the EGR rate of 65% or more, problems such as insufficient engine output is obtained by a reduction in shortage and combustion pressure of the air quantity occurs. 一方、十分に機関出力が得られるEGR率40%未満の領域では、スモークの発生が僅かながら見られるものの、その発生量は、EGR率40%〜50%の運転領域に較べて十分に少ないものとなっている。 On the other hand, in the region of less than sufficient engine output EGR rate of 40% to be obtained, although the production of smoke is seen slightly, the amount of generated, those sufficiently small compared to the EGR rate of 40% to 50% of the operating range It has become.
【0151】 [0151]
したがって、本実施の形態に係る内燃機関1では、さほど機関出力を要しない低負荷運転時においてはEGR率を65%以上に維持して機関運転を行い、十分な機関出力を要求される高負荷運転時においては、EGR率を40%未満に抑えながら機関運転を行うことで、スモークの発生を抑制しながら快適な運転状態を確保している。 Therefore, in the internal combustion engine 1 according to this embodiment performs engine operation to maintain the EGR rate to 65% or more at the time of low load operation does not require much engine power, a high load is required sufficient engine output during operation, by performing the engine operation while suppressing the EGR rate below 40%, and ensure a comfortable driving condition while suppressing the generation of smoke.
【0152】 [0152]
すなわち、本実施の形態に係る内燃機関1では、スモークの発生量がピークに達するEGR率40%〜50%での運転を避けるように、燃焼状態をステップ状に切り換えることで煤の排出抑制と運転性の両立を確保している。 That is, in the internal combustion engine 1 according to this embodiment, to avoid the operation of the EGR ratio of 40% to 50% of the amount of generation of smoke peaks, and emissions of soot by switching the combustion state stepwise It has secured both the drivability.
【0153】 [0153]
尚、本実施の形態において、第1の燃焼、即ち低温燃焼とは上記した高EGR率で実現される燃焼状態であり、一方、第2の燃焼、即ち通常燃焼とは低EGR率で実現される燃焼状態である。 In this embodiment, the first combustion, that is, low temperature combustion is a combustion state which is achieved at a high EGR rate as described above, while the second combustion, i.e., the normal combustion is achieved at a low EGR rate that is a combustion state.
【0154】 [0154]
また、上記に例示した数値すなわちEGR率の具体的数値は、あくまでも一例であり、その数値は、適用される内燃機関固有の燃焼特性や、EGRガスの冷却温度によって若干変化するものである。 Further, specific values ​​of the exemplified numeric i.e. EGR rate above is merely an example, the number is, or internal combustion engine-specific combustion characteristics that apply, is to vary slightly depending on the cooling temperature of the EGR gas. 但し、スモークの排出特性すなわちピークの存在などは、内燃機関全般に共通して言えるものである。 However, such as the presence of the discharge characteristics or the peak of the smoke is to say in common to the internal combustion engine in general.
【0155】 [0155]
次に、本実施の形態に係るディーゼル機関の排気浄化装置において、フィルタ50bをSOx被毒から回復させるときの制御について説明する。 Then, in the exhaust purification device for a diesel engine according to the present embodiment, the control will be described when recovering the filter 50b from the SOx poisoning.
【0156】 [0156]
上述したような低温燃焼では燃焼温度が低いため、スモークを発生させることなく燃焼室の空燃比をリッチ空燃比または理論空燃比とすることが出来る。 Because the combustion temperature is low temperature combustion as described above is low, the air-fuel ratio in the combustion chamber without generating smoke may be a rich air-fuel ratio or stoichiometric air-fuel ratio.
【0157】 [0157]
そのため、内燃機関1が低負荷運転を行っているとき、即ち低温燃焼を行っているときには、スロットル弁13または/およびEGR弁26の開度を制御することによって燃焼室内の空燃比を制御し、フィルタ50bに流れ込む排気ガスの空燃比を、吸蔵されたSOxが還元・放出される空燃比、即ち、理論空燃比またはリッチ空燃比である第2の空燃比とするとともに、フィルタ50bの温度を、吸蔵されたSOxが還元・放出され、且つ、フィルタ50bの劣化が促進されない所定温度とすることによってフィルタ50bをSOx被毒から回復させるとしても良い。 Therefore, when the internal combustion engine 1 is performing the low-load operation, i.e. when performing low temperature combustion, controls the air-fuel ratio in the combustion chamber by controlling the opening degree of the throttle valve 13 and / or EGR valve 26, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the filter 50b, the air-fuel ratio occluded SOx is reduced and released, i.e., with a stoichiometric air fuel ratio or the second air-fuel ratio is a rich air-fuel ratio, the temperature of the filter 50b, occluded SOx is reduced and released, and may be to restore the filter 50b from the SOx poisoning by a predetermined temperature at which degradation of the filter 50b is not promoted.
【0158】 [0158]
また、内燃機関1が低負荷運転を行っているとき、即ち低温燃焼を行っているときには、最初に、スロットル弁13または/およびEGR弁26の開度を制御することによって燃焼室内の空燃比を制御し、フィルタ50bに流れ込む排気ガスの空燃比を排出されるスモークの量が許容量の上限となる第1の空燃比とする。 Further, when the internal combustion engine 1 is performing the low-load operation, i.e. when performing low temperature combustion, first, the air-fuel ratio in the combustion chamber by controlling the opening degree of the throttle valve 13 and / or EGR valve 26 controlled, the first air-fuel ratio the amount of smoke discharged fuel ratio of the exhaust gas flowing into the filter 50b is the allowable amount of the upper limit. そして、排気ガスの空燃比を第1の所定空燃比とした後、還元剤添加装置60によって触媒コンバータ50より上流側の排気通路に燃料を添加することによって、フィルタ50bに流れ込む排気ガスの空燃比を第2の所定空燃比とするよう制御するともに、フィルタ50bの温度を所定温度に制御することによりフィルタ50bをSOx被毒から回復させるとしても良い。 After the air-fuel ratio of the exhaust gas was first predetermined air-fuel ratio by adding fuel to the exhaust passage upstream of the catalytic converter 50 by the reducing agent addition device 60, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the filter 50b together they control to a second predetermined air-fuel ratio, may restore the filter 50b from the SOx poisoning by controlling the temperature of the filter 50b to a predetermined temperature.
【0159】 [0159]
また、内燃機関1が高負荷運転を行っているとき、即ち通常燃焼を行っているときには、上述した第1の実施の形態と同様に、最初に、スロットル弁13または/およびEGR弁26の開度を制御することによって燃焼室内の空燃比を制御し、フィルタ50bに流れ込む排気ガスの空燃比を第1の空燃比とする。 Further, when the internal combustion engine 1 is performing the high-load operation, i.e. when performing the normal combustion, as in the first embodiment described above, first, the opening of the throttle valve 13 and / or EGR valve 26 and controlling the air-fuel ratio in the combustion chamber by controlling the degree, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the filter 50b and the first air-fuel ratio. そして、排気ガスの空燃比を第1の所定空燃比とした後、還元剤添加装置60によって触媒コンバータ50より上流側の排気通路に燃料を間欠的に添加することによって、フィルタ50bに流れ込む排気ガスの空燃比を間欠的に第2の所定空燃比とするよう制御するともに、フィルタ50bの温度を所定温度に制御することによりフィルタ50bをSOx被毒から回復させるとしても良い。 After the air-fuel ratio of the exhaust gas was first predetermined air-fuel ratio by intermittently adding fuel to the exhaust passage upstream of the catalytic converter 50 by the reducing agent addition device 60, the exhaust gas flowing into the filter 50b both controls to the air-fuel ratio and intermittently second predetermined air-fuel ratio, may restore the filter 50b from the SOx poisoning by controlling the temperature of the filter 50b to a predetermined temperature.
【0160】 [0160]
本実施の形態に係るディーゼル機関の排気浄化装置よれば、運転状態に応じて低温燃焼と通常燃焼と切換えるディーゼル機関においても、運転状態にかかわらずフィルタ50bをSOx被毒から回復させることが出来る。 According exhaust purification device for a diesel engine according to this embodiment, even in a diesel engine for switching between low temperature combustion and the normal combustion in accordance with the operating conditions, it is possible to restore the filter 50b regardless of the operation state from the SOx poisoning.
【0161】 [0161]
尚、図12に本実施の形態に係るディーゼル機関の排気浄化装置において、フィルタ50bをSOx被毒から回復させることが可能なディーゼル機関の運転領域を示す。 Incidentally, in the exhaust purification device for a diesel engine according to the present embodiment in FIG. 12 shows the operating range of the diesel engine can be recovered filter 50b from SOx poisoning.
【0162】 [0162]
図12に示すように、フィルタ50bの耐熱温度が高くなれば、SOx被毒から回復させることができる運転領域は広がることになる。 As shown in FIG. 12, the higher the heat resistance temperature of the filter 50b is, the operating region can be recovered from the SOx poisoning will be spread.
【0163】 [0163]
また、上述した第1から第4の実施の形態と同様に、本実施の形態においても、還元剤添加装置60よる排気通路への燃料添加を、燃焼室内への燃料の副噴射としても良い。 Also, as in the fourth embodiment from the first described above, also in this embodiment, the fuel addition to the exhaust passage by the reducing agent addition device 60 may be sub-injection of fuel into the combustion chamber.
【0164】 [0164]
【発明の効果】 【Effect of the invention】
本発明に係るディーゼル機関の排気浄化装置および排気浄化方法によれば、 ディーゼル機関の運転状態に係わらず、スモークの排出およびNOx触媒の劣化を抑制しつつNOx触媒をSOx被毒から回復させることが出来る。 According to the exhaust purification device and exhaust purification method for a diesel engine according to the present invention, regardless of the operating state of the diesel engine, it is possible to recover the NOx catalyst from SOx poisoning while suppressing discharge and deterioration of the NOx catalyst of the smoke can.
【0165】 [0165]
また、NOx触媒がパティキュレートフィルタ等の酸素保持能力を備え排気ガス中の微粒子を酸化し浄化せしめる触媒であった場合、理論空燃比またはリッチ空燃比の排気ガスとリーン空燃比の排気ガスとが交互に流入することによって排気中の微粒子が浄化されることになるため、より効果的にスモークの排出を抑制しつつNOx触媒をSOx被毒から回復させることが出来る。 Further, if the NOx catalyst is a catalyst which allowed to oxidize the particulates in the exhaust gas with the oxygen carrying capacity of such particulate filter purification, and the exhaust gas in the exhaust gas and lean air-fuel ratio of the stoichiometric air-fuel ratio or a rich air-fuel ratio the fine particles in the exhaust gas is to be purified by flowing alternately, more effectively NOx catalyst can be recovered from the SOx poisoning while suppressing the discharge of smoke.
【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
【図1】 本発明の第1の実施の形態に係るディーゼル機関及びディーゼル機関の排気浄化装置の概略構成図。 Schematic diagram of an exhaust purification device for a diesel engine and a diesel engine according to the first embodiment of the present invention; FIG.
【図2】 パティキュレートフィルタの内部構造を説明するための図。 Figure 2 is a diagram for illustrating the internal structure of the particulate filter.
【図3】 排気通路に間欠的に燃料を添加したときの排気ガスの空燃比とパティキュレートフィルタの温度及び排気中に放出されたSOx量の関係を示すグラフ。 3 is a graph illustrating the intermittent fuel ratio and the temperature and amount of SOx released during evacuation of the particulate filter of the exhaust gas when the addition of fuel related to the exhaust passage.
【図4】 燃料の添加が間欠的に行われているときのパティキュレートフィルタ差圧を示す図。 It shows a particulate filter differential pressure when [4] The addition of fuel is intermittently performed.
【図5】 排気ガスの流量と燃料の添加によるパティキュレートフィルタの上昇温度を示すグラフ。 FIG. 5 is a graph showing the temperature rise of the particulate filter due to the addition of the flow rate and the fuel exhaust gas.
【図6】 第2の実施の形態に係るディーゼル機関及びディーゼル機関の排気浄化装置の概略構成図。 Figure 6 is a schematic block diagram of an exhaust purification device for a diesel engine and a diesel engine according to the second embodiment.
【図7】 パティキュレートフィルタの上流側に排気浄化触媒を配置した場合のパティキュレートフィルタの温度分布を示すためのグラフ。 Figure 7 is a graph for showing a temperature distribution of the particulate filter in the case where a exhaust gas purifying catalyst on the upstream side of the particulate filter.
【図8】 パティキュレートフィルタを単体で配置した場合のパティキュレートフィルタの温度分布を示すためのグラフ。 Figure 8 is a graph for showing a temperature distribution of the particulate filter in the case where a particulate filter alone.
【図9】 第3の実施の形態におけるディーゼル機関及びディーゼル機関の排気浄化装置の概略構成図。 Figure 9 is a schematic block diagram of an exhaust purification device for a diesel engine and diesel engine in the third embodiment.
【図10】 第4の実施の形態におけるディーゼル機関及びディーゼル機関の排気浄化装置の概略構成図。 Figure 10 is a schematic diagram of an exhaust gas purification device for a diesel engine and diesel engine in a fourth embodiment.
【図11】 スモークの発生量とEGR率との相関関係を示すグラフ。 FIG. 11 is a graph showing the correlation between the generation amount and the EGR rate of the smoke.
【図12】 SOx被毒回復を行うことが可能なディーゼル機関の運転領域を示すグラフ。 Figure 12 is a graph showing the operating range of the diesel engine capable of performing the SOx poisoning recovery.
【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS
1 内燃機関 1a クランクシャフト 2 気筒(燃焼室) 1 an internal combustion engine 1a crankshaft 2 cylinder (combustion chamber)
3 燃料噴射弁 4 コモンレール 5 燃料供給管 6 燃料ポンプ 6a プーリ 8 吸気枝管 9 吸気管 10 エアクリーナボックス 12 吸気温センサ 13 スロットル弁 14 アクチュエータ 15 ターボチャージャ 15a コンプレッサハウジング 15b タービンハウジング 16 インタークーラ 18 排気枝管 18a 排気ポート 19 排気管 20 EGR装置 25 EGR通路 26 EGR弁 27 EGRクーラ 28 EGR装置の酸化触媒 30 電子制御ユニット 31 双方向性バス 35 入力ポート 36 出力ポート 37 A/D変換器 38 駆動回路 40 アクセルペダル 41 負荷センサ 42 クランク角センサ 43 車速センサ 44a 吸気温センサ44b 吸気温センサ 45 エアフロメータ 46 吸気圧センサ 47 空燃比センサ 48a 排気ガ 3 fuel injection valve 4 common rail 5 fuel supply pipe 6 a fuel pump 6a pulley 8 intake branch pipes 9 intake pipe 10 the air cleaner box 12 intake air temperature sensor 13 throttle valve 14 actuator 15 turbocharger 15a compressor housing 15b turbine housing 16 intercooler 18 exhaust manifold 18a exhaust port 19 exhaust pipe 20 EGR device 25 EGR passage 26 EGR valve 27 oxidation catalyst 30 electronic control unit of the EGR cooler 28 EGR device 31 bidirectional bus 35 the input port 36 the output port 37 a / D converter 38 driving circuit 40 accelerator pedal 41 load sensor 42 crank angle sensor 43 vehicle speed sensor 44a intake air temperature sensor 44b intake air temperature sensor 45 air flow meter 46 the intake pressure sensor 47 air-fuel ratio sensor 48a exhaust gas ス温度センサ 48b 排気ガス温度センサ 50 触媒コンバータ 50a 排気浄化触 Scan temperature sensor 48b exhaust gas temperature sensor 50 a catalytic converter 50a exhaust purification catalysts
50b パティキュレートフィルタ 51 ケーシング 55 排気ガス流入通路 55a 栓 56 排気ガス流出通路 56a 栓 57 隔壁 58 フィルタ59 酸化触媒コンバータ 59a 酸化触媒 60 還元剤添加装置 61 還元剤添加弁 62 還元剤供給路 63 燃圧センサ 64 燃圧制御バルブ 66 緊急遮断弁 67 排気ガス温度センサ 68 空燃比センサ 69 二次空気供給装置 70 二次エアーポンプ 71 二次空気流量調整弁 50b particulate filter 51 casing 55 exhaust gas inflow passages 55a plug 56 exhaust gas outflow passages 56a stopper 57 partition wall 58 filter 59 oxidation catalytic converter 59a oxidation catalyst 60 reducing agent addition device 61 reducing agent addition valve 62 reducing agent supply passage 63 the fuel pressure sensor 64 fuel pressure control valve 66 emergency shutoff valve 67 exhaust gas temperature sensor 68 air-fuel ratio sensor 69 secondary air supply system 70 secondary air pump 71 secondary air flow control valve

Claims (24)

  1. 排気通路に設けられたNOx触媒と、 A NOx catalyst provided in an exhaust passage,
    該NOx触媒の温度を検出するNOx触媒温度検出手段と、 And NOx catalyst temperature detection means for detecting the temperature of the NOx catalyst,
    前記排気通路の排気ガスの空燃比を検出する排気空燃比検出手段と、 An exhaust air-fuel ratio detection means for detecting an air-fuel ratio of the exhaust gas in the exhaust passage,
    前記NOx触媒温度検出手段により検出された前記NOx触媒の温度と前記排気空燃比検出手段により検出された排気ガスの空燃比に基づき排気通路の排気ガスの空燃比を制御する排気空燃比制御手段と、を備え、 An exhaust air-fuel ratio control means for controlling the air-fuel ratio of the exhaust gas in the exhaust passage based on the air-fuel ratio of the exhaust gas detected by the temperature and the exhaust air-fuel ratio detecting means of the NOx catalyst detected by the NOx catalyst temperature detecting means , equipped with a,
    前記排気空燃比検出手段により検出された排気ガスの空燃比が、排出されるスモークの量が許容量の上限となる空燃比であって理論空燃比よりも大きい第1の所定空燃比よりも過薄だった場合、前記排気空燃比制御手段は、排気ガスの空燃比を前記第1の所定空燃比に制御し、その後、間欠的に前記第1の所定空燃比よりも過濃であり理論空燃比またはリッチ空燃比であって前記NOx触媒のSOx被毒からの回復が可能となる第2の所定空燃比に制御すると同時に、前記NOx触媒の温度を前記NOx触媒のSOx被毒からの回復が可能であり、且つ、前記NOx触媒の劣化を促進しない所定温度範囲に制御することを特徴とするディーゼル機関の排気浄化装置。 Air-fuel ratio of the exhaust air-fuel ratio exhaust gas detected by the detection means, over than the first predetermined air-fuel ratio larger than the stoichiometric air-fuel ratio A fuel ratio the amount of smoke to be discharged is the allowable amount of the upper limit if it was thin, the exhaust air-fuel ratio control means controls the air-fuel ratio of the exhaust gas to the first predetermined air-fuel ratio, then, intermittently the first is rich than the predetermined air-fuel ratio the stoichiometric air at the same time fuel ratio or a rich air-fuel ratio is controlled to the second predetermined air-fuel ratio recovery is possible from the SOx poisoning of the NOx catalyst, the recovery of the temperature of the NOx catalyst from SOx poisoning of the NOx catalyst possible and, and, exhaust gas purification device for a diesel engine and controls a predetermined temperature range that does not promote deterioration of the NOx catalyst.
  2. 前記第1の所定空燃比が19〜25であることを特徴とする請求項1記載のディーゼル機関の排気浄化装置 Exhaust purification device for a diesel engine according to claim 1, wherein said first predetermined air-fuel ratio, characterized in that 19-25.
  3. 前記ディーゼル機関は、燃焼室内に供給される再循環排気ガス量を増大させた場合は煤の発生量が次第に増大してピークに達し、燃焼室内に供給される再循環排気ガス量を更に増大させた場合は燃焼室内における燃焼時の燃料およびその周囲のガス温が煤の生成温度よりも低くなって煤の発生量が抑制される第1の燃焼と、煤の発生量がピークとなる再循環排気ガス量よりも燃焼室内に供給される再循環排気ガス量が少ない第2の燃焼とを選択的に切換える切換手段を備えることを特徴とする請求項1または2記載のディーゼル機関の排気浄化装置。 The diesel engine, when increasing the recirculated exhaust gas amount supplied to the combustion chamber reaches a peak and gradually increases the amount of soot generated, further increasing the recirculated exhaust gas amount supplied to the combustion chamber first combustion fuel and the generation amount of soot is lower than the formation temperature of the gas temperature is soot surrounding during combustion in the combustion chamber is inhibited if, recirculation amount of soot generated reaches a peak exhaust purification device for a diesel engine according to claim 1 or 2, wherein also the exhaust gas amount, characterized in that it comprises selectively switches the switching means and a recirculated exhaust gas amount is small second combustion supplied to the combustion chamber .
  4. 前記ディーゼル機関の燃焼室に供給される吸入空気量を制御するスロットル弁と、 A throttle valve for controlling the amount of intake air fed to the combustion chamber of the diesel engine,
    燃焼室に再循環される再循環排気ガス量を制御する再循環排気ガス制御弁と、をさらに備え、 A recirculated exhaust gas control valve for controlling the recirculation amount of exhaust gas recirculated to the combustion chamber, further comprising a
    前記排気空燃比制御手段は、前記スロットル弁または前記再循環排気ガス制御弁の少なくとも一方の開度を制御することによって排気ガスの空燃比を前記第1の所定空燃比に制御することを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載のディーゼル機関の排気浄化装置。 The exhaust air-fuel ratio control means includes a control means controls the air-fuel ratio of the exhaust gas to the first predetermined air-fuel ratio by controlling at least one of opening of the throttle valve or the exhaust gas recirculation control valve exhaust purification device for a diesel engine according to any of claims 1 to 3.
  5. 前記排気空燃比制御手段は、排気ガスの空燃比を前記第1の所定空燃比に制御した後、前記ディーゼル機関の燃焼室または排気通路の少なくとも一方への燃料の添加を制御することによって排気ガスの空燃比を間欠的に前記第2の所定空燃比に制御することを特徴とする請求項1からのいずれかに記載のディーゼル機関の排気浄化装置。 The exhaust air-fuel ratio control means, after controlling the air-fuel ratio of the exhaust gas to the first predetermined air-fuel ratio, the exhaust gas by controlling the addition of fuel to at least one of the combustion chamber or exhaust passage of the diesel engine exhaust purification device for a diesel engine according to any of the air-fuel ratio from claim 1, wherein the controller controls the intermittently said second predetermined air-fuel ratio 4.
  6. 前記排気空燃比制御手段によって制御される前記ディーゼル機関の燃焼室または排気通路の少なくとも一方への燃料の添加は、前記NOx触媒温度検出手段により検出された前記NOx触媒の温度が、前記NOx触媒のSOx被毒からの回復が可能な温度より低い時に行われ、前記NOx触媒の劣化を促進する温度となる可能性がある時は休止されることを特徴とする請求項記載のディーゼル機関の排気浄化装置。 Wherein at least the addition of fuel to one of the combustion chamber or exhaust passage of the diesel engine, which is controlled by the exhaust air-fuel ratio control means, the temperature of the NOx catalyst detected by the NOx catalyst temperature detection means, of the NOx catalyst SOx done when is lower than the temperature recoverable from poisoning, the exhaust of a diesel engine according to claim 5, wherein when there is likely to be a temperature that promotes deterioration of the NOx catalyst is characterized in that it is paused purifying device.
  7. 前記排気空燃比制御手段によって制御される前記ディーゼル機関の燃焼室への燃料の添加は、燃焼室内において機関出力を得るために噴射される主噴射以外の副噴射によって行われることを特徴とする請求項5または6記載のディーゼル機関の排気浄化装置。 Wherein the addition of fuel to the combustion chamber of the exhaust air-fuel ratio the diesel engine, which is controlled by the control means, characterized in that it is carried out by sub injection other than a main injection to be injected in order to obtain the engine output in the combustion chamber exhaust purification system of claim 5 or 6, wherein the diesel engine.
  8. 前記排気空燃比制御手段によって制御される前記ディーゼル機関の燃焼室への燃料の添加は、前記ディーゼル機関の気筒内において機関出力を得るために燃焼される燃料が膨張行程または排気行程にあるときに、燃焼室内へさらに燃料を副噴射するポスト噴射によって行われることを特徴とする請求項5から7のいずれかに記載のディーゼル機関の排気浄化装置。 The addition of fuel to the combustion chamber of the diesel engine, which is controlled by the exhaust air-fuel ratio control means, when the fuel combusted in order to obtain the engine output in the cylinder of the diesel engine is in the expansion stroke or exhaust stroke an exhaust purification device for a diesel engine according to claim 5 to 7, characterized in that the carried out by the post-injection to further auxiliary injection of fuel into the combustion chamber.
  9. 前記NOx触媒より上流側の排気通路に排気浄化触媒をさらに備えたことを特徴とする請求項1からのいずれかに記載のディーゼル機関の排気浄化装置。 Exhaust purification device for a diesel engine according to any of claims 1 8, characterized in that further comprising an exhaust gas purifying catalyst in the exhaust passage upstream of the NOx catalyst.
  10. 前記NOx触媒より下流側の排気通路に設置された酸化触媒と、 And installed oxidation catalyst in the exhaust passage downstream of the NOx catalyst,
    前記酸化触媒の温度を検出する酸化触媒温度検出手段と、をさらに備え、 An oxidation catalyst temperature detection means for detecting a temperature of the oxidation catalyst, further comprising a
    前記酸化触媒温度検出手段により検出された前記酸化触媒の温度が所定温度よりも低い場合、前記排気空燃比制御手段によって前記ディーゼル機関の燃焼室または排気通路の少なくとも一方への燃料の添加を制御することにより排気ガスの空燃比を間欠的に前記NOx触媒のSOx被毒からの回復が可能となる前記第2の所定空燃比に制御する前に、前記酸化触媒の温度が前記所定温度以上となるよう前記ディーゼル機関の燃焼室または排気通路の少なくとも一方への燃料の添加を制御することを特徴とする請求項1からのいずれかに記載のディーゼル機関の排気浄化装置。 Wherein when the temperature of the oxidation catalyst, which is detected by the oxidation catalyst temperature detection means is lower than a predetermined temperature, controlling the addition of fuel to at least one of the combustion chamber or exhaust passage of the diesel engine by the exhaust air-fuel ratio control means before controlling the second predetermined air-fuel ratio recovery is possible of the air-fuel ratio of the exhaust gas from the SOx poisoning of the intermittently the NOx catalyst by the temperature of the oxidation catalyst becomes a predetermined temperature or higher as the exhaust gas purification device for a diesel engine according to any of claims 1 to 9, characterized in that controlling the addition of fuel to at least one of the combustion chamber or exhaust passage of the diesel engine.
  11. 前記排気空燃比制御手段は、前記ディーゼル機関の燃焼室または排気通路の少なくとも一方へ添加する燃料の量または添加時間の間隔の少なくとも一方を、前記酸化触媒の温度に基づいて制御することを特徴とする請求項10記載のディーゼル機関の排気浄化装置。 The exhaust air-fuel ratio control means, at least one of the amount or the addition time interval of the fuel to be added to at least one of the combustion chamber or exhaust passage of the diesel engine, the control means controls, based on the temperature of the oxidation catalyst exhaust purification device for a diesel engine according to claim 10 wherein.
  12. 前記NOx触媒より下流側の排気通路に設置された酸化触媒をさらに備え、 Further comprising an oxidation catalyst disposed in an exhaust passage downstream of the NOx catalyst,
    前記排気空燃比制御手段により、前記酸化触媒より下流側の排気ガスの空燃比が所定空燃比より過薄となるよう排気ガスの空燃比を制御することを特徴とする請求項1から11のいずれかに記載のディーゼル機関の排気浄化装置。 By the exhaust air-fuel ratio control means, one of claims 1 to 11 in which the air-fuel ratio of the exhaust gas downstream of the oxidation catalyst and controls the air-fuel ratio of the exhaust gas so as to be Kasusuki than a predetermined air-fuel ratio the exhaust gas purification device for a diesel engine of crab described.
  13. 前記NOx触媒より下流側、且つ、前記酸化触媒より上流側の排気通路に二次空気供給手段をさらに備えることを特徴とする請求項12記載のディーゼル機関の排気浄化装置。 The NOx catalyst from the downstream side, and exhaust gas purification system for a diesel engine according to claim 12, further comprising a secondary air supply means to the exhaust passage upstream of the oxidation catalyst.
  14. 前記NOx触媒または前記排気浄化触媒は酸素保持能力のない触媒であることを特徴とする請求項記載のディーゼル機関の排気浄化装置。 Exhaust purification device for a diesel engine according to claim 9, wherein said NOx catalyst or the exhaust gas purifying catalyst which is a catalyst having no oxygen carrying capacity.
  15. 前記酸化触媒は酸素保持能力の高い触媒であることを特徴とする請求項10から13のいずれかに記載のディーゼル機関の排気浄化装置。 The oxidizing catalyst exhaust gas purification apparatus for a diesel engine according to any one of claims 10, characterized in that the high oxygen carrying capacity catalyst 13.
  16. 前記ディーゼル機関において、前記第1の燃焼は低負荷領域で運転されているときに行われ、前記第2の燃焼は中高負荷領域で運転されているときに行われており、 Wherein in the diesel engine, the first combustion is performed when it is operated in a low load region, the second combustion is performed when it is operated in medium and high load region,
    前記低負荷領域においては、前記第1の燃焼を行うとともに燃焼室内の空燃比を制御することによって排気ガスの空燃比を前記第2の所定空燃比に制御するか、もしくは、前記第1の燃焼を行うとともに、燃焼室内の空燃比を制御することによって排気ガスの空燃比を前記第1の所定空燃比とした後、燃焼室または排気通路の少なくとも一方に燃料を添加することによって排気ガスの空燃比を前記第2の所定空燃比に制御するかのいずれかの制御を行うことにより前記NOx触媒のSOx被毒からの回復が行われ、 Wherein in the low load range, or to control the air-fuel ratio of the exhaust gas to the second predetermined air-fuel ratio by controlling the air-fuel ratio in the combustion chamber performs the first combustion, or, the first combustion performs, after the air-fuel ratio of the exhaust gas to the first predetermined air-fuel ratio by controlling the air-fuel ratio in the combustion chamber, empty the exhaust gas by adding the fuel to at least one of the combustion chambers or exhaust passages recovery from SOx poisoning of the NOx catalyst is performed by performing the control of either or controlling the ratio to the second predetermined air-fuel ratio,
    前記中高負荷領域においては、 第2の燃焼を行うとともに、燃焼室内の空燃比を制御することによって排気ガスの空燃比を前記第1の所定空燃比とした後、燃焼室または排気通路の少なくとも一方に燃料を添加することによって排気ガスの空燃比を間欠的に前記第2の所定空燃比に制御することにより前記NOx触媒のSOx被毒からの回復が行われることを特徴とする請求項記載のディーゼル機関の排気浄化装置。 In the medium and high load region, it performs second combustion, after the air-fuel ratio of the exhaust gas to the first predetermined air-fuel ratio by controlling the air-fuel ratio in the combustion chamber, at least one of the combustion chambers or exhaust passages according to claim 3, characterized in that recovery from SOx poisoning of the NOx catalyst by controlling the intermittently said second predetermined air-fuel ratio of the exhaust gas is performed by adding fuel to exhaust emission control device of the diesel engine.
  17. 排気通路に設けられたNOx触媒をSOx被毒から回復させるときに、最初に排気ガスの空燃比を、排出されるスモークの量が許容量の上限となる空燃比であって理論空燃比よりも大きい第1の所定空燃比に制御し、その後、間欠的に前記第1の所定空燃比よりも過濃であり理論空燃比またはリッチ空燃比であって前記NOx触媒のSOx被毒からの回復が可能となる第2の所定空燃比に制御すると同時に、前記NOx触媒の温度を、前記NOx触媒のSOx被毒からの回復が可能であり、且つ、前記NOx触媒の劣化を促進しない所定温度範囲に制御することを特徴とするディーゼル機関の排気浄化方法。 The NOx catalyst provided in an exhaust passage when to recover from SOx poisoning, the air-fuel ratio of the first exhaust gas than the air-fuel ratio at a in stoichiometric amount of smoke to be discharged is the allowable amount of the upper limit controls large first predetermined air-fuel ratio, then, to recover from intermittent said first predetermined air-fuel ratio is rich than the stoichiometric air-fuel ratio or the SOx poisoning of the NOx catalyst to a rich air-fuel ratio It can become simultaneously when the second controlled to a predetermined air-fuel ratio, the temperature of the NOx catalyst, it is possible to recover from SOx poisoning of the NOx catalyst, and, in a predetermined temperature range that does not promote deterioration of the NOx catalyst exhaust gas purifying method of diesel engine and controls.
  18. 前記第1の所定空燃比が19〜25であることを特徴とする請求項17記載のディーゼル機関の排気浄化装置 Exhaust purification device for a diesel engine according to claim 17, wherein said first predetermined air-fuel ratio, characterized in that 19-25.
  19. 前記ディーゼル機関は、燃焼室に供給される吸入空気量を制御するスロットル弁と、 The diesel engine includes a throttle valve for controlling the amount of intake air fed to the combustion chamber,
    燃焼室に再循環される再循環排気ガス量を制御する再循環排気ガス制御弁と、を備えており、 A recirculated exhaust gas control valve for controlling the recirculation amount of exhaust gas recirculated to the combustion chamber, provided with a,
    前記スロットル弁または前記再循環排気ガス制御弁の少なくとも一方の開度を制御することによって排気ガスの空燃比を前記第1の所定空燃比に制御することを特徴とする請求項17記載のディーゼル機関の排気浄化方法。 Diesel engine according to claim 17, wherein the controlling the air-fuel ratio of the exhaust gas to the first predetermined air-fuel ratio by controlling at least one of opening of the throttle valve or the exhaust gas recirculation control valve the method of exhaust gas purification.
  20. 排気ガスの空燃比を前記第1の所定空燃比に制御した後、前記ディーゼル機関の燃焼室または排気通路の少なくとも一方への燃料の添加を制御することによって排気ガスの空燃比を間欠的に前記第2の所定空燃比に制御すると同時に、前記NOx触媒の温度を前記所定温度範囲に制御することを特徴とする請求項17から19のいずれかに記載のディーゼル機関の排気浄化方法。 After controlling the air-fuel ratio of the exhaust gas to the first predetermined air-fuel ratio, intermittently the air-fuel ratio of the exhaust gas by controlling the addition of fuel to at least one of the combustion chamber or exhaust passage of the diesel engine and at the same time controlling the second predetermined air-fuel ratio, exhaust gas purifying method of diesel engine according to any of claims 17 19, the temperature of the NOx catalyst and controlling the predetermined temperature range.
  21. 排気通路にNOx触媒を備え、燃焼室に供給される再循環排気ガス量を増大させた場合は煤の発生量が次第に増大してピークに達し、燃焼室に供給される再循環排気ガス量を更に増大させた場合は燃焼室内における燃焼時の燃料およびその周囲のガス温が煤の生成温度よりも低くなって煤の発生量が抑制される第1の燃焼と、煤の発生量がピークとなる再循環排気ガス量よりも燃焼室に供給される再循環排気ガス量が少ない第2の燃焼とが選択的に切換えられるディーゼル機関の排気浄化方法において、 Comprising a NOx catalyst in the exhaust passage, when increasing the recirculated exhaust gas amount supplied to the combustion chamber reaches a peak and gradually increases the generation amount of soot, the recirculated exhaust gas amount supplied to the combustion chamber the first combustion if further increased the gas temperature of the fuel and its surroundings at the time of combustion in the combustion chamber is suppressed generation amount of soot is lower than the formation temperature of the soot, the amount of soot produced peaks in the exhaust gas purifying method of the recirculation exhaust gas amount than a recirculated exhaust gas amount is small second combustion supplied to the combustion chamber is selectively switched is a diesel engine comprising,
    前記ディーゼル機関が前記第2の燃焼を行っているときに前記NOx触媒をSOx被毒から回復させる場合、燃焼室内の空燃比を制御することによって排気ガスの空燃比を排出されるスモークの量が許容量の上限となる空燃比であって理論空燃比よりも大きい第1の所定空燃比とした後、燃焼室または排気通路の少なくとも一方への燃料の添加を制御することによって排気ガスの空燃比を間欠的に前記第1の所定空燃比よりも過濃であり理論空燃比またはリッチ空燃比であって前記NOx触媒のSOx被毒からの回復が可能となる第2の所定空燃比に制御すると同時に、前記NOx触媒の温度を前記NOx触媒のSOx被毒からの回復が可能であり、且つ、前記NOx触媒の劣化を促進しない所定温度範囲に制御し、 The case where the NOx catalyst is recovered from the SOx poisoning, when the diesel engine is performing the second combustion, the amount of smoke discharged air-fuel ratio of the exhaust gas by controlling the air-fuel ratio in the combustion chamber after a air-fuel ratio to be the capacity of the upper and the first predetermined air-fuel ratio larger than the stoichiometric air-fuel ratio, the air-fuel ratio of the exhaust gas by controlling the addition of fuel to at least one of the combustion chambers or exhaust passages the by controlling the second predetermined air-fuel ratio recovery is possible from intermittently the first is rich than the predetermined air-fuel ratio stoichiometric or SOx poisoning of the rich air-fuel ratio at a in the NOx catalyst at the same time, a temperature of the NOx catalyst can be recovered from the SOx poisoning of the NOx catalyst, and controls to a predetermined temperature range that does not promote deterioration of the NOx catalyst,
    一方、前記ディーゼル機関が前記第1の燃焼を行っているときに前記NOx触媒をSOx被毒から回復させる場合、燃焼室内の空燃比を制御することによって排気ガスの空燃比を前記第2の所定空燃比に制御するか、もしくは燃焼室内の空燃比を制御することによって排気ガスの空燃比を前記第1の所定空燃比とした後、燃焼室または排気通路の少なくとも一方への燃料の添加を制御することによって排気ガスの空燃比を前記第2の所定空燃比に制御するかの少なくとも一方の制御を行うと同時に、前記NOx触媒の温度を前記所定温度範囲に制御することを特徴とするディーゼル機関の排気浄化方法。 On the other hand, the case where the NOx catalyst is recovered from the SOx poisoning, the second predetermined air-fuel ratio of the exhaust gas by controlling the air-fuel ratio in the combustion chamber when the diesel engine is performing the first combustion or controlling the air-fuel ratio, or after the air-fuel ratio of the exhaust gas to the first predetermined air-fuel ratio by controlling the air-fuel ratio in the combustion chamber, control the addition of fuel to at least one of the combustion chambers or exhaust passages diesel engine and controlling simultaneously performing at least one of control of or for controlling the air-fuel ratio of the exhaust gas to the second predetermined air-fuel ratio, the temperature of the NOx catalyst to the predetermined temperature range by the method of exhaust gas purification.
  22. 前記第1の所定空燃比が19〜25であることを特徴とする請求項21記載のディーゼル機関の排気浄化装置 Exhaust purification device for a diesel engine according to claim 21, wherein the first predetermined air-fuel ratio, characterized in that 19-25.
  23. 前記ディーゼル機関は、前記NOx触媒より下流側の排気通路に設置された酸化触媒を備えており、 The diesel engine is provided with an installation oxidation catalyst in the exhaust passage downstream of the NOx catalyst,
    該酸化触媒の温度が所定温度よりも低い場合、前記ディーゼル機関の燃焼室または排気通路の少なくとも一方への燃料の添加を制御することによって排気ガスの空燃比を間欠的に前記NOx触媒のSOx被毒からの回復が可能となる前記第2の所定空燃比に制御する前に、前記酸化触媒の温度が前記所定温度以上となるよう前記ディーゼル機関の燃焼室または排気通路の少なくとも一方への燃料の添加を制御することを特徴とする請求項20または21記載のディーゼル機関の排気浄化方法。 When the temperature of the oxidation catalyst is lower than a predetermined temperature, SOx under the intermittently the NOx catalyst air-fuel ratio of the exhaust gas by controlling the addition of fuel to at least one of the combustion chamber or exhaust passage of the diesel engine before controlling the second predetermined air-fuel ratio to be able to recover from the venom, the temperature of the oxidation catalyst of the fuel to at least one of the combustion chamber or exhaust passage of the diesel engine to be a predetermined temperature or higher exhaust gas purifying method according to claim 20 or 21, wherein the diesel engine and controls the addition.
  24. 前記ディーゼル機関は、前記NOx触媒より下流側の排気通路に設置された酸化触媒を備えており、 The diesel engine is provided with an installation oxidation catalyst in the exhaust passage downstream of the NOx catalyst,
    該酸化触媒より下流の排気ガスの空燃比が所定空燃比より過薄となるよう排気ガスの空燃比を制御することを特徴とする請求項17から23のいずれかに記載のディーゼル機関の排気浄化方法。 Exhaust purifying diesel engine according to any of claims 17 23, from the oxidation catalyst air-fuel ratio downstream of the exhaust gas and controlling the air-fuel ratio of the exhaust gas so as to be Kasusuki than a predetermined air-fuel ratio Method.
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