JP4020054B2 - 内燃機関の排気浄化システム - Google Patents
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Description
即ち、本発明は、2つのNOx触媒を排気通路に直列に備えた内燃機関の排気浄化システムにおいて、上流側NOx触媒または下流側NOxに吸蔵された酸化物を還元する場合、それぞれのNOx触媒の周囲雰囲気を還元雰囲気と酸化雰囲気とに交互に変化させるものであって、下流側NOx触媒の周囲雰囲気を還元雰囲気とするときは、上流側NOx触媒の周囲雰囲気を還元雰囲気とするときよりも、上流側NOx触媒より上流側の排気空燃比をより低下させ、且つ、下流側NOx触媒の周囲雰囲気を酸化雰囲気とするときは、上流側NOx触媒の周囲雰囲気を酸化雰囲気とするときよりも、その酸化雰囲気とする期間を長くするものである。
排気通路に設けられた第1の吸蔵還元型NOx触媒と、
該第1の吸蔵還元型NOx触媒より下流側の前記排気通路に設けられた第2の吸蔵還元型NOx触媒と、
前記第1の吸蔵還元型NOx触媒または前記第2の吸蔵還元型NOx触媒に吸蔵された酸化物を還元するときに、前記第1の吸蔵還元型NOx触媒より上流側に還元剤を間欠的に供給することによって、前記第1の吸蔵還元型NOx触媒より上流側で排気空燃比を変更することで、前記第1の吸蔵還元型NOx触媒および前記第2の吸蔵還元型NOx触媒のうち酸化物を還元する方の吸蔵還元型NOx触媒の周囲雰囲気を、酸化雰囲気と還元雰囲気とに交互に変化させる空燃比変更手段と、を備えた内燃機関の排気浄化システムであって、
前記空燃比変更手段は、前記第2の吸蔵還元型NOx触媒の周囲雰囲気を還元雰囲気とするときは、前記第1の吸蔵還元型NOx触媒の周囲雰囲気を還元雰囲気とするときよりも、前記第1の吸蔵還元型NOx触媒より上流側の排気空燃比をより低下させ、且つ、前記第2の吸蔵還元型NOx触媒の周囲雰囲気を酸化雰囲気とするときは、前記第1の吸蔵還元型NOx触媒の周囲雰囲気を酸化雰囲気とするときよりも、その酸化雰囲気とする期間を長くすることを特徴とする。
流側排気空燃比をより低下させる。上流側排気空燃比を低下させることによって、排気中の還元成分の量が増加するため、第1のNOx触媒を通過し第2のNOx触媒に到達する還元成分の量も増加させることが出来る。
即ち、本発明に係る内燃機関の排気浄化システムは、
排気通路に設けられた第1の吸蔵還元型NOx触媒と、
該第1の吸蔵還元型NOx触媒より下流側の前記排気通路に設けられ、且つ、前記第1の吸蔵還元型NOx触媒とは活性温度の異なる第2の吸蔵還元型NOx触媒と、
前記第1の吸蔵還元型NOx触媒および/または前記第2の吸蔵還元型NOx触媒に吸蔵されたNOxを還元するときに、前記第1の吸蔵還元型NOx触媒より上流側に還元剤を間欠的に供給することによって、前記第1の吸蔵還元型NOx触媒より上流側で排気空燃比を変更することで、前記第1の吸蔵還元型NOx触媒および前記第2の吸蔵還元型NOx触媒のうちNOxを還元する方の吸蔵還元型NOx触媒の周囲雰囲気を、酸化雰囲気と還元雰囲気とに交互に変化させる空燃比変更手段と、を備え、
前記第1の吸蔵還元型NOx触媒および/または前記第2の吸蔵還元型NOx触媒に吸蔵されたNOxを還元する場合は、前記第1の吸蔵還元型NOx触媒および前記第2の吸蔵還元型NOx触媒の温度に応じて、前記第1の吸蔵還元型NOx触媒に吸蔵されたNOxを還元させるか、または、前記第2の吸蔵還元型NOx触媒に吸蔵されたNOxを還元させるか、または、前記第1の吸蔵還元型NOx触媒および前記第2の吸蔵還元型NOx触媒に吸蔵されたNOxを還元させるか、のいずれかとする内燃機関の排気浄化システムであって、
前記空燃比変更手段は、前記第1の吸蔵還元型NOx触媒および前記第2の吸蔵還元型NOx触媒の周囲雰囲気を還元雰囲気とするときは、前記第1の吸蔵還元型NOx触媒の周囲雰囲気を還元雰囲気とするときよりも、前記第1の吸蔵還元型NOx触媒より上流側の排気空燃比をより低下させ、且つ、前記第1の吸蔵還元型NOx触媒および前記第2の吸蔵還元型NOx触媒の周囲雰囲気を酸化雰囲気とするときは、前記第1の吸蔵還元型NOx触媒の周囲雰囲気を酸化雰囲気とするときよりも、その酸化雰囲気とする期間を長くし、
さらに、前記空燃比変更手段は、前記第2の吸蔵還元型NOx触媒の周囲雰囲気を還元雰囲気とするときは、前記第1の吸蔵還元型NOx触媒および前記第2の吸蔵還元型NOx触媒の周囲雰囲気を還元雰囲気とするときよりも、前記第1の吸蔵還元型NOx触媒より上流側の排気空燃比をより低下させ、且つ、前記第2の吸蔵還元型NOx触媒の周囲雰囲気を酸化雰囲気とするときは、前記第1の吸蔵還元型NOx触媒および前記第2の吸蔵還元型NOx触媒の周囲雰囲気を酸化雰囲気とするときよりも、その酸化雰囲気とする期間を長くすることを特徴とする。
酸化雰囲気とする期間を長くすることによって、第1のNOx触媒だけでなく第2NOx触媒の周囲雰囲気をも酸化雰囲気とする。
先ず、本発明に係る内燃機関の排気浄化システムの実施例1について説明する。ここで
は、本発明を車両駆動用のディーゼル機関に適用した場合を例に挙げて説明する。図1は、本実施例に係る内燃機関1とその排気系および制御系の概略構成を示す図である。
ここで、本実施例に係るNOx触媒3,4について図2に基づいて説明する。図2は、上流側NOx触媒3と下流側NOx触媒4との活性温度の特性を示すグラフである。図2のグラフにおいて、横軸は、NOx触媒の温度を表し、縦軸は、NOx触媒のNOx浄化率を表している。また、曲線aは、温度による下流側NOx触媒4のNOx浄化率の変化を表し、曲線bは、温度による上流側NOx触媒3のNOx浄化率の変化を表している。図2に示すように、下流側NOx触媒4は上流側NOx触媒3よりも低温で活性化する特性を有している。例えば、上流側NOx触媒3の活性温度域は300〜500℃であり、下流側NOx触媒4の活性温度域は150〜350℃としても良い。このように、活性温度の異なる2つのNOx触媒3,4を備えることによって、より広い温度範囲での排気浄化が可能となる。
変化させると共に、NOx還元制御時よりもNOx触媒3,4の温度を高くする必要がある。以下、このようなSOxを還元させるための制御をSOx還元制御と称する。
次に、本実施例におけるSOx還元制御について図3に基づいて説明する。図3(a)は、上流側NOx触媒3に吸蔵されたSOxを還元するときの上流側排気空燃比の制御を示すタイムチャート図である。図3(b)は、下流側NOx触媒4に吸蔵されたSOxを還元するときの上流側排気空燃比の制御を示すタイムチャート図である。図3(a),(b)のそれぞれにおいて、横軸は時間を表し、縦軸は上流側排気空燃比を表している。尚、本実施例において、SOx還元制御を行うときは、内燃機関1での副燃料噴射や、燃料添加弁5からの燃料添加、等によって、各NOx触媒3,4の昇温制御が行われる。
する還元成分の量も増加させることが出来る。
次に、本実施例において、SOx還元制御時に、各NOx触媒3,4の周囲雰囲気を還元雰囲気とするときの燃料添加弁5からの燃料添加制御について図4に基づいて説明する。図4(a)は、上流側NOx触媒3の周囲雰囲気を還元雰囲気とするときの燃料添加弁5からの燃料添加制御を示すタイムチャート図である。図4(b)は、下流側NOx触媒4の周囲雰囲気を還元雰囲気とするときの燃料添加弁5からの燃料添加制御を示すタイムチャート図である。図4(a),(b)のそれぞれにおいて、横軸は時間を表し、縦軸は上流側排気空燃比を表している。そして、点線は、上述した図3(a),(b)での上流側排気空燃比を表しており、実線は、燃料添加時の燃料噴射の波形を示している。即ち、図4(a),(b)において、実線がリッチ空燃比側にあるときは、燃料添加弁5は燃料を噴射しており、実線がリーン空燃比側にあるときは、燃料添加弁5は燃料を噴射していない。
次に、本実施例におけるSOx還元制御のための制御ルーチンについて図5に基づいて説明する。図5は、本実施例に係るSOx還元制御ルーチンを示すフローチャート図である。本ルーチンは、ECU10に予め記憶されているものであって、内燃機関1の運転中、規定時間毎に実行されるルーチンである。
次に、本実施例におけるNOx還元制御について図6に基づいて説明する。図6(a)は、上流側NOx触媒3に吸蔵されたNOxを還元するときの上流側排気空燃比の制御を示すタイムチャート図である。図6(b)は、上流側NOx触媒3および下流側NOx触媒4に吸蔵されたNOxを還元するときの上流側排気空燃比の制御を示すタイムチャート図である。図6(c)は、下流側NOx触媒4に吸蔵されたNOxを還元するときの上流側排気空燃比の制御を示すタイムチャート図である。図6(a),(b),(c)のそれぞれにおいて、横軸は時間を表し、縦軸は上流側排気空燃比を表している。
x触媒4に吸蔵されたNOxを同時に還元する場合、および、下流側NOx触媒4に吸蔵されたNOxを還元する場合において、それぞれ場合に必要となる量の還元成分と酸素とを、上流側NOx触媒3のみならず下流側NOx触媒4にも供給することが出来る。また、従来あるような二次空気供給装置を設けることなく、下流側NOx触媒4に十分な量の酸素を供給することが出来る。従って、白煙の発生を抑制することが可能となる。
次に、本実施例において、NOx還元制御時に、各NOx触媒3,4の周囲雰囲気を還元雰囲気とするときの燃料添加弁5からの燃料添加制御について説明する。NOx還元制御時においても、前記と同様、各NOx触媒3,4の周囲雰囲気を還元雰囲気とする場合、即ち上流側排気空燃比をリッチ空燃比にする場合、燃料添加弁5は燃料を複数回噴射することによって該燃料を排気中に添加する。
次に、本実施例におけるNOx還元制御のための制御ルーチンについて図7,8に基づいて説明する。図7.8は、本実施例に係るNOx還元制御ルーチンを示すフローチャート図である。本ルーチンは、ECU10に予め記憶されているものであって、内燃機関1の運転中、規定時間毎に実行されるルーチンである。
x触媒3と下流側NOx触媒4との間の排気通路を流通する排気温度Tc(以下、単に排気温度Tcと称する)を読み込む。
本ルーチンの実行を一旦終了する。
2・・・排気通路
3・・・上流側NOx触媒
4・・・下流側NOx触媒
5・・・燃料添加弁
6・・・排気A/Fセンサ
7・・・排気温度センサ
10・・ECU
Claims (3)
- 排気通路に設けられた第1の吸蔵還元型NOx触媒と、
該第1の吸蔵還元型NOx触媒より下流側の前記排気通路に設けられた第2の吸蔵還元型NOx触媒と、
前記第1の吸蔵還元型NOx触媒または前記第2の吸蔵還元型NOx触媒に吸蔵された酸化物を還元するときに、前記第1の吸蔵還元型NOx触媒より上流側に燃料を複数回噴
射することで該燃料を間欠的に供給し、それによって前記第1の吸蔵還元型NOx触媒より上流側で排気空燃比を変更することで、前記第1の吸蔵還元型NOx触媒および前記第2の吸蔵還元型NOx触媒のうち酸化物を還元する方の吸蔵還元型NOx触媒の周囲雰囲気を、酸化雰囲気と還元雰囲気とに交互に変化させる空燃比変更手段と、を備えた内燃機関の排気浄化システムであって、
前記空燃比変更手段は、前記第2の吸蔵還元型NOx触媒の周囲雰囲気を還元雰囲気とするときは、前記第1の吸蔵還元型NOx触媒の周囲雰囲気を還元雰囲気とするときと比べて、同量の燃料を、噴射回数を減らし且つ一回当たりの噴射量を増加させて、前記第1
の吸蔵還元型NOx触媒より上流側に燃料を供給することで、前記第1の吸蔵還元型NOx触媒の周囲雰囲気を還元雰囲気とするときよりも、前記第1の吸蔵還元型NOx触媒より上流側の排気空燃比をより低下させ、且つ、前記第2の吸蔵還元型NOx触媒の周囲雰囲気を酸化雰囲気とするときは、前記第1の吸蔵還元型NOx触媒の周囲雰囲気を酸化雰囲気とするときよりも、その酸化雰囲気とする期間を長くすることを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。 - 前記第2の吸蔵還元型NOx触媒は前記第1の吸蔵還元型NOx触媒よりも低温で活性化する特性を有することを特徴とする請求項1記載の内燃機関の排気浄化システム。
- 排気通路に設けられた第1の吸蔵還元型NOx触媒と、
該第1の吸蔵還元型NOx触媒より下流側の前記排気通路に設けられ、且つ、前記第1の吸蔵還元型NOx触媒とは活性温度の異なる第2の吸蔵還元型NOx触媒と、
前記第1の吸蔵還元型NOx触媒および/または前記第2の吸蔵還元型NOx触媒に吸蔵されたNOxを還元するときに、前記第1の吸蔵還元型NOx触媒より上流側に還元剤
を間欠的に供給することによって、前記第1の吸蔵還元型NOx触媒より上流側で排気空燃比を変更することで、前記第1の吸蔵還元型NOx触媒および前記第2の吸蔵還元型N
Ox触媒のうちNOxを還元する方の吸蔵還元型NOx触媒の周囲雰囲気を、酸化雰囲気と還元雰囲気とに交互に変化させる空燃比変更手段と、を備え、
前記第1の吸蔵還元型NOx触媒および/または前記第2の吸蔵還元型NOx触媒に吸蔵されたNOxを還元する場合は、前記第1の吸蔵還元型NOx触媒および前記第2の吸蔵還元型NOx触媒の温度に応じて、前記第1の吸蔵還元型NOx触媒に吸蔵されたNOxを還元させるか、または、前記第2の吸蔵還元型NOx触媒に吸蔵されたNOxを還元させるか、または、前記第1の吸蔵還元型NOx触媒および前記第2の吸蔵還元型NOx触媒に吸蔵されたNOxを還元させるか、のいずれかとする内燃機関の排気浄化システムであって、
前記空燃比変更手段は、前記第1の吸蔵還元型NOx触媒および前記第2の吸蔵還元型NOx触媒の周囲雰囲気を還元雰囲気とするときは、前記第1の吸蔵還元型NOx触媒の周囲雰囲気を還元雰囲気とするときよりも、前記第1の吸蔵還元型NOx触媒より上流側の排気空燃比をより低下させ、且つ、前記第1の吸蔵還元型NOx触媒および前記第2の吸蔵還元型NOx触媒の周囲雰囲気を酸化雰囲気とするときは、前記第1の吸蔵還元型NOx触媒の周囲雰囲気を酸化雰囲気とするときよりも、その酸化雰囲気とする期間を長くし、
さらに、前記空燃比変更手段は、前記第2の吸蔵還元型NOx触媒の周囲雰囲気を還元雰囲気とするときは、前記第1の吸蔵還元型NOx触媒および前記第2の吸蔵還元型NOx触媒の周囲雰囲気を還元雰囲気とするときよりも、前記第1の吸蔵還元型NOx触媒より上流側の排気空燃比をより低下させ、且つ、前記第2の吸蔵還元型NOx触媒の周囲雰囲気を酸化雰囲気とするときは、前記第1の吸蔵還元型NOx触媒および前記第2の吸蔵還元型NOx触媒の周囲雰囲気を酸化雰囲気とするときよりも、その酸化雰囲気とする期間を長くすることを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
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