JP4177007B2 - Exhaust gas purification apparatus and purification method for internal combustion engine - Google Patents

Exhaust gas purification apparatus and purification method for internal combustion engine Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、NOx吸蔵触媒を備えた内燃機関において、NOxのパージタイミングを正確に判定して処理することが可能な内燃機関の排気ガス浄化装置およびその浄化法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
理論空燃比より希薄な混合気を燃焼させるリーンバーンの内燃機関においては排出される窒素酸化物(以下NOxと称す)を浄化するために、NOx吸蔵触媒を用いた排気ガス浄化装置が使用されている。この排気ガス浄化装置は内燃機関のリーンバーン運転時に排出されるNOxをNOx吸蔵触媒に吸着させ、所定の周期毎に空燃比をリッチに切替えて排気ガス中の酸素濃度を低下させることにより、NOx吸蔵触媒に吸蔵されたNOxを放出させると同時に還元処理を行い、排気ガスを浄化するものである。
【0003】
このような技術を開示したものとしては、例えば、特許番号第2600492号公報や特許番号第2586739号公報などが知られている。前者には、NOx吸蔵触媒に吸蔵されたNOxを放出させるために周期的に空燃比をリッチに切替えるタイミングを、内燃機関の負荷量の累積値や回転数の累積値により推定する技術が開示されており、また、後者には、前者と同様に内燃機関の負荷量(サージタンク圧)の累積値と回転数の累積値とからNOxの吸蔵量を推定すると共に、NOx吸蔵触媒の温度によりNOxの吸蔵容量が変化するために排気ガスの温度などを加味して切替えタイミング(パージタイミング)を決定する技術が開示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来のNOx放出還元処理は内燃機関の負荷と回転速度の累積値にNOx吸蔵触媒の温度を加味して吸蔵された絶対量を推定し、パージタイミングを決定するのが通常であった。しかし、NOx吸蔵触媒における単位時間当たりのNOx吸蔵能力は、その時点でのNOx吸蔵量により変化するものであり、内燃機関から排出されNOx吸蔵触媒に流入するNOxの量は、例えば、内燃機関の負荷により変化するものであるから、NOx吸蔵量の絶対値のみを推定してパージタイミングを決定する場合、排出される時間当たりのNOx量が多い場合にはNOx吸蔵触媒に吸蔵されることなく排気管から排出されてしまうこともあり得るものであった。
【0005】
図12はこのような状態を説明するもので、図の横軸は時間、縦軸はNOx吸蔵触媒に流入するNOx流量を示し、ここでは時間当たりのNOx流量が一定値であると仮定して説明する。図12の(a)はNOx吸蔵触媒に流入するNOx流量が多い場合を示し、(b)は少ない場合を示している。NOx吸蔵触媒に流入するNOxの累積量は時間と共に増大するが、図の斜線で示した範囲がその累積量すなわちNOx吸蔵量であり、図12においては(a)と(b)とのNOx吸蔵量が同一である場合の状態を示したものである。
【0006】
このようにNOx吸蔵量が同一であっても、単位時間当たりのNOx吸蔵能力はNOx吸蔵量により変化するものであって、図の(a)のように流入するNOx流量が多い場合にはNOxの一部は吸蔵されずに下流側、すなわち、排気管に流出してしまうが、図の(b)のように流入するNOx流量が少ない場合にはNOx吸蔵触媒の吸蔵能力には余力があり、さらにリーンバーンによる運転継続が可能になる。図の矢印ZはNOx吸蔵触媒の現時点における吸蔵処理可能量(単位時間当たりの吸蔵能力)を示すものであり、(a)と(b)とはNOx吸蔵量が同一であるから単位時間当たりの吸蔵能力も同じである。
【0007】
従って、従来のNOx放出還元処理のようにNOx吸蔵触媒に吸蔵されたNOxの絶対量のみを推定し、その量が許容値を超えたと判定して運転状態をリーンからリッチに切り替えるものにおいては、NOx吸蔵触媒に時間当たりに流入するNOx流量が変化した場合には適切な運転状態の切り替えができず、切り替えが遅れて排出ガスを悪化させたり、運転状態を早く切り替える(リッチにする)ことにより燃費に対するメリットを縮小させてしまうという問題があった。
【0008】
この発明は、このような課題を解決するためになされたもので、NOx吸蔵触媒の処理可能なNOxの量を精度良く、かつ、簡便に算出し、流入するNOxの量と比較してNOx放出還元のタイミング(パージタイミング)を決定することにより、排出ガスの悪化を防止し、良好な燃費を維持することが可能な内燃機関の排気ガス浄化装置および浄化法を得ることを目的とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
この発明に係わる排気ガス浄化装置は、内燃機関の排気通路に設けられたNOx吸蔵触媒、前記内燃機関の負荷や回転速度などの運転条件をパラメータとして前記排気通路に流れる単位時間当たりのNOx流量を推定演算するNOx流量推定演算手段、前記NOx吸蔵触媒が吸蔵するNOx吸蔵量を前記内燃機関の前記運転条件をパラメータとして推定演算するNOx吸蔵量推定演算手段、前記NOx吸蔵触媒が担持する貴金属により前記NOxを還元する単位時間当たりのNOx還元量を、前記NOx吸蔵触媒の温度と前記NOx吸蔵触媒に流入する単位時間当たりの還元性ガスの量との関数として推定演算するNOx還元量推定演算手段、前記NOx吸蔵触媒が担持する貴金属により前記NOxを分解する単位時間当たりのNOx分解量を、前記NOx吸蔵触媒の温度の関数として推定演算するNOx分解量推定演算手段、前記NOx吸蔵量推定演算手段の演算するNOx吸蔵量と前記NOx還元量推定演算手段の演算するNOx還元量と前記NOx分解量推定演算手段の演算するNOx分解量とから単位時間当たりのNOx処理可能量を推定演算するNOx処理可能量推定演算手段、前記NOx流量推定演算手段の出力する前記単位時間当たりのNOx流量の推定値と前記NOx処理可能量推定演算手段が出力する前記単位時間当たりのNOx処理可能量の推定値とを比較してNOxパージのタイミングを判定する比較判定手段を備え、前記比較手段が前記単位時間当たりのNOx流量が前記単位時間当たりのNOx処理可能量を越えたと判定したとき、前記内燃機関の運転をNOxパージに切り替えるようにしたものである。
【0010】
また、NOx吸蔵触媒が担持する貴金属によるNOxの還元量を推定演算する還元量推定演算手段と、NOxの分解量を推定演算する分解量推定演算手段とを備えており、NOx処理可能量推定演算手段が、単位時間当たりのNOx吸蔵量と単位時間当たりのNOx還元量と単位時間当たりのNOx分解量との総和から単位時間当たりのNOx処理可能量を演算するようにしたものである。
さらに、前記NOx吸蔵量推定演算手段が、前記NOx吸蔵触媒の最大吸蔵量と現時点における吸蔵量との比である吸蔵率の関数として単位時間当たりのNOx吸蔵量を演算するようにしたものである。
【0011】
さらにまた、前記NOx吸蔵量推定演算手段が推定演算する現時点での吸蔵量は、前記単位時間当たりのNOx流量と前記単位時間当たりのNOx吸蔵量とを比較し、前記単位時間当たりのNOx流量が前記単位時間当たりのNOx吸蔵量よりも大のときには前記単位時間当たりのNOx吸蔵量を積算し、前記単位時間当たりのNOx流量が前記単位時間当たりのNOx吸蔵量以下のときには単位時間当たりのNOx流量を積算するようにしたものである。
【0012】
また、単位時間当たりのNOx吸蔵量が、NOx吸蔵触媒の最大吸蔵量と現時点における吸蔵量との比である吸蔵率の関数として演算されるようにしたものである。
【0013】
また、NOx吸蔵触媒の最大吸蔵量が、NOx吸蔵触媒の温度とNOx吸蔵触媒に流入する単位時間当たりのNOx流量との関数として演算されるようにしたものである。
【0014】
さらに、この発明に係わる排気ガス浄化法は、内燃機関の排気通路にNOx吸蔵触媒が設けられ、排気ガスの酸素濃度を低下させることにより前記NOx吸蔵触媒が吸蔵したNOxを放出および還元して前記NOx吸蔵触媒の浄化制御を行うものにおいて、前記排気通路に流れる単位時間当たりのNOx流量を推定演算すると共に、前記NOx吸蔵触媒における単位時間当たりNOx吸蔵率の関数として与えられる単位時間当たりのNOx吸蔵量と前記NOx吸蔵触媒の温度と還元性ガスの量との関数として与えられる単位時間当たりのNOx還元量と前記NOx吸蔵触媒の温度に対する関数として与えられる単位時間当たりのNOx分解量とから単位時間当たりのNOx処理可能量を推定演算し、両者を比較して前記単位時間当たりのNOx流量が前記単位時間当たりのNOx処理可能量よりも大のときに前記排気ガスの酸素濃度を低下させてNOxを放出還元させると共に、前記単位時間当たりのNOx吸蔵量が、前記NOx吸蔵触媒の最大吸蔵量と現時点での吸蔵量との比である吸蔵率の関数として演算されるようにしたものである。
【0016】
さらに、単位時間当たりのNOx処理可能量が、NOx吸蔵触媒の吸蔵率に対する無次元化数として与えられており、この無次元化数と単位時間当たりのNOx流量とから単位時間当たりのNOx処理可能量が演算されるようにしたものである。
さらにまた、前記単位時間当たりのNOx流量に上限値と下限値とが設定されており、前記単位時間当たりのNOx流量が前記上限値もしくは下限値を越えている場合には前記上限値もしくは下限値と前記無次元化数とから前記単位時間当たりのNOx処理可能量が推定演算されるようにしたものである。
【0017】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
図1ないし図9は、この発明の実施の形態1による内燃機関の排気ガス浄化装置および浄化法を説明するものであり、図1は内燃機関のシステム構成図で多気筒内燃機関の一気筒分を抜き出した構成図、図2は制御手段の概略機能構成を示す機能ブロック図、図3ないし図5と図8とは排気ガスの浄化動作を説明するフローチャート、図6、図7、図9は排気ガスの浄化を説明するための特性説明図である。
【0018】
図1において、内燃機関1の吸気通路2にはエアフローセンサ3と、スロットルバルブ4とが設けられており、吸入空気量がスロットルバルブ4により制御されて燃焼室5に導入されると共に、この吸入空気量はエアフローセンサ3により計測される。また、燃焼室5には燃料噴射手段としてのインジェクタ6と、点火手段としての点火プラグ7とが設けられ、燃焼室5に吸入された吸入空気にインジェクタ6から燃料が噴射されて混合気が形成され、この混合気が所定の点火時期において点火プラグ7により点火されるように構成されている。
【0019】
内燃機関1のピストン8はコネクティングロッド9を介してクランクシャフト10を回転駆動し、クランクシャフト10の回転角と回転速度とがクランク角センサ11により計測される。また、内燃機関1の排気通路12には上流側から混合気の空燃比(A/F)を計測する空燃比センサ13と、未燃焼ガスなどを酸化して排気ガスを浄化する三元触媒14と、排気ガスの温度を計測する排気温センサ15と、排気ガス中のNOxを吸着するNOx吸蔵触媒16とが設けられており、エアフローセンサ3と空燃比センサ13と排気温センサ15とクランク角センサ11とで計測された信号は内燃機関1を制御する制御手段17に入力され、制御手段17は各センサからの入力信号に基づき内燃機関1を制御する。
【0020】
NOx吸蔵触媒16は、例えばアルミナを担体とし、この担体上に例えばカリウム(K)、ナトリウム(Na)、リチウム(Li)、セシウム(Cs)、のようなアルカリ金属や、バリウム(Ba)、カルシウム(Ca)のようなアルカリ土類や、ランタン(La)、イットリウム(Y)のような希土類から選ばれた少なくとも一つと、白金(Pt)のような貴金属とが担持されている。そして、流入する排気ガスが酸素濃度過剰のときにはNOxを吸蔵し、酸素濃度が低下するとNOxを放出すると共に還元し、排気ガス中のNOxを浄化する。
【0021】
制御手段17は図2のブロック図に示すように、例えばクランク角センサ11の信号から回転速度を検出したり、エアフローセンサ3の信号と回転速度とから内燃機関の負荷量を算出する信号処理手段18と、後述するようにNOx吸蔵触媒16に流入するNOx流量を推定演算するNOx流量推定演算手段19と、NOx吸蔵触媒16が吸蔵するNOx吸蔵量を推定演算するNOx吸蔵量推定演算手段20と、NOx吸蔵触媒16の貴金属により還元されるNOx還元量を推定演算するNOx還元量推定演算手段21と、NOx吸蔵触媒16の貴金属により分解されるNOx分解量を推定演算するNOx分解量推定演算手段22と、NOx吸蔵量推定演算手段20とNOx還元量推定演算手段21とNOx分解量推定演算手段22との出力からNOxの処理可能量を推定演算するNOx処理可能量推定演算手段23と、NOx流量推定演算手段19とNOx処理可能量推定演算手段23との出力を比較してNOx吸蔵触媒16を浄化するかどうかを判定する比較判定手段24と、記憶手段25などからその機能が構成されている。
【0022】
このように構成された内燃機関の排気ガス浄化装置の動作を示したのが図3のフローチャートである。このフローチャートは、内燃機関のリーン運転中にNOx吸蔵触媒16が吸蔵したNOxを浄化するために、空燃費(A/F)を強制的にリッチに切り替え、排気ガス中の酸素濃度を低下させることによりNOxを放出還元させるものであり、所定の周期毎に繰り返し実施するものである。この所定の周期毎の繰り返しは、例えば所定の時間(10msec)毎、あるいは、所定のクランク角(180度)毎に行われるものである。
【0023】
まず、ステップ101にて信号処理手段18が各種センサからの信号を読み取り、ステップ102においてNOx流量推定演算手段19によりNOx吸蔵触媒16に流入する単位時間当たりのNOx流量(QNOxIN)を推定する。この推定は、例えば、内燃機関の回転速度と負荷の量とをパラメータとして予め記憶されたマップから値を読み出し、空燃比センサ13が検出する空燃比(A/F)により補正することにより行われる。続いてステップ103では処理可能量推定演算手段23が後述する手法により、NOx吸蔵触媒16が吸蔵していると推定されるNOx吸蔵量(SUMQNOx)などから現在NOx吸蔵触媒16が単位時間当たりに処理可能な(すなわち、単位時間当たりに吸蔵可能な)NOxの量(QNOxST)を推定する。なお、ここでは、単位時間当たりのNOx流量は単にNOx流量(QNOxIN)、単位時間当たりのNOx処理可能量を処理可能なNOx量(QNOxST)と称することとする。
【0024】
続くステップ104ではステップ102とステップ103とで推定したNOx吸蔵触媒16に流入するNOx流量(QNOxIN)と現在NOx吸蔵触媒16が処理可能なNOx量(QNOxST)とを比較判定手段24にて比較し、NOx吸蔵触媒16に蓄積されたNOxを放出するかどうかを判定する。具体的にはNOx吸蔵触媒16に流入するNOx流量(QNOxIN)が処理可能なNOx量(QNOxST)より大きい場合(YES)は、このままリーン運転を続けると処理しきれないNOxが大気に放出されると判定し、ステップ105に進んでNOxの放出(NOxパージ)を実施し、これまでにNOx吸蔵触媒16に吸蔵されたNOxを放出し浄化する。
【0025】
ステップ104において、NOx吸蔵触媒16に流入するNOx流量(QNOxIN)が処理可能なNOx量(QNOxST)より小さい場合(NO)は、このままリーン運転を継続してもNOx吸蔵触媒16は流入するNOxを充分に処理できると判定され、この場合はリーン運転の継続が可能であるので、今回のルーチンを終了し、スタートに戻ることになる。
【0026】
続くステップ105から107まではNOxパージの処理を示すものである。まず、ステップ105においては、予め設定されたリッチな空燃比(A/F)に内燃機関の運転を切り替え、NOx吸蔵触媒16に吸蔵されているNOxの放出と還元浄化とを同時に行なう。続いてステップ106に進み、ここではNOx吸蔵触媒16に吸蔵されているNOxが充分に放出されたかどうかを判定し、ここでNOxパージが終了したと判断されると(YES)ステップ107へ進み、NOx吸蔵量(SUMQNOx)をゼロにリセットして処理を終了し、NOxパージが終了していないと判断された場合(NO)にはステップS107をスキップし、今回のルーチンを終了してスタートに戻る。
【0027】
NOxパージ終了の判定は、リーン運転中にNOx吸蔵触媒16に蓄積されたと推定されるNOxの量(SUMQNOx)と、NOxパージ期間中に供給された還元材(HCおよびCO)の量とを比較し、両者が化学量論的に等しくなればNOxは充分に放出され、還元されたと判断するものである。このように、比較判定手段24においては、NOx吸蔵触媒16に流入するNOx流量(QNOxIN)と現在NOx吸蔵触媒16が処理可能なNOx量(QNOxST)とを比較することによりNOxパージの可否を判定し、NOxパージの実行指令を出力するものである。
【0028】
以上のように、処理可能なNOx量(QNOxST)は排ガス浄化のために必要なパラメータであり、ステップ103におけるこの推定演算方法を図4ないし図9により説明する。処理可能なNOx量(QNOxST)はNOx吸蔵触媒16への吸蔵量と貴金属触媒での分解量と還元量との総和である。従って、図4のフローチャートに示すように、処理可能なNOx量(QNOxST)は、ステップ201にてNOx吸蔵触媒16への時間当たりの吸蔵量(QNOx)を推定し(吸蔵量推定演算手段20による)、ステップ202にて貴金属触媒による時間当たりの還元量(RNOx)を推定し(還元量推定演算手段21による)、ステップ203にて貴金属触媒による時間当たりの分解量(DNOx)を推定し(分解量推定演算手段22による)、ステップ204にて処理可能量推定演算手段23がこれらの総和を
QNOxST=QNOx+RNOx+DNOx
として求めることにより推定演算するものである。
【0029】
ここで、処理可能なNOx量(QNOxST)のうち時間当たりの吸蔵量(QNOx)は吸蔵率の関数として演算される量であり、図5のフローチャートに示したような手順により推定演算する。まず排気温センサ15の信号などからステップ301にてNOx吸蔵触媒16の温度(TCAT)を推定し、この触媒温度(TCAT)とステップ102で推定したNOx流量(QNOxIN)との関数としてステップ302にて最大吸蔵量(QNOxMAX)を演算する。この最大吸蔵量(QNOxMAX)と触媒温度(TCAT)との関係は、貴金属触媒でのNOxの酸化能が温度増加に依存して増加する関係と吸蔵化合物の分解反応性が温度増加に依存して増加する関係の相乗効果で得られる関数で表される。
【0030】
最大吸蔵量(QNOxMAX)はNOx吸蔵触媒16の組成によって異なる温度依存性となるが、例えば、カリウム(K)を多く含む吸蔵触媒では図6に示すように、最大吸蔵量が約400℃にてピークとなる上に凸の関数が温度との関係として得られる。また、この吸蔵触媒においては、図7に示すような関係により流入するNOx流量(QNOxIN)に依存した最大吸蔵量(QNOxMAX)が定量化される。これらの関係はマップとして記憶しておき、マップから求めることができるものである。
【0031】
次にステップ303では現時点においてNOx吸蔵触媒16に吸蔵されているNOx吸蔵量、すなわち、現在の吸蔵量(SUMQNOx)が推定される。この推定は図8のフローチャートに示す手順により行われる。図8においてステップ401ではNOx流量(QNOxIN)と時間当たりの吸蔵量(QNOx)とを比較し、NOx流量の方が大きいと判定した場合(Yes)にはステップ402に進み、現在の吸蔵量を
SUMQNOx=SUMQNOx+QNOx
として演算する。
【0032】
また、時間当たりの吸蔵量(QNOx)の方が大きいと判定された場合にはステップ403に進み、NOx吸蔵触媒16に流入するNOxの量の全てが吸蔵されると判断して現在の吸蔵量を
SUMQNOx=SUMQNOx+QNOxIN
として演算する。
【0033】
このようにして算出された最大吸蔵量(QNOxMAX)と現在の吸蔵量(SUMQNOx)とからステップ304において吸蔵率(P_NOxST)を
P_NOxST=SUMQNOx/QNOxMAX
として演算する。そして、ステップ305においては時間当たりの吸蔵量(QNOx)を演算するが、この演算は、例えば、カリウム(K)を多く含む吸蔵触媒の場合の一例として図9に示すような吸蔵率と時間当たりの吸蔵量(QNOx)との関係をマップとして記憶しておき、このマップから求めることができるものである。
【0034】
また、処理可能なNOxの量(QNOxST)のうち、還元量推定演算手段21が推定演算する時間当たりの還元量(RNOx)は、ステップ301にて排気温センサ15の信号などから推定したNOx吸蔵触媒16の温度(TCAT)と還元性ガスの量との関数として演算することができる。還元性ガス量の推定法としては、例えば、内燃機関の回転速度と負荷の量とをパラメータとするマップとして記憶しておき、このマップから読み出した値を、空燃比センサ13が検知する排気ガスの空燃比(A/F)で補正した値を用い、排気通路12に設けられた三元触媒14による三元反応による消費を化学量論的に判断して推定することができる。
【0035】
さらに、NOx分解量推定演算手段22が推定演算するNOxの時間当たりの分解量(DNOx)は、ステップ301にて推定したNOx吸蔵触媒16の温度(TCAT)の関数として演算することができる。
【0036】
以上に説明したように、この発明の実施の形態1による内燃機関の排気ガス浄化装置およびその浄化法によれば、NOx吸蔵触媒16における処理可能なNOxの量を精度良く推定演算することができるものであり、この処理可能なNOxの量とNOx吸蔵触媒16に流入するNOx流量とを比較した結果に応じてNOxパージの実施タイミングを適切に決定することができるものである。これにより、不必要な運転状態の切り替えを行うことがなくなり、リーン運転が可能な間はこれを継続して燃費を良好な状態に保つと共に、NOx吸蔵触媒16に流入するNOx流量が処理可能なNOxの量を越えたときには空燃比をリッチに切り替え、NOxパージを行うのでNOxが排出されることがなく、排気ガスを良好な状態に保つことができるものである。
【0037】
実施の形態2.
図10と図11は、この発明の実施の形態2による内燃機関の排気ガス浄化装置およびその浄化法を説明するものであり、図10は排気ガスの浄化を説明するフローチャート、図11は排気ガスの浄化を説明するための特性説明図である。また、この実施の形態は、NOx吸蔵触媒16の処理可能なNOx量が無次元化された関数(無次元化数)として与えられると共に、処理可能なNOx量を無次元化数の初期値とNOx吸蔵触媒16に流入するNOx流量とから得ることにより、処理可能なNOx量を速やかに推定演算できるようにしたものである。
【0038】
図10のフローチャートに基づきこれを説明すると、まず、ステップ501において吸蔵率に対する処理可能なNOx量の無次元化数(dQNOxST)を推定する。この処理可能なNOx量の無次元化数は図11に示すように、吸蔵率が0のときに、処理可能なNOx量の無次元化数は1であり、吸蔵率が大きくなるに従って処理可能なNOx量は小さくなり、吸蔵率が1のときには処理可能なNOx量の無次元化数は分解と還元とにのみ依存する値となるものであり、この関係をマップとして記憶しておき、マップから求めることができるものである。
【0039】
次にステップ502ではNOx吸蔵触媒16に流入するNOx流量(QNOxIN)を推定する。この推定は実施の形態1の場合と同様に、例えば、内燃機関の回転速度と負荷の量とをパラメータとして予め記憶されたマップから値を読み出し、空燃比センサ13が検出する空燃比(A/F)により補正することにより行われるものである。
【0040】
続いてステップ503では流入するNOx流量(QNOxIN)と別途定める所定値(上限値)とを比較し、NOx流量(QNOxIN)の方が小さい場合にはステップ504に進み、別途定める所定値(下限値)と比較して、NOx流量(QNOxIN)の方が大きい場合はステップ505に進んで処理可能なNOx量(QNOxST)を
QNOxST=dQNOxST×QNOxIN
として演算する。
【0041】
ここで無次元化数(dQNOxST)は吸蔵率が0のときの値、すなわち初期値が与えられ、この初期値は1であるからNOx流量(QNOxIN)が所定の範囲にあるときには処理可能なNOx量(QNOxST)は流入するNOx流量(QNOxIN)として与えられることになる。
【0042】
ステップ503においてNOx流量(QNOxIN)の方が大きい場合にはステップ506に進み、処理可能なNOx量(QNOxST)を
QNOxST=dQNOxST×所定値(上限値)
として演算し、ステップ504でNOx流量(QNOxIN)の方が小さい場合はステップS507に進み、処理可能なNOx量(QNOxST)を
QNOxST=dQNOxST×所定値(下限値)
として演算する。
【0043】
すなわち、NOx流量(QNOxIN)が所定の範囲を超える場合にはその範囲の上限値と下限値とが用いられることになる。ここで、別途定める所定値(上限値)と(下限値)は、例えばNOx吸蔵触媒16の仕込み量や、形状や、触媒温度などによって決定されるものであり、その触媒の単位時間当りの処理量がNOx流量に対して依存性を示す範囲において決定されるものである。このようにして推定演算された処理可能なNOx量(QNOxST)を用い、実施の形態1におけるステップ104以降と同様にして判定とNOxパージの処理とを行うものである。
【0044】
このような手法で演算することにより、処理可能なNOx量を速やかに推定演算することができ、この処理可能なNOx量を用いてNOxパージの実施タイミングを適切に決定することができるものであり、また、吸蔵率に対する処理可能なNOx量の無次元化数を予め記憶されたマップから読み出すことによりより速やかに算定することができ、さらに、上限値や下限値を設定することにより精度良く処理可能なNOx量を推定することができるものである。
【0045】
【発明の効果】
以上に説明したようにこの発明の内燃機関の排気ガス浄化装置において、請求項1に記載の発明によれば、内燃機関の排気通路に設けられたNOx吸蔵触媒、前記内燃機関の負荷や回転速度などの運転条件をパラメータとして前記排気通路に流れる単位時間当たりのNOx流量を推定演算するNOx流量推定演算手段、前記NOx吸蔵触媒が吸蔵するNOx吸蔵量を前記内燃機関の前記運転条件をパラメータとして推定演算するNOx吸蔵量推定演算手段、前記NOx吸蔵触媒が担持する貴金属により前記NOxを還元する単位時間当たりのNOx還元量を、前記NOx吸蔵触媒の温度と前記NOx吸蔵触媒に流入する単位時間当たりの還元性ガスの量との関数として推定演算するNOx還元量推定演算手段、前記NOx吸蔵触媒が担持する貴金属により前記NOxを分解する単位時間当たりのNOx分解量を、前記NOx吸蔵触媒の温度の関数として推定演算するNOx分解量推定演算手段、前記NOx吸蔵量推定演算手段の演算するNOx吸蔵量と前記NOx還元量推定演算手段の演算するNOx還元量と前記NOx分解量推定演算手段の演算するNOx分解量とから単位時間当たりのNOx処理可能量を推定演算するNOx処理可能量推定演算手段、前記NOx流量推定演算手段の出力する前記単位時間当たりのNOx流量の推定値と前記NOx処理可能量推定演算手段が出力する前記単位時間当たりのNOx処理可能量の推定値とを比較してNOxパージのタイミングを判定する比較判定手段を備え、前記比較手段が前記単位時間当たりのNOx流量が前記単位時間当たりのNOx処理可能量を越えたと判定したとき、前記内燃機関の運転をNOxパージに切り替えるようにしたので、より適切なパージタイミングの判定が可能になり、排気ガスの適切な浄化と、リーン運転時間の確保による燃費の向上とが可能になるものである。
【0046】
また、請求項2に記載の発明によれば、前記NOx処理可能量推定演算手段が、単位時間当たりの前記NOx吸蔵量と単位時間当たりの前記NOx還元量と単位時間当たりの前記NOx分解量との総和から単位時間当たりのNOx処理可能量を演算するようにしたので、NOx吸蔵触媒によるNOx処理可能量を精度良く推定演算することができ、排気ガスの適切な浄化と燃費の向上との効果をより高めることができるものである。
【0047】
さらに、請求項3に記載の発明によれば、前記NOx吸蔵量推定演算手段が、前記NOx吸蔵触媒の最大吸蔵量と現時点における吸蔵量との比である吸蔵率の関数として単位時間当たりのNOx吸蔵量を演算するようにしたので、NOx処理可能量の演算が容易となり、また正確に演算ができてNOxのパージタイミングを正確に判定することができるものである。
【0048】
さらにまた、請求項4に記載の発明によれば、前記NOx吸蔵量推定演算手段が推定演算する現時点での吸蔵量は、前記単位時間当たりのNOx流量と前記単位時間当たりのNOx吸蔵量とを比較し、前記単位時間当たりのNOx流量が前記単位時間当たりのNOx吸蔵量よりも大のときには前記単位時間当たりのNOx吸蔵量を積算し、前記単位時間当たりのNOx流量が前記単位時間当たりのNOx吸蔵量以下のときには単位時間当たりのNOx流量を積算ようにしたので、現時点での吸蔵量、従って、NOx処理可能量を精度良く演算することができ、パージタイミングを正確に判定することができるものである。
【0049】
また、請求項5に記載の発明によれば、前記単位時間当たりのNOx吸蔵量前記NOx吸蔵触媒の最大吸蔵量と現時点における吸蔵量との比である吸蔵率の関数として演算されるようにしたので、単位時間当たりのNOx吸蔵量、従って、NOx処理可能量を精度良く演算することができ、パージタイミングを正確に判定することができるものである。
【0052】
さらに、請求項6に記載の発明によれば、前記NOx吸蔵触媒の最大吸蔵量が、前記NOx吸蔵触媒の温度と前記NOx吸蔵触媒に流入する単位時間当たりのNOx流量との関数として演算するようにしたので、最大吸蔵量が精度良く演算でき、これに伴ってNOx処理可能量が精度良く演算でき、パージタイミングを正確に判定することができるものである。
【0053】
さらに、この発明の内燃機関の排気ガス浄化法において、請求項7に記載の発明によれば、内燃機関の排気通路にNOx吸蔵触媒が設けられ、排気ガスの酸素濃度を低下させることにより前記NOx吸蔵触媒が吸蔵したNOxを放出および還元して前記NOx吸蔵触媒の浄化制御を行うものにおいて、前記排気通路に流れる単位時間当たりのNOx流量を推定演算すると共に、前記NOx吸蔵触媒における単位時間当たりNOx吸蔵率の関数として与えられる単位時間当たりのNOx吸蔵量と前記NOx吸蔵触媒の温度と還元性ガスの量との関数として与えられる単位時間当たりのNOx還元量と前記NOx吸蔵触媒の温度に対する関数として与えられる単位時間当たりのNOx分解量とから単位時間当たりのNOx処理可能量を推定演算し、両者を比較して前記単位時間当たりのNOx流量が前記単位時間当たりのNOx処理可能量よりも大のときに前記排気ガスの酸素濃度を低下させてNOxを放出還元させると共に、前記単位時間当たりのNOx吸蔵量が、前記NOx吸蔵触媒の最大吸蔵量と現時点での吸蔵量との比である吸蔵率の関数として演算されるようにしたので、より適切なパージタイミングの判定が可能になり、排気ガスの適切な浄化と、リーン運転時間の確保による燃費の向上とが可能になるものである。
【0056】
さらに、請求項8に記載の発明によれば、前記単位時間当たりのNOx処理可能量が、前記NOx吸蔵触媒の前記吸蔵率に対する無次元化数として与えられており、この無次元化数と前記単位時間当たりのNOx流量とから前記単位時間当たりのNOx処理可能量演算されるようにしたので、NOx処理可能量の演算を迅速に、かつ、簡便に行うことができるものである。
【0057】
さらにまた、請求項9に記載の発明によれば、前記単位時間当たりのNOx流量に上限値と下限値とが設定されており前記単位時間当たりのNOx流量が前記上限値もしくは下限値を越えている場合には前記上限値もしくは下限値と前記無次元化数とから前記単位時間当たりのNOx処理可能量が推定演算されるようにしたので、NOx処理可能量が精度良く演算でき、パージタイミングを正確に判定することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1による内燃機関の排気ガス浄化装置における内燃機関のシステム構成図である。
【図2】 この発明の実施の形態1による内燃機関の排気ガス浄化装置の制御手段の概略機能構成図である。
【図3】 この発明の実施の形態1による内燃機関の排気ガス浄化装置の動作を説明するフローチャートである。
【図4】 この発明の実施の形態1による内燃機関の排気ガス浄化装置の動作を説明するフローチャートである。
【図5】 この発明の実施の形態1による内燃機関の排気ガス浄化装置の動作を説明するフローチャートである。
【図6】 この発明の実施の形態1による内燃機関の排気ガス浄化装置の機能を説明する特性説明図である。
【図7】 この発明の実施の形態1による内燃機関の排気ガス浄化装置の機能を説明する特性説明図である。
【図8】 この発明の実施の形態1による内燃機関の排気ガス浄化装置の動作を説明するフローチャートである。
【図9】 この発明の実施の形態1による内燃機関の排気ガス浄化装置の機能を説明する特性説明図である。
【図10】 この発明の実施の形態2による内燃機関の排気ガス浄化装置の動作を説明するフローチャートである。
【図11】 この発明の実施の形態1による内燃機関の排気ガス浄化装置の機能を説明する特性説明図である。
【図12】 従来の内燃機関の排気ガス浄化装置の説明図である。
【符号の説明】
1 内燃機関、2 吸気通路、3 エアフローセンサ、
4 スロットルバルブ、5 燃焼室、6 インジェクタ、
7 点火プラグ、8 ピストン、9 コネクティングロッド、
10 クランクシャフト、11 クランク角センサ、12 排気通路、
13 空燃比センサ、14 三元触媒、15 排気温センサ、
16 NOx吸蔵触媒、17 制御手段、18 信号処理手段、
19 NOx流量推定演算手段、20 NOx吸蔵量推定演算手段、
21 NOx還元量推定演算手段、22 NOx分解量推定演算手段、
23 NOx処理可能量推定演算手段、24 比較判定手段、
25 記憶手段。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine capable of accurately determining and processing the purge timing of NOx in an internal combustion engine equipped with a NOx storage catalyst, and a purification method therefor.
[0002]
[Prior art]
In a lean burn internal combustion engine that burns an air-fuel mixture that is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, an exhaust gas purification device that uses a NOx storage catalyst is used to purify exhausted nitrogen oxides (hereinafter referred to as NOx). Yes. This exhaust gas purification device adsorbs NOx exhausted during lean burn operation of an internal combustion engine to a NOx storage catalyst and switches the air-fuel ratio to rich at every predetermined cycle to reduce the oxygen concentration in the exhaust gas, thereby reducing NOx. At the same time as NOx stored in the storage catalyst is released, a reduction process is performed to purify the exhaust gas.
[0003]
For example, Japanese Patent No. 2600492 and Japanese Patent No. 2586739 are known as disclosures of such a technique. The former discloses a technique for estimating the timing at which the air-fuel ratio is periodically switched to rich in order to release the NOx stored in the NOx storage catalyst based on the accumulated value of the load amount and the accumulated value of the rotational speed of the internal combustion engine. In the latter case, the NOx occlusion amount is estimated from the accumulated value of the load amount (surge tank pressure) of the internal combustion engine and the accumulated value of the rotational speed in the same manner as the former, and the NOx is determined by the temperature of the NOx occlusion catalyst. Has been disclosed that determines the switching timing (purge timing) in consideration of the exhaust gas temperature and the like.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the conventional NOx release reduction process, the purge amount is usually determined by estimating the stored absolute amount by adding the temperature of the NOx storage catalyst to the accumulated value of the load and rotation speed of the internal combustion engine. It was. However, the NOx storage capacity per unit time in the NOx storage catalyst varies depending on the NOx storage amount at that time, and the amount of NOx discharged from the internal combustion engine and flowing into the NOx storage catalyst is, for example, that of the internal combustion engine. Since it changes depending on the load, when the purge timing is determined by estimating only the absolute value of the NOx occlusion amount, the exhaust gas is not occluded by the NOx occlusion catalyst when the NOx amount per time exhausted is large. It could be discharged from the tube.
[0005]
FIG. 12 illustrates such a state. In FIG. 12, the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates the NOx flow rate flowing into the NOx storage catalyst. Here, it is assumed that the NOx flow rate per time is a constant value. explain. (A) of FIG. 12 shows the case where the NOx flow rate flowing into the NOx storage catalyst is large, and (b) shows the case where it is small. The accumulated amount of NOx flowing into the NOx occlusion catalyst increases with time, but the range indicated by the oblique lines in the figure is the accumulated amount, that is, the NOx occlusion amount, and in FIG. 12, the NOx occlusion of (a) and (b). The state when the amount is the same is shown.
[0006]
Thus, even if the NOx occlusion amount is the same, the NOx occlusion capacity per unit time varies depending on the NOx occlusion amount, and when the flow rate of NOx flowing in is large as shown in FIG. A part of the NOx is not occluded and flows out to the downstream side, that is, the exhaust pipe. However, when the flow rate of NOx flowing in is small as shown in FIG. In addition, it is possible to continue operation by lean burn. The arrow Z in the figure indicates the amount of NOx storage catalyst that can be stored at the present time (storage capacity per unit time). Since (a) and (b) have the same NOx storage amount, The storage capacity is the same.
[0007]
Therefore, in the case of estimating only the absolute amount of NOx occluded in the NOx occlusion catalyst as in the conventional NOx release reduction process, and determining that the amount has exceeded the allowable value and switching the operating state from lean to rich, When the flow rate of NOx flowing into the NOx storage catalyst changes per hour, switching of the appropriate operating state cannot be performed, and the switching is delayed so that the exhaust gas is deteriorated or the operating state is switched quickly (rich). There was a problem of reducing the merit for fuel consumption.
[0008]
The present invention has been made to solve such a problem. The amount of NOx that can be processed by the NOx storage catalyst is calculated accurately and simply, and compared with the amount of inflowing NOx. An object of the present invention is to obtain an exhaust gas purification device and a purification method for an internal combustion engine that can prevent deterioration of exhaust gas and maintain good fuel efficiency by determining the timing of reduction (purge timing). is there.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
  The exhaust gas purifying apparatus according to the present invention provides a NOx storage catalyst provided in an exhaust passage of an internal combustion engine, and a NOx flow rate per unit time flowing through the exhaust passage using operating conditions such as a load and a rotation speed of the internal combustion engine as parameters. The NOx storage amount estimation calculating means for estimating and calculating, the NOx storage amount estimating and calculating means for estimating and calculating the NOx storage amount stored by the NOx storage catalyst using the operating condition of the internal combustion engine as a parameter, and the noble metal carried by the NOx storage catalyst NOx reductionPer unit timeNOx reduction amountEstimated calculation as a function of the temperature of the NOx storage catalyst and the amount of reducing gas per unit time flowing into the NOx storage catalystNOx reduction amount estimation calculating means for decomposing the NOx by the noble metal supported by the NOx storage catalystPer unit timeThe amount of NOx decompositionEstimated calculation as a function of the temperature of the NOx storage catalystNOx decomposition amount estimation calculation means, NOx storage amount calculated by the NOx storage amount estimation calculation means, NOx reduction amount calculated by the NOx reduction amount estimation calculation means, and NOx decomposition amount calculated by the NOx decomposition amount estimation calculation means NOx processable amount estimation calculation means for estimating the NOx processable amount per unit time from the output of the NOx flow rate estimation calculation meansPer unit timeThe estimated value of the NOx flow rate and the NOx processable amount estimation calculating means outputPer unit timeComparing and determining means for comparing the estimated value of the NOx processable amount and determining the NOx purge timing,The comparison meansThe NOx flow rate per unit time exceeds the NOx processable amount per unit time.DeterminedThe operation of the internal combustion engine is switched to NOx purge.
[0010]
  In addition, a reduction amount estimation calculation means for estimating and calculating the reduction amount of NOx by the noble metal carried by the NOx storage catalyst, and a decomposition amount estimation calculation means for estimating and calculating the decomposition amount of NOx are provided, and a NOx processable amount estimation calculation is provided. The means calculates the NOx treatable amount per unit time from the sum of the NOx occlusion amount per unit time, the NOx reduction amount per unit time, and the NOx decomposition amount per unit time.
  In addition,NOx storage amount estimation calculation meansBut,AboveAs a function of the storage rate, which is the ratio between the maximum storage amount of the NOx storage catalyst and the current storage amount,NOx storage amountIs calculated.
[0011]
  Furthermore,AboveThe storage amount at the present time that the NOx storage amount estimation calculation means estimates isAboveNOx flow rate per unit timeAboveCompare NOx storage amount per unit time,AboveNOx flow rate per unit timeMore than the amount of NOx stored per unit timeWhen it ’s bigAboveAccumulate NOx occlusion amount per unit time,AboveNOx flow rate per unit timeLess than NOx occlusion amount per unit timeIn this case, the NOx flow rate per unit time is integrated.
[0012]
  Further, the NOx occlusion amount per unit time is calculated as a function of the occlusion rate, which is the ratio between the maximum occlusion amount of the NOx occlusion catalyst and the current occlusion amount.
[0013]
  Further, the maximum storage amount of the NOx storage catalyst is calculated as a function of the temperature of the NOx storage catalyst and the NOx flow rate per unit time flowing into the NOx storage catalyst.
[0014]
  Further, in the exhaust gas purification method according to the present invention, a NOx storage catalyst is provided in the exhaust passage of the internal combustion engine, and the NOx stored by the NOx storage catalyst is released and reduced by lowering the oxygen concentration of the exhaust gas. In NOx storage catalyst purification control, the NOx flow rate per unit time flowing in the exhaust passageAnd a unit time given as a function of the NOx occlusion amount per unit time given as a function of the NOx occlusion rate per unit time in the NOx occlusion catalyst, the temperature of the NOx occlusion catalyst, and the amount of reducing gas. The NOx reduction amount per unit time is estimated and calculated from the NOx reduction amount per unit and the NOx decomposition amount per unit time given as a function of the temperature of the NOx storage catalyst,Comparing both, the NOx flow rate per unit time isMore than the amount of NOx that can be processed per unit timeWhen it ’s bigAboveWhile reducing the oxygen concentration of the exhaust gas to release and reduce NOx, the per unit timeNOx storage amountIs calculated as a function of the storage rate, which is the ratio between the maximum storage amount of the NOx storage catalyst and the current storage amount.
[0016]
  Furthermore, the NOx treatable amount per unit time is given as a dimensionless number with respect to the storage rate of the NOx occlusion catalyst, and NOx treatment per unit time can be performed from this dimensionless number and the NOx flow rate per unit time. The amount is calculated.
  Furthermore,AboveAn upper limit and a lower limit are set for the NOx flow rate per unit time.AboveNOx flow rate per unit timeAboveWhen the upper limit or lower limit is exceededAboveThe NOx processable amount per unit time is estimated and calculated from the upper limit value or the lower limit value and the dimensionless number.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiment 1 FIG.
1 to 9 illustrate an exhaust gas purification apparatus and purification method for an internal combustion engine according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 1 is a system configuration diagram of the internal combustion engine and shows one cylinder of a multi-cylinder internal combustion engine. FIG. 2 is a functional block diagram showing a schematic functional configuration of the control means, FIGS. 3 to 5 and FIG. 8 are flowcharts for explaining the exhaust gas purification operation, FIG. 6, FIG. 7, and FIG. It is characteristic explanatory drawing for demonstrating purification | cleaning of exhaust gas.
[0018]
In FIG. 1, an air flow sensor 3 and a throttle valve 4 are provided in an intake passage 2 of the internal combustion engine 1, and the intake air amount is controlled by the throttle valve 4 and introduced into the combustion chamber 5. The amount of air is measured by the air flow sensor 3. The combustion chamber 5 is provided with an injector 6 as fuel injection means and a spark plug 7 as ignition means. Fuel is injected from the injector 6 into the intake air drawn into the combustion chamber 5 to form an air-fuel mixture. The mixture is ignited by the spark plug 7 at a predetermined ignition timing.
[0019]
The piston 8 of the internal combustion engine 1 drives and rotates the crankshaft 10 via the connecting rod 9, and the rotation angle and rotation speed of the crankshaft 10 are measured by the crank angle sensor 11. Further, in the exhaust passage 12 of the internal combustion engine 1, an air-fuel ratio sensor 13 for measuring the air-fuel ratio (A / F) of the air-fuel mixture from the upstream side, and a three-way catalyst 14 for purifying the exhaust gas by oxidizing unburned gas or the like. An exhaust gas temperature sensor 15 that measures the temperature of the exhaust gas, and a NOx storage catalyst 16 that adsorbs NOx in the exhaust gas are provided. The air flow sensor 3, the air-fuel ratio sensor 13, the exhaust gas temperature sensor 15, and the crank angle are provided. A signal measured by the sensor 11 is input to a control unit 17 that controls the internal combustion engine 1, and the control unit 17 controls the internal combustion engine 1 based on an input signal from each sensor.
[0020]
The NOx storage catalyst 16 uses, for example, alumina as a carrier, and an alkali metal such as potassium (K), sodium (Na), lithium (Li), cesium (Cs), barium (Ba), calcium, for example. At least one selected from alkaline earth such as (Ca), rare earth such as lanthanum (La) and yttrium (Y), and a noble metal such as platinum (Pt) are supported. When the inflowing exhaust gas has an excessive oxygen concentration, NOx is occluded. When the oxygen concentration decreases, the NOx is released and reduced to purify the NOx in the exhaust gas.
[0021]
As shown in the block diagram of FIG. 2, for example, the control means 17 detects the rotational speed from the signal of the crank angle sensor 11, or calculates the load amount of the internal combustion engine from the signal and rotational speed of the airflow sensor 3. 18, NOx flow rate estimation calculation means 19 for estimating and calculating the NOx flow rate flowing into the NOx storage catalyst 16, as will be described later, and NOx storage amount estimation calculation means 20 for estimating and calculating the NOx storage amount stored by the NOx storage catalyst 16. NOx reduction amount estimation calculation means 21 for estimating and calculating the NOx reduction amount reduced by the noble metal of the NOx storage catalyst 16, and NOx decomposition amount estimation calculation means for estimating and calculating the NOx decomposition amount decomposed by the noble metal of the NOx storage catalyst 16 22, outputs of NOx occlusion amount estimation calculation means 20, NOx reduction amount estimation calculation means 21, and NOx decomposition amount estimation calculation means 22. Whether the NOx processable amount estimation calculation means 23 for estimating the NOx processable amount, the outputs of the NOx flow rate estimation calculation means 19 and the NOx processable amount estimation calculation means 23 are compared, and the NOx storage catalyst 16 is purified. The function is comprised from the comparison determination means 24 and the memory | storage means 25 etc. which determine whether.
[0022]
FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine configured as described above. In this flowchart, in order to purify NOx stored by the NOx storage catalyst 16 during the lean operation of the internal combustion engine, the air-fuel ratio (A / F) is forcibly switched to rich and the oxygen concentration in the exhaust gas is reduced. NOx is released and reduced by the above, and is repeatedly performed at predetermined intervals. The repetition at every predetermined cycle is performed, for example, every predetermined time (10 msec) or every predetermined crank angle (180 degrees).
[0023]
First, in step 101, the signal processing means 18 reads signals from various sensors, and in step 102, the NOx flow rate estimation calculating means 19 estimates the NOx flow rate per unit time (QNOxIN) flowing into the NOx storage catalyst 16. This estimation is performed, for example, by reading a value from a map stored in advance using the rotational speed of the internal combustion engine and the load amount as parameters and correcting the value by the air-fuel ratio (A / F) detected by the air-fuel ratio sensor 13. . Subsequently, in step 103, the processable amount estimation calculating means 23 processes the current NOx storage catalyst 16 per unit time from the NOx storage amount (SUMQNOx) estimated to be stored in the NOx storage catalyst 16 by a method described later. Estimate the amount of NOx (QNOxST) possible (ie, occluded per unit time). Here, the NOx flow rate per unit time is simply referred to as NOx flow rate (QNOxIN), and the NOx processable amount per unit time is referred to as a processable NOx amount (QNOxST).
[0024]
In the subsequent step 104, the NOx storage flow rate (QNOxIN) flowing into the NOx storage catalyst 16 estimated in steps 102 and 103 and the NOx amount (QNOxST) that can be processed by the NOx storage catalyst 16 are compared by the comparison determination means 24. Then, it is determined whether or not the NOx stored in the NOx storage catalyst 16 is released. Specifically, when the NOx flow rate (QNOxIN) flowing into the NOx storage catalyst 16 is larger than the processable NOx amount (QNOxST) (YES), NOx that cannot be processed is released to the atmosphere if the lean operation is continued as it is. In step 105, NOx is released (NOx purge), and NOx occluded in the NOx occlusion catalyst 16 is released and purified.
[0025]
In step 104, if the NOx flow rate (QNOxIN) flowing into the NOx storage catalyst 16 is smaller than the processable NOx amount (QNOxST) (NO), the NOx storage catalyst 16 will change the inflow NOx even if the lean operation is continued. It is determined that sufficient processing can be performed. In this case, since the lean operation can be continued, the current routine is terminated and the process returns to the start.
[0026]
Subsequent steps 105 to 107 show the NOx purge process. First, in step 105, the operation of the internal combustion engine is switched to a preset rich air-fuel ratio (A / F), and NOx occluded in the NOx occlusion catalyst 16 is released and reduced and purified simultaneously. Subsequently, the routine proceeds to step 106, where it is determined whether or not the NOx stored in the NOx storage catalyst 16 has been sufficiently released, and when it is determined that the NOx purge has ended (YES), the routine proceeds to step 107, The NOx occlusion amount (SUMQNOx) is reset to zero and the process is terminated. If it is determined that the NOx purge is not terminated (NO), step S107 is skipped, the current routine is terminated, and the process returns to the start. .
[0027]
The NOx purge end determination is made by comparing the amount of NOx estimated to be accumulated in the NOx storage catalyst 16 during lean operation (SUMQNOx) with the amount of reducing material (HC and CO) supplied during the NOx purge period. However, if both are stoichiometrically equal, it is judged that NOx is sufficiently released and reduced. Thus, the comparison / determination means 24 determines whether or not NOx purge is possible by comparing the NOx flow rate (QNOxIN) flowing into the NOx storage catalyst 16 and the NOx amount (QNOxST) that can be processed by the NOx storage catalyst 16 at present. Then, a NOx purge execution command is output.
[0028]
As described above, the amount of NOx that can be processed (QNOxST) is a parameter necessary for exhaust gas purification, and this estimation calculation method in step 103 will be described with reference to FIGS. The amount of NOx that can be processed (QNOxST) is the sum of the amount stored in the NOx storage catalyst 16, the amount decomposed by the noble metal catalyst, and the amount reduced. Therefore, as shown in the flowchart of FIG. 4, the NOx amount that can be processed (QNOxST) estimates the amount of storage (QNOx) per hour to the NOx storage catalyst 16 in step 201 (according to the storage amount estimation calculation means 20). ), The amount of reduction (RNOx) per hour by the noble metal catalyst is estimated at step 202 (by the reduction amount estimation calculating means 21), and the amount of decomposition (DNOx) per hour by the noble metal catalyst is estimated at step 203 (decomposition). (By the quantity estimation calculation means 22), the processable quantity estimation calculation means 23 calculates the sum of these at step 204.
QNOxST = QNOx + RNOx + DNOx
Is estimated and calculated.
[0029]
Here, the storage amount per hour (QNOx) of the processable NOx amount (QNOxST) is an amount calculated as a function of the storage rate, and is estimated and calculated according to the procedure shown in the flowchart of FIG. First, the temperature (TCAT) of the NOx storage catalyst 16 is estimated in step 301 from the signal of the exhaust temperature sensor 15 and the like, and in step 302 as a function of the catalyst temperature (TCAT) and the NOx flow rate (QNOxIN) estimated in step 102. The maximum storage amount (QNOxMAX) is calculated. The relationship between the maximum storage amount (QNOxMAX) and the catalyst temperature (TCAT) is that the NOx oxidation ability of the noble metal catalyst increases with increasing temperature and the decomposition reactivity of the storage compound depends on increasing temperature. It is expressed as a function obtained by the synergistic effect of increasing relationships.
[0030]
The maximum storage amount (QNOxMAX) varies depending on the composition of the NOx storage catalyst 16. For example, in a storage catalyst containing a large amount of potassium (K), the maximum storage amount is about 400 ° C. as shown in FIG. An upward convex function is obtained as a relationship with temperature. In this storage catalyst, the maximum storage amount (QNOxMAX) depending on the inflowing NOx flow rate (QNOxIN) is quantified by the relationship shown in FIG. These relationships are stored as a map and can be obtained from the map.
[0031]
Next, at step 303, the NOx storage amount currently stored in the NOx storage catalyst 16, that is, the current storage amount (SUMQNOx) is estimated. This estimation is performed according to the procedure shown in the flowchart of FIG. In FIG. 8, in step 401, the NOx flow rate (QNOxIN) and the storage amount per hour (QNOx) are compared. If it is determined that the NOx flow rate is larger (Yes), the process proceeds to step 402, where the current storage amount is set.
SUMQNOx = SUMQNOx + QNOx
Calculate as
[0032]
If it is determined that the storage amount per hour (QNOx) is larger, the process proceeds to step 403, where it is determined that all of the amount of NOx flowing into the NOx storage catalyst 16 is stored, and the current storage amount. The
SUMQNOx = SUMQNOx + QNOxIN
Calculate as
[0033]
In step 304, the storage rate (P_NOxST) is calculated from the maximum storage amount (QNOxMAX) calculated in this way and the current storage amount (SUMQNOx).
P_NOxST = SUMQNOx / QNOxMAX
Calculate as In step 305, the storage amount per hour (QNOx) is calculated. This calculation is performed, for example, as an example of a storage catalyst containing a large amount of potassium (K) as shown in FIG. The relationship with the amount of occlusion (QNOx) is stored as a map and can be obtained from this map.
[0034]
Of the amount of NOx that can be processed (QNOxST), the reduction amount per hour (RNOx) estimated and calculated by the reduction amount estimation calculating means 21 is the NOx occlusion estimated from the signal of the exhaust temperature sensor 15 in step 301. It can be calculated as a function of the temperature (TCAT) of the catalyst 16 and the amount of reducing gas. As a method for estimating the amount of reducing gas, for example, an exhaust gas that is stored as a map using the rotational speed of the internal combustion engine and the amount of load as parameters and the value read from this map is detected by the air-fuel ratio sensor 13 is stored. Using the value corrected by the air-fuel ratio (A / F) of the exhaust gas, the consumption due to the three-way reaction by the three-way catalyst 14 provided in the exhaust passage 12 can be estimated stoichiometrically.
[0035]
Further, the NOx decomposition amount per unit time (DNOx) estimated and calculated by the NOx decomposition amount estimation calculating means 22 can be calculated as a function of the temperature (TCAT) of the NOx storage catalyst 16 estimated in step 301.
[0036]
As described above, according to the exhaust gas purification apparatus for internal combustion engine and the purification method therefor according to Embodiment 1 of the present invention, the amount of NOx that can be processed in the NOx storage catalyst 16 can be accurately estimated and calculated. Therefore, the NOx purge execution timing can be appropriately determined according to the result of comparing the amount of NOx that can be processed and the NOx flow rate flowing into the NOx storage catalyst 16. As a result, unnecessary switching of the operating state is not performed, and while the lean operation is possible, this is continued and the fuel consumption is maintained in a good state, and the NOx flow rate flowing into the NOx storage catalyst 16 can be processed. When the amount of NOx is exceeded, the air-fuel ratio is switched to rich and NOx purge is performed, so NOx is not discharged and the exhaust gas can be kept in a good state.
[0037]
Embodiment 2. FIG.
FIGS. 10 and 11 illustrate an internal combustion engine exhaust gas purification apparatus and a purification method thereof according to Embodiment 2 of the present invention. FIG. 10 is a flowchart for explaining exhaust gas purification, and FIG. 11 is an exhaust gas. It is characteristic explanatory drawing for demonstrating purification | cleaning. In this embodiment, the NOx amount that can be processed by the NOx storage catalyst 16 is given as a dimensionless function (dimensionless number), and the NOx amount that can be processed is defined as an initial value of the dimensionless number. By obtaining from the NOx flow rate flowing into the NOx storage catalyst 16, the processable NOx amount can be quickly estimated and calculated.
[0038]
This will be explained based on the flowchart of FIG. 10. First, in step 501, the dimensionless number (dQNOxST) of the processable NOx amount with respect to the storage rate is estimated. As shown in FIG. 11, the dimensionless number of the processable NOx amount is 1 when the storage rate is 0, and the processable NOx amount can be processed as the storage rate increases. The amount of NOx that can be processed is a value that depends only on decomposition and reduction when the storage rate is 1, and this relationship is stored as a map. Can be obtained from
[0039]
Next, at step 502, the NOx flow rate (QNOxIN) flowing into the NOx storage catalyst 16 is estimated. As in the case of the first embodiment, this estimation is performed by, for example, reading a value from a map stored in advance using the rotational speed of the internal combustion engine and the load amount as parameters, and detecting the air / fuel ratio (A / F) is performed by correcting.
[0040]
Subsequently, in step 503, the inflowing NOx flow rate (QNOxIN) is compared with a separately determined predetermined value (upper limit value), and if the NOx flow rate (QNOxIN) is smaller, the process proceeds to step 504, and a separately determined predetermined value (lower limit value). ), When the NOx flow rate (QNOxIN) is larger, the routine proceeds to step 505 where the processable NOx amount (QNOxST) is increased.
QNOxST = dQNOxST × QNOxIN
Calculate as
[0041]
Here, the dimensionless number (dQNOxST) is given as a value when the occlusion rate is 0, that is, an initial value. Since this initial value is 1, NOx that can be processed when the NOx flow rate (QNOxIN) is within a predetermined range. The amount (QNOxST) is given as the inflowing NOx flow rate (QNOxIN).
[0042]
When the NOx flow rate (QNOxIN) is larger in step 503, the process proceeds to step 506, and the processable NOx amount (QNOxST) is set.
QNOxST = dQNOxST × predetermined value (upper limit value)
If the NOx flow rate (QNOxIN) is smaller in step 504, the process proceeds to step S507 and the processable NOx amount (QNOxST) is calculated.
QNOxST = dQNOxST × predetermined value (lower limit value)
Calculate as
[0043]
That is, when the NOx flow rate (QNOxIN) exceeds a predetermined range, the upper limit value and the lower limit value of the range are used. Here, the predetermined values (upper limit value) and (lower limit value) separately determined are determined by, for example, the amount of the NOx storage catalyst 16, the shape, the catalyst temperature, etc., and the processing per unit time of the catalyst. The amount is determined in a range showing dependency on the NOx flow rate. Using the processable NOx amount (QNOxST) estimated and calculated in this way, the determination and the NOx purge process are performed in the same manner as in step 104 and thereafter in the first embodiment.
[0044]
By calculating by such a method, the processable NOx amount can be quickly estimated and calculated, and the NOx purge execution timing can be appropriately determined using the processable NOx amount. In addition, the non-dimensional number of NOx amount that can be processed with respect to the occlusion rate can be calculated more quickly by reading it from a pre-stored map, and the processing can be performed accurately by setting an upper limit value and a lower limit value. A possible amount of NOx can be estimated.
[0045]
【The invention's effect】
  As described above, in the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, according to the first aspect of the present invention, the NOx storage catalyst provided in the exhaust passage of the internal combustion engine, the load and the rotational speed of the internal combustion engine NOx flow rate estimation calculation means for estimating and calculating the NOx flow rate per unit time flowing in the exhaust passage using the operating conditions such as the above, and the NOx occlusion amount stored by the NOx storage catalyst is estimated using the operating conditions of the internal combustion engine as parameters. The NOx occlusion amount estimation calculating means to calculate, the NOx is reduced by the noble metal carried by the NOx occlusion catalyst.Per unit timeNOx reduction amountEstimated calculation as a function of the temperature of the NOx storage catalyst and the amount of reducing gas per unit time flowing into the NOx storage catalystNOx reduction amount estimation calculating means for decomposing the NOx by the noble metal supported by the NOx storage catalystPer unit timeThe amount of NOx decompositionEstimated calculation as a function of the temperature of the NOx storage catalystNOx decomposition amount estimation calculation means, NOx storage amount calculated by the NOx storage amount estimation calculation means, NOx reduction amount calculated by the NOx reduction amount estimation calculation means, and NOx decomposition amount calculated by the NOx decomposition amount estimation calculation means NOx processable amount estimation calculation means for estimating the NOx processable amount per unit time from the output of the NOx flow rate estimation calculation meansPer unit timeThe estimated value of the NOx flow rate and the NOx processable amount estimation calculating means outputPer unit timeComparing and determining means for comparing the estimated value of the NOx processable amount and determining the NOx purge timing,The comparison meansThe NOx flow rate per unit time exceeds the NOx processable amount per unit time.DeterminedSince the operation of the internal combustion engine is switched to NOx purge, it is possible to determine a more appropriate purge timing, and it is possible to appropriately purify exhaust gas and improve fuel efficiency by securing a lean operation time. It will be.
[0046]
  According to the invention of claim 2,The NOx processable amount estimation calculation means calculates the NOx processable amount per unit time from the sum of the NOx occlusion amount per unit time, the NOx reduction amount per unit time, and the NOx decomposition amount per unit time. DoSince it did in this way, the NOx processable amount by a NOx occlusion catalyst can be estimated and calculated accurately, and the effect of appropriate purification of exhaust gas and improvement of fuel consumption can be further enhanced.
[0047]
  Furthermore, according to the invention of claim 3, theNOx storage amount estimation calculation meansIs the ratio of the maximum storage amount of the NOx storage catalyst to the current storage amount as a function of the storage rate per unit time.NOx storage amountTherefore, the NOx processable amount can be easily calculated, and the calculation can be performed accurately and the NOx purge timing can be accurately determined.
[0048]
  Furthermore, according to the invention of claim 4, the current storage amount estimated by the NOx storage amount estimation calculating means is:AboveNOx flow rate per unit timeAboveCompare NOx storage amount per unit time,AboveNOx flow rate per unit timeMore than the amount of NOx stored per unit timeWhen it ’s bigAboveAccumulate NOx occlusion amount per unit time,AboveNOx flow rate per unit timeLess than NOx occlusion amount per unit timeIn this case, since the NOx flow rate per unit time is integrated, the amount of occlusion at the present time, that is, the NOx processable amount can be calculated with high accuracy, and the purge timing can be accurately determined.
[0049]
  According to the invention of claim 5, the NOx occlusion amount per unit time.But,AboveCalculated as a function of the storage rate, which is the ratio between the maximum storage amount of the NOx storage catalyst and the current storage amountIsThus, the NOx occlusion amount per unit time, and therefore the NOx processable amount can be calculated with high accuracy, and the purge timing can be determined accurately.
[0052]
  further,Claim 6According to the invention described inAboveMaximum storage amount of NOx storage catalystBut saidNOx storage catalyst temperature andAboveSince it is calculated as a function of the NOx flow rate per unit time flowing into the NOx storage catalyst, the maximum storage amount can be calculated accurately, and accordingly the NOx processable amount can be calculated accurately, and the purge timing can be calculated accurately. Can be determined.
[0053]
  Furthermore, in the exhaust gas purification method for an internal combustion engine of the present invention,Claim 7According to the invention described above, the NOx storage catalyst is provided in the exhaust passage of the internal combustion engine, and the NOx stored by the NOx storage catalyst is released and reduced by lowering the oxygen concentration of the exhaust gas to reduce the NOx storage catalyst. In the purifying control, the NOx flow rate per unit time flowing in the exhaust passageAnd a unit time given as a function of the NOx occlusion amount per unit time given as a function of the NOx occlusion rate per unit time in the NOx occlusion catalyst, the temperature of the NOx occlusion catalyst, and the amount of reducing gas. The NOx reduction amount per unit time is estimated and calculated from the NOx reduction amount per unit and the NOx decomposition amount per unit time given as a function of the temperature of the NOx storage catalyst,Comparing both, the NOx flow rate per unit time isMore than the amount of NOx that can be processed per unit timeWhen it ’s bigAboveWhile reducing the oxygen concentration of the exhaust gas to release and reduce NOx, the per unit timeNOx storage amountIs calculated as a function of the storage rate, which is the ratio between the maximum storage amount of the NOx storage catalyst and the current storage amount, so that a more appropriate purge timing can be determined, and the exhaust gas Purification and improvement of fuel consumption by securing lean operation time.
[0056]
  further,Claim 8According to the invention described inAbovePer unit timeThe NOx processable amount isNOx storage catalystAboveGiven as dimensionless number for storage rateIt has been, With this dimensionless numberAboveFrom the NOx flow rate per unit timeAboveNOx processable amount per unit timeButCalculationIsAs a result, the NOx processable amount can be calculated quickly and easily.
[0057]
  Furthermore,Claim 9According to the invention described above, an upper limit value and a lower limit value are set for the NOx flow rate per unit time.Has been,AboveNOx flow rate per unit timeAboveWhen the upper limit or lower limit is exceededAboveThe NOx processable amount per unit time is estimated from the upper limit value or lower limit value and the dimensionless number.Be doneThus, the NOx processable amount can be calculated with high accuracy, and the purge timing can be accurately determined.
[Brief description of the drawings]
1 is a system configuration diagram of an internal combustion engine in an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to Embodiment 1 of the present invention;
FIG. 2 is a schematic functional configuration diagram of control means of the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a flowchart illustrating the operation of the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a flowchart illustrating the operation of the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a flowchart illustrating the operation of the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a characteristic explanatory diagram illustrating the function of the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a characteristic explanatory diagram illustrating the function of the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a flowchart illustrating the operation of the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a characteristic explanatory diagram illustrating the function of the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a flowchart illustrating the operation of an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 11 is a characteristic explanatory diagram illustrating the function of the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 12 is an explanatory diagram of a conventional exhaust gas purifying device for an internal combustion engine.
[Explanation of symbols]
1 internal combustion engine, 2 intake passage, 3 air flow sensor,
4 throttle valve, 5 combustion chamber, 6 injector,
7 Spark plug, 8 piston, 9 connecting rod,
10 crankshaft, 11 crank angle sensor, 12 exhaust passage,
13 air-fuel ratio sensor, 14 three-way catalyst, 15 exhaust temperature sensor,
16 NOx storage catalyst, 17 control means, 18 signal processing means,
19 NOx flow rate estimation calculation means, 20 NOx occlusion amount estimation calculation means,
21 NOx reduction amount estimation calculation means, 22 NOx decomposition amount estimation calculation means,
23 NOx processable amount estimation calculation means, 24 comparison determination means,
25 Storage means.

Claims (9)

内燃機関の排気通路に設けられたNOx吸蔵触媒、前記内燃機関の負荷や回転速度などの運転条件をパラメータとして前記排気通路に流れる単位時間当たりのNOx流量を推定演算するNOx流量推定演算手段、前記NOx吸蔵触媒が吸蔵するNOx吸蔵量を前記内燃機関の前記運転条件をパラメータとして推定演算するNOx吸蔵量推定演算手段、前記NOx吸蔵触媒が担持する貴金属により前記NOxを還元する単位時間当たりのNOx還元量を、前記NOx吸蔵触媒の温度と前記NOx吸蔵触媒に流入する単位時間当たりの還元性ガスの量との関数として推定演算するNOx還元量推定演算手段、前記NOx吸蔵触媒が担持する貴金属により前記NOxを分解する単位時間当たりのNOx分解量を、前記NOx吸蔵触媒の温度の関数として推定演算するNOx分解量推定演算手段、前記NOx吸蔵量推定演算手段の演算するNOx吸蔵量と前記NOx還元量推定演算手段の演算するNOx還元量と前記NOx分解量推定演算手段の演算するNOx分解量とから単位時間当たりのNOx処理可能量を推定演算するNOx処理可能量推定演算手段、前記NOx流量推定演算手段の出力する前記単位時間当たりのNOx流量の推定値と前記NOx処理可能量推定演算手段が出力する前記単位時間当たりのNOx処理可能量の推定値とを比較してNOxパージのタイミングを判定する比較判定手段を備え、前記比較手段が前記単位時間当たりのNOx流量が前記単位時間当たりのNOx処理可能量を越えたと判定したとき、前記内燃機関の運転をNOxパージに切り替えることを特徴とする内燃機関の排気ガス浄化装置。A NOx occlusion catalyst provided in an exhaust passage of the internal combustion engine, NOx flow rate estimation calculation means for estimating and calculating a NOx flow rate per unit time flowing in the exhaust passage using operating conditions such as load and rotation speed of the internal combustion engine as parameters, NOx occlusion amount estimation calculation means for estimating and calculating the NOx occlusion amount occluded by the NOx occlusion catalyst using the operating condition of the internal combustion engine as a parameter , NOx reduction per unit time for reducing the NOx by the noble metal carried by the NOx occlusion catalyst NOx reduction amount estimation calculation means for estimating and calculating the amount as a function of the temperature of the NOx storage catalyst and the amount of reducing gas flowing into the NOx storage catalyst per unit time, and the noble metal carried by the NOx storage catalyst the NOx decomposition per unit decomposes time NOx, and a function of the temperature of the NOx storage catalyst NOx decomposition amount estimating calculation means for estimating Te, NOx which calculates the NOx reduction amount and the NOx decomposition amount estimating means for calculating the NOx occlusion amount and the NOx reduction amount estimating means for calculating the NOx occlusion amount estimation calculation means NOx processable amount estimation calculation means for estimating and calculating the NOx processable amount per unit time from the decomposition amount, the estimated value of NOx flow rate per unit time output from the NOx flow rate estimation calculation means and the NOx processable amount estimation Comparing and determining means for determining the NOx purge timing by comparing with the estimated value of the NOx processable amount per unit time output by the calculating means, wherein the comparing means determines the NOx flow rate per unit time as the unit time. when it is determined that exceeds the NOx processable per, characterized by switching the operation of the internal combustion engine to the NOx purging Exhaust gas purification system of an internal combustion engine to be. 前記NOx処理可能量推定演算手段が、単位時間当たりの前記NOx吸蔵量と単位時間当たりの前記NOx還元量と単位時間当たりの前記NOx分解量との総和から単位時間当たりのNOx処理可能量を演算することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の排気ガス浄化装置。  The NOx processable amount estimation calculation means calculates the NOx processable amount per unit time from the sum of the NOx occlusion amount per unit time, the NOx reduction amount per unit time, and the NOx decomposition amount per unit time. The exhaust gas purifying device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the exhaust gas purifying device is an internal combustion engine. 前記NOx吸蔵量推定演算手段が、前記NOx吸蔵触媒の最大吸蔵量と現時点における吸蔵量との比である吸蔵率の関数として単位時間当たりのNOx吸蔵量を演算することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の内燃機関の排気ガス浄化装置。The NOx occlusion amount estimation calculating means calculates the NOx occlusion amount per unit time as a function of an occlusion rate that is a ratio between the maximum occlusion amount of the NOx occlusion catalyst and the current occlusion amount. Or the exhaust-gas purification apparatus of the internal combustion engine of Claim 2. 前記NOx吸蔵量推定演算手段が推定演算する現時点での吸蔵量は、前記単位時間当たりのNOx流量と前記単位時間当たりのNOx吸蔵量とを比較し、前記単位時間当たりのNOx流量が前記単位時間当たりのNOx吸蔵量よりも大のときには前記単位時間当たりのNOx吸蔵量を積算し、前記単位時間当たりのNOx流量が前記単位時間当たりのNOx吸蔵量以下のときには単位時間当たりのNOx流量を積算したものであることを特徴とする請求項3に記載の内燃機関の排気ガス浄化装置。The storage amount at the present time the NOx occlusion amount estimating arithmetic unit for estimating calculation compares the NOx occlusion amount per NOx flow rate and the unit time per unit time, flow rate of NOx per unit time is the unit time the NOx storage amount per when large integrates the NOx absorption amount per unit time, flow rate of NOx per unit time is when: NOx storage amount per unit time is obtained by integrating the NOx flow rate per unit time The exhaust gas purifying device for an internal combustion engine according to claim 3, wherein the exhaust gas purifying device is an internal combustion engine. 前記単位時間当たりのNOx吸蔵量が、前記NOx吸蔵触媒の最大吸蔵量と現時点における吸蔵量との比である吸蔵率の関数として演算されることを特徴とする請求項2または請求項4に記載の内燃機関の排気ガス浄化装置。  The NOx occlusion amount per unit time is calculated as a function of an occlusion rate that is a ratio between the maximum occlusion amount of the NOx occlusion catalyst and the current occlusion amount. Exhaust gas purification device for internal combustion engine. 前記NOx吸蔵触媒の最大吸蔵量が、前記NOx吸蔵触媒の温度と前記NOx吸蔵触媒に流入する単位時間当たりのNOx流量との関数として演算されることを特徴とする請求項3または請求項5に記載の内燃機関の排気ガス浄化装置。  6. The maximum storage amount of the NOx storage catalyst is calculated as a function of the temperature of the NOx storage catalyst and the NOx flow rate per unit time flowing into the NOx storage catalyst. An exhaust gas purification device for an internal combustion engine as described. 内燃機関の排気通路にNOx吸蔵触媒が設けられ、排気ガスの酸素濃度を低下させることにより前記NOx吸蔵触媒が吸蔵したNOxを放出および還元して前記NOx吸蔵触媒の浄化制御を行うものにおいて、前記排気通路に流れる単位時間当たりのNOx流量を推定演算すると共に、前記NOx吸蔵触媒における単位時間当たりNOx吸蔵率の関数として与えられる単位時間当たりのNOx吸蔵量と前記NOx吸蔵触媒の温度と還元性ガスの量との関数として与えられる単位時間当たりのNOx還元量と前記NOx吸蔵触媒の温度に対する関数として与えられる単位時間当たりのNOx分解量とから単位時間当たりのNOx処理可能量を推定演算し、両者を比較して前記単位時間当たりのNOx流量が前記単位時間当たりのNOx処理可能量よりも大のときに前記排気ガスの酸素濃度を低下させてNOxを放出還元させると共に、前記単位時間当たりのNOx吸蔵量が、前記NOx吸蔵触媒の最大吸蔵量と現時点での吸蔵量との比である吸蔵率の関数として演算されることを特徴とする内燃機関の排気ガス浄化法。A NOx storage catalyst is provided in the exhaust passage of the internal combustion engine, and the NOx storage catalyst releases and reduces the NOx stored by reducing the oxygen concentration of the exhaust gas, thereby performing purification control of the NOx storage catalyst. The NOx flow rate per unit time flowing in the exhaust passage is estimated and calculated, the NOx occlusion amount per unit time given as a function of the NOx occlusion rate per unit time in the NOx occlusion catalyst, the temperature of the NOx occlusion catalyst, and the reducing gas A NOx treatable amount per unit time is estimated from a NOx reduction amount per unit time given as a function of the amount of NOx and a NOx decomposition amount per unit time given as a function of the temperature of the NOx storage catalyst, comparing the NOx flow rate per unit time can NOx processing per unit time The ratio of together to reduce the oxygen concentration in the exhaust gas when a large emission reducing NOx, NOx storage amount per unit time is, the maximum storage amount and storage amount at the current time of the NOx storage catalyst than An exhaust gas purification method for an internal combustion engine, which is calculated as a function of the storage rate. 前記単位時間当たりのNOx処理可能量が、前記NOx吸蔵触媒の前記吸蔵率に対する無次元化数として与えられており、この無次元化数と前記単位時間当たりのNOx流量とから前記単位時間当たりのNOx処理可能量が演算されることを特徴とする請求項7に記載の内燃機関の排気ガス浄化法。The NOx treatable amount per unit time is given as a dimensionless number with respect to the NOx storage rate of the NOx storage catalyst. From this dimensionless number and the NOx flow rate per unit time, the amount per unit time is obtained. The exhaust gas purification method for an internal combustion engine according to claim 7 , wherein a NOx processable amount is calculated. 前記単位時間当たりのNOx流量に上限値と下限値とが設定されており、前記単位時間当たりのNOx流量が前記上限値もしくは下限値を越えている場合には前記上限値もしくは下限値と前記無次元化数とから前記単位時間当たりのNOx処理可能量が推定演算されることを特徴とする請求項8に記載の内燃機関の排気ガス浄化法。Is set an upper limit value and the lower limit to the NOx flow rate per unit time, when the NOx flow rate per unit time exceeds the upper limit or the lower limit Mu said said upper limit value or lower limit value The exhaust gas purification method for an internal combustion engine according to claim 8 , wherein the NOx processable amount per unit time is estimated and calculated from the number of dimensions.
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