JP4178797B2 - Exhaust gas purification device for internal combustion engine - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の排気ガス浄化装置に関し、好適には、ディーゼルエンジンの排気通路中の触媒のSOx被毒を抑制する排気浄化装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
希薄燃焼可能な車両用の内燃機関より排出される排気ガスからNOxを浄化する技術として、吸蔵還元型NOx触媒を用いた排気浄化装置がある。
【0003】
この吸蔵還元型NOx触媒は、希薄燃焼可能な内燃機関の排気通路に配置される。そして、リーン空燃比(即ち、酸素過剰雰囲気下)の排気ガスが流れたときには、排気ガス中のNOxは触媒に吸蔵される。そして、ストイキ(理論空燃比)あるいはリッチ空燃比(即ち、酸素希薄雰囲気下)の排気ガスが流れたときに、触媒に吸蔵されていたNOxはNO2として放出される。そしてさらに、排気ガス中のHCやCOなどの還元成分によってN2に還元される。現在このようなNOxを浄化する技術が開発されている。
【0004】
ところで、内燃機関の燃料には、一般的に硫黄分が含まれているため、内燃機関で燃料を燃焼すると、燃料中の硫黄分が燃焼してSO2やSO3などの硫黄酸化物(SOx)が発生する。吸蔵還元型NOx触媒は、NOxの吸蔵作用と同じメカニズムで排気ガス中のSOxが吸蔵される。そのため、内燃機関の排気通路にNOx触媒を配置した場合、このNOx触媒にはNOxのみならずSOxも吸蔵される。
【0005】
そして、吸蔵還元型NOx触媒に吸蔵されたSOxは、時間経過とともに安定な硫酸塩を形成する。そのため、NOx触媒からNOxの放出、還元を行う場合と同じ条件においては、分解あるいは放出されにくく、NOx触媒内に蓄積され易い傾向がある。その結果、吸蔵還元型NOx触媒内のSOx蓄積量が増大すると、触媒のNOx吸蔵容量が減少して排気ガス中のNOxの除去を十分に行うことができなくなり、NOx浄化効率が低下する。これが所謂S被毒である。
【0006】
したがって、吸蔵還元型NOx触媒の排気浄化能力を長期に亘って高く維持するためには、触媒に吸蔵されるSOxを分解して触媒から放出させ、S被毒から回復させる必要がある。
【0007】
そこで、特開平6-272541号公報等には、S被毒を回復するため、NOx触媒を通常の再生操作時より高い温度(例えば600度C以上)に昇温し、かつ排気ガスの空燃比をリッチにしてS被毒回復処理を定期的に行う技術が開示されている。
【0008】
上記公報に開示された処理技術では、NOx触媒に流入する排気の空燃比がリーンのときにNOx を吸蔵し、排気ガスの酸素濃度が低下したときに吸蔵したNOx を放出するようなNOx触媒を、内燃機関の排気通路に配置する。そして排気中のNOx を吸蔵させ、その後NOx触媒に流入する排気空燃比をリッチにして、NOx触媒から吸蔵したNOx を放出させる。
【0009】
さらに、NOx触媒と、排気中の微粒子を捕集するパティキュレートフィルタとを相互に熱伝達可能な位置に配置する。そして、NOx触媒に流入する排気の空燃比をリッチにして、NOx の放出と還元浄化を行う。その後、パティキュレートフィルタに捕集されたパティキュレートを燃焼させ、このパティキュレート燃焼操作終了後に再度NOx触媒に流入する排気の空燃比をリッチにして、NOx触媒のS被毒を回復する。
【0010】
しかしながら、排気触媒のS被毒の原因は、燃料中の硫黄分以外にも考えられる。その主なものとして、エンジンオイル(潤滑油)に起因するブローバイガスがある。
【0011】
ブローバイガスは、燃焼室内の燃焼ガスが、燃焼の圧力によりピストンリングとシリンダ壁の隙間より漏れ、クランクケースに流れ込むものである。そのため、ブローバイガスは、クランクケース内の汚濁、オイルの劣化を防ぐため浄化する必要がある。
【0012】
そこで、ブローバイガス浄化装置としては、特開平10-103039号公報に開示されているように、ブローバイガス中のオイル分をフィルタで捕集し、光触媒の分解作用により水と二酸化酸素に分解することにより、オイル分を浄化し、大気へ排出する技術が開発されている。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ブローバイガスは、クランクケース内の潤滑油中の硫黄分などを含んでいる。そのため、ブローバイガスは吸気系に循環されたのち燃焼室を経て排気通路へと流入し、排気触媒をS被毒する。排気触媒のS被毒を回復させる処理としては、従来のような排気通路の硫黄分の浄化のみが問題となるわけではなく、ブローバイガス中の硫黄分の浄化もまた問題となる。
【0014】
本発明は、このような従来技術の問題に鑑みてなされたものであり、本発明が解決しようとする課題は、ブローバイガス中の硫黄分をトラップすることにより、排気通路中の触媒のS被毒を抑制する内燃機関の排気浄化装置を提供することである。
【0015】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために、以下の手段を採用した。本発明に係る内燃機関としては、ディーゼルエンジンやガソリンエンジン等を例示することができる。
【0016】
その内燃機関のブローバイガスをクランクケースから吸気系に再循環させるブローバイガス通路に、ブローバイガス中の硫黄分をトラップするSOxトラップ剤を備え、ブローバイガス中のSOxを予め除去して、吸気系に再循環させることで、排気触媒のS被毒を抑制できる。
【0017】
このSOxトラップ剤は、例えばアルミナやチタンあるいはジルコニア等の金属酸化物がコーティングされた焼結メタルからなる担体上に、銅(Cu)、鉄(Fe)、マンガン(Mn)、ニッケル(Ni)、のような遷移金属や、ナトリウム(Na)、カリウム(K)、リチウム(Li)、バリウム(Ba)のようなアルカリまたはアルカリ土類金属等から選ばれた少なくとも1つとを担持して構成される。更に、担体上には、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)等の金属を担持することにより、SOxは、硫酸イオンの形でトラップされやすくなる。
【0018】
排気触媒としては、酸化能を有する触媒として、酸化触媒やNOx触媒を例示することができ、NOx触媒として、選択還元型NOx触媒や吸蔵還元型NOx触媒を例示することができる。選択還元型NOx触媒には、ゼオライトにCu等の遷移金属をイオン交換して担持した触媒、ゼオライトまたはアルミナに貴金属を担持した触媒、等が含まれる。吸蔵還元型NOx触媒とは、例えばアルミナを担体とし、この担体上に例えばカリウム(K)、ナトリウム(Na)、リチウム(Li)、セシウム(Cs)のようなアルカリ金属、バリウム(Ba)、カルシウム(Ca)のようなアルカリ土類、ランタン(La)、イットリウム(Y)のような希土類から選ばれた少なくとも一つと、白金(Pt)のような貴金属とが担持されて構成された触媒である。この吸蔵還元型NOx触媒は、流入する排気ガスの空燃比がリーンのときはNOxを吸蔵(吸収・吸着)し、流入する排気ガスの酸素濃度が低下すると吸蔵したNOxを放出する。
【0019】
上記SOxトラップ剤のS被毒回復処理(トラップしたSOxを放出する)を行うために、SOxトラップ剤を加熱する加熱手段を備えた構成とすることもできる。この加熱手段としては、焼結メタルからなるフィルタ担体の一部あるいは全体を、通電すると発熱する電気発熱体で構成してもよいし、触媒の担持されていない焼結メタル部に電気発熱体を埋め込んで一体化した構成にしてもよい。
【0020】
また、SOxトラップ剤にトラップしたSOxを所定時期に放出することで、排気系のNOx触媒の再被毒を抑制することができる。
【0021】
所定時期とは、放出した硫黄分が排気通路に流入して、排気系のNOx触媒を再被毒しない時期である。つまり、排気ガスの空燃比が理論空燃比又はその近傍であるストイキ、あるいは理論空燃比より過濃であるリッチなときである。
【0022】
さらに、S被毒回復処理が完了した直後においては、SOxトラップ剤の温度が極めて高いため、吸蔵性能が低くなる。そこで、SOxトラップ剤のS被毒回復処理が完了した後は、SOxトラップ剤を吸蔵性能の高い温度まで素早く冷却するために、冷却手段を備えた構造とすることもできる。
【0023】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面を参照にして説明する。尚、以下に記載する実施の形態は、本発明に係る排気浄化装置を内燃機関として車両用ディーゼルエンジン1に適用した態様である。
【0024】
図1に示すように、ディーゼルエンジン1は、吸気通路2、ブローバイガス通路3、排気通路4、ピストン・クランク機構5、弁機構6を有しており、ピストン5により空気を断熱圧縮し、その中に重油又は軽油の燃料を噴射することで点火、燃焼させるものである。
【0025】
このエンジンの燃焼過程において、ピストンリングとシリンダブロック7の隙間より漏れたガスがブローバイガス9である。このブローバイガス9は、ブローバイガス通路3を通って、クランクケース8から吸気系(吸気通路2)へ再循環させられる。このブローバイガス通路3には、硫黄分をトラップ(吸収・吸着)することができるSトラップ11が設置される。
【0026】
このSトラップ11は、図2に示すように、本発明でいうSOxトラップ剤15を有し、SOx トラップ剤15は、焼結メタル14からなるフィルタの表面上に、塩基性物質(ゼオライト、ジロコニア、Li、Naのアルカリ金属など)を担持させることにより、ブローバイガス9中の硫黄分をトラップする。
【0027】
ところで、SOxトラップ剤15の硫黄分トラップ能力には限界があり、所定量の硫黄分をトラップすると飽和し、それ以上トラップすることができなくなり硫黄分をそのまま通過させてしまう。そこで、SOxトラップ剤15の硫黄分トラップ能力が飽和する前に、所定のタイミングで硫黄分を放出するため、SOxトラップ剤15を昇温する必要がある。
【0028】
そのため、Sトラップ11の焼結メタル担体14はヒータ機能を備えており、電流を流すと発熱し、SOxトラップ剤15を加熱する。つまり、このSトラップ11は加熱手段が一体化されていてもよい。Sトラップ11の焼結メタル担体14はヒータリレー22に電気的に接続されており、このヒータリレー22は電子制御ユニット(ECU21)からの指令信号によってON/OFF制御され、これにより焼結メタル14からなるヒータがON/OFF制御される。
【0029】
また、SOxトラップ剤15の触媒床温度を測定するため、入ガス温センサ23および出ガス温センサ24をブローバイガス通路3に取り付ける。この入ガス温センサ23と出ガス温センサ24は、Sトラップ11の入口近傍と出口近傍に配置される。そして、Sトラップ11に流入する排気ガスの温度、あるいはSトラップ11から流出する排気ガスの温度に対応した出力信号をECU21に出力する。これら入ガス温センサ23と出ガス温センサ24の出力信号に基づいて、ECU21はSOxトラップ剤15の触媒床温度を演算する。
【0030】
あるいは、Sトラップ11の入口近傍に、入ガス温センサ23のみを取り付けてもよい。そして、Sトラップ11に流入するブローバイガス9の温度に対応した出力信号をECU21に出力する。これは、この入ガス温センサ23で検出されるブローバイガス温度は、SOxトラップ剤15の触媒床温度にほぼ等しく、SOxトラップ剤15の触媒床温度の代用とすることもできるからである。
【0031】
S被毒回復処理が完了した直後においては、SOxトラップ剤15の触媒床温度が極めて高いため、トラップ性能が低くなる。そこで、S被毒回復処理制御が終了した後、つまり、Sトラップ11の通電をOFFにした後、SOxトラップ剤15の触媒床温度をトラップ性能の高い温度まで素早く冷却する冷却手段を備える。冷却手段は、空冷式であってもよいし、水冷式であってもよい。
【0032】
本実施形態において、排気触媒12は、ディーゼルエンジン1の排気ガスに含まれる粒子状物質(PM)、NOx、SOx、HC、COを一つの触媒で同時に低減することができるDPNR触媒12とする。DPNR触媒12は、多孔質セラミック構造体からなるパティキュレートフィルタに吸蔵還元型NOx触媒を担持したものである。
【0033】
還元剤供給装置13は、パティキュレートフィルタの上流側の排気通路4に還元剤を供給して、NOx触媒に流入する排気の空燃比をリッチにする。
【0034】
本実施形態ではディーゼルエンジン1に適用しているため、還元剤としてディーゼルエンジン1の燃料が使用される。また、この還元剤供給装置13は、機関燃料系統から供給された燃料を排気通路4内に霧状に噴射するノズルを備える。
【0035】
パティキュレートフィルタと還元剤供給装置13との間の排気通路4には、排気温センサ25が配置される。この排気温センサ25からの検出信号は、電子制御ユニット(ECU21)に入力される。このECU21は、CPU(中央演算装置)、RAM(ランダムアクセスメモリ)、ROM(リードオンリーメモリ)、入出力ポートを双方向バスで接続した公知の形式のディジタルコンピュータからなる。そして、燃料噴射量制御等のエンジンの基本制御を実行するほかに、Sトラップ11の回復処理、吸蔵還元型NOx触媒の再生、パティキュレートの燃焼、吸蔵還元型NOx触媒のS被毒回復処理等の制御も実行する。
【0036】
また図示しないが、排気通路4を開閉する排気絞り弁、およびこの絞り弁を開閉駆動するアクチュエータが、排気通路4に配置される。この吸気絞り弁は、通常時は全開とされており、吸蔵還元型NOx触媒の再生を行う際に閉弁され、内燃機関の吸入空気量を絞りDPNR触媒12に流入する排気流量を低減する。これにより、排気中の酸素を消費するので、DPNR触媒12雰囲気の酸素濃度を低下させるために必要な還元剤の量は低減される。アクチュエータは吸気絞り弁を駆動するソレノイド、あるいは負圧アクチュエータ等の適宜な形式のものであればよい。
【0037】
本実施形態では、ディーゼルエンジン1を適用しているため、通常時の排気の空燃比はリーンであり、DPNR触媒12は排気中のNOx を吸蔵する。また、還元剤が、還元剤供給装置13からパティキュレートフィルタの上流側の排気通路4に供給されて、流入排気の空燃比がリッチになると、DPNR触媒12は吸蔵したNOx を放出する。
【0038】
ここで、NOx吸放出作用について、図3を参照して説明する。この吸放出作用の詳細なメカニズムについては明らかでない部分もあるが、以下に示されるようなメカニズムで行われていると考えられる。本実施形態では、白金PtおよびバリウムBaを担持させた場合を例にとって説明するが、その他の貴金属、アルカリ金属、アルカリ土類、希土類を用いても同様なメカニズムとなる。
【0039】
DPNR触媒12に流入する排気ガスが、かなりリーンになると排気ガス中の酸素濃度が大幅に増大する。そして、図3(A)に示されるように、これら酸素O2 はO2ーまたはO2ーの形で白金Ptの表面に付着する。一方では、排気ガス中のNOは白金Ptの表面上でO2ーまたはO2ーと反応し、NO2 となる(2NO+O2 →2NO2 )。次いで生成されたNO2 の一部は、白金Pt上で更に酸化されつつDPNR触媒12内に吸蔵されて、酸化バリウムBaOと結合する。そして、図3(A)に示されるように、硝酸イオンNO3ーの形でDPNR触媒12内に拡散する。このようにして、NOx がDPNR触媒12内に吸蔵される。
【0040】
DPNR触媒12に流入する排気ガス中の酸素濃度が高い限り、白金Ptの表面でNO2 が生成される。そして、DPNR触媒12のNOx 吸蔵能力が飽和しない限り、NO2 はDPNR触媒12内に吸蔵されて、硝酸イオンNO3ーが生成される。
【0041】
これに対して、DPNR触媒12に流入する排気ガス中の酸素濃度が低下してNO2 の生成量が低下した場合、反応が逆方向(NO3ー→NO2 )に進む。こうして、DPNR触媒12内の硝酸イオンNO3ーがNO2 の形でDPNR触媒12から放出される。すなわち、DPNR触媒12に流入する排気ガス中の酸素濃度が低下すると、DPNR触媒12からNOx が放出されることになる。流入する排気ガスのリーンの度合いが低くなれば、排気ガス中の酸素濃度は低下する。従って、DPNR触媒12に流入する排気ガスのリーンの度合いを低くすれば、DPNR触媒12からNOx が放出されることになる。
【0042】
一方、このときDPNR触媒12に流入する排気ガスの空燃比をリッチにすると、HC,COは白金Pt上の酸素O2ーまたはO2ーと反応して酸化される。また、排気ガスの空燃比をリッチにすると、排気ガス中の酸素濃度が極度に低下するために、DPNR触媒12からNO2 が放出される。このNO2 は、図3(B)に示されるように、未燃焼のHC,COと反応して還元浄化される。このようにして、白金Ptの表面上にNO2 が存在しなくなると、DPNR触媒12から次々とNO2 が放出される。従って、DPNR触媒12に流入する排気ガスの空燃比をリッチにすると、短時間でNOxがDPNR触媒12から放出されて、還元浄化される。
【0043】
尚、ここでいうDPNR触媒12に流入する排気ガスの空燃比とは、DPNR触媒12上流側の排気通路4と燃焼室または吸気通路2に、供給された空気と燃料との比率をいう。従って、排気通路4に空気や還元剤が供給されていないときには、排気空燃比は運転空燃比(燃焼室内の燃焼空燃比)に等しくなる。また、本発明に使用される還元剤としては、排気中で炭化水素や一酸化炭素等の還元成分を発生するものであれば良い。つまり、水素、一酸化炭素等の気体、プロパン、プロピレン、ブタン等の液体又は気体の炭化水素、ガソリン、軽油、灯油等の液体燃料等が使用できる。本実施形態では、貯蔵、補給等の際の煩雑さを避けるため前述のようにディーゼルエンジン1の燃料である軽油を還元剤として使用する。
【0044】
次に、DPNR触媒12のS被毒のメカニズムについて説明する。DPNR触媒12に流入する排気ガス中にSOx 成分が含まれている場合、DPNR触媒12は上述のNOx の吸蔵と同じメカニズムで排気中のSOx を吸蔵する。すなわち、DPNR触媒12に流入する排気の空燃比がリーンのとき、排気中のSOx (例えばSO2 )は白金Pt上で酸化されてSO3ー、SO4ーとなる。そして、酸化バリウムBaOと結合して、BaSO4 を生成する。BaSO4 は比較的安定であり、また、結晶が粗大化しやすいため、一旦生成されると分解、放出されにくい。このため、DPNR触媒12中のBaSO4 の生成量が増大すると、NOx の吸蔵に関与できるBaOの量が減少してしまうので、NOx の吸蔵能力が低下する。このS被毒を回復するためには、DPNR触媒12中に生成されたBaSO4 を高温で分解するとともに、これにより生成されたSO3ー、SO4ーの硫酸イオンをリッチ雰囲気下で還元し、気体状のSO2 に転換して、DPNR触媒12から放出させる必要がある。
【0045】
従って、SOx 被毒を回復するためには、DPNR触媒12を高温かつリッチ雰囲気の状態にすることが必要である。
【0046】
ここで、排気触媒のS被毒回復処理について説明する。S被毒回復処理は、排気触媒に流入する排気ガスの空燃比をリッチにすることができれば、その構成は特に限定されるものではない。本実施形態では、排気触媒12としてDPNR触媒12を利用しているので、排気通路4中に吸蔵還元型NOx触媒を担持したパティキュレートフィルタを配置し、パティキュレートフィルタに捕集された粒子状物質(PM:Particulate Matter)の燃焼後、絞り弁が閉弁され、還元供給装置からパティキュレートフィルタに還元剤が供給される。そして、粒子状物質燃焼時に発生する熱により、吸蔵還元型NOx触媒は高温になっているため、吸蔵還元型NOx触媒は高温且つリッチ雰囲気下におかれる。このようにして、S被毒を速やかに回復する。
【0047】
尚、パティキュレートフィルタは、多孔質セラミックで形成される。パティキュレートフィルタ内には、上流側に栓が施された第1通路と下流側に栓が施された第2通路とが交互に配置され、ハニカム状をなしている。排気ガスが上流側から下流側に向かって流れると、排気ガスは第2通路から多孔質セラミックの流路壁面を通過して第1通路に流入し、下流側に流れる。このとき、排気ガス中の粒子状物質は多孔質セラミックによって捕集されるため、粒子状物質の大気への放出は防止される。
【0048】
次に図4および図5を参照にして、本実施形態の制御システムについて説明する。図4はSトラップのS被毒回復処理の制御ルーチンを示すフローチャートである。本ルーチンはECU21により一定時間毎の割込みによって実行される。
【0049】
まず、ステップ110で排気触媒12である吸蔵還元型NOx触媒のS被毒回復処理制御を開始するか否かを判断する。吸蔵還元型NOx触媒のS被毒回復処理制御の開始条件は、例えば、減速時であり、NOx触媒が活性化温度以上であり、かつ前回再生を実行してから所定時間以上経過していること等である。
【0050】
吸蔵還元型NOx触媒のS被毒回復処理制御を開始すべきでないと判断した場合、メインプログラムに戻る。
【0051】
一方、ステップ110において、排気触媒12である吸蔵還元型NOx触媒のS被毒回復処理制御を開始すると判断した場合、ステップ120に進み、SトラップのS被毒回復処理制御を開始する。吸蔵還元型NOx触媒のS被毒回復処理時に、SトラップのS被毒回復処理を実行することにより、吸蔵還元型NOx触媒のS再被毒が抑制される。
【0052】
次にステップ130において、エンジン出ガスから放出される硫黄分がNOx触媒に吸蔵されない条件が成立しているか否かを判断する。このステップでは、S被毒を回復するために必要な条件、つまり吸蔵還元型NOx触媒が高温かつリッチ雰囲気の状態であるか否かを判断する。本実施形態では、この条件をNOx触媒の床温が600℃以上であり、且つ吸入排気ガスの空燃比が14.5以下とする。
【0053】
この条件を満した場合、つまり、吸蔵還元型NOx触媒が高温かつリッチ雰囲気の状態であると判断した場合、ステップ140に進む。そして、ブローバイガス通路3に配置されたSトラップ11に通電を行い、Sトラップ11中のSOxトラップ剤15を加熱する。そして、SOxトラップ剤15の温度を600℃から650℃になるように、電力を制御する。
【0054】
一方、上記条件が満たされなかった場合、つまり、吸蔵還元型NOx触媒が高温かつリッチ雰囲気の状態ではないと判断した場合、メインプログラムに戻る。
【0055】
次にステップ150に進み、Sトラップ11の被毒回復処理制御を終了するか否かを判断する。
【0056】
この条件を満した場合、ステップ160に進み、Sトラップ11の通電をOFFにして、SOxトラップ剤15の加熱を終了する。そして、メインプログラムに戻る。
【0057】
一方、この条件が満たされなかった場合、ステップ170に進む。そして、Sトラップ11に通電を行い、SOxトラップ剤15を加熱した時間が所定時間以上であるか否かを判断する。つまり、SOxトラップ剤15に吸蔵された硫黄分が、SOxトラップ剤15から放出されたか否かを判断する。
【0058】
この条件を満たした場合、ステップ160に進み、Sトラップ11の通電をOFFにして、SOxトラップ剤15の加熱を終了する。そして、メインプログラムに戻る。
【0059】
一方、この条件が満たされなかった場合、ステップ130に戻り、エンジン出ガスから放出される硫黄分がNOx触媒に吸蔵されない条件が成立しているか否かを再度判断する。そして、上記ステップを繰り返す。
【0060】
次に図5を参照にしながら、本実施形態の冷却手段の制御について説明する。図5は冷却手段の制御ルーチンを示すフローチャートである。
【0061】
まず、ステップ210で、SトラップのS被毒回復処理制御が終了したか否かを判断する。
【0062】
SトラップのS被毒回復処理が終了した直後は、SOxトラップ剤15の触媒床温度が高く、トラップ性能が低い。そこで、SトラップのS被毒回復処理制御が終了した後、SOxトラップ剤15の触媒床温度をトラップ性能の高い温度まで素早く冷却する。
【0063】
まず、ステップ210において、SトラップのS被毒回復処理制御が終了したか否かが判断される。この条件は、Sトラップ11の通電がOFFになったこととしてもよい。その場合、SトラップのS被毒回復回復処理の制御ルーチンが終了した後、本ルーチンを実行する。
【0064】
SトラップのS被毒回復処理制御は終了していないと判定した場合、メインプログラムに戻る。
【0065】
一方、ステップ210において、SトラップのS被毒回復処理制御が終了したと判断した場合、ステップ220に進み、Sトラップ11の冷却手段の制御を開始する。
【0066】
次にステップ230に進み、Sトラップ11の冷却手段の制御を終了するか否かを判断する。
【0067】
この条件を満した場合、ステップ240に進み、Sトラップ11の冷却手段の制御を終了して、Sトラップ11の冷却を終了する。そして、メインプログラムに戻る。
【0068】
一方、この条件を満たさなかった場合、ステップ250に進む。そして、SOxトラップ剤15を冷却した時間が所定時間以上であるか否かを判断する。つまり、SOxトラップ剤15の触媒床温度がトラップ性能の高い温度まで下がったか否かを判定する。
【0069】
この条件を満たした場合、ステップ240に進み、Sトラップ11の冷却手段の制御を終了して、Sトラップ11(SOxトラップ剤15)の冷却を終了する。そして、メインプログラムに戻る。
【0070】
一方、この条件を満たさなかった場合、ステップ230に戻り、Sトラップ11の冷却手段の制御を終了するか否かを再度判断する。そして、上記ステップを繰り返す。
【0071】
なお、本実施形態によれば、SOxトラップ剤は、ブローバイガス中の硫黄分を捕捉するため、排気触媒に堆積するアッシュを低減できる。さらに、SOxトラップ剤は、ブローバイガス中の硫黄分のみでなく、リン分も捕集できるため、リン被着による触媒の酸化活性の低下を抑制する。
【0072】
【発明の効果】
以上詳述したことから明らかなように、本発明に係る排気浄化装置を備えた内燃機関は、SOxトラップ剤によってブローバイガス中の硫黄分をトラップする。その結果、排気通路中の触媒のS被毒を抑制することができ、S被毒回復処理を行う頻度を大幅に減少できるという優れた効果が奏される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施形態の示す内燃機関の概略構造図。
【図2】Sトラップの拡大図。
【図3】吸蔵還元型NOx触媒のNOx吸放出作用のメカニズムを示す図。
【図4】SトラップのS被毒回復処理の制御ルーチンを示すフローチャート。
【図5】Sトラップの冷却手段の制御ルーチンを示すフローチャート。
【符号の説明】
1…車両用ディーゼルエンジン
2…吸気通路
3…ブローバイガス通路
4…排気通路
5…ピストン・クランク機構
6…弁機構
7…シリンダブロック
8…クランクケース
9…ブローバイガス
11…Sトラップ
12…DPNR触媒
13…還元剤供給装置
14…焼結メタル
15…SOxトラップ剤
21…ECU
22…ヒータリレー
23…入ガス温センサ
24…出ガス温センサ
25…排気温センサ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an exhaust gas purification device for an internal combustion engine, and preferably to an exhaust gas purification device that suppresses SOx poisoning of a catalyst in an exhaust passage of a diesel engine.
[0002]
[Prior art]
As a technology for purifying NOx from exhaust gas exhausted from a lean burnable vehicle internal combustion engine, there is an exhaust purification device using a NOx storage reduction catalyst.
[0003]
This NOx storage reduction catalyst is disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine capable of lean combustion. When exhaust gas having a lean air-fuel ratio (that is, under an oxygen-excess atmosphere) flows, NOx in the exhaust gas is occluded by the catalyst. When exhaust gas having stoichiometric (theoretical air / fuel ratio) or rich air / fuel ratio (that is, in an oxygen lean atmosphere) flows, the NOx stored in the catalyst is NO. 2 Released as. Furthermore, N is reduced by reducing components such as HC and CO in the exhaust gas. 2 Reduced to Currently, techniques for purifying such NOx have been developed.
[0004]
By the way, since the fuel of the internal combustion engine generally contains a sulfur content, when the fuel is combusted in the internal combustion engine, the sulfur content in the fuel is combusted and SO. 2 Or SO Three Sulfur oxide (SOx) is generated. The NOx storage reduction catalyst stores SOx in exhaust gas by the same mechanism as the NOx storage function. Therefore, when a NOx catalyst is disposed in the exhaust passage of the internal combustion engine, this NOx catalyst stores not only NOx but also SOx.
[0005]
The SOx stored in the NOx storage reduction catalyst forms a stable sulfate with time. For this reason, under the same conditions as when NOx is released and reduced from the NOx catalyst, decomposition or release is difficult, and the NOx catalyst tends to accumulate. As a result, when the amount of SOx accumulated in the NOx storage reduction catalyst increases, the NOx storage capacity of the catalyst decreases, and NOx in the exhaust gas cannot be sufficiently removed, and the NOx purification efficiency decreases. This is so-called S poisoning.
[0006]
Therefore, in order to maintain the exhaust purification capacity of the NOx storage reduction catalyst high for a long period of time, it is necessary to decompose the SOx stored in the catalyst, release it from the catalyst, and recover from the S poison.
[0007]
In view of this, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-725541 and the like disclose that the NOx catalyst is heated to a higher temperature (for example, 600 ° C. or higher) than that during normal regeneration operation and the air-fuel ratio of the exhaust gas is recovered. A technique is disclosed in which S is poisoned and the S poisoning recovery process is periodically performed.
[0008]
In the processing technique disclosed in the above publication, a NOx catalyst that stores NOx when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst is lean and releases NOx stored when the oxygen concentration of the exhaust gas decreases is used. In the exhaust passage of the internal combustion engine. Then, NOx in the exhaust is occluded, and then the exhaust air-fuel ratio flowing into the NOx catalyst is made rich, and the occluded NOx is released from the NOx catalyst.
[0009]
Furthermore, the NOx catalyst and the particulate filter that collects the particulates in the exhaust gas are arranged at positions where heat can be mutually transmitted. Then, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst is made rich to perform NOx release and reduction purification. Thereafter, the particulates collected by the particulate filter are burned, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst again after the particulate combustion operation is made rich, and the NO poisoning of the NOx catalyst is recovered.
[0010]
However, the cause of sulfur poisoning of the exhaust catalyst is considered other than the sulfur content in the fuel. The main thing is blow-by gas resulting from engine oil (lubricating oil).
[0011]
The blow-by gas is such that the combustion gas in the combustion chamber leaks from the gap between the piston ring and the cylinder wall due to the pressure of combustion and flows into the crankcase. Therefore, the blow-by gas needs to be purified to prevent contamination in the crankcase and deterioration of the oil.
[0012]
Therefore, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-103039, the blow-by gas purification device collects the oil content in the blow-by gas with a filter and decomposes it into water and oxygen dioxide by the decomposition action of the photocatalyst. The technology that purifies the oil and discharges it to the atmosphere has been developed.
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
However, the blow-by gas contains a sulfur content in the lubricating oil in the crankcase. Therefore, the blow-by gas is circulated through the intake system, then flows into the exhaust passage through the combustion chamber, and poisons the exhaust catalyst. As a process for recovering the sulfur poisoning of the exhaust catalyst, not only the conventional purification of the sulfur content in the exhaust passage, but also the purification of the sulfur content in the blow-by gas becomes a problem.
[0014]
The present invention has been made in view of such problems of the prior art, and the problem to be solved by the present invention is to trap the sulfur content in the blow-by gas, thereby trapping the S coverage of the catalyst in the exhaust passage. An object of the present invention is to provide an exhaust purification device for an internal combustion engine that suppresses poison.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention employs the following means. Examples of the internal combustion engine according to the present invention include a diesel engine and a gasoline engine.
[0016]
The blow-by gas passage that recirculates the blow-by gas of the internal combustion engine from the crankcase to the intake system is equipped with a SOx trap agent that traps sulfur content in the blow-by gas, and the SOx in the blow-by gas is removed in advance to the intake system By recirculating, S poisoning of the exhaust catalyst can be suppressed.
[0017]
This SOx trapping agent is made of, for example, copper (Cu), iron (Fe), manganese (Mn), nickel (Ni), on a support made of sintered metal coated with a metal oxide such as alumina, titanium or zirconia. And at least one selected from transition metals such as sodium (Na), potassium (K), lithium (Li), and alkali or alkaline earth metals such as barium (Ba). . Furthermore, by supporting a metal such as platinum (Pt), palladium (Pd), rhodium (Rh) on the support, SOx is easily trapped in the form of sulfate ions.
[0018]
As an exhaust catalyst, an oxidation catalyst and a NOx catalyst can be exemplified as a catalyst having oxidation ability, and as a NOx catalyst, a selective reduction type NOx catalyst and an occlusion reduction type NOx catalyst can be exemplified. The selective reduction type NOx catalyst includes a catalyst in which a transition metal such as Cu is supported on zeolite by ion exchange, a catalyst in which a noble metal is supported on zeolite or alumina, and the like. The NOx storage reduction catalyst 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. A catalyst comprising at least one selected from an alkaline earth such as (Ca), a rare earth such as lanthanum (La) and yttrium (Y) and a noble metal such as platinum (Pt). . This NOx storage reduction catalyst stores (absorbs / adsorbs) NOx when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean, and releases the stored NOx when the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas decreases.
[0019]
In order to perform the S poison recovery treatment (release the trapped SOx) of the SOx trapping agent, a heating means for heating the SOx trapping agent may be provided. As this heating means, a part or the whole of the filter carrier made of sintered metal may be constituted by an electric heating element that generates heat when energized, or an electric heating element is placed on a sintered metal part where no catalyst is supported. It may be configured to be embedded and integrated.
[0020]
Further, by releasing SOx trapped in the SOx trapping agent at a predetermined time, re-poisoning of the NOx catalyst in the exhaust system can be suppressed.
[0021]
The predetermined time is a time when the released sulfur component flows into the exhaust passage and the NOx catalyst in the exhaust system is not re-poisoned. That is, it is when the air-fuel ratio of the exhaust gas is stoichiometric at or near the stoichiometric air-fuel ratio, or rich when it is richer than the stoichiometric air-fuel ratio.
[0022]
Furthermore, immediately after the completion of the S poisoning recovery process, the SOx trapping agent temperature is extremely high, so that the occlusion performance is lowered. Thus, after the SO poisoning recovery process of the SOx trapping agent is completed, a structure having a cooling means may be provided in order to quickly cool the SOx trapping agent to a temperature with high occlusion performance.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, embodiment described below is the aspect which applied the exhaust gas purification apparatus which concerns on this invention to the diesel engine 1 for vehicles as an internal combustion engine.
[0024]
As shown in FIG. 1, the diesel engine 1 has an intake passage 2, a blow-by gas passage 3, an exhaust passage 4, a piston / crank mechanism 5, and a valve mechanism 6. It is ignited and burned by injecting heavy oil or light oil fuel.
[0025]
In this engine combustion process, the gas leaked from the gap between the piston ring and the cylinder block 7 is blow-by gas 9. The blowby gas 9 is recirculated from the crankcase 8 to the intake system (intake passage 2) through the blowby gas passage 3. The blow-by gas passage 3 is provided with an S trap 11 capable of trapping (absorbing / adsorbing) sulfur.
[0026]
As shown in FIG. 2, the S trap 11 has a SOx trap agent 15 referred to in the present invention. The SOx trap agent 15 is formed on a surface of a filter made of sintered metal 14 with a basic substance (zeolite, zirconia). , Li, Na alkali metal, etc.) are supported to trap the sulfur content in the blow-by gas 9.
[0027]
By the way, there is a limit to the sulfur trapping ability of the SOx trapping agent 15, and when a predetermined amount of sulfur is trapped, it is saturated and cannot be trapped any further and the sulfur is passed as it is. Therefore, it is necessary to raise the temperature of the SOx trap agent 15 in order to release the sulfur component at a predetermined timing before the sulfur trap capability of the SOx trap agent 15 is saturated.
[0028]
Therefore, the sintered metal carrier 14 of the S trap 11 has a heater function, and generates heat when an electric current is passed to heat the SOx trap agent 15. That is, the S trap 11 may be integrated with heating means. The sintered metal carrier 14 of the S trap 11 is electrically connected to a heater relay 22, and this heater relay 22 is ON / OFF controlled by a command signal from an electronic control unit (ECU 21). The heater consisting of is controlled ON / OFF.
[0029]
Further, an inlet gas temperature sensor 23 and an outlet gas temperature sensor 24 are attached to the blow-by gas passage 3 in order to measure the catalyst bed temperature of the SOx trap agent 15. The inlet gas temperature sensor 23 and the outlet gas temperature sensor 24 are arranged near the inlet and the outlet of the S trap 11. Then, an output signal corresponding to the temperature of the exhaust gas flowing into the S trap 11 or the temperature of the exhaust gas flowing out of the S trap 11 is output to the ECU 21. Based on the output signals of these inlet gas temperature sensor 23 and outlet gas temperature sensor 24, the ECU 21 calculates the catalyst bed temperature of the SOx trap agent 15.
[0030]
Alternatively, only the inlet gas temperature sensor 23 may be attached in the vicinity of the inlet of the S trap 11. Then, an output signal corresponding to the temperature of the blow-by gas 9 flowing into the S trap 11 is output to the ECU 21. This is because the blow-by gas temperature detected by the incoming gas temperature sensor 23 is substantially equal to the catalyst bed temperature of the SOx trap agent 15 and can be substituted for the catalyst bed temperature of the SOx trap agent 15.
[0031]
Immediately after the completion of the S poisoning recovery process, the catalyst bed temperature of the SOx trap agent 15 is extremely high, so that the trap performance is lowered. Therefore, after the S poisoning recovery process control is completed, that is, after the energization of the S trap 11 is turned off, a cooling means for quickly cooling the catalyst bed temperature of the SOx trap agent 15 to a temperature having a high trapping performance is provided. The cooling means may be air-cooled or water-cooled.
[0032]
In this embodiment, the exhaust catalyst 12 is a DPNR catalyst 12 that can simultaneously reduce particulate matter (PM), NOx, SOx, HC, and CO contained in the exhaust gas of the diesel engine 1 with one catalyst. The DPNR catalyst 12 is a particulate filter made of a porous ceramic structure and carrying an NOx storage reduction catalyst.
[0033]
The reducing agent supply device 13 supplies the reducing agent to the exhaust passage 4 on the upstream side of the particulate filter, and enriches the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst.
[0034]
Since this embodiment is applied to the diesel engine 1, the fuel of the diesel engine 1 is used as a reducing agent. In addition, the reducing agent supply device 13 includes a nozzle that injects fuel supplied from the engine fuel system into the exhaust passage 4 in the form of a mist.
[0035]
An exhaust temperature sensor 25 is disposed in the exhaust passage 4 between the particulate filter and the reducing agent supply device 13. The detection signal from the exhaust temperature sensor 25 is input to the electronic control unit (ECU 21). The ECU 21 includes a known type of digital computer in which a CPU (Central Processing Unit), a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), and an input / output port are connected by a bidirectional bus. In addition to executing basic engine control such as fuel injection amount control, recovery processing of the S trap 11, regeneration of the NOx storage reduction catalyst, combustion of particulates, recovery of S poisoning of the NOx storage reduction catalyst, etc. The control is also executed.
[0036]
Although not shown, an exhaust throttle valve that opens and closes the exhaust passage 4 and an actuator that opens and closes the throttle valve are disposed in the exhaust passage 4. This intake throttle valve is normally fully opened and is closed when the NOx storage reduction catalyst is regenerated to reduce the amount of exhaust air flowing into the DPNR catalyst 12 by restricting the intake air amount of the internal combustion engine. As a result, oxygen in the exhaust is consumed, so that the amount of reducing agent necessary to reduce the oxygen concentration in the DPNR catalyst 12 atmosphere is reduced. The actuator may be of an appropriate type such as a solenoid for driving the intake throttle valve or a negative pressure actuator.
[0037]
In this embodiment, since the diesel engine 1 is applied, the air-fuel ratio of the exhaust at normal time is lean, and the DPNR catalyst 12 occludes NOx in the exhaust. When the reducing agent is supplied from the reducing agent supply device 13 to the exhaust passage 4 upstream of the particulate filter and the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas becomes rich, the DPNR catalyst 12 releases the stored NOx.
[0038]
Here, the NOx absorption / release action will be described with reference to FIG. Although the detailed mechanism of this absorption / release action is not clear, it is considered that the mechanism is as follows. In the present embodiment, the case where platinum Pt and barium Ba are supported will be described as an example, but the same mechanism can be obtained by using other noble metals, alkali metals, alkaline earths, and rare earths.
[0039]
When the exhaust gas flowing into the DPNR catalyst 12 becomes considerably lean, the oxygen concentration in the exhaust gas greatly increases. Then, as shown in FIG. 3A, these oxygen O 2 Is O 2 ー or O 2 It adheres to the surface of platinum Pt in the form of-. On the other hand, NO in the exhaust gas is O on the surface of platinum Pt. 2 ー or O 2 Reacts with NO 2 (2NO + O 2 → 2NO 2 ). Then the generated NO 2 Part of this is occluded in the DPNR catalyst 12 while being further oxidized on platinum Pt, and is combined with barium oxide BaO. As shown in FIG. 3A, nitrate ion NO Three It diffuses into the DPNR catalyst 12 in the form of-. In this way, NOx is occluded in the DPNR catalyst 12.
[0040]
As long as the oxygen concentration in the exhaust gas flowing into the DPNR catalyst 12 is high, NO on the surface of the platinum Pt 2 Is generated. As long as the NOx storage capacity of the DPNR catalyst 12 is not saturated, NO 2 Is stored in the DPNR catalyst 12 and nitrate ions NO. Three Is generated.
[0041]
On the other hand, the oxygen concentration in the exhaust gas flowing into the DPNR catalyst 12 decreases and NO 2 The reaction proceeds in the reverse direction (NO Three -→ NO 2 ) Thus, nitrate ion NO in the DPNR catalyst 12 Three -NO 2 From the DPNR catalyst 12. That is, when the oxygen concentration in the exhaust gas flowing into the DPNR catalyst 12 decreases, NOx is released from the DPNR catalyst 12. If the degree of leanness of the inflowing exhaust gas decreases, the oxygen concentration in the exhaust gas decreases. Therefore, if the degree of leanness of the exhaust gas flowing into the DPNR catalyst 12 is lowered, NOx is released from the DPNR catalyst 12.
[0042]
On the other hand, when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the DPNR catalyst 12 at this time is made rich, HC and CO are oxygen O on platinum Pt. 2 ー or O 2 It is oxidized by reacting with-. Further, when the air-fuel ratio of the exhaust gas is made rich, the oxygen concentration in the exhaust gas extremely decreases, so that NO from the DPNR catalyst 12 2 Is released. This NO 2 As shown in FIG. 3B, it is reduced and purified by reacting with unburned HC and CO. In this way, NO on the surface of platinum Pt. 2 When the NO is present, NO from the DPNR catalyst 12 one after another 2 Is released. Therefore, when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the DPNR catalyst 12 is made rich, NOx is released from the DPNR catalyst 12 in a short time and is reduced and purified.
[0043]
The air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the DPNR catalyst 12 here refers to the ratio of air and fuel supplied to the exhaust passage 4 and the combustion chamber or intake passage 2 upstream of the DPNR catalyst 12. Therefore, when air or a reducing agent is not supplied to the exhaust passage 4, the exhaust air-fuel ratio becomes equal to the operating air-fuel ratio (combustion air-fuel ratio in the combustion chamber). The reducing agent used in the present invention may be any reducing agent that generates reducing components such as hydrocarbons and carbon monoxide in the exhaust gas. That is, a gas such as hydrogen or carbon monoxide, a liquid such as propane, propylene, or butane, or a liquid hydrocarbon such as gas, gasoline, light oil, or kerosene can be used. In the present embodiment, light oil, which is the fuel of the diesel engine 1, is used as a reducing agent as described above in order to avoid complications during storage, replenishment, and the like.
[0044]
Next, the mechanism of S poisoning of the DPNR catalyst 12 will be described. When the SOx component is contained in the exhaust gas flowing into the DPNR catalyst 12, the DPNR catalyst 12 stores SOx in the exhaust by the same mechanism as the NOx storage described above. That is, when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the DPNR catalyst 12 is lean, the SOx (for example, SO 2 ) Is oxidized on platinum Pt to form SO Three -SO Four It becomes. And combined with barium oxide BaO, BaSO Four Is generated. BaSO Four Is relatively stable, and since crystals are likely to be coarse, once produced, they are difficult to decompose and release. For this reason, BaSO in the DPNR catalyst 12 Four When the production amount of NO increases, the amount of BaO that can participate in the storage of NOx decreases, so the storage capacity of NOx decreases. In order to recover this S poisoning, BaSO produced in the DPNR catalyst 12 is used. Four Is decomposed at a high temperature and the SO produced thereby Three -SO Four -Sulfuric acid ions are reduced in a rich atmosphere to form gaseous SO 2 To be released from the DPNR catalyst 12.
[0045]
Therefore, in order to recover the SOx poisoning, the DPNR catalyst 12 needs to be in a high temperature and rich atmosphere state.
[0046]
Here, the sulfur poisoning recovery process of the exhaust catalyst will be described. The S poisoning recovery process is not particularly limited as long as the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the exhaust catalyst can be made rich. In the present embodiment, since the DPNR catalyst 12 is used as the exhaust catalyst 12, a particulate filter carrying an NOx storage reduction catalyst is disposed in the exhaust passage 4, and the particulate matter collected by the particulate filter is disposed. After the combustion of (PM: Particulate Matter), the throttle valve is closed, and the reducing agent is supplied from the reduction supply device to the particulate filter. Since the NOx storage reduction catalyst is heated by heat generated during particulate matter combustion, the NOx storage reduction catalyst is placed in a high temperature and rich atmosphere. In this way, S poisoning is quickly recovered.
[0047]
The particulate filter is made of porous ceramic. In the particulate filter, first passages with plugs on the upstream side and second passages with plugs on the downstream side are alternately arranged to form a honeycomb shape. When the exhaust gas flows from the upstream side toward the downstream side, the exhaust gas passes through the flow path wall surface of the porous ceramic from the second passage, flows into the first passage, and flows downstream. At this time, since the particulate matter in the exhaust gas is collected by the porous ceramic, the release of the particulate matter to the atmosphere is prevented.
[0048]
Next, the control system of this embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a flowchart showing a control routine of S poison recovery processing of the S trap. This routine is executed by the ECU 21 by interruption every predetermined time.
[0049]
First, in step 110, it is determined whether or not to start the S poisoning recovery process control of the NOx storage reduction catalyst that is the exhaust catalyst 12. For example, the start condition of the S poisoning recovery process control of the NOx storage reduction catalyst is at the time of deceleration, the NOx catalyst is at an activation temperature or higher, and a predetermined time or more has elapsed since the previous regeneration was executed. Etc.
[0050]
When it is determined that the S poisoning recovery process control of the NOx storage reduction catalyst should not be started, the process returns to the main program.
[0051]
On the other hand, if it is determined in step 110 that the S poisoning recovery process control of the NOx storage reduction catalyst that is the exhaust catalyst 12 is started, the process proceeds to step 120 and the S poison recovery process control of the S trap is started. By executing the S poison recovery process of the S trap during the S poison recovery process of the NOx storage reduction catalyst, the S re-poisoning of the NOx storage reduction catalyst is suppressed.
[0052]
Next, at step 130, it is determined whether or not a condition that the sulfur content released from the engine exhaust gas is not stored in the NOx catalyst is satisfied. In this step, it is determined whether or not conditions necessary for recovering S poisoning, that is, whether or not the NOx storage reduction catalyst is in a high temperature and rich atmosphere state. In the present embodiment, this condition is that the bed temperature of the NOx catalyst is 600 ° C. or higher and the air-fuel ratio of the intake exhaust gas is 14.5 or lower.
[0053]
If this condition is satisfied, that is, if it is determined that the NOx storage reduction catalyst is in a high temperature and rich atmosphere, the routine proceeds to step 140. Then, the S trap 11 disposed in the blow-by gas passage 3 is energized to heat the SOx trap agent 15 in the S trap 11. Then, the electric power is controlled so that the temperature of the SOx trapping agent 15 is 600 ° C. to 650 ° C.
[0054]
On the other hand, if the above condition is not satisfied, that is, if it is determined that the NOx storage reduction catalyst is not in a high temperature and rich atmosphere, the process returns to the main program.
[0055]
Next, in step 150, it is determined whether or not the poisoning recovery process control of the S trap 11 is to be ended.
[0056]
When this condition is satisfied, the process proceeds to step 160, the energization of the S trap 11 is turned off, and the heating of the SOx trap agent 15 is finished. Then, return to the main program.
[0057]
On the other hand, if this condition is not satisfied, the process proceeds to step 170. Then, the S trap 11 is energized, and it is determined whether or not the time when the SOx trap agent 15 is heated is equal to or longer than a predetermined time. That is, it is determined whether or not the sulfur content stored in the SOx trap agent 15 is released from the SOx trap agent 15.
[0058]
When this condition is satisfied, the process proceeds to step 160, the energization of the S trap 11 is turned off, and the heating of the SOx trap agent 15 is finished. Then, return to the main program.
[0059]
On the other hand, if this condition is not satisfied, the routine returns to step 130, and it is determined again whether or not the condition that the sulfur content released from the engine exhaust gas is not stored in the NOx catalyst is satisfied. Then, the above steps are repeated.
[0060]
Next, the control of the cooling means of this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a flowchart showing a control routine of the cooling means.
[0061]
First, in step 210, it is determined whether or not the S-poisoning recovery control of the S-trap has ended.
[0062]
Immediately after the S poison recovery process of the S trap is completed, the catalyst bed temperature of the SOx trap agent 15 is high and the trap performance is low. Therefore, after the S poison recovery control of the S trap is completed, the catalyst bed temperature of the SOx trap agent 15 is quickly cooled to a temperature with high trapping performance.
[0063]
First, in step 210, it is determined whether or not the S-poisoning recovery process control of the S-trap has ended. This condition may be that the energization of the S trap 11 is turned off. In this case, this routine is executed after the control routine of the S poison recovery recovery process of the S trap is completed.
[0064]
If it is determined that the S-poisoning recovery process control of the S trap has not ended, the process returns to the main program.
[0065]
On the other hand, if it is determined in step 210 that the S-poisoning recovery process control of the S trap has been completed, the process proceeds to step 220 and control of the cooling means of the S trap 11 is started.
[0066]
Next, the routine proceeds to step 230, where it is determined whether or not the control of the cooling means of the S trap 11 is to be terminated.
[0067]
When this condition is satisfied, the process proceeds to step 240, the control of the cooling means of the S trap 11 is finished, and the cooling of the S trap 11 is finished. Then, return to the main program.
[0068]
On the other hand, if this condition is not satisfied, the process proceeds to step 250. And it is judged whether the time which cooled SOx trap agent 15 is more than predetermined time. That is, it is determined whether or not the catalyst bed temperature of the SOx trap agent 15 has dropped to a temperature with high trapping performance.
[0069]
When this condition is satisfied, the process proceeds to step 240, the control of the cooling means of the S trap 11 is finished, and the cooling of the S trap 11 (SOx trap agent 15) is finished. Then, return to the main program.
[0070]
On the other hand, when this condition is not satisfied, the process returns to step 230, and it is determined again whether or not the control of the cooling means of the S trap 11 is to be ended. Then, the above steps are repeated.
[0071]
Note that, according to the present embodiment, the SOx trapping agent captures the sulfur content in the blow-by gas, so that the ash deposited on the exhaust catalyst can be reduced. Furthermore, since the SOx trapping agent can collect not only the sulfur content in the blow-by gas but also the phosphorus content, it suppresses a decrease in the oxidation activity of the catalyst due to phosphorus deposition.
[0072]
【The invention's effect】
As is clear from the above detailed description, the internal combustion engine equipped with the exhaust emission control device according to the present invention traps the sulfur content in the blow-by gas by the SOx trapping agent. As a result, the S poisoning of the catalyst in the exhaust passage can be suppressed, and an excellent effect that the frequency of performing the S poisoning recovery process can be greatly reduced is exhibited.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic structural diagram of an internal combustion engine shown in the present embodiment.
FIG. 2 is an enlarged view of an S trap.
FIG. 3 is a view showing a mechanism of NOx absorption / release action of the NOx storage reduction catalyst.
FIG. 4 is a flowchart showing a control routine of S poison recovery processing of an S trap.
FIG. 5 is a flowchart showing a control routine for cooling means of the S trap.
[Explanation of symbols]
1 ... Vehicle diesel engine
2 ... Intake passage
3 ... Blow-by gas passage
4 ... Exhaust passage
5 ... Piston crank mechanism
6 ... Valve mechanism
7 ... Cylinder block
8 ... Crankcase
9 ... Blow-by gas
11 ... S trap
12 ... DPNR catalyst
13 ... Reducing agent supply device
14 ... Sintered metal
15 ... SOx trapping agent
21 ... ECU
22 ... Heater relay
23 ... Inlet gas temperature sensor
24 ... Outgas temperature sensor
25 ... Exhaust temperature sensor

Claims (4)

内燃機関のブローバイガスをクランクケースから吸気系に再循環させるブローバイガス通路と、排気通路中に排気触媒とを有する内燃機関において、前記ブローバイガス中の硫黄成分をトラップするSOxトラップ剤を前記ブローバイガス通路中に備え、前記内燃機関はディーゼルエンジンであると共に、前記排気触媒はNOx触媒であることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 In an internal combustion engine having a blowby gas passage for recirculating blowby gas of an internal combustion engine from a crankcase to an intake system, and an exhaust catalyst in the exhaust passage, an SOx trap agent for trapping sulfur components in the blowby gas is used as the blowby gas. An exhaust purification device for an internal combustion engine , provided in a passage, wherein the internal combustion engine is a diesel engine and the exhaust catalyst is a NOx catalyst. 前記SOxトラップ剤を加熱する加熱手段を備えることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。2. The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, further comprising a heating unit that heats the SOx trapping agent. 前記加熱手段は、排気ガスの空燃比が理論空燃比又はその近傍であるストイキあるいは理論空燃比より過濃であるリッチのとき、前記SOxトラップ剤を加熱することを特徴とする請求項2に記載の内燃機関の排気浄化装置。It said heating means, when the air-fuel ratio of the exhaust gas is rich is rich of stoichiometry, or stoichiometric air-fuel ratio is stoichiometric or near the claim 2, characterized in that heating the SOx trap agent Exhaust gas purification device for internal combustion engine. 前記SOxトラップ剤を冷却する冷却手段を備えることを特徴とする請求項3に記載の内燃機関の排気浄化装置。The exhaust emission control device for an internal combustion engine according to claim 3 , further comprising a cooling means for cooling the SOx trapping agent.
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