JP4265177B2 - Exhaust gas purification device for internal combustion engine - Google Patents

Exhaust gas purification device for internal combustion engine Download PDF

Info

Publication number
JP4265177B2
JP4265177B2 JP2002257804A JP2002257804A JP4265177B2 JP 4265177 B2 JP4265177 B2 JP 4265177B2 JP 2002257804 A JP2002257804 A JP 2002257804A JP 2002257804 A JP2002257804 A JP 2002257804A JP 4265177 B2 JP4265177 B2 JP 4265177B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
catalyst
exhaust gas
reducing agent
amount
internal combustion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2002257804A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2004092592A (en
Inventor
好一郎 中谷
信也 広田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2002257804A priority Critical patent/JP4265177B2/en
Publication of JP2004092592A publication Critical patent/JP2004092592A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4265177B2 publication Critical patent/JP4265177B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関の排気浄化装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
リーン空燃比のもとで継続して燃焼が行われる内燃機関の排気通路内に、流入する排気ガスの空燃比がリーンのときに流入する排気ガス中のNOを蓄え、流入する排気ガスの空燃比が低下したときに排気ガス中に還元剤が含まれていると蓄えているNOを還元して蓄えているNOの量が減少するNO触媒を配置し、NO触媒内のNOを還元しNO触媒内に蓄えられているNOの量を減少させるためにNO触媒に還元剤を一時的に供給する還元剤供給弁を、NO触媒上流の排気通路内に配置し、NO触媒を迂回するバイパス通路が設けられると共に、バイパス通路内に流入する排気ガスの量が機関運転状態に応じて変更されることによりNO触媒内に流入する排気ガスの量が機関運転状態に応じて変更されるようになっており、バイパス通路内に流入する排気ガスの量が一時的に増大されNO触媒内に流入する排気ガスの量が一時的に減少するとき、還元剤供給弁からNO触媒に還元剤するようにした内燃機関の排気浄化装置が公知である(特許文献1参照)。
【0003】
このようにすると、排気ガスがバイパス通路内に流入するのが阻止されほぼ全ての排気ガスがNO触媒内に流入するときに還元剤を供給する場合に比べて、NO触媒内に流入する排気ガスの空燃比をリッチにするのに必要な還元剤の量を低減することができる。
【0004】
【特許文献1】
特開2001−317338号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
NO触媒内に供給された還元剤はNO触媒内でNOや酸素と発熱反応するので、NO触媒内のNOを還元しNO触媒内の蓄積NO量を減少させることによって、NO触媒の温度を上昇させることができ或いはNO触媒の温度が低下するのを阻止することができる。
【0006】
しかしながら、上述したようにNO触媒内に供給される還元剤の量を低減すると、NO触媒の温度を上昇させることができなくなり或いはNO触媒の温度が低下するのを阻止できなくなり、その結果NO触媒を速やかに活性化することができず或いはNO触媒の活性が失われる恐れがあるという問題点がある。
【0007】
そこで本発明の目的は、NO触媒を速やかに活性化し又はNO触媒の活性を高く維持することができる内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために1番目の発明によれば、リーン空燃比のもとで継続して燃焼が行われる内燃機関の排気通路内に、流入する排気ガスの空燃比がリーンのときに流入する排気ガス中のNOを蓄え、流入する排気ガスの空燃比が低下したときに排気ガス中に還元剤が含まれていると蓄えているNOを還元して蓄えているNOの量が減少するNO触媒を配置し、NO触媒内のNOを還元しNO触媒内に蓄えられているNOの量を減少させるためにNO触媒に還元剤を一時的に供給する還元剤供給手段を、NO触媒上流の排気通路内に配置した内燃機関の排気浄化装置において、NO触媒を迂回するバイパス通路が設けられると共に、該バイパス通路内に流入する排気ガスの量が変更されることによりNO触媒内に流入する排気ガスの量が変更されるようになっており、NO 触媒の温度が低いときには高いときに比べて、還元剤供給手段からNO 触媒に還元剤を供給するときにNO 触媒内に流入する排気ガスの量が多くなるようにした内燃機関の排気浄化装置であって、内燃機関が始動されてからの経過時間が予め定められた設定時間よりも短いときには、排気ガスがバイパス通路内に流入するのが阻止されてほぼ全ての排気ガスがNO 触媒内に流入するときに還元剤供給手段からNO 触媒に還元剤を供給し、内燃機関が始動されてからの経過時間が設定時間を越えた後には、排気ガスの一部がバイパス通路内に流入してNO 触媒内に流入する排気ガスの量が減少されているときに還元剤供給手段からNO 触媒に還元剤を供給するようにしている。
【0009】
また、2番目の発明によれば1番目の発明において、NO 触媒の温度がNO 浄化能下限温度を越えて低下するとNO 触媒のNO 浄化能が許容下限値を越えて低下するようになっており、前記設定時間を内燃機関が始動されてからNO 触媒の温度がNO 浄化能下限温度になるまでの所要時間に設定している。
【0010】
また、3番目の発明によれば1番目の発明において、流入する排気ガス中に含まれる微粒子を捕集するためのパティキュレートフィルタ上に前記NO 触媒が担持されており、NO 触媒の温度が微粒子酸化能下限温度を越えて低下するとNO 触媒の微粒子酸化能が許容下限値を越えて低下するようになっており、前記設定時間を内燃機関が始動されてからNO 触媒の温度が微粒子酸化能下限温度になるまでの所要時間に設定している。
【0011】
また、4番目の発明によれば番目の発明において、排気ガスがNO 触媒内にその一端面から流入し順流方向に流通した後その他端面から流出するように排気ガスを案内する順流位置と、排気ガスがNO 触媒内にその他端面から流入し逆流方向に流通した後その一端面から流出するように排気ガスを案内する逆流位置との間を切り替え可能な切替弁を具備し、切替弁が順流位置から逆流位置に又はその逆に切り替えられるときに、バイパス通路内に流入する排気ガスの量が次第に増大しその分だけNO 触媒内に流入する排気ガスの量が次第に減少し、次いでNO 触媒内における排気ガス流れの向きが反転した後にNO 触媒内に流入する排気ガスの量が次第に増大しその分だけバイパス通路内に流入する排気ガスの量が次第に減少するようになっており、順流方向の排気ガス流れに関してNO 触媒上流に位置する排気通路内に前記還元剤供給手段が設けられている
【0012】
また、5番目の発明によれば4番目の発明において、内燃機関が始動されてからの経過時間が予め定められた設定時間よりも短いときには、切替弁が順流位置に保持されているときに還元剤供給手段からNO 触媒内に還元剤を供給し、内燃機関が始動されてからの経過時間が設定時間を越えた後には、切替弁が順流位置から逆流位置に又はその逆に切り替えられる過渡時に還元剤供給手段からNO 触媒内に還元剤を供給するようにしている。
【0013】
前記課題を解決するために6番目の発明によれば、リーン空燃比のもとで継続して燃焼が行われる内燃機関の排気通路内に、流入する排気ガスの空燃比がリーンのときに流入する排気ガス中のNO を蓄え、流入する排気ガスの空燃比が低下したときに排気ガス中に還元剤が含まれていると蓄えているNO を還元して蓄えているNO の量が減少するNO 触媒を配置し、NO 触媒内のNO を還元しNO 触媒内に蓄えられているNO の量を減少させるためにNO 触媒に還元剤を一時的に供給する還元剤供給手段を、NO 触媒上流の排気通路内に配置した内燃機関の排気浄化装置において、NO 触媒を迂回するバイパス通路が設けられると共に、該バイパス通路内に流入する排気ガスの量が変更されることによりNO 触媒内に流入する排気ガスの量が変更されるようになっており、還元剤供給手段からNO 触媒に還元剤が供給されるときにNO 触媒内に流入する排気ガスの量がNO 触媒の温度に応じて異なるようにし、排気ガスがNO 触媒内にその一端面から流入し順流方向に流通した後その他端面から流出するように排気ガスを案内する順流位置と、排気ガスがNO 触媒内にその他端面から流入し逆流方向に流通した後その一端面から流出するように排気ガスを案内する逆流位置との間を切り替え可能な切替弁を具備し、切替弁が順流位置から逆流位置に又はその逆に切り替えられるときに、バイパス通路内に流入する排気ガスの量が次第に増大しその分だけNO 触媒内に流入する排気ガスの量が次第に減少し、次いでNO 触媒内における排気ガス流れの向きが反転した後にNO 触媒内に流入する排気ガスの量が次第に増大しその分だけバイパス通路内に流入する排気ガスの量が次第に減少するようになっており、順流方向の排気ガス流れに関してNO 触媒上流に位置する排気通路内に前記還元剤供給手段が設けられており、切替弁が順流位置に保持されているときに還元剤供給手段からNO 触媒内に還元剤を供給するか、切替弁が順流位置から逆流位置に又はその逆に切り替えられる過渡時に還元剤供給手段からNO 触媒内に還元剤を供給するかを、NO 触媒の温度に応じて切り替えるようにしている。
【0014】
また、7番目の発明によれば番目の発明において、NO 触媒の温度が予め定められた設定温度よりも低いときには、切替弁が順流位置に保持されているときに還元剤供給手段からNO 触媒に還元剤を供給し、NO 触媒の温度が設定温度よりも高いときには、切替弁が順流位置から逆流位置に又はその逆に切り替えられる過渡時に還元剤供給手段からNO 触媒に還元剤を供給するようにしている。
【0015】
また、8番目の発明によれば番目の発明において、NO 触媒の温度がNO 浄化能下限温度を越えて低下するとNO 触媒のNO 浄化能が許容下限値を越えて低下するようになっており、前記設定温度をNO 触媒のNO 浄化能下限温度に設定している
【0016】
また、9番目の発明によれば番目の発明において、流入する排気ガス中に含まれる微粒子を捕集するためのパティキュレートフィルタ上に前記NO 触媒が担持されており、NO 触媒の温度が微粒子酸化能下限温度を越えて低下するとNO 触媒の微粒子酸化能が許容下限値を越えて低下するようになっており、前記設定温度をNO 触媒の微粒子酸化能下限温度に設定している。
【0017】
また、10番目の発明によれば番目の発明において、内燃機関が始動されてからの経過時間が予め定められた設定時間よりも短いときには、切替弁が順流位置に保持されているときに還元剤供給手段からNO 触媒に還元剤を供給し、内燃機関が始動されてからの経過時間が設定時間を越えた後には、切替弁が順流位置から逆流位置に又はその逆に切り替えられる過渡時に還元剤供給手段からNO 触媒に還元剤を供給するようにしている。
【0018】
前記課題を解決するために11番目の発明によれば、リーン空燃比のもとで継続して燃焼が行われる内燃機関の排気通路内に、流入する排気ガスの空燃比がリーンのときに流入する排気ガス中のNO を蓄え、流入する排気ガスの空燃比が低下したときに排気ガス中に還元剤が含まれていると蓄えているNO を還元して蓄えているNO の量が減少するNO 触媒を配置し、NO 触媒内のNO を還元しNO 触媒内に蓄えられているNO の量を減少させるためにNO 触媒に還元剤を一時的に供給する還元剤供給手段を、NO 触媒上流の排気通路内に配置した内燃機関の排気浄化装置において、NO 触媒を迂回するバイパス通路が設けられると共に、該バイパス通路内に流入する排気ガスの量が変更されることによりNO 触媒内に流入する排気ガスの量が変更されるようになっており、還元剤供給手段からNO 触媒に還元剤が供給されるときにNO 触媒内に流入する排気ガスの量がNO 触媒の温度に応じて異なるようにし、排気ガスがNO 触媒内にその一端面から流入し順流方向に流通した後その他端面から流出するように排気ガスを案内する順流位置と、排気ガスがNO 触媒内にその他端面から流入し逆流方向に流通した後その一端面から流出するように排気ガスを案内する逆流位置との間を切り替え可能な切替弁を具備し、切替弁が順流位置から逆流位置に又はその逆に切り替えられるときに、バイパス通路内に流入する排気ガスの量が次第に増大しその分だけNO 触媒内に流入する排気ガスの量が次第に減少し、次いでNO 触媒内における排気ガス流れの向きが反転した後にNO 触媒内に流入する排気ガスの量が次第に増大しその分だけバイパス通路内に流入する排気ガスの量が次第に減少するようになっており、順流方向の排気ガス流れに関してNO 触媒上流に位置する排気通路内に前記還元剤供給手段が設けられており、切替弁が順流位置から逆流位置に又はその逆に切り替えられる過渡時に還元剤供給手段からNO 触媒に還元剤を供給すると共に、基準時期から還元剤が供給されるまでの時間間隔をNO 触媒の温度に応じて設定している。
【0019】
また、12番目の発明によれば6又は11番目の発明において、NO 触媒の温度が低いときには高いときに比べて、還元剤供給手段からNO 触媒に還元剤を供給するときにNO 触媒内に流入する排気ガスの量が多くなるようにしている。
【0020】
また、13番目の発明によれば1,6,11,12番目の発明のうちいずれか一つにおいて、還元剤供給手段からNO 触媒に還元剤を供給するときにNO 触媒内に流入する排気ガスの量が多いときには少ないときに比べて、還元剤供給手段からNO 触媒に供給される還元剤の量が多くなるようにしている。
【0021】
また、14番目の発明によれば1,6,11番目の発明のうちいずれか一つにおいて、バイパス通路内に流入する排気ガスの量が機関運転状態に応じて変更されることによりNO 触媒内に流入する排気ガスの量が機関運転状態に応じて変更されるようになっている
また、15番目の発明によれば1,6,11番目の発明のうちいずれか一つにおいて、前記バイパス通路内に追加のNO 触媒を配置し、追加のNO 触媒に還元剤を供給するための追加の還元剤供給手段をバイパス通路の流入端と追加のNO 触媒間のバイパス通路内に配置し、追加のNO 触媒内のNO を還元し追加のNO 触媒内に蓄えられているNO の量を減少させるために追加の還元剤供給手段から追加のNO 触媒に還元剤を一時的に供給すると共に、このとき追加のNO 触媒内に流入する排気ガスの量が追加のNO 触媒の温度に応じて異なるようにしている。
【0022】
【発明の実施の形態】
図1は本発明を圧縮着火式内燃機関に適用した場合を示している。なお、本発明は火花点火式内燃機関にも適用することもできる。
【0023】
図1を参照すると、1は機関本体、2はシリンダブロック、3はシリンダヘッド、4はピストン、5は燃焼室、6は電気制御式燃料噴射弁、7は吸気弁、8は吸気ポート、9は排気弁、10は排気ポートをそれぞれ示す。吸気ポート8は対応する吸気枝管11を介してサージタンク12に連結され、サージタンク12は吸気ダクト13を介して排気ターボチャージャ14のコンプレッサ15の出口に連結され、コンプレッサ15の入口には吸気管15aが連結される。吸気ダクト13内にはステップモータ16により駆動されるスロットル弁17が配置され、更に吸気ダクト13周りには吸気ダクト13内を流れる吸入空気を冷却するための冷却装置18が配置される。
【0024】
一方、排気ポート10は排気マニホルド19及び排気管20を介して排気ターボチャージャ14の排気タービン21に連結され、排気タービン21の出口は排気管20aを介して触媒コンバータ22に接続される。
【0025】
図1と共に図2を参照すると、触媒コンバータ22はステップモータ60により駆動される切替弁61を具備し、この切替弁61の流入ポート62に排気管20aの出口が接続される。また、流入ポート62に対向する切替弁61の流出ポート63には触媒コンバータ22の排気ガス排出管64が接続される。切替弁61は更に、流入ポート62及び流出ポート63を結ぶ直線の両側において互いに対向する一対の流入流出ポート65,66を有しており、これら流入流出ポート65,66には触媒コンバータ22の環状排気管67の両端がそれぞれ接続される。なお、排気ガス排出管64の出口には排気管23が接続される。
【0026】
環状排気管67は排気ガス排出管64を貫通して延びており、環状排気管67の排気ガス排出管64内に位置する部分にはフィルタ収容室68が形成される。このフィルタ収容室68内には排気ガス中の微粒子を捕集するためのパティキュレートフィルタ69が収容される。なお、図2において69a及び69bはパティキュレートフィルタ69の一端面及び他端面をそれぞれ示している。
【0027】
パティキュレートフィルタ69の一端面69aを含む触媒コンバータ22の部分縦断面図を示す図2(A)、及び触媒コンバータ22の部分横断面図を示す図2(B)に示されるように、パティキュレートフィルタ69はハニカム構造をなしており、互いに平行をなして延びる複数個の排気ガス通路70,71を具備する。これら排気ガス通路は一端が開放されかつ他端がシール材72により閉塞されている排気ガス通路70と、他端が開放されかつ一端がシール材73により閉塞されている排気ガス通路71とにより構成される。なお、図2(A)においてハッチングを付した部分はシール材73を示している。これら排気ガス通路70,71は例えばコージェライトのような多孔質材から形成される薄肉の隔壁74を介して交互に配置される。云い換えると排気ガス通路70,71は各排気ガス通路70が4つの排気ガス通路71によって包囲され、各排気ガス通路71が4つの排気ガス通路70によって包囲されるように配置される。
【0028】
パティキュレートフィルタ69上には後述するようにNO触媒81が担持されている。一方、切替弁61の流出ポート63と環状排気管67が貫通している部分との間の排気ガス排出管64内には触媒収容室75が形成されており、この触媒収容室75内にはハニカム構造の基材に担持された酸化能を有する補助触媒76が収容される。この場合、NO触媒81内に流入する排気ガスの空燃比はパティキュレートフィルタ69内に流入する排気ガスの空燃比に一致し、NO触媒81の温度もパティキュレートフィルタ69の温度に一致する。
【0029】
また、切替弁61の流入流出ポート65とNO触媒81間の環状排気管67にはNO触媒81に還元剤を供給するための電気制御式還元剤供給弁77が取り付けられる。還元剤供給弁77には電気制御式の還元剤ポンプ78から還元剤が供給される。本発明による実施例では還元剤として内燃機関の燃料即ち軽油が用いられている。なお、本発明による実施例では流入流出ポート66とNO触媒81間の環状排気管67に還元剤供給弁が配置されていない。
【0030】
更に図1を参照すると、排気マニホルド19とサージタンク12とは排気ガス再循環(以下、EGRと称す)通路24を介して互いに連結され、EGR通路24内には電気制御式EGR制御弁25が配置される。また、EGR通路24周りにはEGR通路24内を流れるEGRガスを冷却するための冷却装置26が配置される。
【0031】
一方、各燃料噴射弁6は燃料供給管6aを介して燃料リザーバ、いわゆるコモンレール27に連結される。このコモンレール27内へは電気制御式の吐出量可変な燃料ポンプ28から燃料が供給され、コモンレール27内に供給された燃料は各燃料供給管6aを介して燃料噴射弁6に供給される。コモンレール27にはコモンレール27内の燃料圧を検出するための燃料圧センサ29が取付けられ、燃料圧センサ29の出力信号に基づいてコモンレール27内の燃料圧が目標燃料圧となるように燃料ポンプ28の吐出量が制御される。
【0032】
電子制御ユニット40はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス41によって互いに接続されたROM(リードオンリメモリ)42、RAM(ランダムアクセスメモリ)43、CPU(マイクロプロセッサ)44、入力ポート45及び出力ポート46を具備する。吸気管15aには吸入空気の質量流量検出するためのエアフロメータ49が取り付けられ、排気管20aには排気管20a内の圧力、即ち機関背圧を検出するための圧力センサ50が取り付けられる。また、パティキュレートフィルタ69の例えば中央部にはパティキュレートフィルタ69の温度を検出するための温度センサ51が取り付けられ、アクセルペダル52にはアクセルペダル52の踏み込み量に比例した出力電圧を発生する負荷センサ53が接続される。アクセルペダル52の踏み込み量Lは要求負荷を表している。燃料圧センサ29、エアフロメータ49、圧力センサ50、温度センサ51、及び負荷センサ53の出力信号はそれぞれ対応するAD変換器47を介して入力ポート45に入力される。更に入力ポート45にはクランクシャフトが例えば30°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ54が接続される。
【0033】
一方、出力ポート46は対応する駆動回路48を介して燃料噴射弁6、スロットル弁駆動用ステップモータ16、EGR制御弁25、燃料ポンプ28、切替弁駆動用ステップモータ60、還元剤供給弁77、及び還元ポンプ78にそれぞれ接続され、これらは電子制御ユニット40からの出力信号に基づいて制御される。
【0034】
切替弁61は通常、図3(B)において実線で示される位置と破線で示される位置とのうちいずれか一方に位置せしめられる。切替弁61が図3(B)において実線で示される位置に位置せしめられると、流入ポート62が切替弁61によって流出ポート63及び流入流出ポート66との連通が遮断されながら流入流出ポート65に連通され、流出ポート63が切替弁61によって流入流出ポート66に連通される。その結果、図3(B)において実線の矢印で示されるように排気管20a内を流通する全ての排気ガスが流入ポート62及び流入流出ポート65を順次介して環状排気管67内に流入し、次いでパティキュレートフィルタ69を通過した後に流入流出ポート66及び流出ポート63を順次介して排気ガス排出管64内に流出する。
【0035】
これに対し、切替弁61が図3(B)において破線で示される位置に位置せしめられると、流入ポート62が切替弁61によって流出ポート63及び流入流出ポート65との連通が遮断されながら流入流出ポート66に連通され、流出ポート63が切替弁61によって流入流出ポート65に連通される。その結果、図3(B)において破線の矢印で示されるように排気管20a内を流通する全ての排気ガスが流入ポート62及び流入流出ポート66を順次介して環状排気管67内に流入し、次いでパティキュレートフィルタ69を通過した後に流入流出ポート65及び流出ポート63を順次介して排気ガス排出管64内に流出する。
【0036】
このように切替弁61の位置を切り替えることによって環状排気管67内における排気ガスの流れが反転する。言い換えると、排気ガスがNO触媒81内にその一端面を介し流入しNO触媒81からその他端面を介し流出するように排気ガスを案内するか、又はNO触媒81内にその他端面を介し流入しNO触媒81からその一端面を介し流出するように排気ガスを案内するかを切り替え可能になっている。以下では、図3(B)において実線で示される排気ガスの流れを順流と称し、破線で示される排気ガスの流れを逆流と称することにする。また、図3(B)において実線で示される切替弁61の位置を順流位置と称し、破線で示される切替弁61の位置を逆流位置と称する。
【0037】
流出ポート66を介し排気ガス排出管64内に流出した排気ガスは図3(A)及び(B)に示されるように、次いで触媒76を通過し、環状排気管67の外周面に沿いつつ進行した後に排気管23内に流出する。
【0038】
パティキュレートフィルタ69における排気ガスの流れを説明すると、順流時には排気ガスは一端面69aを介しパティキュレートフィルタ69内に流入し、他端面69bを介しパティキュレートフィルタ69から流出する。このとき、排気ガスは一端面69a内に開口している排気ガス通路70内に流入し、次いで周囲の隔壁74内を通って隣接する排気ガス通路71内に流出する。一方、逆流時には排気ガスは他端面69bを介しパティキュレートフィルタ69内に流入し、一端面69aを介しパティキュレートフィルタ69から流出する。このとき、排気ガスは他端面69b内に開口している排気ガス通路71内に流入し、次いで周囲の隔壁74内を通って隣接する排気ガス通路70内に流出する。
【0039】
ここで、パティキュレートフィルタ69は環状排気管67のほぼ中央部に配置されており、即ち切替弁61の流入ポート62からパティキュレートフィルタ69までの距離と、パティキュレートフィルタ69から流出ポート63までの距離とが切替弁61が順流位置にあるときと逆流位置にあるときとでほとんど変わらない。
【0040】
パティキュレートフィルタ69の隔壁74上即ち例えば隔壁74の両側面及び細孔内壁面上には、図4に示されるようにNO触媒81がそれぞれ担持されている。このNO触媒81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、パラジウムPd、ロジウムRh、イリジウムIrのような貴金属とが担持されている。
【0041】
NO触媒は流入する排気ガスの平均空燃比がリーンのときにはNOを蓄え、流入する排気ガスの空燃比が低下したときに排気ガス中に還元剤が含まれていると蓄えているNOを還元して蓄えているNOの量を減少させる蓄積還元作用を行う。
【0042】
NO触媒の蓄積還元作用の詳細なメカニズムについては完全には明らかにされていない。しかしながら、現在考えられているメカニズムを、担体上に白金Pt及びバリウムBaを担持させた場合を例にとって簡単に説明すると次のようになる。
【0043】
即ち、NO触媒に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもかなりリーンになると流入する排気ガス中の酸素濃度が大巾に増大し、酸素OがO 又はO2−の形で白金Ptの表面に付着する。一方、流入する排気ガス中のNOは白金Ptの表面に付着し白金Ptの表面上でO 又はO2−と反応し、NOとなる(NO+O→NO+O、ここでOは活性酸素)。次いで生成されたNOの一部は白金Pt上でさらに酸化されつつNO触媒内に吸収されて酸化バリウムBaOと結合しながら、硝酸イオンNO の形でNO触媒内に拡散する。このようにしてNOがNO触媒内に蓄えられる。
【0044】
これに対し、NO触媒に流入する排気ガスの空燃比がリッチ又は理論空燃比になると、排気ガス中の酸素濃度が低下してNOの生成量が低下し、反応が逆方向(NO →NO+2O)に進み、斯くしてNO触媒内の硝酸イオンNO がNOの形でNO触媒から放出される。この放出されたNOは排気ガス中に還元剤即ちHC,COが含まれているとこれらHC,COと反応して還元せしめられる。このようにして白金Ptの表面上にNOが存在しなくなるとNO触媒から次から次へとNOが放出されて還元され、NO触媒内に蓄えられているNOの量が次第に減少する。
【0045】
なお、硝酸塩を形成することなくNOを蓄え、NOを放出することなくNOを還元することも可能であると考えられている。また、活性酸素Oに着目すれば、NO触媒はNOの蓄積及び放出に伴って活性酸素Oを生成する活性酸素生成触媒と見ることもできる。
【0046】
一方、補助触媒76は本発明による実施例では、アルカリ金属、アルカリ土類、及び希土類を含むことなく貴金属例えば白金Ptを含む貴金属触媒から形成される。しかしながら、補助触媒76を上述したNO触媒から形成してもよい。
【0047】
ところで、本発明による実施例では、切替弁61が機関運転状態に応じて順流位置から逆流位置に又はその逆に切り替えられ、具体的には例えば要求負荷Lがゼロになると切り替えられる。これは次の理由による。
【0048】
図5は切替弁61が切り替えられるときのNO触媒81内に順流方向に流入する排気ガスの量QEの経時変化を示している。図5において、矢印Xは切替弁61を切り替えるべき信号が発せられた時期を示しており、実線は切替弁61が逆流位置から順流位置に切り替えられる場合を示しており、破線は切替弁61が順流位置から逆流位置に切り替えられる場合を示している。また、NO触媒81内に流入する排気ガスの方向が順流方向のときには排気ガス量QEは正値となり、逆流方向のときには負値となる。更に、図5に示される例では、切替弁61が順流位置にあるときの排気ガス量QEが100で表わされ、逆流位置にあるときの排気ガス量QEが−100で表わされている。
【0049】
切替弁61が逆流位置から順流位置に切り替えられる場合を例にとって説明する。切替弁61が逆流位置から順流位置に向けて変位されると、流入ポート62が流入流出ポート65だけでなく流出ポート63にも直接的に接続され、このため流入ポート62内に流入した排気ガスの一部がNO触媒81を迂回するようになる。切替弁61が順流位置に向かうにつれて、NO触媒81を迂回する排気ガスの量が次第に増大し、その分だけNO触媒81内に逆流方向に流入する排気ガスの量QEが次第に減少する。次いで、NO触媒81内に流入する排気ガスQEの量が一旦ゼロになった後に、NO触媒81内における排気ガス流れの向きが反転し、NO触媒81内に順流方向に流入する排気ガスの量QEが次第に増大し、その分だけNO触媒81を迂回する排気ガスの量が次第に減少する。切替弁61が順流位置から逆流位置に切り替えられるときも同様である。このように切替弁61の流入ポート62から流出ポート63までの排気ガス流路はパティキュレートフィルタ69を迂回するバイパス通路として作用しうる。
【0050】
従って、切替弁61が順流位置から逆流位置に又はその逆に切り替えられると、排気ガスが一時的にNO触媒81を迂回することになる。そこで本発明による実施例では、NO触媒81を迂回する排気ガスの量ができるだけ少なくなるように、要求負荷Lがゼロのときに切替弁61を切り替えるようにしている。その結果、パティキュレートフィルタ69及びNO触媒81を迂回する微粒子及びNOの量を低減することができる。
【0051】
さて、上述したように切替弁61が順流位置にあろうと逆流位置にあろうと排気ガスはパティキュレートフィルタ69を通過する。また、図1に示される内燃機関はリーン空燃比のもとでの燃焼が継続して行われており、従ってパティキュレートフィルタ69内に流入する排気ガスの空燃比はリーンに維持されている。その結果、排気ガス中のNOはパティキュレートフィルタ69上のNO触媒81内に蓄えられる。
【0052】
時間の経過と共にNO触媒81内の蓄積NO量は次第に増大する。そこで本発明による実施例では、NO触媒81内の蓄積NO量が許容量を越えたときに、NO触媒81内に蓄えられているNOを還元しNO触媒81内の蓄積NO量を減少させるために、NO触媒81内に流入する排気ガスの空燃比が一時的にリッチになるように、還元剤供給弁77からNO触媒81に還元剤を一時的に供給する還元剤供給作用を行うようにしている。なお、蓄積NO量は例えば機関運転状態に基づいて求めることができる。
【0053】
一方、排気ガス中に含まれる主に炭素の固体からなる微粒子はパティキュレートフィルタ69上に捕集される。即ち、概略的に説明すると、順流時には排気ガス通路70側の隔壁74の側面上及び細孔内に微粒子が捕集され、逆流時には排気ガス通路71側の隔壁74の側面上及び細孔内に微粒子が捕集される。図1に示される内燃機関はリーン空燃比のもとでの燃焼が継続して行われており、また、NO触媒81は酸化能を有しているので、パティキュレートフィルタ69の温度が微粒子を酸化しうる温度、例えば250℃以上に維持されていれば、パティキュレートフィルタ69上で微粒子が酸化せしめられ除去される。
【0054】
この場合、上述したNO触媒81のNOの蓄積還元メカニズムによれば、NO触媒81内にNOが蓄えられるときにもNOが放出されるときにも活性酸素が生成される。この活性酸素は酸素Oよりも活性が高く、従ってパティキュレートフィルタ69上に堆積している微粒子を速やかに酸化する。即ち、パティキュレートフィルタ69上にNO触媒81を担持させると、パティキュレートフィルタ69内に流入する排気ガスの空燃比がリーンであろうとリッチであろうとパティキュレートフィルタ69上に堆積している微粒子が酸化される。このようにして微粒子が連続的に酸化される。
【0055】
ここで、NO触媒81内のNOを還元しNO触媒81内の蓄積NO量を減少させるための還元剤供給作用について、図6を参照しながら詳しく説明する。
【0056】
本発明による実施例では、図6に矢印Y1で示されるように、蓄積NO量QNが第1の許容量QN1を越えても直ちに還元剤供給作用が行われず、次いで矢印Y2で示されるように要求負荷Lがゼロになって切替弁61が切り替えられるときに、還元剤供給作用が行われる。その結果、図6に示されるように排気ガスの空燃比AFNが一時的にリッチに切り替えられ、蓄積NO量QNが例えばゼロまで減少される。
【0057】
次いで、図6に矢印Y3で示されるように、要求負荷Lが再びゼロになると切替弁61が切り替えられ、しかしながらこのとき蓄積NO量QNは第1の許容量QN1よりも少ないので、還元剤供給作用は行われない。次いで、図6に矢印Y4で示されるように蓄積NO量QNが再び第1の許容量QN1を越えても直ちには還元剤供給作用が行われず、このため蓄積NO量QNは次第に増大する。
【0058】
次いで、矢印Y5で示されるように蓄積NO量QNが第2の許容量QN2(>QN1)よりも多くなると、要求負荷Lがゼロでなくても、還元剤供給作用が行われる。その結果、NO触媒81がNOで飽和するのが阻止される。
【0059】
このようにNO触媒81の蓄積NO量QNが第1の許容量QN1よりも多くかつ第2の許容量QN2よりも少ないときには、図6に矢印Y2で示されるように切替弁61が切り替えられるときに還元剤供給作用が行われる。
【0060】
本発明による各実施例では、この還元剤供給作用が行われるときにNO触媒内に流入する排気ガスの量がNO触媒81の温度Tに応じて異なるようになっている。次に、本発明による第1から第4実施例を順次説明する。
【0061】
本発明による第1実施例では、切替弁61が切り替えられる過渡時に還元剤供給作用が行われる過渡供給と、切替弁61が順流位置にあるときに還元剤供給作用が行われる順流供給とがNO触媒81の温度Tに応じて選択的に切り替えられる。
【0062】
まず、過渡供給について説明する。図5を参照して上述したように、切替弁61が切り替えられる過渡時には、NO触媒81内に流入する排気ガスの量QEが一時的に減少する。従って、このとき還元剤供給作用を行えば、NO触媒81内に流入する排気ガスの空燃比AFNをリッチに切り替えるのに必要な還元剤の量を低減することができる。また、このときNO触媒81内における排気ガスの空間速度が低下するのでNO触媒81内における還元剤の滞留時間が長くなり、従って還元剤を有効に利用できることにもなる。これが過渡供給の考え方である。
【0063】
詳しく説明すると、切替弁61が逆流位置から順流位置に切り替えられる場合には、図7(A)に矢印RTで示されるように、NO触媒81内に流入する排気ガスの量QEが一旦ゼロになった後に増大していく途中で、還元剤供給作用が行われる。この場合、基準時期例えば切替弁61を切り替えるべき信号が発せられた時期Xから還元剤供給作用が行われるまでの時間間隔がtRFで表されている。一方、切替弁61が順流位置から逆流位置に切り替えられる場合には、図7(B)に矢印RTで示されるように、NO触媒81内に順流方向に流入する排気ガスの量QEが減少していく途中で、還元剤が供給される。この場合の時間間隔がtFRで表されている。このように排気ガスの一部がNO触媒81内に流入しているときに還元剤供給作用が行われる。
【0064】
これに対し、順流供給では切替弁61が順流位置にあるときに還元剤供給作用が行われる。即ち、切替弁61が逆流位置から順流位置に切り替えられる場合には、図7(A)に矢印RFで示されるように、切替弁61が順流位置に切り替えられた後に還元剤が供給される。一方、切替弁61が順流位置から逆流位置に切り替えられる場合には、図7(B)に矢印RFで示されるように、切替弁61が逆流位置に切り替えられる前に還元剤供給作用が行われる。このようにほぼ全ての排気ガスがNO触媒81内に流入しているときに還元剤供給作用が行われる。
【0065】
図7に示される例では、過渡供給が行われる場合には、還元剤供給作用が行われるときにNO触媒81内に流入する排気ガスの量QEが小さなQETになっており、この場合にNO触媒81内に流入する排気ガスの空燃比を例えば一定のリッチ空燃比にするのに必要な還元剤供給量QRは比較的小さなQRTに設定される。これに対し、順流供給が行われる場合には、還元剤供給作用が行われるときにNO触媒81内に流入する排気ガスの量QEが大きなQEFになっており、この場合の還元剤供給量QRは比較的大きなQRF(>QRT)に設定される。
【0066】
冒頭で述べたように、NO触媒81内に供給された還元剤はNO触媒81内でNOや酸素と発熱反応し、このときの発熱量は還元剤供給作用が行われるときにNO触媒81内に流入する排気ガスの量QE及びNO触媒81に供給された還元剤の量QRに依存し、即ちQE及びQRが多くなると発熱量が多くなる。
【0067】
従って、過渡供給を行うよりも順流供給を行えば、NO触媒81の温度Tを上昇させることができ或いはNO触媒81の温度Tが低下するのを阻止することができることになる。
【0068】
そこで本発明による第1実施例では、NO触媒81の温度Tが予め定められた設定温度TSよりも低いときには順流供給を行い、NO触媒81の温度Tが設定温度TSよりも高いときには過渡供給を行うようにしている。
【0069】
一般的に言うと、NO触媒81の温度Tが低いときには高いときに比べて、還元剤供給作用が行われるときにNO触媒81内に順流方向に流入する排気ガスの量QEが多くなるようにしているということになる。
【0070】
図8(A)はNO触媒81のNO浄化能を示しており、即ちNO触媒81の温度TがNO浄化能下限温度TLNを越えて低下すると、NO触媒81のNO浄化能が許容下限値ALNを越えて低下する。従って、上述した設定温度TSをこのNO浄化能下限温度TLNに設定すれば、NO触媒81のNO浄化能を速やかに許容下限値ALN以上に上昇させることができ、或いは許容下限値ALN以上に維持することができることになる。
【0071】
また、図8(B)はNO触媒81の微粒子酸化能を示しており、即ちNO触媒81の温度Tが微粒子酸化能下限温度TLPMを越えて低下すると、NO触媒81の微粒子酸化能が許容下限値ALPMを越えて低下する。従って、上述した設定温度TSをこの微粒子酸化能下限温度TLPMに設定すれば、NO触媒81の微粒子酸化能を速やかに許容下限値ALPM以上に上昇させることができ、或いは許容下限値ALPM以上に維持することができることになる。
【0072】
一方、逆の見方をすれば、順流供給を行うよりも過渡供給を行えば、NO触媒81の温度上昇を抑制することができる。即ち、図8(A)に示されるようにNO触媒81の温度TがNO浄化能上限温度TUNを越えて上昇すると、NO触媒81のNO浄化能が許容下限値ALNを越えて低下する。従って、上述した設定温度TSをこのNO浄化能上限温度TUNに設定すれば、NO触媒81のNO浄化能を許容下限値ALN以上に維持することができる。
【0073】
図9は上述した本発明による実施例を実行するための排気浄化制御ルーチンを示している。このルーチンは予め定められた設定時間毎の割り込みによって実行される。
【0074】
図9を参照すると、まずステップ100では、要求負荷Lがゼロになった否か、即ち切替弁61を順流位置から逆流位置に又はその逆に切り替えるべきか否かが判別される。要求負荷Lがゼロになったときには次いでステップ101に進み、NO触媒81の蓄積NO量QNが第1の許容量QN1よりも多いか否かが判別される。QN≦QN1のときには次いでステップ102に進み、切替弁61が切り替えられ、還元剤供給作用は行われない。
【0075】
これに対し、QN>QN1のときには次いでステップ103に進み、還元剤供給制御ルーチンが実行される。本発明による第1実施例の還元剤供給制御ルーチンが図10に示されている。
【0076】
図10を参照すると、まずステップ120ではNO触媒81の温度Tが設定温度TSよりも低いか否かが判別される。T<TSのときには次いでステップ121に進み、還元剤供給量QRが比較的大きなQRFとされる。続くステップ122では切替弁61が切り替えられると共に順流供給が行われる。即ち、切替弁61が逆流位置にある場合には切替弁61が順流位置に切り替えられ、次いでQRだけ還元剤が供給される。切替弁61が順流位置にある場合にはQRだけ還元剤が供給され、次いで切替弁61が順流位置に切り替えられる。
【0077】
これに対し、T≧TSのときには次いでステップ123に進み、還元剤供給量QRが比較的小さなQRTとされる。続くステップ124では切替弁61が切り替えられると共に過渡供給が行われる。即ち、切替弁61が切り替えられる過渡時に還元剤供給作用が行われる。
【0078】
再び図9を参照すると、要求負荷Lがゼロになったときでないときにはステップ100からステップ104に進み、蓄積NO量QNが第2の許容量QN2よりも多いか否かが判別される。QN≦QN2のときには処理サイクルを終了し、QN>QN2のときには次いでステップ105に進み、現在切替弁61が順流位置にあるか否かが判別される。現在切替弁61が順流位置にあるときには次いでステップ106に進んで還元剤供給量QRを算出した後に、ステップ107に進んで順流供給が行われる。これに対し、現在切替弁61が逆流位置にあるときには次いでステップ108に進んで還元剤供給量QRを算出した後に、ステップ109に進んで過渡供給が行われる。
【0079】
即ち、ステップ104からステップ105に進んだときには切替弁61を切り替えるべきときではないので、切替弁61が順流位置にある場合には順流供給が行われる。また、このとき内燃機関から比較的多量の排気ガスが排出されているので、切替弁61が逆流位置にある場合には還元剤供給量QRが少ない過渡供給が行われる。なお、ステップ106及びステップ108では、例えば吸入空気量に基づいて還元剤供給量QRが算出される。
【0080】
次に、本発明による第2実施例を説明する。
【0081】
機関が始動されてからの経過時間tDが比較的短いときにはNO触媒81の温度Tが低く、経過時間tDが長くなるとNO触媒81の温度Tが上昇する。従って、経過時間tDが短いときに順流供給を行えば、NO触媒81の温度Tを速やかに上昇させることができる。
【0082】
本発明による第2実施例では、経過時間tDが予め定められた設定時間tDSよりも短いときには順流供給を行い、経過時間tDが設定時間tDSよりも長くなった後には過渡供給を行うようにしている。なお、機関が始動されてから、NO触媒81の温度Tが図8を参照して上述したNO浄化能下限温度TLN又は微粒子酸化能下限温度TLPMになるまでの所要時間を予め実験により求めておき、この所要時間を設定時間tDSとすることもできる。
【0083】
図11は本発明による第2実施例の還元剤供給制御ルーチンを示している。このルーチンは図9のステップ103で実行される。
【0084】
図11を参照すると、まずステップ140では機関が始動されてからの経過時間tDが設定時間tDSよりも短いか否かが判別される。tD<tDSのときには次いでステップ141に進み、還元剤供給量QRが比較的大きなQRFとされる。続くステップ142では切替弁61が切り替えられると共に順流供給が行われる。これに対し、tD≧tDSのときには次いでステップ143に進み、還元剤供給量QRが比較的小さなQRTとされる。続くステップ144では切替弁61が切り替えられると共に過渡供給が行われる。
【0085】
次に、本発明による第3実施例を説明する。この第3実施例では、上述した過渡供給が行われ、順流供給は行われない。
【0086】
過渡供給では、還元剤供給作用が行われるときにNO触媒81内に流入する排気ガスの量QETは、基準時期例えば切替弁61を切り替えるべき信号が発せられた時期Xから還元剤供給作用が行われるまでの時間間隔tRF,tFRに依存する。即ち、切替弁61が逆流位置から順流位置に切り替えられる場合には、図12(A)に示されるように時間間隔tRFが短くなると排気ガス量QETが少なくなり、図12(B)に示されるように時間間隔tRFが長くなると排気ガス量QETが多くなる。また、切替弁61が順流位置から逆流位置に切り替えられる場合には、時間間隔tFRが短くなると排気ガス量QETが多くなり、時間間隔tFRが長くなると排気ガス量QETが少なくなる。
【0087】
そこで本発明による第3実施例では、時間間隔tRF,tFRをNO触媒81の温度Tに応じて設定するようにしている。具体的には、図13に示されるように、切替弁61が逆流位置から順流位置に切り替えられる場合の時間間隔tRFがNO触媒81の温度Tが低くなるにつれて長くなるようにし、切替弁61が順流位置から逆流位置に切り替えられる場合の時間間隔tFRがNO触媒81の温度Tが低くなるにつれて短くなるようにしている。
【0088】
この場合の還元剤供給量QRが図14に示されている。即ち、図14(A)に示されるように時間間隔tRFが長くなるにつれて還元剤供給量QRが多くなり、図14(B)に示されるように時間間隔tFRが短くなるにつれて還元剤供給量QRが多くなる。従って、還元剤供給作用が行われるときにNO触媒81内に流入する排気ガスの量QETが多くなるにつれて還元剤供給量QRが多くなる。
【0089】
図15は本発明による第3実施例の還元剤供給制御ルーチンを示している。このルーチンは図9のステップ103で実行される。
【0090】
図15を参照すると、まずステップ160では現在の切替弁61の位置に応じて時間間隔tFR又はtRFが図13のマップから算出される。続くステップ161では、図14のマップから還元剤供給量QRが算出される。続くステップ162では切替弁61が切り替えられると共に過渡供給が行われる。即ち、切替弁61を切り替えるべき信号が発せられた時期Xから時間間隔tFR,tRFだけ経過したときに還元剤が還元剤供給量QRだけ供給される。
【0091】
次に、本発明による第4実施例を説明する。
【0092】
これまで述べてきた過渡供給では、切替弁61が順流位置から逆流位置に又はその逆に連続的に切り替えられ、その途中で還元剤供給作用が行われる。
【0093】
これに対し、本発明による第4実施例では、切替弁61が弱順流位置に一時的に保持され、切替弁61が弱順流位置に保持されているときに還元剤供給作用を行う弱順流供給が行われる。切替弁61が弱順流位置に保持されると、図16に矢印で示されるように排気ガスの大部分が流入ポート62から流出ポート63を介し直接的に排気ガス排出管64内に流出し即ちNO触媒81を迂回し、残りのわずかな一定量の排気ガスが流入流出ポート65を介し環状排気管67内に流入し、次いでNO触媒81内を順流方向に流通する。この弱順流供給を図17を参照して詳しく説明する。
【0094】
図17は弱順流供給が行われるときの切替弁61の位置VP及びNO触媒81内に順流方向に流入する排気ガスの量QEの経時変化を、図5と同様に示す図である。
【0095】
更に、切替弁位置VPは基準位置、例えばほぼ全ての排気ガスがNO触媒81を迂回する全バイパス位置に対する切替弁61の位置を表しており、切替弁61が全バイパス位置と順流位置間にあるときには切替弁位置VPは正値となり、全バイパス位置から順流位置に近づくにつれて大きくなる。また、切替弁61が全バイパス位置と逆流位置間にあるときには切替弁位置VPは負値となり、全バイパス位置から逆流位置に近づくにつれて小さくなる。
【0096】
切替弁61が例えば逆流位置から順流位置に切り替えられる場合には、図17に示されるように、切替弁61が逆流位置から弱順流位置WFまで移動されて弱順流位置WFに一時的に保持され、次いで目的位置である順流位置まで移動される。その結果、NO触媒81内に流入する排気ガスの量QEがわずからQEWFに一時的に保持され、このとき矢印Rで示されるように還元剤供給作用が行われる。この場合、切替弁61を切り替えるべき信号が発せられた時期Xから還元剤供給作用が行われるまでの時間間隔がtWFで表されている。切替弁61が順流位置から逆流位置に切り替えられるときも同様である。
【0097】
還元剤供給作用が行われるときにNO触媒81内に流入する排気ガスの量QEWFは弱順流位置WFに依存し、即ち弱順流位置WFが小さくなるにつれて排気ガス量QEWFが少なくなる。図18(A)は弱順流位置WFが小さい場合を示しており、図18(B)は弱順流位置WFが大きい場合を示している。
【0098】
そこで本発明による第4実施例では、弱順流位置WFをNO触媒81の温度Tに応じて設定するようにしている。具体的には、図19に示されるように、弱順流位置WFがNO触媒81の温度Tが低くなるにつれて大きくなるようにしている。
【0099】
この場合の還元剤供給量QRは図20に示されるように、弱順流位置WFが大きくなるにつれて還元剤供給量QRが多くなる。従って、還元剤供給作用が行われるときにNO触媒81内に流入する排気ガスの量QEWFが多くなるにつれて還元剤供給量QRが多くなる。
【0100】
図21は本発明による第4実施例の還元剤供給制御ルーチンを示している。このルーチンは図9のステップ103で実行される。
【0101】
図21を参照すると、まずステップ180では弱順流位置WFが図19のマップから算出される。続くステップ181では、図20のマップから還元剤供給量QRが算出される。続くステップ182では切替弁61が切り替えられると共に弱順流供給が行われる。即ち、切替弁61が弱順流位置WFに一時的に保持され、このとき還元剤が還元剤供給量QRだけ供給される。
【0102】
これまで述べてきた本発明による各実施例は図22及び図24に示される内燃機関にも適用することができる。
【0103】
図22に示される内燃機関では、排気管20aの出口にケーシング168が接続され、このケーシング168は排気管20cを介してケーシング175に接続され、ケーシング175は排気管23に接続される。これらケーシング168,175内にはNO触媒81を担持したパティキュレートフィルタ69、及び補助触媒76がそれぞれ収容される。
【0104】
排気管20aからバイパス管185が分岐されており、このバイパス管185の流出端は排気管20cに開口している。また、バイパス管185の流入端が開口している排気管20aの部分には、図示しない電子制御ユニットによって制御される切替弁161が配置される。更に、バイパス管185の流入端とパティキュレートフィルタ69間の排気管20aに還元剤供給弁77が配置される。
【0105】
切替弁161は通常、図23に実線で示される通常位置に保持される。切替弁161がこの通常位置に保持されると、バイパス管185が遮断され、排気管20a内に流入したほぼ全ての排気ガスがパティキュレートフィルタ69内に導かれる。従って、切替弁161の通常位置は図1の内燃機関における切替弁61の順流位置又は逆流位置に相当する。
【0106】
切替弁161が図23に一点鎖線で示される弱流位置に保持されると、排気管20a内に流入した排気ガスのわずかな一部がパティキュレートフィルタ69内に導かれ残りの排気ガスがバイパス管185内に導かれる。従って、切替弁161の弱流位置は図1の内燃機関における切替弁61の弱順流位置に相当する。なお、切替弁161が図23に破線で示されるバイパス位置に保持されると、バイパス管185が開放され、排気管20a内に流入したほぼ全ての排気ガスがパティキュレートフィルタ69を迂回する。従って、切替弁161のバイパス位置は図1の内燃機関における切替弁61の全バイパス位置に相当する。
【0107】
この場合、例えばNO触媒81の温度Tが低いときには切替弁161が通常位置にあるときに還元剤供給作用を行い、NO触媒81の温度Tが高いときには切替弁161が通常位置からバイパス位置に又はその逆に切り替えられる過渡時に還元剤供給作用を行うことができる。
【0108】
一方、図24に示される内燃機関では、排気管20aが一対の枝管91’,91”を有するY字管から形成され、各枝管の出口にはケーシング68’,68”がそれぞれ接続される。これらケーシング68’,68”は排気管20cの枝管92’,92”に接続され、排気管20cを介してケーシング175に接続される。ケーシング175は排気管23に接続される。これらケーシング68’,68”内には第1及び第2のパティキュレートフィルタ69’,69”がそれぞれ収容され、ケーシング175内には補助触媒76が収容される。なお、第1及び第2のパティキュレートフィルタ69’,69”上にはそれぞれ第1及び第2のNO触媒81’,81”が担持されている。
【0109】
排気管20cの枝管内には共通のアクチュエータ260によって駆動される第1及び第2の切替弁61’,61”がそれぞれ配置される。また、排気管20aの枝管内には第1及び第2の還元剤供給弁77’,77”がそれぞれ配置される。なお、アクチュエータ260及び還元剤供給弁77’,77”は図示しない電子制御ユニットによって制御される。
【0110】
切替弁61’,61”は通常、図25(A)において実線で示される第1の通常位置か又は破線で示される第2の通常位置に保持される。切替弁61’,61”が第1の通常位置に保持されると、第1の切替弁61’が全開位置に保持され、第2の切替弁61”が全閉位置に保持され、従って図25(A)において実線の矢印で示されるように排気管20a内に流入したほぼ全ての排気ガスが第1のNO触媒69’内に導かれる。一方、切替弁61’,61”が第2の通常位置に保持されると、第1の切替弁61’が全閉位置に保持され、第2の切替弁61”が全開位置に保持され、従って図25(A)において破線の矢印で示されるように排気管20a内に流入したほぼ全ての排気ガスが第2のNO触媒81”内に導かれる。従って、切替弁61’,61”の第1及び第2の通常位置は図22の内燃機関における切替弁161の通常位置又はバイパス位置に相当する。
【0111】
切替弁61’,61”が図25(B)に実線で示される第1の弱流位置に保持されると、排気管20a内に流入した排気ガスのわずかな一部が第1のNO触媒81’内に導かれ残りの排気ガスが第2のNO触媒81”内に導かれる。一方、切替弁61’,61”が図25(B)に破線で示される第2の弱流位置に保持されると、排気管20a内に流入した排気ガスのわずかな一部が第2のNO触媒81”内に導かれ残りの排気ガスが第1のNO触媒81’内に導かれる。このように切替弁61’,61”の弱流位置は図1の内燃機関における切替弁61の弱順流位置に相当する。
【0112】
この場合、第1のNO触媒81’について見ると、例えば第1のNO触媒81’の温度が低いときには切替弁61’,61”が第1の通常位置にあるときに還元剤供給作用を行い、第1のNO触媒81’の温度が高いときには切替弁61’,61”が第1の通常位置から第2の通常位置に又はその逆に切り替えられる過渡時に還元剤供給作用を行うことができる。また、第2のNO触媒81”について見ると、例えば第2のNO触媒81”の温度が低いときには切替弁61’,61”が第2の通常位置にあるときに還元剤供給作用を行い、第2のNO触媒81”の温度が高いときには切替弁61’,61”が第1の通常位置から第2の通常位置に又はその逆に切り替えられる過渡時に還元剤供給作用を行うことができる。
【0113】
従って、一般的に言うと、排気通路内にNO触媒を配置し、NO触媒上流の排気通路内に還元剤供給弁を配置し、還元剤供給弁上流の排気通路から分岐して還元剤供給弁及びNO触媒を迂回するバイパス通路を設け、バイパス通路内を流通する排気ガスの量を制御することによりNO触媒内を流通する排気ガスの量を制御するための切替弁を設けているということになる。
【0114】
その上で、図1に示される内燃機関では、排気ガスがNO触媒内にその一端面を介し流入しNO触媒からその他端面を介し流出するように排気ガスを案内するか、又はNO触媒内にその他端面を介し流入しNO触媒からその一端面を介し流出するように排気ガスを案内するかを切り替えているということになる。
【0115】
また、図24に示される内燃機関では、例えば排気管20aの枝管91’から排気管20cの枝管92’までの排気通路部分に着目すると、排気管20aの枝管91”から排気管20cの枝管92”までの排気通路部分はバイパス通路として作用すると見ることもできる。この場合、第2の還元剤供給弁77”、第2のパティキュレートフィルタ69”、第2のNO触媒81”はそれぞれ、バイパス通路内に配置された追加の還元剤供給弁、追加のパティキュレートフィルタ、追加のNO触媒を構成しているということになる。
【0116】
【発明の効果】
NO触媒を速やかに活性化し又はNO触媒の活性を高く維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】内燃機関の全体図である。
【図2】触媒コンバータの構造を示す図である。
【図3】切替弁が順流位置又は逆流位置にあるときの排気ガスの流れを説明するための図である。
【図4】パティキュレートフィルタの隔壁の部分拡大断面図である。
【図5】切替弁が切り替えられるときにNO触媒内に流入する排気ガスQEの経時変化を示す線図である。
【図6】還元剤供給作用を説明するための図である。
【図7】本発明による第1実施例を説明するための、図5と同様な線図である。
【図8】NO触媒の特性を示す線図である。
【図9】排気浄化制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図10】本発明による第1実施例の還元剤供給制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図11】本発明による第2実施例の還元剤供給制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図12】本発明による第3実施例を説明するための、図5と同様な線図である。
【図13】時間間隔tRF,tFRを示す線図である。
【図14】還元剤供給量QRを示す線図である。
【図15】本発明による第3実施例の還元剤供給制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図16】切替弁が弱順流位置にあるときの排気ガスの流れを説明するための図である。
【図17】本発明による第4実施例を説明するための図である。
【図18】本発明による第4実施例を説明するための図である。
【図19】弱順流位置WFを示す線図である。
【図20】還元剤供給量QRを示す線図である。
【図21】本発明による第4実施例の還元剤供給制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図22】本発明を適用可能な別の内燃機関を示す図である。
【図23】図22に示される内燃機関の切替弁の位置を説明するための図である。
【図24】本発明を適用可能な別の内燃機関を示す図である。
【図25】図24に示される内燃機関の切替弁の位置を説明するための図である。
【符号の説明】
1…機関本体
20a…排気管
51…温度センサ
61…切替弁
69…パティキュレートフィルタ
77…還元剤供給弁
81…NO触媒
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an exhaust emission control device for an internal combustion engine.
[0002]
[Prior art]
NO in the exhaust gas flowing in when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the exhaust passage of the internal combustion engine where the combustion is continuously performed under the lean air-fuel ratio is leanXNO when storing the reducing agent in the exhaust gas when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing in decreasesXNO is being reduced and storedXNO decreases in quantityXPlace catalyst and NOXNO in the catalystXNOXNO stored in the catalystXNO to reduce the amount ofXThe reducing agent supply valve that temporarily supplies the reducing agent to the catalyst isXNO in the exhaust passage upstream of the catalystXBy providing a bypass passage that bypasses the catalyst and changing the amount of exhaust gas flowing into the bypass passage according to the engine operating state, NOXThe amount of exhaust gas flowing into the catalyst is changed according to the engine operating state, and the amount of exhaust gas flowing into the bypass passage is temporarily increased to reduce NO.XWhen the amount of exhaust gas flowing into the catalyst temporarily decreases, NO is reduced from the reducing agent supply valve.X2. Description of the Related Art An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine in which a reducing agent is used as a catalyst is known (see Patent Document 1).
[0003]
In this way, the exhaust gas is prevented from flowing into the bypass passage, and almost all the exhaust gas is NO.XCompared to the case of supplying the reducing agent when flowing into the catalyst, NOXIt is possible to reduce the amount of reducing agent required to make the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst rich.
[0004]
[Patent Document 1]
JP 2001-317338 A
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
NOXThe reducing agent supplied into the catalyst is NOXNO in the catalystXBecause it reacts exothermically with oxygen, NOXNO in the catalystXNOXNO accumulated in catalystXNO by reducing the amountXThe temperature of the catalyst can be raised or NOXIt is possible to prevent the temperature of the catalyst from decreasing.
[0006]
However, as mentioned above, NOXWhen the amount of reducing agent supplied into the catalyst is reduced, NOXThe temperature of the catalyst cannot be raised or NOXIt becomes impossible to prevent the temperature of the catalyst from decreasing, and as a result NOXThe catalyst cannot be activated quickly or NOXThere is a problem that the activity of the catalyst may be lost.
[0007]
Therefore, the object of the present invention is NO.XActivate catalyst quickly or NOXAn object of the present invention is to provide an exhaust purification device for an internal combustion engine that can maintain the activity of a catalyst high.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
  In order to solve the above-described problem, according to a first aspect of the present invention, when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the exhaust passage of the internal combustion engine in which combustion is continuously performed under a lean air-fuel ratio is lean, the fuel flows into the exhaust passage. NO in exhaust gasXNO when storing the reducing agent in the exhaust gas when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing in decreasesXNO is being reduced and storedXNO decreases in quantityXPlace catalyst and NOXNO in the catalystXNOXNO stored in the catalystXNO to reduce the amount ofXThe reducing agent supply means for temporarily supplying the reducing agent to the catalyst is NOXIn an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine disposed in an exhaust passage upstream of the catalyst, NOXBy providing a bypass passage that bypasses the catalyst and changing the amount of exhaust gas flowing into the bypass passage, NOXThe amount of exhaust gas flowing into the catalyst is changed,NO X Compared to when the temperature of the catalyst is low, the NO from the reducing agent supply means X NO when supplying reducing agent to catalyst X An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine in which the amount of exhaust gas flowing into the catalyst is increased. Almost all exhaust gas is prevented from flowing into the bypass passage. X NO flows from the reducing agent supply means when flowing into the catalyst. X After supplying the reducing agent to the catalyst and the elapsed time from the start of the internal combustion engine exceeds the set time, a part of the exhaust gas flows into the bypass passage and NO. X When the amount of exhaust gas flowing into the catalyst is reduced, NO is supplied from the reducing agent supply means. X To supply a reducing agent to the catalystis doing.
[0009]
  According to the second invention, in the first invention,NO X The temperature of the catalyst is NO X NO when the temperature drops below the lower purification temperature X NO of catalyst X The purifying capacity decreases beyond the allowable lower limit value, and the set time is NO after the internal combustion engine is started. X The temperature of the catalyst is NO X Set to the time required to reach the lower purification temperature limitis doing.
[0010]
  Also, according to the third invention, No.1OcularIn the invention,The NO on the particulate filter for collecting particulates contained in the inflowing exhaust gas X Catalyst is supported, NO X NO when the temperature of the catalyst falls below the lower limit temperature X The fine particle oxidation ability of the catalyst falls below the allowable lower limit, and the set time is set to NO after the internal combustion engine is started. X Set to the time required for the catalyst temperature to reach the lower limit temperature of particulate oxidation abilityis doing.
[0011]
  According to the fourth invention,1In the second invention,Exhaust gas is NO X A forward flow position for guiding the exhaust gas so that it flows into the catalyst from one end face, flows in the forward flow direction and then flows out from the other end face, and the exhaust gas is NO. X A switching valve is provided that can switch between a backflow position that guides exhaust gas so that the exhaust gas flows into the catalyst from the other end face, flows in the backflow direction, and then flows out from the one end face. When switching to the reverse or vice versa, the amount of exhaust gas flowing into the bypass passage gradually increases and NO is increased accordingly. X The amount of exhaust gas flowing into the catalyst gradually decreases, and then NO X NO after the direction of exhaust gas flow in the catalyst is reversed X The amount of exhaust gas flowing into the catalyst is gradually increased, and the amount of exhaust gas flowing into the bypass passage is gradually decreased by that amount. X The reducing agent supply means is provided in an exhaust passage located upstream of the catalyst..
[0012]
  According to the fifth invention, in the fourth invention,When the elapsed time from the start of the internal combustion engine is shorter than a predetermined set time, NO is supplied from the reducing agent supply means when the switching valve is held in the forward flow position. X After the reducing agent is supplied into the catalyst and the elapsed time from the start of the internal combustion engine exceeds the set time, the switching valve is switched from the forward flow position to the reverse flow position or vice versa. NO X To supply a reducing agent in the catalystis doing.
[0013]
  To solve the above problemsAccording to the sixth inventionFor example, NO in the exhaust gas flowing into the exhaust passage of the internal combustion engine where the combustion is continuously performed under the lean air-fuel ratio when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing in is lean. X NO when storing the reducing agent in the exhaust gas when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing in decreases X NO is being reduced and stored X NO decreases in quantity X Place catalyst and NO X NO in the catalyst X NO X NO stored in the catalyst X NO to reduce the amount of X The reducing agent supply means for temporarily supplying the reducing agent to the catalyst is NO X In an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine disposed in an exhaust passage upstream of the catalyst, NO X By providing a bypass passage that bypasses the catalyst and changing the amount of exhaust gas flowing into the bypass passage, NO X The amount of exhaust gas flowing into the catalyst is changed, and NO is supplied from the reducing agent supply means. X NO when the reducing agent is supplied to the catalyst X The amount of exhaust gas flowing into the catalyst is NO X Depending on the temperature of the catalyst, the exhaust gas is NO X A forward flow position for guiding the exhaust gas so that it flows into the catalyst from one end face, flows in the forward flow direction and then flows out from the other end face, and the exhaust gas is NO. X A switching valve is provided that can switch between a backflow position that guides exhaust gas so that the exhaust gas flows into the catalyst from the other end face, flows in the backflow direction, and then flows out from the one end face. When switching to the reverse or vice versa, the amount of exhaust gas flowing into the bypass passage gradually increases and NO is increased accordingly. X The amount of exhaust gas flowing into the catalyst gradually decreases, and then NO X NO after the direction of exhaust gas flow in the catalyst is reversed X The amount of exhaust gas flowing into the catalyst is gradually increased, and the amount of exhaust gas flowing into the bypass passage is gradually decreased by that amount. X The reducing agent supply means is provided in the exhaust passage located upstream of the catalyst, and when the switching valve is held at the forward flow position, NO is supplied from the reducing agent supply means. X NO is supplied from the reducing agent supply means during a transient when the reducing agent is supplied into the catalyst or the switching valve is switched from the forward flow position to the reverse flow position or vice versa. X Whether to supply the reducing agent into the catalyst, NO X Switch according to the temperature of the catalystis doing.
[0014]
  According to the seventh invention,6In the second invention,NO X When the temperature of the catalyst is lower than a predetermined set temperature, NO is supplied from the reducing agent supply means when the switching valve is held in the forward flow position. X Supply the reducing agent to the catalyst, NO X When the temperature of the catalyst is higher than the set temperature, NO is reduced from the reducing agent supply means during the transition when the switching valve is switched from the forward flow position to the reverse flow position or vice versa. X To supply a reducing agent to the catalystis doing.
[0015]
  According to the eighth invention7In the second invention,NO X The temperature of the catalyst is NO X NO when the temperature drops below the lower purification temperature X NO of catalyst X The purifying capacity decreases beyond the allowable lower limit, and the set temperature is set to NO. X NO of catalyst X The lower limit temperature is set..
[0016]
  According to the ninth invention,7In the second invention,The NO on the particulate filter for collecting particulates contained in the inflowing exhaust gas X Catalyst is supported, NO X NO when the temperature of the catalyst falls below the lower limit temperature X The fine particle oxidation ability of the catalyst is lowered beyond the allowable lower limit, and the set temperature is set to NO. X Set to the minimum particle oxidation capacity minimum temperature of the catalystis doing.
[0017]
  According to the tenth invention6In the second invention,When the elapsed time from the start of the internal combustion engine is shorter than a predetermined set time, NO is supplied from the reducing agent supply means when the switching valve is held in the forward flow position. X After supplying the reducing agent to the catalyst and the elapsed time from the start of the internal combustion engine has exceeded the set time, the switching valve is switched from the forward flow position to the reverse flow position or vice versa. X To supply a reducing agent to the catalystis doing.
[0018]
  To solve the above problemsAccording to the eleventh inventionFor example, NO in the exhaust gas flowing into the exhaust passage of the internal combustion engine where the combustion is continuously performed under the lean air-fuel ratio when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing in is lean. X NO when storing the reducing agent in the exhaust gas when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing in decreases X NO is being reduced and stored X NO decreases in quantity X Place catalyst and NO X NO in the catalyst X NO X NO stored in the catalyst X NO to reduce the amount of X The reducing agent supply means for temporarily supplying the reducing agent to the catalyst is NO X In an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine disposed in an exhaust passage upstream of the catalyst, NO X By providing a bypass passage that bypasses the catalyst and changing the amount of exhaust gas flowing into the bypass passage, NO X The amount of exhaust gas flowing into the catalyst is changed, and NO is supplied from the reducing agent supply means. X NO when the reducing agent is supplied to the catalyst X The amount of exhaust gas flowing into the catalyst is NO X Depending on the temperature of the catalyst, the exhaust gas is NO X A forward flow position for guiding the exhaust gas so that it flows into the catalyst from one end face, flows in the forward flow direction and then flows out from the other end face, and the exhaust gas is NO. X A switching valve is provided that can switch between a backflow position that guides exhaust gas so that the exhaust gas flows into the catalyst from the other end face, flows in the backflow direction, and then flows out from the one end face. When switching to the reverse or vice versa, the amount of exhaust gas flowing into the bypass passage gradually increases and NO is increased accordingly. X The amount of exhaust gas flowing into the catalyst gradually decreases, and then NO X NO after the direction of exhaust gas flow in the catalyst is reversed X The amount of exhaust gas flowing into the catalyst is gradually increased, and the amount of exhaust gas flowing into the bypass passage is gradually decreased by that amount. X The reducing agent supply means is provided in the exhaust passage located upstream of the catalyst, and NO is supplied from the reducing agent supply means during a transient when the switching valve is switched from the forward flow position to the reverse flow position or vice versa. X While supplying the reducing agent to the catalyst, the time interval from the reference time until the reducing agent is supplied is NO. X Set according to the temperature of the catalysting.
[0019]
  According to the twelfth invention,6 or 11In the second invention,NO X Compared to when the temperature of the catalyst is low, the NO from the reducing agent supply means X NO when supplying reducing agent to catalyst X To increase the amount of exhaust gas flowing into the catalystis doing.
[0020]
  According to the thirteenth invention,1,6,11,12The second inventionAny one ofInNO from the reducing agent supply means X NO when supplying reducing agent to catalyst X Compared to when the amount of exhaust gas flowing into the catalyst is large, the NO from the reducing agent supply means X To increase the amount of reducing agent supplied to the catalystis doing.
[0021]
  According to the 14th invention1,6,11The second inventionAny one ofInNO by changing the amount of exhaust gas flowing into the bypass passage according to the engine operating state X The amount of exhaust gas flowing into the catalyst is changed according to the engine operating state.
  According to the fifteenth invention, in any one of the first, sixth and eleventh inventions, an additional NO is added in the bypass passage. X Place catalyst and add NO X Additional reducing agent supply means for supplying reducing agent to the catalyst is connected to the inflow end of the bypass passage and additional NO. X Place in the bypass passage between the catalysts and add NO X NO in the catalyst X Reduce NO and add NO X NO stored in the catalyst X Additional NO from additional reducing agent supply means to reduce the amount of X While temporarily supplying the reducing agent to the catalyst, at this time additional NO X The amount of exhaust gas flowing into the catalyst X It is made different depending on the temperature of the catalyst.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows a case where the present invention is applied to a compression ignition type internal combustion engine. The present invention can also be applied to a spark ignition type internal combustion engine.
[0023]
Referring to FIG. 1, 1 is an engine body, 2 is a cylinder block, 3 is a cylinder head, 4 is a piston, 5 is a combustion chamber, 6 is an electrically controlled fuel injection valve, 7 is an intake valve, 8 is an intake port, 9 Is an exhaust valve, and 10 is an exhaust port. The intake port 8 is connected to a surge tank 12 via a corresponding intake branch pipe 11, and the surge tank 12 is connected to an outlet of a compressor 15 of an exhaust turbocharger 14 via an intake duct 13. The tube 15a is connected. A throttle valve 17 driven by a step motor 16 is disposed in the intake duct 13, and a cooling device 18 for cooling intake air flowing through the intake duct 13 is disposed around the intake duct 13.
[0024]
On the other hand, the exhaust port 10 is connected to an exhaust turbine 21 of an exhaust turbocharger 14 via an exhaust manifold 19 and an exhaust pipe 20, and an outlet of the exhaust turbine 21 is connected to a catalytic converter 22 via an exhaust pipe 20a.
[0025]
Referring to FIG. 2 together with FIG. 1, the catalytic converter 22 includes a switching valve 61 driven by a step motor 60, and an outlet of the exhaust pipe 20 a is connected to an inflow port 62 of the switching valve 61. An exhaust gas discharge pipe 64 of the catalytic converter 22 is connected to the outflow port 63 of the switching valve 61 facing the inflow port 62. The switching valve 61 further has a pair of inflow / outflow ports 65, 66 facing each other on both sides of a straight line connecting the inflow port 62 and the outflow port 63, and the inflow / outflow ports 65, 66 have an annular shape of the catalytic converter 22. Both ends of the exhaust pipe 67 are connected. The exhaust pipe 23 is connected to the outlet of the exhaust gas discharge pipe 64.
[0026]
The annular exhaust pipe 67 extends through the exhaust gas exhaust pipe 64, and a filter housing chamber 68 is formed in a portion of the annular exhaust pipe 67 located in the exhaust gas exhaust pipe 64. A particulate filter 69 for collecting fine particles in the exhaust gas is housed in the filter housing chamber 68. In FIG. 2, reference numerals 69a and 69b denote one end face and the other end face of the particulate filter 69, respectively.
[0027]
As shown in FIG. 2A showing a partial longitudinal sectional view of the catalytic converter 22 including the one end face 69a of the particulate filter 69 and FIG. 2B showing a partial transverse sectional view of the catalytic converter 22, The filter 69 has a honeycomb structure and includes a plurality of exhaust gas passages 70 and 71 extending in parallel with each other. These exhaust gas passages are constituted by an exhaust gas passage 70 having one end opened and the other end closed by a sealing material 72, and an exhaust gas passage 71 having the other end opened and one end closed by a sealing material 73. Is done. Note that the hatched portion in FIG. 2A shows the sealing material 73. The exhaust gas passages 70 and 71 are alternately arranged via thin partition walls 74 formed of a porous material such as cordierite. In other words, the exhaust gas passages 70 and 71 are arranged such that each exhaust gas passage 70 is surrounded by four exhaust gas passages 71 and each exhaust gas passage 71 is surrounded by four exhaust gas passages 70.
[0028]
As will be described later, NO on the particulate filter 69.XA catalyst 81 is supported. On the other hand, a catalyst storage chamber 75 is formed in the exhaust gas discharge pipe 64 between the outflow port 63 of the switching valve 61 and the portion through which the annular exhaust pipe 67 penetrates. An auxiliary catalyst 76 having an oxidizing ability carried on a substrate having a honeycomb structure is accommodated. In this case, NOXThe air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst 81 matches the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the particulate filter 69, and NOXThe temperature of the catalyst 81 also matches the temperature of the particulate filter 69.
[0029]
Also, the inflow / outflow port 65 of the switching valve 61 and the NOXThe annular exhaust pipe 67 between the catalysts 81 has NO.XAn electrically controlled reducing agent supply valve 77 for supplying a reducing agent to the catalyst 81 is attached. A reducing agent is supplied to the reducing agent supply valve 77 from an electrically controlled reducing agent pump 78. In the embodiment according to the present invention, the fuel of the internal combustion engine, that is, light oil, is used as the reducing agent. In the embodiment according to the present invention, the inflow / outflow port 66 and the NO.XA reducing agent supply valve is not disposed in the annular exhaust pipe 67 between the catalysts 81.
[0030]
Still referring to FIG. 1, the exhaust manifold 19 and the surge tank 12 are connected to each other via an exhaust gas recirculation (hereinafter referred to as EGR) passage 24, and an electrically controlled EGR control valve 25 is provided in the EGR passage 24. Be placed. A cooling device 26 for cooling the EGR gas flowing in the EGR passage 24 is disposed around the EGR passage 24.
[0031]
On the other hand, each fuel injection valve 6 is connected to a fuel reservoir, so-called common rail 27, through a fuel supply pipe 6a. Fuel is supplied into the common rail 27 from an electrically controlled fuel pump 28 with variable discharge amount, and the fuel supplied into the common rail 27 is supplied to the fuel injection valve 6 via each fuel supply pipe 6a. A fuel pressure sensor 29 for detecting the fuel pressure in the common rail 27 is attached to the common rail 27, and a fuel pump 28 is set so that the fuel pressure in the common rail 27 becomes a target fuel pressure based on an output signal of the fuel pressure sensor 29. The discharge amount is controlled.
[0032]
  The electronic control unit 40 is composed of a digital computer, and is connected to each other by a bidirectional bus 41. A ROM (read only memory) 42, a RAM (random access memory) 43, a CPU (microprocessor) 44, an input port 45 and an output port 46 It comprises. The intake pipe 15a has a mass flow rate of intake air.TheAn air flow meter 49 for detecting is attached, and a pressure sensor 50 for detecting a pressure in the exhaust pipe 20a, that is, an engine back pressure, is attached to the exhaust pipe 20a. In addition, a temperature sensor 51 for detecting the temperature of the particulate filter 69 is attached to, for example, the central portion of the particulate filter 69, and a load that generates an output voltage proportional to the depression amount of the accelerator pedal 52 is generated in the accelerator pedal 52. A sensor 53 is connected. The depression amount L of the accelerator pedal 52 represents a required load. Output signals of the fuel pressure sensor 29, the air flow meter 49, the pressure sensor 50, the temperature sensor 51, and the load sensor 53 are input to the input port 45 via the corresponding AD converters 47, respectively. Further, a crank angle sensor 54 that generates an output pulse every time the crankshaft rotates, for example, 30 ° is connected to the input port 45.
[0033]
  On the other hand, the output port 46 is connected through a corresponding drive circuit 48 to the fuel injection valve 6, the throttle valve driving step motor 16, the EGR control valve 25, the fuel pump 28, the switching valve driving step motor 60, the reducing agent supply valve 77, And reductionAgentThese are respectively connected to the pumps 78, and these are controlled based on an output signal from the electronic control unit 40.
[0034]
The switching valve 61 is normally positioned at one of a position indicated by a solid line and a position indicated by a broken line in FIG. When the switching valve 61 is positioned at the position indicated by the solid line in FIG. 3B, the inflow port 62 communicates with the inflow / outflow port 65 while the communication between the outflow port 63 and the inflow / outflow port 66 is blocked by the switching valve 61. The outflow port 63 is communicated with the inflow / outflow port 66 by the switching valve 61. As a result, as shown by the solid arrows in FIG. 3B, all the exhaust gas flowing through the exhaust pipe 20a flows into the annular exhaust pipe 67 through the inflow port 62 and the inflow / outflow port 65 in sequence, Next, after passing through the particulate filter 69, it flows into the exhaust gas discharge pipe 64 through the inflow / outflow port 66 and the outflow port 63 in order.
[0035]
On the other hand, when the switching valve 61 is positioned at the position indicated by the broken line in FIG. 3B, the inflow port 62 is inflow / outflow while the communication between the outflow port 63 and the inflow / outflow port 65 is blocked by the switching valve 61. The outflow port 63 is communicated with the inflow / outflow port 65 by the switching valve 61. As a result, all the exhaust gas flowing through the exhaust pipe 20a flows into the annular exhaust pipe 67 through the inflow port 62 and the inflow / outflow port 66 in sequence as shown by the broken arrows in FIG. Next, after passing through the particulate filter 69, it flows into the exhaust gas discharge pipe 64 through the inflow / outflow port 65 and the outflow port 63 in order.
[0036]
By switching the position of the switching valve 61 in this way, the flow of exhaust gas in the annular exhaust pipe 67 is reversed. In other words, the exhaust gas is NOXIt flows into the catalyst 81 through its one end face, and NOXExhaust gas is guided to flow out from the catalyst 81 through the other end face, or NOXIt flows into the catalyst 81 through the other end face and NO.XIt is possible to switch whether to guide the exhaust gas so as to flow out from the catalyst 81 through one end face thereof. Hereinafter, the exhaust gas flow indicated by the solid line in FIG. 3B is referred to as forward flow, and the exhaust gas flow indicated by the broken line is referred to as reverse flow. 3B, the position of the switching valve 61 indicated by a solid line is referred to as a forward flow position, and the position of the switching valve 61 indicated by a broken line is referred to as a backflow position.
[0037]
The exhaust gas that has flowed into the exhaust gas discharge pipe 64 through the outflow port 66 then passes through the catalyst 76 and travels along the outer peripheral surface of the annular exhaust pipe 67 as shown in FIGS. After that, it flows out into the exhaust pipe 23.
[0038]
Explaining the flow of exhaust gas in the particulate filter 69, during forward flow, the exhaust gas flows into the particulate filter 69 through the one end surface 69a and flows out of the particulate filter 69 through the other end surface 69b. At this time, the exhaust gas flows into the exhaust gas passage 70 opened in the one end surface 69 a, and then flows into the adjacent exhaust gas passage 71 through the surrounding partition wall 74. On the other hand, during reverse flow, the exhaust gas flows into the particulate filter 69 via the other end surface 69b and flows out of the particulate filter 69 via the one end surface 69a. At this time, the exhaust gas flows into the exhaust gas passage 71 opened in the other end face 69b, and then flows into the adjacent exhaust gas passage 70 through the surrounding partition wall 74.
[0039]
Here, the particulate filter 69 is disposed substantially at the center of the annular exhaust pipe 67, that is, the distance from the inflow port 62 of the switching valve 61 to the particulate filter 69 and the distance from the particulate filter 69 to the outflow port 63. The distance hardly changes between when the switching valve 61 is in the forward flow position and when it is in the reverse flow position.
[0040]
On the partition wall 74 of the particulate filter 69, that is, on both side surfaces of the partition wall 74 and the inner wall surface of the pore, as shown in FIG.XEach catalyst 81 is supported. This NOXThe catalyst 81 has, for example, alumina as a carrier, and an alkali metal such as potassium K, sodium Na, lithium Li, and cesium Cs, an alkaline earth such as barium Ba and calcium Ca, lanthanum La, and yttrium Y are supported on the carrier. At least one selected from rare earths and a noble metal such as platinum Pt, palladium Pd, rhodium Rh, and iridium Ir are supported.
[0041]
NOXThe catalyst is NO when the average air-fuel ratio of the exhaust gas flowing in is lean.XNO when storing the reducing agent in the exhaust gas when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing in decreasesXNO is being reduced and storedXAccumulation and reduction action to reduce the amount of.
[0042]
NOXThe detailed mechanism of the accumulation and reduction action of the catalyst has not been fully clarified. However, the mechanism currently considered can be briefly described as follows, taking as an example the case where platinum Pt and barium Ba are supported on a support.
[0043]
That is, NOXWhen the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst becomes considerably leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas greatly increases and oxygen O2Is O2 Or O2-It adheres to the surface of platinum Pt. On the other hand, NO in the inflowing exhaust gas adheres to the surface of platinum Pt, and O on the surface of platinum Pt.2 Or O2-Reacts with NO2(NO + O2→ NO2+ O*Where O*Is active oxygen). Then the generated NO2Part of the NO is being oxidized further on platinum PtXNitrate ion NO while being absorbed in the catalyst and combined with barium oxide BaO3 NO in the form ofXIt diffuses into the catalyst. In this way NOXIs NOXStored in the catalyst.
[0044]
In contrast, NOXWhen the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst becomes rich or stoichiometric, the oxygen concentration in the exhaust gas decreases and NO2Production amount decreases and the reaction proceeds in the reverse direction (NO3 → NO + 2O*) And thus NOXNitrate ion NO in the catalyst3 NO in the form of NOXReleased from the catalyst. This released NOXIf the exhaust gas contains a reducing agent, that is, HC or CO, it can be reduced by reacting with the HC and CO. In this way, NO on the surface of platinum Pt.XNO when no longer existsXNO from catalyst to nextXIs released and reduced, NOXNO stored in the catalystXThe amount of is gradually reduced.
[0045]
NO without forming nitrateXStore NOXNO without releasingXIt is also considered possible to reduce In addition, active oxygen O*If you pay attention to, NOXThe catalyst is NOXWith the accumulation and release of oxygen*It can also be regarded as an active oxygen generating catalyst that generates
[0046]
Meanwhile, in the embodiment according to the present invention, the auxiliary catalyst 76 is formed from a noble metal catalyst containing noble metal such as platinum Pt without containing alkali metal, alkaline earth, and rare earth. However, the auxiliary catalyst 76 is the NO described above.XYou may form from a catalyst.
[0047]
By the way, in the embodiment according to the present invention, the switching valve 61 is switched from the forward flow position to the reverse flow position or vice versa according to the engine operating state, specifically, for example, when the required load L becomes zero. This is due to the following reason.
[0048]
FIG. 5 shows NO when the switching valve 61 is switched.XA time-dependent change in the amount QE of the exhaust gas flowing in the forward flow direction into the catalyst 81 is shown. In FIG. 5, an arrow X indicates a time when a signal to switch the switching valve 61 is generated, a solid line indicates a case where the switching valve 61 is switched from the backflow position to the forward flow position, and a broken line indicates that the switching valve 61 is switched. The case where it can switch from a forward flow position to a backflow position is shown. NOXThe exhaust gas amount QE is a positive value when the direction of the exhaust gas flowing into the catalyst 81 is a forward flow direction, and is a negative value when the direction is a reverse flow direction. Further, in the example shown in FIG. 5, the exhaust gas amount QE when the switching valve 61 is in the forward flow position is represented by 100, and the exhaust gas amount QE when it is in the reverse flow position is represented by -100. .
[0049]
A case where the switching valve 61 is switched from the backflow position to the forward flow position will be described as an example. When the switching valve 61 is displaced from the backflow position toward the forward flow position, the inflow port 62 is directly connected not only to the inflow / outflow port 65 but also to the outflow port 63, so that the exhaust gas flowing into the inflow port 62 Part of is NOXThe catalyst 81 is bypassed. As the switching valve 61 moves toward the forward flow position, NOXThe amount of exhaust gas that bypasses the catalyst 81 gradually increases, and NO is increased accordingly.XThe amount QE of the exhaust gas that flows into the catalyst 81 in the reverse flow direction gradually decreases. Then NOXAfter the amount of exhaust gas QE flowing into the catalyst 81 once becomes zero, NOXThe direction of the exhaust gas flow in the catalyst 81 is reversed, and NOXThe amount QE of exhaust gas flowing into the catalyst 81 in the forward flow direction gradually increases, and NO is correspondingly increased.XThe amount of exhaust gas that bypasses the catalyst 81 gradually decreases. The same applies when the switching valve 61 is switched from the forward flow position to the reverse flow position. In this way, the exhaust gas flow path from the inflow port 62 to the outflow port 63 of the switching valve 61 can act as a bypass passage that bypasses the particulate filter 69.
[0050]
Therefore, when the switching valve 61 is switched from the forward flow position to the reverse flow position or vice versa, the exhaust gas temporarily becomes NO.XThe catalyst 81 is bypassed. Therefore, in an embodiment according to the present invention, NOXThe switching valve 61 is switched when the required load L is zero so that the amount of exhaust gas that bypasses the catalyst 81 is as small as possible. As a result, the particulate filter 69 and NOXFine particles bypassing the catalyst 81 and NOXThe amount of can be reduced.
[0051]
As described above, the exhaust gas passes through the particulate filter 69 regardless of whether the switching valve 61 is in the forward flow position or the reverse flow position. Further, the internal combustion engine shown in FIG. 1 is continuously combusted under a lean air-fuel ratio, and therefore, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the particulate filter 69 is maintained lean. As a result, NO in the exhaust gasXIs NO on the particulate filter 69XIt is stored in the catalyst 81.
[0052]
NO over timeXNO accumulated in catalyst 81XThe amount increases gradually. Therefore, in an embodiment according to the present invention, NOXNO accumulated in catalyst 81XNO when the amount exceeds the allowable amountXNO stored in catalyst 81XNOXNO accumulated in catalyst 81XNO to reduce the amountXFrom the reducing agent supply valve 77, NO is reduced so that the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst 81 becomes temporarily rich.XA reducing agent supply operation for temporarily supplying a reducing agent to the catalyst 81 is performed. Accumulated NOXThe amount can be determined based on the engine operating state, for example.
[0053]
On the other hand, fine particles mainly composed of carbon contained in the exhaust gas are collected on the particulate filter 69. That is, schematically, fine particles are collected on the side surface and the pores of the partition wall 74 on the exhaust gas passage 70 side in the forward flow, and on the side surface and the pores of the partition wall 74 on the exhaust gas passage 71 side in the reverse flow. Fine particles are collected. The internal combustion engine shown in FIG. 1 continues to burn under a lean air-fuel ratio, and NOXSince the catalyst 81 has an oxidizing ability, if the temperature of the particulate filter 69 is maintained at a temperature at which particulates can be oxidized, for example, 250 ° C. or more, the particulates are oxidized on the particulate filter 69 and removed. The
[0054]
In this case, the above-mentioned NOXNO of catalyst 81XAccording to the accumulation and reduction mechanism of NOXNO in catalyst 81XNO is also stored whenXActive oxygen is also generated when is released. This active oxygen is oxygen O2Therefore, the fine particles deposited on the particulate filter 69 are rapidly oxidized. That is, NO on the particulate filter 69.XWhen the catalyst 81 is supported, fine particles deposited on the particulate filter 69 are oxidized regardless of whether the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the particulate filter 69 is lean or rich. In this way, the fine particles are continuously oxidized.
[0055]
Where NOXNO in the catalyst 81XNOXNO accumulated in catalyst 81XThe reducing agent supply operation for reducing the amount will be described in detail with reference to FIG.
[0056]
In the embodiment according to the present invention, as shown by the arrow Y1 in FIG.XEven if the amount QN exceeds the first allowable amount QN1, the reducing agent supply action is not immediately performed, and then when the required load L becomes zero and the switching valve 61 is switched as shown by the arrow Y2, the reducing agent supply is performed. The action is performed. As a result, the exhaust gas air-fuel ratio AFN is temporarily switched to rich as shown in FIG.XThe quantity QN is reduced to eg zero.
[0057]
Next, as shown by the arrow Y3 in FIG. 6, when the required load L becomes zero again, the switching valve 61 is switched, but at this time, the accumulated NOXSince the amount QN is smaller than the first allowable amount QN1, the reducing agent supply action is not performed. Next, as shown by arrow Y4 in FIG.XEven if the amount QN again exceeds the first allowable amount QN1, the reducing agent supply action is not immediately performed, and therefore, the accumulated NOXThe quantity QN increases gradually.
[0058]
Next, as shown by arrow Y5, the accumulated NOXWhen the amount QN is larger than the second allowable amount QN2 (> QN1), the reducing agent supply operation is performed even if the required load L is not zero. As a result, NOXCatalyst 81 is NOXIs prevented from saturating.
[0059]
NO like thisXNO accumulated in catalyst 81XWhen the amount QN is larger than the first allowable amount QN1 and smaller than the second allowable amount QN2, the reducing agent supply action is performed when the switching valve 61 is switched as shown by the arrow Y2 in FIG.
[0060]
In each embodiment according to the present invention, when this reducing agent supply action is performed, NOXThe amount of exhaust gas flowing into the catalyst is NOXThe temperature varies depending on the temperature T of the catalyst 81. Next, first to fourth embodiments according to the present invention will be sequentially described.
[0061]
In the first embodiment according to the present invention, the transient supply in which the reducing agent supply operation is performed during the transition when the switching valve 61 is switched and the forward flow supply in which the reducing agent supply operation is performed when the switching valve 61 is in the forward flow position are NO.XIt is selectively switched according to the temperature T of the catalyst 81.
[0062]
First, transient supply will be described. As described above with reference to FIG. 5, when the switching valve 61 is switched,XThe amount QE of exhaust gas flowing into the catalyst 81 temporarily decreases. Therefore, if the reducing agent supply action is performed at this time, NOXIt is possible to reduce the amount of reducing agent required to switch the air-fuel ratio AFN of the exhaust gas flowing into the catalyst 81 to rich. At this time, NOXSince the space velocity of the exhaust gas in the catalyst 81 decreases, NOXThe residence time of the reducing agent in the catalyst 81 becomes longer, and therefore the reducing agent can be used effectively. This is the concept of transient supply.
[0063]
More specifically, when the switching valve 61 is switched from the backflow position to the forward flow position, as indicated by an arrow RT in FIG.XWhile the amount QE of the exhaust gas flowing into the catalyst 81 once increases to zero, the reducing agent supply operation is performed. In this case, the time interval from the reference time, for example, the time X when the signal for switching the switching valve 61 is issued to the time when the reducing agent supply operation is performed is represented by tRF. On the other hand, when the switching valve 61 is switched from the forward flow position to the reverse flow position, as indicated by an arrow RT in FIG.XThe reducing agent is supplied while the amount QE of the exhaust gas flowing in the forward direction into the catalyst 81 is decreasing. The time interval in this case is represented by tFR. In this way, part of the exhaust gas is NOXThe reducing agent supply operation is performed while flowing into the catalyst 81.
[0064]
On the other hand, in the forward flow supply, the reducing agent supply operation is performed when the switching valve 61 is in the forward flow position. That is, when the switching valve 61 is switched from the backflow position to the forward flow position, as shown by the arrow RF in FIG. 7A, the reducing agent is supplied after the switching valve 61 is switched to the forward flow position. On the other hand, when the switching valve 61 is switched from the forward flow position to the reverse flow position, the reducing agent supply action is performed before the switching valve 61 is switched to the reverse flow position, as indicated by an arrow RF in FIG. . In this way, almost all exhaust gas is NO.XThe reducing agent supply operation is performed while flowing into the catalyst 81.
[0065]
In the example shown in FIG. 7, when transient supply is performed, NO is applied when the reducing agent supply operation is performed.XThe amount QE of the exhaust gas flowing into the catalyst 81 is a small QET.XFor example, the reducing agent supply amount QR necessary for setting the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst 81 to a constant rich air-fuel ratio is set to a relatively small QRT. On the other hand, when the forward supply is performed, NO is applied when the reducing agent supply operation is performed.XThe amount QE of the exhaust gas flowing into the catalyst 81 is a large QEF, and the reducing agent supply amount QR in this case is set to a relatively large QRF (> QRT).
[0066]
As I mentioned at the beginning, NOXThe reducing agent supplied into the catalyst 81 is NO.XNO in catalyst 81XAnd exothermic reaction with oxygen, the amount of heat generated at this time is NO when the reducing agent supply action is performed.XThe amount of exhaust gas QE and NO flowing into the catalyst 81XIt depends on the amount QR of the reducing agent supplied to the catalyst 81, that is, the amount of heat generation increases as QE and QR increase.
[0067]
Therefore, if forward flow supply is performed rather than transient supply, NOXThe temperature T of the catalyst 81 can be raised or NOXIt is possible to prevent the temperature T of the catalyst 81 from decreasing.
[0068]
Therefore, in the first embodiment according to the present invention, NO is used.XWhen the temperature T of the catalyst 81 is lower than a predetermined set temperature TS, the forward flow is supplied, and NOXWhen the temperature T of the catalyst 81 is higher than the set temperature TS, transient supply is performed.
[0069]
Generally speaking, NOXCompared to when the temperature T of the catalyst 81 is low, the NO is reduced when the reducing agent supply action is performed.XThis means that the amount QE of exhaust gas flowing in the forward direction into the catalyst 81 is increased.
[0070]
FIG. 8A shows NO.XNO of catalyst 81XIndicates purifying ability, ie NOXThe temperature T of the catalyst 81 is NO.XWhen the temperature drops below the lower purification temperature limit TLN, NOXNO of catalyst 81XThe purification capacity falls beyond the allowable lower limit value ALN. Accordingly, the set temperature TS described above is set to this NO.XIf the purification capacity lower limit temperature TLN is set, NOXNO of catalyst 81XThe purifying ability can be quickly increased to the allowable lower limit value ALN or higher, or can be maintained to the allowable lower limit value ALN or higher.
[0071]
FIG. 8B shows NO.XIt shows the particulate oxidation ability of the catalyst 81, ie NOXWhen the temperature T of the catalyst 81 falls below the lower limit temperature TLPM for particulate oxidation ability, NOXThe fine particle oxidation ability of the catalyst 81 decreases beyond the allowable lower limit ALPM. Therefore, if the set temperature TS described above is set to the fine particle oxidation ability lower limit temperature TLPM, NO.XThe fine particle oxidation ability of the catalyst 81 can be quickly increased to the allowable lower limit ALPM or higher, or can be maintained to the allowable lower limit ALPM or higher.
[0072]
On the other hand, from the opposite perspective, if transient supply is performed rather than forward flow supply, NOXThe temperature rise of the catalyst 81 can be suppressed. That is, as shown in FIG.XThe temperature T of the catalyst 81 is NO.XWhen the temperature rises above the upper purification temperature limit TUN, NOXNO of catalyst 81XThe purification capacity falls beyond the allowable lower limit value ALN. Accordingly, the set temperature TS described above is set to this NO.XIf the purifying capacity upper limit temperature TUN is set, NOXNO of catalyst 81XThe purifying ability can be maintained above the allowable lower limit value ALN.
[0073]
FIG. 9 shows an exhaust purification control routine for executing the above-described embodiment according to the present invention. This routine is executed by interruption every predetermined time.
[0074]
Referring to FIG. 9, first, in step 100, it is determined whether or not the required load L has become zero, that is, whether or not the switching valve 61 should be switched from the forward flow position to the reverse flow position or vice versa. When the required load L becomes zero, the routine proceeds to step 101 where NOXNO accumulated in catalyst 81XIt is determined whether or not the amount QN is larger than the first allowable amount QN1. When QN ≦ QN1, the routine proceeds to step 102 where the switching valve 61 is switched and the reducing agent supply action is not performed.
[0075]
On the other hand, when QN> QN1, the routine proceeds to step 103 where a reducing agent supply control routine is executed. The reducing agent supply control routine of the first embodiment according to the present invention is shown in FIG.
[0076]
Referring to FIG. 10, first, in step 120, NO.XIt is determined whether or not the temperature T of the catalyst 81 is lower than the set temperature TS. When T <TS, the routine proceeds to step 121 where the reducing agent supply amount QR is set to a relatively large QRF. In the subsequent step 122, the switching valve 61 is switched and the forward flow is supplied. That is, when the switching valve 61 is in the backflow position, the switching valve 61 is switched to the forward flow position, and then the reducing agent is supplied by QR. When the switching valve 61 is in the forward flow position, the reducing agent is supplied by QR, and then the switching valve 61 is switched to the forward flow position.
[0077]
On the other hand, when T ≧ TS, the routine proceeds to step 123 where the reducing agent supply amount QR is set to a relatively small QRT. In the following step 124, the switching valve 61 is switched and transient supply is performed. That is, the reducing agent supply operation is performed at the time when the switching valve 61 is switched.
[0078]
Referring to FIG. 9 again, when the required load L is not zero, the routine proceeds from step 100 to step 104, where the accumulated NOXIt is determined whether or not the amount QN is larger than the second allowable amount QN2. When QN ≦ QN2, the processing cycle is terminated. When QN> QN2, the routine proceeds to step 105 where it is determined whether or not the switching valve 61 is currently in the forward flow position. When the switching valve 61 is currently in the forward flow position, the routine proceeds to step 106 where the reducing agent supply amount QR is calculated, and then the routine proceeds to step 107 where forward flow supply is performed. On the other hand, when the switching valve 61 is currently in the backflow position, the routine proceeds to step 108 where the reducing agent supply amount QR is calculated, and then the routine proceeds to step 109 where transient supply is performed.
[0079]
That is, when the process proceeds from step 104 to step 105, it is not the time to switch the switching valve 61. Therefore, when the switching valve 61 is in the forward flow position, the forward flow is supplied. At this time, since a relatively large amount of exhaust gas is discharged from the internal combustion engine, when the switching valve 61 is in the backflow position, transient supply with a small reducing agent supply amount QR is performed. In step 106 and step 108, for example, the reducing agent supply amount QR is calculated based on the intake air amount.
[0080]
Next, a second embodiment according to the present invention will be described.
[0081]
NO when the elapsed time tD from the start of the engine is relatively shortXNO when the temperature T of the catalyst 81 is low and the elapsed time tD is long.XThe temperature T of the catalyst 81 increases. Therefore, if the forward flow is supplied when the elapsed time tD is short, NOXThe temperature T of the catalyst 81 can be quickly raised.
[0082]
In the second embodiment according to the present invention, when the elapsed time tD is shorter than the predetermined set time tDS, the forward flow is supplied, and after the elapsed time tD becomes longer than the set time tDS, the transient supply is performed. Yes. In addition, since the engine was started, NOXThe temperature T of the catalyst 81 is equal to the NO described above with reference to FIG.XIt is also possible to obtain the required time until the lower limit temperature TLN for purification ability or the lower limit temperature TLPM for fine particle oxidation is obtained in advance by experiment, and this required time can be set as the set time tDS.
[0083]
FIG. 11 shows a reducing agent supply control routine of the second embodiment according to the present invention. This routine is executed in step 103 of FIG.
[0084]
Referring to FIG. 11, first, at step 140, it is judged if an elapsed time tD after the engine is started is shorter than a set time tDS. When tD <tDS, the routine proceeds to step 141 where the reducing agent supply amount QR is set to a relatively large QRF. In the subsequent step 142, the switching valve 61 is switched and forward flow supply is performed. On the other hand, when tD ≧ tDS, the routine proceeds to step 143 where the reducing agent supply amount QR is set to a relatively small QRT. In the following step 144, the switching valve 61 is switched and transient supply is performed.
[0085]
Next, a third embodiment according to the present invention will be described. In the third embodiment, the transient supply described above is performed, and the forward flow supply is not performed.
[0086]
In transient supply, NO is applied when the reducing agent supply action is performed.XThe amount QET of the exhaust gas flowing into the catalyst 81 depends on the reference time, for example, the time interval tRF, tFR from the time X when the signal for switching the switching valve 61 is issued until the reducing agent supply operation is performed. That is, when the switching valve 61 is switched from the backflow position to the forward flow position, as shown in FIG. 12A, the exhaust gas amount QET decreases as the time interval tRF becomes shorter, as shown in FIG. Thus, when the time interval tRF becomes longer, the exhaust gas amount QET increases. When the switching valve 61 is switched from the forward flow position to the reverse flow position, the exhaust gas amount QET increases as the time interval tFR decreases, and the exhaust gas amount QET decreases as the time interval tFR increases.
[0087]
Therefore, in the third embodiment according to the present invention, the time intervals tRF and tFR are set to NO.XThe temperature is set according to the temperature T of the catalyst 81. Specifically, as shown in FIG. 13, the time interval tRF when the switching valve 61 is switched from the backflow position to the forward flow position is NO.XThe time interval tFR when the switching valve 61 is switched from the forward flow position to the reverse flow position is NO as the temperature T of the catalyst 81 decreases.XThe temperature is shortened as the temperature T of the catalyst 81 decreases.
[0088]
FIG. 14 shows the reducing agent supply amount QR in this case. That is, as shown in FIG. 14A, the reducing agent supply amount QR increases as the time interval tRF becomes longer, and as shown in FIG. 14B, the reducing agent supply amount QR decreases as the time interval tFR becomes shorter. Will increase. Therefore, when the reducing agent supply action is performed, NOXAs the amount QET of the exhaust gas flowing into the catalyst 81 increases, the reducing agent supply amount QR increases.
[0089]
FIG. 15 shows the reducing agent supply control routine of the third embodiment according to the present invention. This routine is executed in step 103 of FIG.
[0090]
Referring to FIG. 15, first, at step 160, the time interval tFR or tRF is calculated from the map of FIG. 13 according to the current position of the switching valve 61. In the following step 161, the reducing agent supply amount QR is calculated from the map of FIG. In the following step 162, the switching valve 61 is switched and transient supply is performed. That is, the reducing agent is supplied by the reducing agent supply amount QR when the time intervals tFR and tRF have elapsed from the timing X when the signal for switching the switching valve 61 is issued.
[0091]
Next, a fourth embodiment according to the present invention will be described.
[0092]
In the transient supply described so far, the switching valve 61 is continuously switched from the forward flow position to the reverse flow position or vice versa, and the reducing agent supply action is performed in the middle thereof.
[0093]
In contrast, in the fourth embodiment according to the present invention, the weak forward flow supply that performs the reducing agent supply operation when the switching valve 61 is temporarily held at the weak forward flow position and the switching valve 61 is held at the weak forward flow position. Is done. When the switching valve 61 is held at the weak forward flow position, most of the exhaust gas flows out from the inflow port 62 directly into the exhaust gas discharge pipe 64 through the outflow port 63 as shown by an arrow in FIG. NOXThe catalyst 81 is bypassed, and a small amount of the remaining exhaust gas flows into the annular exhaust pipe 67 via the inflow / outflow port 65, and then NO.XThe catalyst 81 flows in the forward flow direction. This weak forward flow supply will be described in detail with reference to FIG.
[0094]
FIG. 17 shows the position VP and NO of the switching valve 61 when the weak forward flow supply is performed.XFIG. 6 is a view showing the change over time in the amount QE of exhaust gas flowing in the forward flow direction into the catalyst 81 in the same manner as FIG. 5.
[0095]
Further, the switching valve position VP is a reference position, for example, almost all exhaust gas is NO.XThe position of the switching valve 61 with respect to the entire bypass position that bypasses the catalyst 81 is shown. When the switching valve 61 is between the entire bypass position and the forward flow position, the switching valve position VP becomes a positive value and approaches the forward flow position from the entire bypass position. As it grows. Further, when the switching valve 61 is between the total bypass position and the backflow position, the switching valve position VP becomes a negative value and becomes smaller as the backflow position is approached from the total bypass position.
[0096]
When the switching valve 61 is switched from the backflow position to the forward flow position, for example, as shown in FIG. 17, the switching valve 61 is moved from the backflow position to the weak forward flow position WF and temporarily held at the weak forward flow position WF. Then, it is moved to the forward position which is the target position. As a result, NOXA slight amount QE of the exhaust gas flowing into the catalyst 81 is temporarily held at QEWF, and at this time, a reducing agent supply operation is performed as indicated by an arrow R. In this case, the time interval from the time X when the signal for switching the switching valve 61 is issued until the reducing agent supply operation is performed is represented by tWF. The same applies when the switching valve 61 is switched from the forward flow position to the reverse flow position.
[0097]
NO when the reducing agent supply action is performedXThe amount QEWF of the exhaust gas flowing into the catalyst 81 depends on the weak forward flow position WF, that is, the exhaust gas amount QEWF decreases as the weak forward flow position WF decreases. FIG. 18A shows the case where the weak forward flow position WF is small, and FIG. 18B shows the case where the weak forward flow position WF is large.
[0098]
Therefore, in the fourth embodiment according to the present invention, the weak forward flow position WF is set to NO.XThe temperature is set according to the temperature T of the catalyst 81. Specifically, as shown in FIG. 19, the weak forward flow position WF is NO.XThe temperature is increased as the temperature T of the catalyst 81 decreases.
[0099]
As shown in FIG. 20, the reducing agent supply amount QR in this case increases as the weak forward flow position WF increases. Therefore, when the reducing agent supply action is performed, NOXAs the amount QEWF of the exhaust gas flowing into the catalyst 81 increases, the reducing agent supply amount QR increases.
[0100]
FIG. 21 shows the reducing agent supply control routine of the fourth embodiment according to the present invention. This routine is executed in step 103 of FIG.
[0101]
Referring to FIG. 21, first, at step 180, the weak forward flow position WF is calculated from the map of FIG. In the subsequent step 181, the reducing agent supply amount QR is calculated from the map of FIG. In the subsequent step 182, the switching valve 61 is switched and weak forward flow supply is performed. That is, the switching valve 61 is temporarily held at the weak forward flow position WF, and at this time, the reducing agent is supplied by the reducing agent supply amount QR.
[0102]
Each of the embodiments according to the present invention described so far can also be applied to the internal combustion engine shown in FIGS.
[0103]
In the internal combustion engine shown in FIG. 22, a casing 168 is connected to the outlet of the exhaust pipe 20 a, the casing 168 is connected to the casing 175 through the exhaust pipe 20 c, and the casing 175 is connected to the exhaust pipe 23. These casings 168 and 175 have NO insideXThe particulate filter 69 carrying the catalyst 81 and the auxiliary catalyst 76 are accommodated.
[0104]
A bypass pipe 185 is branched from the exhaust pipe 20a, and an outflow end of the bypass pipe 185 opens to the exhaust pipe 20c. In addition, a switching valve 161 controlled by an electronic control unit (not shown) is disposed in a portion of the exhaust pipe 20a where the inflow end of the bypass pipe 185 is open. Further, a reducing agent supply valve 77 is disposed in the exhaust pipe 20 a between the inflow end of the bypass pipe 185 and the particulate filter 69.
[0105]
The switching valve 161 is normally held at the normal position shown by the solid line in FIG. When the switching valve 161 is held in this normal position, the bypass pipe 185 is shut off, and almost all the exhaust gas flowing into the exhaust pipe 20a is guided into the particulate filter 69. Therefore, the normal position of the switching valve 161 corresponds to the forward flow position or the reverse flow position of the switching valve 61 in the internal combustion engine of FIG.
[0106]
When the switching valve 161 is held at the weak flow position indicated by the alternate long and short dash line in FIG. 23, a small part of the exhaust gas flowing into the exhaust pipe 20a is guided into the particulate filter 69 and the remaining exhaust gas is bypassed. Guided into tube 185. Therefore, the weak flow position of the switching valve 161 corresponds to the weak forward flow position of the switching valve 61 in the internal combustion engine of FIG. If the switching valve 161 is held at the bypass position indicated by the broken line in FIG. 23, the bypass pipe 185 is opened, and almost all exhaust gas flowing into the exhaust pipe 20a bypasses the particulate filter 69. Therefore, the bypass position of the switching valve 161 corresponds to the entire bypass position of the switching valve 61 in the internal combustion engine of FIG.
[0107]
In this case, for example, NOXWhen the temperature T of the catalyst 81 is low, the reducing agent is supplied when the switching valve 161 is in the normal position, and NOXWhen the temperature T of the catalyst 81 is high, the reducing agent supply operation can be performed during a transition in which the switching valve 161 is switched from the normal position to the bypass position or vice versa.
[0108]
On the other hand, in the internal combustion engine shown in FIG. 24, the exhaust pipe 20a is formed of a Y-shaped pipe having a pair of branch pipes 91 ′ and 91 ″, and casings 68 ′ and 68 ″ are connected to the outlets of the branch pipes, respectively. The The casings 68 'and 68 "are connected to the branch pipes 92' and 92" of the exhaust pipe 20c, and are connected to the casing 175 via the exhaust pipe 20c. The casing 175 is connected to the exhaust pipe 23. First and second particulate filters 69 ′ and 69 ″ are accommodated in the casings 68 ′ and 68 ″, respectively, and an auxiliary catalyst 76 is accommodated in the casing 175. It should be noted that the first and second NO filters are respectively provided on the first and second particulate filters 69 'and 69 ".XCatalysts 81 'and 81 "are supported.
[0109]
In the branch pipe of the exhaust pipe 20c, first and second switching valves 61 ′ and 61 ″ driven by a common actuator 260 are respectively arranged. In the branch pipe of the exhaust pipe 20a, the first and second switches are arranged. The reducing agent supply valves 77 ′ and 77 ″ are respectively arranged. The actuator 260 and the reducing agent supply valves 77 'and 77 "are controlled by an electronic control unit (not shown).
[0110]
The switching valves 61 ′ and 61 ″ are normally held at the first normal position indicated by a solid line in FIG. 25A or the second normal position indicated by a broken line. 1, the first switching valve 61 ′ is held in the fully open position, and the second switching valve 61 ″ is held in the fully closed position. Therefore, the solid line arrow in FIG. As shown, almost all the exhaust gas flowing into the exhaust pipe 20a is the first NO.XIt is led into the catalyst 69 '. On the other hand, when the switching valves 61 ′ and 61 ″ are held in the second normal position, the first switching valve 61 ′ is held in the fully closed position, and the second switching valve 61 ″ is held in the fully open position. Therefore, as shown by the broken arrow in FIG. 25A, almost all the exhaust gas flowing into the exhaust pipe 20a is second NO.XAccordingly, the first and second normal positions of the switching valves 61 'and 61 "correspond to the normal position or the bypass position of the switching valve 161 in the internal combustion engine of FIG.
[0111]
When the switching valves 61 ′ and 61 ″ are held at the first weak flow position indicated by the solid line in FIG. 25B, a small part of the exhaust gas that has flowed into the exhaust pipe 20 a becomes the first NO.XThe remaining exhaust gas guided into the catalyst 81 'is second NO.XOn the other hand, when the switching valves 61 ′ and 61 ″ are held at the second weak flow position shown by the broken line in FIG. 25B, the exhaust gas flowing into the exhaust pipe 20a is guided. A small part is the second NOXThe remaining exhaust gas introduced into the catalyst 81 "is the first NO.XIt is led into the catalyst 81 '. Thus, the weak flow positions of the switching valves 61 'and 61 "correspond to the weak forward flow positions of the switching valve 61 in the internal combustion engine of FIG.
[0112]
In this case, the first NOXLooking at the catalyst 81 ', for example, the first NOXWhen the temperature of the catalyst 81 'is low, when the switching valves 61' and 61 "are in the first normal position, the reducing agent supply action is performed, and the first NOXWhen the temperature of the catalyst 81 ′ is high, the reducing valve 61 ′, 61 ″ can perform a reducing agent supply operation during a transition in which the switching valve 61 ′, 61 ″ is switched from the first normal position to the second normal position or vice versa. NOXLooking at the catalyst 81 ", for example, the second NOXWhen the temperature of the catalyst 81 "is low, the reducing valve supply action is performed when the switching valves 61 'and 61" are in the second normal position, and the second NO.XWhen the temperature of the catalyst 81 "is high, the reducing valve 61 ', 61" can perform a reducing agent supply operation during a transition in which the switching valve 61', 61 "is switched from the first normal position to the second normal position or vice versa.
[0113]
Therefore, generally speaking, NO in the exhaust passageXPlace catalyst and NOXA reducing agent supply valve is disposed in the exhaust passage upstream of the catalyst, and is branched from the exhaust passage upstream of the reducing agent supply valve to reduce the reducing agent supply valve.XBy providing a bypass passage that bypasses the catalyst and controlling the amount of exhaust gas flowing through the bypass passage, NOXThis means that a switching valve is provided for controlling the amount of exhaust gas flowing through the catalyst.
[0114]
In addition, in the internal combustion engine shown in FIG.XNO flows into the catalyst through its one end faceXGuide the exhaust gas to flow out from the catalyst through the other end face, or NOXNO flows into the catalyst through the other end faceXThat is, whether the exhaust gas is guided so as to flow out from the catalyst through one end face thereof is switched.
[0115]
In the internal combustion engine shown in FIG. 24, for example, when focusing on the exhaust passage portion from the branch pipe 91 'of the exhaust pipe 20a to the branch pipe 92' of the exhaust pipe 20c, the branch pipe 91 "to the exhaust pipe 20c of the exhaust pipe 20a. It can also be seen that the part of the exhaust passage up to the branch pipe 92 "acts as a bypass passage. In this case, the second reducing agent supply valve 77 ", the second particulate filter 69", the second NOXEach of the catalysts 81 "has an additional reducing agent supply valve, an additional particulate filter and an additional NO disposed in the bypass passage.XThat is, it constitutes a catalyst.
[0116]
【The invention's effect】
NOXActivate catalyst quickly or NOXThe activity of the catalyst can be kept high.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall view of an internal combustion engine.
FIG. 2 is a diagram showing a structure of a catalytic converter.
FIG. 3 is a view for explaining the flow of exhaust gas when the switching valve is in a forward flow position or a reverse flow position.
FIG. 4 is a partial enlarged cross-sectional view of a partition wall of a particulate filter.
FIG. 5: NO when the switching valve is switchedXIt is a diagram which shows a time-dependent change of the exhaust gas QE which flows in in a catalyst.
FIG. 6 is a view for explaining a reducing agent supply operation.
FIG. 7 is a diagram similar to FIG. 5 for explaining the first embodiment according to the present invention.
FIG. 8 NOXIt is a diagram which shows the characteristic of a catalyst.
FIG. 9 is a flowchart showing an exhaust purification control routine.
FIG. 10 is a flowchart showing a reducing agent supply control routine of the first embodiment according to the present invention.
FIG. 11 is a flowchart showing a reducing agent supply control routine of a second embodiment according to the present invention.
FIG. 12 is a diagram similar to FIG. 5 for explaining a third embodiment according to the present invention.
FIG. 13 is a diagram showing time intervals tRF and tFR.
FIG. 14 is a diagram showing a reducing agent supply amount QR.
FIG. 15 is a flowchart showing a reducing agent supply control routine of a third embodiment according to the present invention.
FIG. 16 is a view for explaining the flow of exhaust gas when the switching valve is in a weak forward flow position.
FIG. 17 is a diagram for explaining a fourth embodiment according to the present invention.
FIG. 18 is a diagram for explaining a fourth embodiment according to the present invention.
FIG. 19 is a diagram showing a weak forward flow position WF.
FIG. 20 is a diagram showing a reducing agent supply amount QR.
FIG. 21 is a flowchart showing a reducing agent supply control routine according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 22 is a diagram showing another internal combustion engine to which the present invention is applicable.
23 is a view for explaining the position of a switching valve of the internal combustion engine shown in FIG. 22. FIG.
FIG. 24 is a view showing another internal combustion engine to which the present invention is applicable.
25 is a view for explaining the position of a switching valve of the internal combustion engine shown in FIG. 24. FIG.
[Explanation of symbols]
1 ... Engine body
20a ... exhaust pipe
51. Temperature sensor
61 ... Switching valve
69 ... Particulate filter
77 ... Reducing agent supply valve
81 ... NOXcatalyst

Claims (15)

リーン空燃比のもとで継続して燃焼が行われる内燃機関の排気通路内に、流入する排気ガスの空燃比がリーンのときに流入する排気ガス中のNOを蓄え、流入する排気ガスの空燃比が低下したときに排気ガス中に還元剤が含まれていると蓄えているNOを還元して蓄えているNOの量が減少するNO触媒を配置し、NO触媒内のNOを還元しNO触媒内に蓄えられているNOの量を減少させるためにNO触媒に還元剤を一時的に供給する還元剤供給手段を、NO触媒上流の排気通路内に配置した内燃機関の排気浄化装置において、NO触媒を迂回するバイパス通路が設けられると共に、該バイパス通路内に流入する排気ガスの量が変更されることによりNO触媒内に流入する排気ガスの量が変更されるようになっており、NO 触媒の温度が低いときには高いときに比べて、還元剤供給手段からNO 触媒に還元剤を供給するときにNO 触媒内に流入する排気ガスの量が多くなるようにした内燃機関の排気浄化装置であって、内燃機関が始動されてからの経過時間が予め定められた設定時間よりも短いときには、排気ガスがバイパス通路内に流入するのが阻止されてほぼ全ての排気ガスがNO 触媒内に流入するときに還元剤供給手段からNO 触媒に還元剤を供給し、内燃機関が始動されてからの経過時間が設定時間を越えた後には、排気ガスの一部がバイパス通路内に流入してNO 触媒内に流入する排気ガスの量が減少されているときに還元剤供給手段からNO 触媒に還元剤を供給するようにした内燃機関の排気浄化装置。In the exhaust passage of the internal combustion engine in which combustion is continuously performed under a lean air-fuel ratio, NO X in the exhaust gas flowing in when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean is stored, and the inflowing exhaust gas When the air-fuel ratio is reduced, a NO X catalyst that reduces the amount of NO X stored by reducing the stored NO X when the reducing agent is contained in the exhaust gas is disposed, and the NO X catalyst in the NO X catalyst is disposed. temporarily supplying the reducing agent supply means of the reducing agent to the NO X catalyst to reduce the amount of the NO X that the reduction of NO X is stored in the NO X catalyst, in the exhaust passage of the NO X catalyst upstream In the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine arranged, a bypass passage that bypasses the NO X catalyst is provided, and the amount of exhaust gas flowing into the NO X catalyst is changed by changing the amount of exhaust gas flowing into the bypass passage. As the amount changes It is, than when higher when the temperature of the NO X catalyst is low, so much amount of the exhaust gas flowing into the NO X catalyst when supplying a reducing agent from the reducing agent supply means to the NO X catalyst When the elapsed time from the start of the internal combustion engine is shorter than a predetermined set time, the exhaust gas is prevented from flowing into the bypass passage and almost all after the reducing agent supplied from the reducing agent supply means to the NO X catalyst, the amount of time elapsed since the startup of the internal combustion engine exceeds a set time when the exhaust gas flows into the NO X catalyst, the exhaust gas one part exhaust purification device of an internal combustion engine so as to supply the reducing agent from the reducing agent supply means to the NO X catalyst when the amount of exhaust gas flowing into the NO X catalyst to flow into the bypass passage is reduced . NO 触媒の温度がNO 浄化能下限温度を越えて低下するとNO 触媒のNO 浄化能が許容下限値を越えて低下するようになっており、前記設定時間を内燃機関が始動されてからNO 触媒の温度がNO 浄化能下限温度になるまでの所要時間に設定した請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。 Temperature of the NO X catalyst being adapted to NO X purification performance of the NO X catalyst when reduced beyond the NO X purification performance limit temperature decreases beyond the allowable lower limit value, the set time is started internal combustion engine 2. The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the time required for the temperature of the NO X catalyst to reach the NO X purification capacity lower limit temperature is set . 流入する排気ガス中に含まれる微粒子を捕集するためのパティキュレートフィルタ上に前記NO 触媒が担持されており、NO 触媒の温度が微粒子酸化能下限温度を越えて低下するとNO 触媒の微粒子酸化能が許容下限値を越えて低下するようになっており、前記設定時間を内燃機関が始動されてからNO 触媒の温度が微粒子酸化能下限温度になるまでの所要時間に設定した請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。 The NO X catalyst are supported on a particulate filter for trapping particulate contained in the exhaust gas flowing, of the NO X catalyst when the temperature of the NO X catalyst is reduced over the particulate oxidation ability minimum temperature claims particulate oxidation ability is controlled so as to decrease beyond the allowable lower limit value was set to the required time of the setting time since the startup of the internal combustion engine until the temperature of the NO X catalyst is particulate oxidation ability minimum temperature Item 6. An exhaust emission control device for an internal combustion engine according to Item 1 . 排気ガスがNO 触媒内にその一端面から流入し順流方向に流通した後その他端面から流出するように排気ガスを案内する順流位置と、排気ガスがNO 触媒内にその他端面から流入し逆流方向に流通した後その一端面から流出するように排気ガスを案内する逆流位置との間を切り替え可能な切替弁を具備し、切替弁が順流位置から逆流位置に又はその逆に切り替えられるときに、バイパス通路内に流入する排気ガスの量が次第に増大しその分だけNO 触媒内に流入する排気ガスの量が次第に減少し、次いでNO 触媒内における排気ガス流れの向きが反転した後にNO 触媒内に流入する排気ガスの量が次第に増大しその分だけバイパス通路内に流入する排気ガスの量が次第に減少するようになっており、順流方向の排気ガス流れに関してNO 触媒上流に位置する排気通路内に前記還元剤供給手段が設けられている請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。 A forward flow position in which the exhaust gas guides the exhaust gas to flow out from the other end face after flowing in the inflow and forward flow direction from one end face in the NO X catalyst, the exhaust gas flows from the other end face in the NO X catalyst backflow A switching valve that can switch between a backflow position that guides exhaust gas so as to flow out from one end face after flowing in the direction, and the switching valve is switched from the forward flow position to the reverse flow position or vice versa by an amount gradually increases correspondingly of the exhaust gas flowing in the bypass passage NO X amount of exhaust gas flowing into the catalyst decreases gradually, then NO after the orientation of the exhaust gas flow in the NO X catalyst is reversed the amount of the exhaust gas amount of the exhaust gas flowing into the X catalyst flows gradually increased bypass passage is correspondingly adapted to decrease gradually, the exhaust gas flow in the forward flow direction An exhaust purification system of an internal combustion engine according to claim 1, wherein the reducing agent supply means into the exhaust passage located in the NO X catalyst upstream is provided. 内燃機関が始動されてからの経過時間が予め定められた設定時間よりも短いときには、切替弁が順流位置に保持されているときに還元剤供給手段からNO 触媒内に還元剤を供給し、内燃機関が始動されてからの経過時間が設定時間を越えた後には、切替弁が順流位置から逆流位置に又はその逆に切り替えられる過渡時に還元剤供給手段からNO 触媒内に還元剤を供給するようにした請求項4に記載の内燃機関の排気浄化装置。 When shorter than the set time the elapsed time reaches a predetermined from being started internal combustion engine supplies the reducing agent from the reducing agent supply means into the NO X catalyst when the selector valve is held in the forward flow position, after the elapsed time from the startup of the internal combustion engine exceeds a set time, supplying the reducing agent from the reducing agent supply means during a transient switching valve is switched to or vice versa backflow position from the forward flow position in NO X catalyst The exhaust emission control device for an internal combustion engine according to claim 4, wherein the exhaust gas purification device is configured as described above . リーン空燃比のもとで継続して燃焼が行われる内燃機関の排気通路内に、流入する排気ガスの空燃比がリーンのときに流入する排気ガス中のNO を蓄え、流入する排気ガスの空燃比が低下したときに排気ガス中に還元剤が含まれていると蓄えているNO を還元して蓄えているNO の量が減少するNO 触媒を配置し、NO 触媒内のNO を還元しNO 触媒内に蓄えられているNO の量を減少させるためにNO 触媒に還元剤を一時的に供給する還元剤供給手段を、NO 触媒上流の排気通路内に配置した内燃機関の排気浄化装置において、NO 触媒を迂回するバイパス通路が設けられると 共に、該バイパス通路内に流入する排気ガスの量が変更されることによりNO 触媒内に流入する排気ガスの量が変更されるようになっており、還元剤供給手段からNO 触媒に還元剤が供給されるときにNO 触媒内に流入する排気ガスの量がNO 触媒の温度に応じて異なるようにし、排気ガスがNO 触媒内にその一端面から流入し順流方向に流通した後その他端面から流出するように排気ガスを案内する順流位置と、排気ガスがNO 触媒内にその他端面から流入し逆流方向に流通した後その一端面から流出するように排気ガスを案内する逆流位置との間を切り替え可能な切替弁を具備し、切替弁が順流位置から逆流位置に又はその逆に切り替えられるときに、バイパス通路内に流入する排気ガスの量が次第に増大しその分だけNO 触媒内に流入する排気ガスの量が次第に減少し、次いでNO 触媒内における排気ガス流れの向きが反転した後にNO 触媒内に流入する排気ガスの量が次第に増大しその分だけバイパス通路内に流入する排気ガスの量が次第に減少するようになっており、順流方向の排気ガス流れに関してNO 触媒上流に位置する排気通路内に前記還元剤供給手段が設けられており、切替弁が順流位置に保持されているときに還元剤供給手段からNO 触媒内に還元剤を供給するか、切替弁が順流位置から逆流位置に又はその逆に切り替えられる過渡時に還元剤供給手段からNO 触媒内に還元剤を供給するかを、NO 触媒の温度に応じて切り替えるようにした内燃機関の排気浄化装置。 In the exhaust passage of the internal combustion engine in which combustion is continuously performed under a lean air-fuel ratio, NO X in the exhaust gas flowing in when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean is stored, and the inflowing exhaust gas When the air-fuel ratio is reduced, a NO X catalyst that reduces the amount of NO X stored by reducing the stored NO X when the reducing agent is contained in the exhaust gas is disposed, and the NO X catalyst in the NO X catalyst is disposed . temporarily supplying the reducing agent supply means of the reducing agent to the NO X catalyst to reduce the amount of the NO X that the reduction of NO X is stored in the NO X catalyst, in the exhaust passage of the NO X catalyst upstream in the exhaust purification apparatus arranged an internal combustion engine, both the bypass passage bypassing the NO X catalyst is provided, the exhaust gas flowing into the NO X catalyst by the amount of the exhaust gas flowing into the bypass passage is changed As the amount of changes It is, the amount of exhaust gas flowing into the NO X catalyst when the reducing agent is supplied from the reducing agent supply means to the NO X catalyst is made different depending on the temperature of the NO X catalyst, the exhaust gas is NO X a forward flow position for guiding the exhaust gas to flow out from the other end face after flowing in the inflow and forward flow direction from one end face in the catalyst after the exhaust gas has flowed into the inflow and backflow direction from the other end face in the NO X catalyst A switching valve that can switch between a backflow position that guides exhaust gas so as to flow out from one end face thereof, and when the switching valve is switched from the forward flow position to the backflow position or vice versa, the amount of the exhaust gas amount of the exhaust gas flowing flows only into the NO X catalyst gradually increased correspondingly decreases gradually, then NO X catalyst after the orientation of the exhaust gas flow is reversed in the NO X catalyst The amount of the exhaust gas amount of the exhaust gas flowing into the medium flows only in the bypass passage gradually increased correspondingly and is adapted to decrease gradually, located in the NO X catalyst upstream with respect to the exhaust gas flow in the forward flow direction into the exhaust passage and the is provided a reducing agent feeding means, or the switching valve to supply the reducing agent from the reducing agent supply means into the NO X catalyst when held in the forward flow position, the switching valve from the forward flow position or to supply the reducing agent from the reducing agent supply means during a transient is switched to the reverse flow position or vice versa in the NO X catalyst, exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine to switch in accordance with the temperature of the NO X catalyst. NO 触媒の温度が予め定められた設定温度よりも低いときには、切替弁が順流位置に保持されているときに還元剤供給手段からNO 触媒に還元剤を供給し、NO 触媒の温度が設定温度よりも高いときには、切替弁が順流位置から逆流位置に又はその逆に切り替えられる過渡時に還元剤供給手段からNO 触媒に還元剤を供給するようにした請求項6に記載の内燃機関の排気浄化装置。 When the temperature of the NO X catalyst is lower than a predetermined set temperature, the reducing agent is supplied from the reducing agent supply means to the NO X catalyst when the switching valve is held in the forward flow position, and the temperature of the NO X catalyst is when higher than the set temperature, the switching valve of an internal combustion engine according to claim 6 which is adapted to supply the reducing agent to the NO X catalyst from a reducing agent supply means during a transient is switched on or vice versa backflow position from the forward flow position Exhaust purification device. NO 触媒の温度がNO 浄化能下限温度を越えて低下するとNO 触媒のNO 浄化能が許容下限値を越えて低下するようになっており、前記設定温度をNO 触媒のNO 浄化能下限温度に設定した請求項7に記載の内燃機関の排気浄化装置。 Temperature of the NO X catalyst has become NO X purification performance of the NO X catalyst when reduced beyond the NO X purification performance limit temperature decreases beyond the allowable lower limit value, the setting temperature of the NO X catalyst NO X The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 7, wherein the exhaust gas purification apparatus is set to a lower purification temperature lower limit temperature . 流入する排気ガス中に含まれる微粒子を捕集するためのパティキュレートフィルタ上に前記NO 触媒が担持されており、NO 触媒の温度が微粒子酸化能下限温度を越えて低下するとNO 触媒の微粒子酸化能が許容下限値を越えて低下するようになっており、前記設定温度をNO 触媒の微粒子酸化能下限温度に設定した請求項7に記載の内燃機関の排気浄化装置。 The NO X catalyst are supported on a particulate filter for trapping particulate contained in the exhaust gas flowing, of the NO X catalyst when the temperature of the NO X catalyst is reduced over the particulate oxidation ability minimum temperature particulate oxidation ability is controlled so as to decrease beyond the allowable lower limit value, the exhaust purification system of an internal combustion engine according to claim 7 which sets the set temperature to particulate oxidation ability minimum temperature of the NO X catalyst. 内燃機関が始動されてからの経過時間が予め定められた設定時間よりも短いときには、切替弁が順流位置に保持されているときに還元剤供給手段からNO 触媒に還元剤を供給し、内燃機関が始動されてからの経過時間が設定時間を越えた後には、切替弁が順流位置から逆流位置に又はその逆に切り替えられる過渡時に還元剤供給手段からNO 触媒に還元剤を供給するようにした請求項6に記載の内燃機関の排気浄化装置。 When shorter than the set time the elapsed time reaches a predetermined from being started internal combustion engine, the reducing agent supplied from the reducing agent supply means to the NO X catalyst when the selector valve is held in the forward flow position, the internal combustion after the engine is the amount of time elapsed since the start exceeds the set time, so that the switching valve to supply the reducing agent to the NO X catalyst from a reducing agent supply means during a transient is switched on or vice versa backflow position from the forward flow position The exhaust emission control device for an internal combustion engine according to claim 6 . リーン空燃比のもとで継続して燃焼が行われる内燃機関の排気通路内に、流入する排気ガスの空燃比がリーンのときに流入する排気ガス中のNO を蓄え、流入する排気ガスの空燃比が低下したときに排気ガス中に還元剤が含まれていると蓄えているNO を還元して蓄えているNO の量が減少するNO 触媒を配置し、NO 触媒内のNO を還元しNO 触媒内に蓄えられているNO の量を減少させるためにNO 触媒に還元剤を一時的に供給する還元剤供給手段を、NO 触媒上流の排気通路内に配置した内燃機関の排気浄化装置において、NO 触媒を迂回するバイパス通路が設けられると共に、該バイパス通路内に流入する排気ガスの量が変更されることによりNO 触媒内に流入する排気ガスの量が変更されるようになっており、還元剤供給手段からNO 触媒に還元剤が供給されるときにNO 触媒内に流入する排気ガスの量がNO 触媒の温度に応じて異なるようにし、排気ガスがNO 触媒内にその一端面から流入し順流方向に流通した後その他端面から流出するように排気ガスを案内する順流位置と、排気ガスがNO 触媒内にその他端面から流入し逆流方向に流通した後その一端面から流出するように排気ガスを案内する逆流位置との間を切り替え可能な切替弁を具備し、切替弁が順流位置から逆流位置に又はその逆に切り替えられるときに、バイパス通路内に流入する排気ガスの量 が次第に増大しその分だけNO 触媒内に流入する排気ガスの量が次第に減少し、次いでNO 触媒内における排気ガス流れの向きが反転した後にNO 触媒内に流入する排気ガスの量が次第に増大しその分だけバイパス通路内に流入する排気ガスの量が次第に減少するようになっており、順流方向の排気ガス流れに関してNO 触媒上流に位置する排気通路内に前記還元剤供給手段が設けられており、切替弁が順流位置から逆流位置に又はその逆に切り替えられる過渡時に還元剤供給手段からNO 触媒に還元剤を供給すると共に、基準時期から還元剤が供給されるまでの時間間隔をNO 触媒の温度に応じて設定した内燃機関の排気浄化装置。 In the exhaust passage of the internal combustion engine in which combustion is continuously performed under a lean air-fuel ratio, NO X in the exhaust gas flowing in when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean is stored, and the inflowing exhaust gas When the air-fuel ratio is reduced, a NO X catalyst that reduces the amount of NO X stored by reducing the stored NO X when the reducing agent is contained in the exhaust gas is disposed, and the NO X catalyst in the NO X catalyst is disposed . temporarily supplying the reducing agent supply means of the reducing agent to the NO X catalyst to reduce the amount of the NO X that the reduction of NO X is stored in the NO X catalyst, in the exhaust passage of the NO X catalyst upstream In the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine arranged, a bypass passage that bypasses the NO X catalyst is provided, and the amount of exhaust gas flowing into the NO X catalyst is changed by changing the amount of exhaust gas flowing into the bypass passage. As the amount changes It is, the amount of exhaust gas flowing into the NO X catalyst when the reducing agent is supplied from the reducing agent supply means to the NO X catalyst is made different depending on the temperature of the NO X catalyst, the exhaust gas is NO X a forward flow position for guiding the exhaust gas to flow out from the other end face after flowing in the inflow and forward flow direction from one end face in the catalyst after the exhaust gas has flowed into the inflow and backflow direction from the other end face in the NO X catalyst A switching valve that can switch between a backflow position that guides exhaust gas so as to flow out from one end face thereof, and when the switching valve is switched from the forward flow position to the backflow position or vice versa, the amount of the exhaust gas amount of the exhaust gas flowing flows only into the NO X catalyst gradually increased correspondingly decreases gradually, then NO X catalyst after the orientation of the exhaust gas flow is reversed in the NO X catalyst The amount of the exhaust gas amount of the exhaust gas flowing into the medium flows only in the bypass passage gradually increased correspondingly and is adapted to decrease gradually, located in the NO X catalyst upstream with respect to the exhaust gas flow in the forward flow direction is provided with the reducing agent supply means into the exhaust passage, the switching valve to supply the reducing agent to the NO X catalyst from a reducing agent supply means during a transient is switched on or vice versa backflow position from the forward flow position, the reference timing exhaust purifying apparatus for an internal combustion engine a time interval until the reducing agent is supplied and set according to the temperature of the NO X catalyst from. NO 触媒の温度が低いときには高いときに比べて、還元剤供給手段からNO 触媒に還元剤を供給するときにNO 触媒内に流入する排気ガスの量が多くなるようにした請求項6又は11に記載の内燃機関の排気浄化装置。 Than when higher when the temperature of the NO X catalyst is low, claims and as the amount of exhaust gas flowing into the NO X catalyst increases when supplying a reducing agent from the reducing agent supply means to the NO X catalyst 6 Or the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to 11 . 還元剤供給手段からNO 触媒に還元剤を供給するときにNO 触媒内に流入する排気ガスの量が多いときには少ないときに比べて、還元剤供給手段からNO 触媒に供給される還元剤の量が多くなるようにした請求項1,6,11,12のうちのいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。 Than when less when the amount of exhaust gas flowing into the NO X catalyst is often when supplying a reducing agent from the reducing agent supply means to the NO X catalyst, reducing agent supplied to the NO X catalyst from a reducing agent supply means The exhaust gas purification device for an internal combustion engine according to any one of claims 1, 6, 11, and 12, wherein the amount of the internal combustion engine is increased . バイパス通路内に流入する排気ガスの量が機関運転状態に応じて変更されることによりNO 触媒内に流入する排気ガスの量が機関運転状態に応じて変更されるようになっている請求項1,6,11のうちのいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。 Claim the amount of exhaust gas flowing into the NO X catalyst by the amount of the exhaust gas flowing into the bypass passage is changed in accordance with the engine operating state is adapted to be changed in accordance with the engine operating condition The exhaust emission control device for an internal combustion engine according to any one of 1, 6 and 11 . 前記バイパス通路内に追加のNOAdditional NO in the bypass passage X 触媒を配置し、追加のNOPlace catalyst and add NO X 触媒に還元剤を供給するための追加の還元剤供給手段をバイパス通路の流入端と追加のNOAdditional reducing agent supply means for supplying reducing agent to the catalyst is connected to the inflow end of the bypass passage and additional NO. X 触媒間のバイパス通路内に配置し、追加のNOPlace in the bypass passage between the catalysts and add NO X 触媒内のNONO in the catalyst X を還元し追加のNOReduce NO and add NO X 触媒内に蓄えられているNONO stored in the catalyst X の量を減少させるために追加の還元剤供給手段から追加のNOAdditional NO from additional reducing agent supply means to reduce the amount of X 触媒に還元剤を一時的に供給すると共に、このとき追加のNOWhile temporarily supplying the reducing agent to the catalyst, at this time additional NO X 触媒内に流入する排気ガスの量が追加のNOThe amount of exhaust gas flowing into the catalyst X 触媒の温度に応じて異なるようにした請求項1,6,11のうちのいずれか一項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 any one of claims 1, 6, and 11, wherein the exhaust gas purification device differs according to the temperature of the catalyst.
JP2002257804A 2002-09-03 2002-09-03 Exhaust gas purification device for internal combustion engine Expired - Fee Related JP4265177B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002257804A JP4265177B2 (en) 2002-09-03 2002-09-03 Exhaust gas purification device for internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002257804A JP4265177B2 (en) 2002-09-03 2002-09-03 Exhaust gas purification device for internal combustion engine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2004092592A JP2004092592A (en) 2004-03-25
JP4265177B2 true JP4265177B2 (en) 2009-05-20

Family

ID=32062625

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002257804A Expired - Fee Related JP4265177B2 (en) 2002-09-03 2002-09-03 Exhaust gas purification device for internal combustion engine

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4265177B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4419907B2 (en) 2005-05-02 2010-02-24 トヨタ自動車株式会社 Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP4665746B2 (en) * 2005-12-12 2011-04-06 トヨタ自動車株式会社 Exhaust gas purification device for internal combustion engine

Also Published As

Publication number Publication date
JP2004092592A (en) 2004-03-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6588203B2 (en) Exhaust device of internal combustion engine
JP3791470B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP4003564B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP2001303980A (en) Exhaust emission control device of internal combustion engine
JP4265177B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP3925282B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP2004150382A (en) Exhaust emission control device of internal combustion engine
JP3912197B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP4106913B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP3565141B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP3972727B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP3846355B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP3826287B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP3546950B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP3891034B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP4366950B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP3912170B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP3838157B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP3826288B2 (en) Exhaust gas purification device
JP3846361B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP4254124B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP2001027114A (en) Exhaust emission control device for internal combustion engine
JP4506544B2 (en) Exhaust gas purification device for compression ignition type internal combustion engine
JP4506545B2 (en) Exhaust gas purification device for compression ignition type internal combustion engine
JP2006266144A (en) Exhaust emission control device for internal combustion engine

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20050824

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20081021

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20081023

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20081222

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20090127

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20090209

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120227

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120227

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130227

Year of fee payment: 4

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees