JP4345202B2 - Exhaust gas purification device for internal combustion engine - Google Patents

Exhaust gas purification device for internal combustion engine Download PDF

Info

Publication number
JP4345202B2
JP4345202B2 JP2000195978A JP2000195978A JP4345202B2 JP 4345202 B2 JP4345202 B2 JP 4345202B2 JP 2000195978 A JP2000195978 A JP 2000195978A JP 2000195978 A JP2000195978 A JP 2000195978A JP 4345202 B2 JP4345202 B2 JP 4345202B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel ratio
air
reducing agent
exhaust
catalyst
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 - Lifetime
Application number
JP2000195978A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2002013414A (en
Inventor
保樹 田村
公二郎 岡田
一雄 古賀
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.)
Mitsubishi Motors Corp
Original Assignee
Mitsubishi Motors 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 Mitsubishi Motors Corp filed Critical Mitsubishi Motors Corp
Priority to JP2000195978A priority Critical patent/JP4345202B2/en
Publication of JP2002013414A publication Critical patent/JP2002013414A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4345202B2 publication Critical patent/JP4345202B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40Engine management systems

Landscapes

  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、酸素過剰雰囲気となる空燃比がリーン空燃比のときに排気中のNOx を吸蔵(吸収または吸着)すると共に酸素濃度低下雰囲気となる空燃比が理論空燃比またはリッチ空燃比のときに吸蔵したNOx を放出する触媒装置(NOx 触媒)を排気通路に備えた内燃機関の排気浄化装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、燃費の向上を図るため、リーン空燃比での燃焼を可能とした希薄燃焼内燃機関が実用化されている。この希薄燃焼内燃機関では、従来の三元触媒ではその浄化特性によりリーン燃焼時の排ガス中のNOx を十分に浄化できないといった問題がある。そこで、近年では、例えば、リーン燃焼時に排ガス中のNOx を吸蔵して排気中のNOx を浄化する触媒装置(NOx 触媒)が採用されてきている。
【0003】
NOx 触媒は、酸素過剰雰囲気中(リーン空燃比)ではNOx を触媒上に吸蔵させることにより排気中のNOx を浄化し、酸素濃度が低下すると(理論空燃比またはリッチ空燃比)付着したNOx を放出する機能を有していることが知られている。つまり、NOx 触媒は、酸素濃度過剰雰囲気では、排気中のNOx から硝酸塩を生成し、これによりNOx を吸蔵する一方、酸素濃度が低下した雰囲気では、NOx 触媒に吸蔵した硝酸塩と排気中のCOとを反応させて炭酸塩を生成し、これによりNOx を放出させるようになっている。
【0004】
NOx 触媒は、リーン運転中の酸素過剰雰囲気中ではNOx を触媒上に吸蔵させることになるが、リーン運転を連続して行いNOx の吸蔵量が飽和量に達した時には排気中のNOx の大部分が大気に排出されることになる。そこで、NOx の吸蔵量が飽和量に達する前に、空燃比を理論空燃比またはリッチ空燃比に切り換え、排気を酸素濃度が低下した雰囲気にしてNOx を放出還元させ、NOx 触媒のNOx 吸蔵能力を回復させるようにしている。そして、NOx 吸蔵能力を回復させるため、機関の空燃比を理論空燃比またはリッチ空燃比に切り換える際に、空燃比を徐々に理論空燃比またはリッチ側に変更することで、機関のトルクショックを抑制しながらNOx を放出還元させる技術が、例えば、特開平7-166913号公報等で公知となっている。
【0005】
NOx 吸蔵能力を回復させるために機関の空燃比を理論空燃比またはリッチ空燃比に切り換えて(COを発生させ排気中、即ち、NOx 触媒に供給して)NOx を放出還元する場合、供給されたCOは、吸蔵されたNOx を放出するために一部のCOが消費され、放出されたNOx を還元するために残りのCOが消費される。この残りのCO及びHC等の還元剤によって還元されるNOx と、放出されたNOx の割合が一致していれば、NOx 及びCOの大気放出を抑制することができる。
【0006】
しかしながら、実際に上記公報に開示された技術では、還元されるNOx と放出されたNOx との割合を一致させることは困難である。それは、まずNOx 触媒に担持される触媒成分の種類や担持量等によりNOx 触媒の持つNOx 吸蔵能力の回復性能、即ち、吸蔵したNOx の放出し易さ(NOx 放出速度)が変わるからである。
【0007】
このため、NOx 吸蔵能力の回復性能を向上させたNOx 触媒を用いた場合には、NOx が触媒上から放出されるNOx 放出速度も向上し、排ガス中に存在する還元剤により還元されるNOx が、放出されるNOx を下回る傾向(還元されるNOx <放出されるNOx )になり、還元されずに排ガス中に残留した残留NOx が大気中に排出されることになる。逆に、NOx 吸蔵能力の回復性能を低く抑えたNOx 触媒を用いた場合には、還元されるNOx が、放出されるNOx を上回る傾向(還元されるNOx >放出されるNOx )となり、即ち、排ガス中に還元剤(CO等)が残留し、大気中に放出されることになる。
【0008】
また、一般にNOx 放出速度は、機関の空燃比がリッチ側に移行するにつれて(CO量が増加するにつれて)増大するため、上記公報のように空燃比を理論空燃比またはリッチ空燃比側へ移行する際、NOx 放出速度はCO量が増大する理論空燃比近傍から上昇して触媒上から放出されるNOx 放出量が増加する。しかし、増加したNOx 放出量に対して放出したNOx を還元するだけの還元剤(NOx 放出に寄与しなかった残りのCO及びHC等)が少ないために、排ガス中に残留した放出NOx が還元されずそのまま大気中へ放出されてしまう。
【0009】
この解決法として、機関の空燃比をよりリッチ化して還元剤を増量することが考えられるが、この場合、還元剤としてのCO量も合わせて増大するため、放出されるNOx も増えてしまい、実際には上述した、還元されるNOx <放出されるNOx 、という関係は変わらず、結局、還元されずに残留するNOx は大気中にそのまま放出され、上述の問題は解決できない。
【0010】
従って、上記公報に開示された技術では、還元されるNOx と放出されたNOx とをほぼ一致させることは難しく、触媒上からNOx を放出還元させる際に排ガス特性を悪化させるという問題が生じてしまう。
【0011】
そこで、燃焼に寄与してない燃料と追加供給して還元剤不足を補うことが考えられている。追加燃料を供給する従来例として、例えば、特開2000-38942号公報には、リーン運転中からリッチスパイクを行う場合、二次燃料噴射を実行することにより追加の還元剤を供給し、放出されたNOx を確実に還元させて未浄化のNOx の流出を防止する技術が開示されている。つまり、上記公報には、リーン運転中にリッチスパイク操作を行う場合、弱リーン空燃比領域を通過する際、或いは、リッチスパイク開始から目標リッチ空燃比へ到達するまで、或いは、リッチスパイク操作を行う前に二次燃料噴射を実行することにより、弱リーン運転領域で放出されるNOx が還元剤不足で還元しきれず未浄化のままで流出することを防止する技術が開示されている。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来の技術では、NOx の放出と追加の還元剤の到来のタイミングを合わせることまでは考慮されておらず、確実にNOx を還元させようとすると還元剤が過剰になりやすく、HC,CO 等の排出量が増加してしまう問題がある。
【0013】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、還元剤の供給遅れを補償した状態で触媒装置(NOx 触媒)から放出されるNOx を確実に還元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を目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の内燃機関の排気浄化装置は、機関の排気空燃比がリーン空燃比から理論空燃比またはリッチ空燃比に切り換わる時、NOx 触媒装置から放出されたNOx を還元する還元剤を還元剤供給手段により供給し、排ガス性能を悪化させることなくNOx 触媒装置から放出されたNOx を還元する。
【0015】
還元剤供給手段の作動時期は、放出されるNOx が排気中の還元剤に対して過剰になるタイミングと、還元剤が上記NOx 触媒装置に到達するまでの遅れ時間とに基づいて制御され、理論空燃比またはリッチ空燃比での運転に移行する際に放出されるNOx が過剰になるタイミングと追加の還元剤が到達するタイミングとをバランスさせ、還元剤が過剰になることを抑制しながらNOx を確実に還元する。
【0016】
また、機関がリーン空燃比での運転から理論空燃比またはリッチ空燃比での運転に移行する際にNOx 触媒装置から放出されるNOx が排気中の還元剤に対して過剰になるタイミングを求めておき、還元剤供給手段の作動から追加の還元剤がNOx 触媒装置に到達するまでの遅れ時間が経過するまでは、前記過剰になるタイミングの空燃比よりもリッチ化することを禁止し、放出されるNOx が排気中の還元剤に対して過剰になることを防止してNOx 触媒装置から放出されるNOx を確実に還元する。
【0017】
機関が、燃料を燃焼室内に直接噴射する噴射弁を有する筒内噴射型内燃機関である場合には、還元剤供給手段は、噴射弁の主噴射(吸気行程噴射または圧縮行程)以降の膨張行程または排気行程に燃料噴射する手段であることが好ましい。これにより、複雑なデバイスを必要とせず、触媒装置から放出されるNOx を確実に還元することができる。
【0018】
【発明の実施の形態】
図1には本発明の一実施例に係る排気浄化装置を備えた内燃機関の概略構成、図2には排気浄化装置のブロック構成、図3にはNOx の放出状況を表すタイムチャート、図4、図5には排気浄化装置によるNOx の放出状況を表すフローチャートを示してある。
【0019】
本実施形態例の排気浄化装置を備えた内燃機関として、多気筒型筒内噴射内燃機関を例に挙げて説明する。多気筒型筒内噴射内燃機関としては、例えば、燃料を直接燃焼室に噴射する筒内噴射型直列4気筒ガソリンエンジン(筒内噴射エンジン)1が適用される。筒内噴射エンジン1は、例えば、燃焼モード(運転モード)を切り換えることで、吸気行程での燃料噴射(吸気行程噴射モード)または圧縮行程での燃料噴射(圧縮行程噴射モード)が実施可能となっている。そして、この筒内噴射エンジン1は、理論空燃比(ストイキ)での運転やリッチ空燃比での運転(リッチ空燃比運転)の他、リーン空燃比での運転(リーン空燃比運転)が実現可能となっており、特に、圧縮行程噴射モードでは、吸気行程でのリーン空燃比運転よりも大きな空燃比となる超リーン空燃比での運転が可能となっている。
【0020】
図1に示すように、筒内噴射エンジン1のシリンダヘッド2には各気筒毎に点火プラグ3が取り付けられると共に、各気筒毎に電磁式の燃料噴射弁4が取り付けられている。燃焼室5内には燃料噴射弁4の噴射口が開口し、燃料噴射弁4から噴射される燃料が燃焼室5内に直接噴射されるようになっている。筒内噴射エンジン1のシリンダ6にはピストン7が上下方向に摺動自在に支持され、ピストン7の頂面には半球状に窪んだキャビティ8が形成されている。キャビティ8により、第1図では時計回りの逆タンブル流を発生させるようになっている。
【0021】
シリンダヘッド2には、各気筒毎に略直立方向に吸気ポートが形成され、各吸気ポートと連通するようにして吸気マニホールド9の一端がそれぞれ接続されている。また、シリンダヘッド2には、各気筒毎に略水平方向に排気ポートが形成され、各排気ポートと連通するようにして排気マニホールド10の一端がそれぞれ接続されている。また、排気マニホールド10には図示しないEGR装置が設けられている。
【0022】
一方、エンジン1の排気マニホールド10には排気管(排気通路)11が接続され、エンジン1に近接した小型の三元触媒12及び触媒装置としての排気浄化触媒装置13を介して図示しないマフラーが接続されている。排気管11における三元触媒12と排気浄化触媒装置13との間の部分には、排気浄化触媒装置13の直上流、即ち、後述するNOx 触媒15の直上流に位置して排気温度を検出する高温センサ14が設けられている。
【0023】
排気浄化触媒装置13は、酸素過剰雰囲気となる排気空燃比がリーン空燃比のときにNOx を触媒上に吸蔵させることにより排気中のNOx を浄化し、酸素濃度が低下して排気空燃比が理論空燃比またはリッチ空燃比のときに付着したNOx を放出し還元する機能を有したNOx 触媒15(NOx 触媒装置)と、理論空燃比の雰囲気でCO,HC 及びNOx を浄化可能な三元機能を有した三元触媒16とを備えている。三元触媒16はNOx 触媒15よりも下流側に配設され、NOx 触媒15から放出されたNOx のうちNOx 触媒15で還元しきれなかったNOx の還元も行なう。尚、排気浄化触媒装置13の構成は、NOx 触媒15を少なくとも一つ備えたものであれば、配置や機能等は上記実施例に限定されるものではない。
【0024】
NOx 触媒15は、酸化雰囲気においてNOx を一旦吸蔵させ、主としてCOの存在する還元雰囲気中においてNOx を放出してN2(窒素)等に還元させるNOx 放出還元機能を持つものである。詳しくは、NOx 触媒15は、貴金属として白金(Pt)、パラジウム(Pd)等を有した触媒として構成され、吸蔵剤としてはバリウム(Ba) 等のアルカリ金属、アルカリ土類金属が採用されている。そして、排気浄化触媒装置13の下流側にはNOx 濃度を検出するNOx センサ17が設けられている。
【0025】
一方、吸気マニホールド9にはドライブバイワイヤ(DBW)方式の電動スロットル弁21が接続され、スロットル弁21にはスロットル開度θthを検出するスロットルポジションセンサ22が設けられている。エンジン1には、クランク角を検出するクランク角センサ23が設けられ、クランク角センサ23はエンジン回転速度Neを検出可能となっている。
【0026】
車両には電子制御ユニット(ECU)31が設けられ、このECU23には、入出力装置、制御プログラムや制御マップ等の記憶を行う記憶装置、中央処理装置及びタイマやカウンタ類が備えられている。ECU31によって筒内噴射エンジン1を含めた本実施形態の排気浄化装置の総合的な制御が実施される。各種センサ類の検出情報はECU31に入力され、ECU31は各種センサ類の検出情報に基づいて、燃料噴射モードや燃料噴射量を始めとして点火時期等を決定し、燃料噴射弁4や点火プラグ3等を駆動制御する。
【0027】
筒内噴射エンジン1では、吸気マニホールド9から燃焼室5内に流入した吸気流が逆タンブル流を形成し、圧縮行程中期以降に燃料を噴射して逆タンブル流を利用しながら燃焼室5の頂部中央に配設された点火プラグ3の近傍のみに少量の燃料を集め、点火プラグ3から離隔した部分で極めてリーンな空燃比状態とする。点火プラグ3の近傍のみを理論空燃比又はリッチな空燃比とすることで、安定した層状燃焼(層状超リーン燃焼)を実現しながら燃料消費を抑制する。
【0028】
また、筒内噴射エンジン1から高出力を得る場合には、燃料噴射弁4からの燃料を吸気行程に噴射することにより燃焼室5全体に均質化し、燃焼室5内を理論空燃比やリーン空燃比の混合気状態にさせて予混合燃焼を行う。もちろん、理論空燃比もしくはリッチ空燃比の方がリーン空燃比よりも高出力が得られるため、この際にも、燃料の霧化及び気化が十分に行なわれるようなタイミングで燃料噴射を行ない、効率よく高出力を得るようにしている。
【0029】
ECU31では、図示しないアクセル開度センサからのアクセル開度とクランク角センサ23からのエンジン回転速度Neとに基づいてエンジン負荷に対応する目標筒内圧、即ち、目標平均有効圧Peが求められ、更に、この目標平均有効圧Peとエンジン回転速度Neとに応じてマップ(図示せず)より燃料噴射モードが設定される。例えば、目標平均有効圧Peとエンジン回転速度Neとが共に小さいときは、燃料噴射モードは圧縮行程噴射モードとされて燃料が圧縮行程で噴射され、一方、目標平均有効圧Peが大きくなり、あるいはエンジン回転速度Neが大きくなると燃料噴射モードは吸気行程噴射モードとされ、燃料が吸気行程で噴射される。そして、目標平均有効圧Peとエンジン回転速度Neとから各燃料噴射モードでの制御目標となる目標空燃比(目標A/F)が設定され、適正量の燃料噴射量がこの目標A/Fに基づいて決定される。
【0030】
排気浄化触媒装置13のNOx 触媒15では、リーンモードにおける超リーン燃焼運転時のような酸素濃度過剰雰囲気となる排ガス中の空燃比がリーン空燃比のときに、排気中のNOx が硝酸塩として吸蔵されて排気の浄化が行われる。一方、酸素濃度が低下して酸素過剰雰囲気となる排ガス中の空燃比が理論空燃比またはリッチ空燃比のときに、NOx 触媒15に吸蔵した硝酸塩と排気中のCOとが反応して炭酸塩が生成されると共にNOx が放出される。従って、NOx 触媒15へのNOx の吸蔵が進むと、空燃比のリッチ化あるいは追加の燃料噴射を行うなどして酸素濃度を低下させCOを供給し、NOx 触媒15からNOx を放出還元させてNOx 吸蔵機能を維持する。
【0031】
図2に示すように、ECU31には、排気中の酸素濃度を低下させて(排気雰囲気を酸素濃度低下雰囲気とする)NOx 触媒15からNOx を放出させるためのNOx 放出手段32が備えられている。NOx 放出手段32は、NOx 触媒15からNOx を放出させる指令(再生指令)に基づいて、吸蔵されたNOx を吸蔵型NOx 触媒15から放出し還元する際に(NOx パージ)、排気空燃比をリッチ空燃比または理論空燃比近傍(理論空燃比もしくは理論空燃比よりも僅かにリッチなスライトリッチ)とする機能、即ち、再生機能を備えている。
【0032】
また、ECU31には、還元剤供給手段33が備えられ、本実施形態例における還元剤供給手段33は、NOx 放出手段32によるNOx の放出作動期間中における所定時期に、放出されたNOx を還元する還元剤を追加供給するため、膨張行程の後期(または排気行程の初期)に追加の燃料を噴射させるパルス噴射手段である。
【0033】
一方、ECU31には、タイミング導出手段51が備えられ、タイミング導出手段51では、筒内噴射エンジン1がリーン空燃比での運転から理論空燃比またはリッチ空燃比での運転に移行する際にNOx 触媒15から排出されるNOx が排気中の還元剤に対して過剰になるタイミングが記憶または演算に基づいて求められる。つまり、NOx の放出作動によりNOx 触媒15から排出されるNOx が増加し、還元されるNOx が、放出されるNOx を上回る傾向(還元されるNOx >放出されるNOx )から、還元されるNOx が、放出されるNOx を下回る傾向(還元されるNOx <放出されるNOx )に変化するタイミングが、例えば、この時の空燃比AFP (例えば、理論空燃比)を基準として、タイミング導出手段51によって求められる。
【0034】
尚、NOx が過剰になるタイミングとしては、空燃比AFP によらず、(還元されるNOx <放出されるNOx )となる時期と相関のある指標であれば良く、例えば、O2濃度、NOx 濃度、NH3 濃度のうち少なくとも一つをガスセンサにより検出して用いてもよい。
【0035】
還元されるNOx が、放出されるNOx を下回る傾向(還元されるNOx <放出されるNOx )になってNOx が過剰になる時の空燃比AFP は、排気流量、吸気流量、排気温度、触媒温度、排気管温度、エンジン回転速度、正味平均有効率、図示平均有効率、体積効率、マニ圧、水温、油温の内少なくともいずれか一つの運転条件に応じた値をマップで求めるようにすることができる。また、マップ以外でも、固定値としたり、ガスセンサにより補正した値を用いることもできる。つまり、空燃比AFP は、運転状態に応じて記憶や演算により適宜求めることができる。
【0036】
また、ECU31には、遅れ時間導出手段52が備えられ、遅れ時間導出手段52では還元剤供給手段33の作動から還元剤がNOx 触媒15に到達するまでの時間(遅れ時間)Tαが記憶または演算に基づいて求められる。即ち、還元剤供給手段33を作動させても、運転条件によっては、排気系への物理的及び化学的な吸着、NOx 還元反応の遅れ、一時的な還元剤の酸化反応等により、還元剤の到達に遅れが生じ、放出NOx が多くなる虞がある。このため、遅れ時間導出手段52により還元剤供給手段33の作動から実際に還元剤がNOx 触媒15に到達するまでの遅れ時間Tαが求められる。
【0037】
還元剤がNOx 触媒15に到達するまでの遅れ時間は、排気流量、吸気流量、排気温度、触媒温度、排気管温度、エンジン回転速度、正味平均有効率、図示平均有効率、体積効率、マニ圧、水温、油温の内少なくともいずれか一つの運転条件に応じた値をマップで求めるようにすることができる。また、マップ以外でも、固定値としたり、ガスセンサにより補正した値を用いることもできる。つまり、遅れ時間は、運転状態に応じて記憶や演算により適宜求めることができる。
【0038】
タイミング導出手段51によって求められた空燃比AFP の時期及び遅れ時間導出手段52によって求められた遅れ時間Tαは制御手段53に入力され、空燃比AFP の時期と遅れ時間Tαとに基づいて還元剤供給手段33の作動が制御手段53により制御される。つまり、再生指令が制御手段53に入力されると、空燃比AFP の時期と遅れ時間Tαとに基づいて還元剤供給手段33の作動が制御されて所定時期にパルス噴射が実行される。
【0039】
これにより、リーン空燃比での運転から理論空燃比またはリッチ空燃比での運転の移行に際して放出されるNOx が過剰になるタイミングと、追加の還元剤がNOx 触媒15に到達するタイミングとをバランスさせることができ、還元剤が過剰になることを抑制しながらNOx を確実に還元することができる。
【0040】
また、制御手段53では、還元剤供給手段33の作動から、遅れ時間導出手段52によって求められた遅れ時間Tαが経過するまでは、タイミング導出手段51によって求められた空燃比AFP よりも空燃比がリッチ化しないように、NOx 放出手段32の作動が制御される。つまり、再生指令が制御手段53に入力されると、遅れ時間導出手段52によって求められた遅れ時間Tαが経過するまでは、タイミング導出手段51によって求められたタイミングでの空燃比AFP よりもリッチ化が禁止された状態でNOx 放出手段32が作動される。
【0041】
これにより、遅れ時間Tαが経過するまではリッチ化によるNOx の過剰放出が抑制され、放出されるNOx が排気中の還元剤に対して過剰になることを防止してNOx 触媒15から放出されるNOx を確実に還元することができる。
【0042】
尚、パルス噴射手段は、NOx 放出手段32によるNOx の放出作動期間中における所定時期に、膨張行程の後期(または排気行程の初期)に追加の燃料を噴射させるように作動するが、NOx 放出手段32に拘らず機関の空燃比が理論空燃比またはリッチ空燃比に切り換わるときに作動させてもよい。即ち、加速時やエアコン、パワステ作動時等の負荷上昇時、あるいはブレーキマスターバッグの負圧確保時等に機関の空燃比がリーン空燃比から理論空燃比またはリッチ空燃比に切り換わるときに、あるいはNOx 触媒15の吸蔵量が減少する条件時(例えば、NOx 触媒15の温度が500 ℃以上の高温条件、例えば、NOx 触媒15の流入NOx 濃度が低下する条件等)NOx 放出手段32を作動させずとも自然にNOx が放出されるが、その際に、膨張行程の後期(または排気行程の初期)にパルス噴射手段を作動させて追加の燃料を噴射させることも可能である。
【0043】
上述した排気浄化装置の基本的な作用を図3に基づいて説明する。
【0044】
排気浄化触媒装置13のNOx 触媒15では、リーンモードにおける層状超リーン燃焼運転時のような酸素濃度過剰雰囲気となる排ガス中の空燃比がリーン空燃比のときに、排気中のNOx が酸化されて硝酸塩が生成され、これによりNOx が吸蔵され、排気の浄化が行われる。一方、NOx 触媒15は、酸素濃度が低下した雰囲気となる排ガス中の空燃比が理論空燃比またはリッチ空燃比となるとき、NOx 触媒15に吸蔵した硝酸塩と排気中のCOとが反応して炭酸塩が生成され、これによりNOx が放出される。従って、NOx 触媒15へのNOx の吸蔵が進むと、例えば、リーン運転の積算時間が所定時間を越えると、再生指令が制御手段53を介してNOx 放出手段32に送られ、NOx 放出手段32により空燃比を理論空燃比もしくはリッチ空燃比に制御して酸素濃度を低下させ、NOx 触媒15からNOx を放出させてNOx 触媒15の機能を維持するようにしている(再生運転)。
【0045】
即ち、図3(a) に示すように、目標空燃比をリッチ空燃比側に徐々に変更し、排気雰囲気を酸素濃度低下雰囲気とする(NOx 放出手段32の作動)。目標空燃比をリッチ空燃比側に変更すると、図3(b) に点線で示すように、NOx 触媒15は担持された貴金属の性質により、NOx 放出手段32によるNOx の放出作動開始直後である理論空燃比近傍からCOが供給されNOx が放出され始めるが、放出したNOx を還元するだけの還元剤(残りのCO及びHC等)が存在しないため、放出されたNOx >還元されるNOx 、となってNOx 触媒15から放出されたNOx のうち還元されないNOx がそのまま大気放出される。
【0046】
そこで、再生運転時に還元剤供給手段33により、放出されたNOx を還元する還元剤を追加供給するため、図3(c) に示したように、主燃料噴射とは別に、燃焼に寄与しないため機関の出力に影響しにくいと同時に未燃の状態でHC(還元剤)を供給できるタイミングである膨張行程以降、好ましくは膨張行程の後期(または排気行程の初期)に駆動パルスを立ち上げ、燃料噴射弁4を駆動して追加燃料を噴射する(パルス噴射)。追加の燃料量は、放出されたNOx に応じて設定される。
【0047】
これにより、図3(b) に実線で示したように、追加された還元剤によってNOx が還元されて大気放出されるNOx 量を抑制することができる。従って、NOx 及びCOの大気放出を抑えることができ、放出されたNOx がそのまま大気に放出されてしまうといった問題が生じることがなくなる。
【0048】
還元剤を追加するための追加燃料の供給に際して、筒内噴射エンジン1がリーン空燃比での運転から理論空燃比またはリッチ空燃比での運転に移行する際にNOx 触媒15から排出されるNOx が排気中の還元剤に対して過剰になるタイミングとしてタイミング導出手段51によって空燃比AFP が求められている。また、還元剤供給手段33の作動から還元剤がNOx 触媒15に到達するまでの遅れ時間Tαが遅れ時間導出手段52によって求められている。このため、図3(c) に示すように、タイミング導出手段51によって求められた空燃比AFP の時刻T3から遅れ時間Tα前の時刻T2の時点でパルス噴射が実行される。
【0049】
上述したように追加燃料の供給を膨張行程以降、好ましくは膨張行程の後期(または排気行程の初期)に実施することにより、燃焼室5内の容量が十分に確保されると共に、燃料の供給直後に排気弁が開いて流れが生じ、点火プラグ3に燃料が付着することがない。
【0050】
尚、NOx 触媒19は、担持される貴金属を適宜選択して、NOx 放出速度(NOx 放出量)とNOx 還元速度(NOx 還元量)の差が極力小さくなるように調整することが好ましい。これにより、追加の燃料量を減らすことができる。
【0051】
上述した排気浄化装置の具体的な作用を図4及び図5に基づいて詳細に説明する。
【0052】
図4に示すように、ステップS1で三元触媒16の温度TがTs 以上になったか否かが判断され(高温センサ14で検出される排気温度値で推定)、三元触媒16の温度TがTs 以上であると判断された場合(即ち、三元触媒16が活性温度Ts に達しており吸蔵型NOx 触媒15からパージされたNOx を還元可能と判断された時)、ステップS2でリーンモードの継続時間Lt が第1規定時間t1以上であるか、もしくは、リーンモードの継続時間Lt が第2規定時間t2以上でかつリーンモードからストイキモードへの切り換え時か否かが判断される。尚、第1規定時間t1(リーン継続時間)は、例えば、30秒に設定され、リーンモードでの運転が継続的に行われている場合の判定条件であり、第2規定時間t2は、例えば、5秒に設定され、リーンモードからの加速時等の場合の判定条件である。
【0053】
ステップS2でいずれかの条件が成立した場合(YES の場合)、吸蔵されたNOx を再生手段により吸蔵型NOx 触媒15から放出し還元する制御(NOx パージ)の開始条件が成立したので、NOx パージを実行するための時間及びパルス噴射を実行するための時間をステップS3で設定する。NOx パージを実行する時間は、直前のリーンモード継続時間、排気流量、NOx 触媒15の劣化度合い等に基づいて設定される。
【0054】
ステップS3でNOx パージを実行するための時間及びパルス噴射を実行するための時間を設定した後、ステップS4でNOx パージを実行する。NOx パージは、例えば、所定時間の間、排気空燃比がリッチ空燃比になるようにリッチパージが実行され、その後、所定時間の間、排気空燃比が、放出されるNOx と還元されるNOx とがバランスするAFP になるように、もしくは、理論空燃比または理論空燃比よりも僅かにリッチなスライトリッチになるようにパージが実行される。この時、点火時期、吸入空気量、燃料噴射時期及び目標EGR開度等を適宜制御してリーンモード時とNOx パージ時でトルク段差がでないようにし、切替時には空燃比テーリングを行って、空燃比が急激に変更されないようにして切替に伴うトルクショックを低減する。
【0055】
還元剤供給手段33の作動から還元剤がNOx 触媒15に到達するまでの遅れ時間TαがステップS5で検出され、ステップS6で現在の時刻T1がタイミング導出手段51によって求められた空燃比AFP の時刻T3から遅れ時間Tα前の時刻T2になったか否か、即ち、放出されるNOx >還元されるNOx となる時刻の遅れ時間Tα前になったか否かが判断される。現在の時刻T1が空燃比AFP の時刻T3から遅れ時間Tα前の時刻T2になったことがステップS6で判断されると、ステップS7に移行してパルス噴射が実行される。ステップS6で現在の時刻T1が時刻T2になっていないと判断された場合、ステップS5に移行する。
【0056】
このため、放出されるNOx >還元されるNOx となる所定のタイミングの空燃比AFP の時点から遅れ時間Tα前になったタイミングでパルス噴射が実行され、空燃比AFP の時点で所定量の還元剤がNOx 触媒15に到達する。パルス噴射は、膨張行程の中期から排気行程の初期、特に膨張行程の後期が望ましく、膨張行程の後期に燃料を追加することで、燃焼することなく未燃の燃料(還元剤)が排気通路に供給され触媒上で放出されたNOx の還元に用いられる。また、膨張行程から排気行程では燃料を噴射しても筒内噴射エンジン1の出力に影響を与えにくい。
【0057】
パルス噴射が開始されると、つまり、図3(c) の時刻T2になると、図5に示したルーチンが実行され、遅れ時間Tαが経過するまでは、主噴射の空燃比が空燃比AFP あるいは空燃比AFP よりリーン側に制限される。即ち、ステップS11で、放出されるNOx >還元されるNOx となる所定のタイミング(空燃比AFP )が検出され、ステップS12で遅れ時間Tαが経過した否かが判断される。遅れ時間Tαが経過していないと判断された場合、即ち、現在の時刻がT2とT3の間であると判断された場合、ステップS13で主噴射の空燃比が空燃比AFP よりも小さくなること(空燃比AFP よりもリッチ化)が禁止される。ステップS12で遅れ時間Tαが経過したと判断された場合、即ち、現在の時刻がT3以降であると判断された場合、ステップS14で主噴射の空燃比が空燃比AFP よりも小さくなること(空燃比AFP よりもリッチ化)の禁止が解除される。
【0058】
これにより、遅れ時間Tαが経過するまでの間は空燃比が空燃比AFP よりもリッチ化されることが禁止されてNOx の過剰放出が抑制され、放出されるNOx が排気中の還元剤に対して過剰になることが防止され、NOx 触媒15から放出されるNOx を確実に還元することができる。
【0059】
上述した排気浄化装置は、筒内噴射エンジン1がリーン運転から理論空燃比またはリッチ空燃比での運転に移行する際に(再生運転等)、NOx 触媒15から放出されるNOx が排気中の還元剤に対して過剰になるタイミング(空燃比AFP となるタイミング)と、還元剤供給手段33の作動により供給される還元剤がNOx 触媒15に到達するまでの遅れ時間Tαとに基づいて、追加の還元剤を供給するパルス噴射の作動時期を制御している。このため、リーン空燃比での運転から理論空燃比またはリッチ空燃比での運転への移行に際して放出されるNOx が過剰になるタイミングと、追加の還元剤がNOx 触媒15に到達するタイミングとをバランスさせることができる。従って、還元剤が過剰になることを抑制しながらNOx を確実に還元することができる。
【0060】
また、上述した排気浄化装置は、筒内噴射エンジン1がリーン運転から理論空燃比またはリッチ空燃比での運転に移行する際に(再生運転等)、NOx 触媒15から放出されるNOx が排気中の還元剤に対して過剰になるタイミング(空燃比AFP となるタイミング)の空燃比に対し、還元剤供給手段33の作動により供給される還元剤がNOx 触媒15に到達するまでの遅れ時間Tαが経過するまでは空燃比のリッチ化を禁止している。このため、NOx の過剰放出を抑制することができ、放出されるNOx が排気中の還元剤に対して過剰になることを防止してNOx 触媒15から放出されるNOx を確実に還元することができる。
【0061】
尚、上記実施形態例では、パルス噴射の実行及び空燃比の変更の両方に対して遅れ時間Tαを考慮した制御を導入したが、これらの一方のみに対して遅れ時間Tαを考慮した制御を導入するものとしてもよい。また、上記実施形態例では、排気浄化装置を適用する機関として、燃焼室内に燃料を直接噴射するよようにした火花点火式の機関を例に挙げて説明したが、吸蔵型のNOx 触媒15を備えてNOx の放出還元を行う機関であれば、ディーゼルエンジンや、吸気管に燃料を噴射し混合気を燃焼室に導入する火花点火式のリーンバーンエンジンに適用することも可能である。混合気を燃焼室に導入するエンジンに本発明を適用する場合には、還元剤供給手段として、排気通路に追加燃料を噴射して還元剤を追加供給するようにしてもよい。
【0062】
【発明の効果】
請求項1に係る内燃機関の排気浄化装置では、リーン空燃比での運転から理論空燃比またはリッチ空燃比での運転への移行に際して放出されるNOx が過剰になるタイミングと、追加の還元剤がNOx 触媒装置に到達するタイミングとをバランスさせることができるので、還元剤が過剰になることを抑制しながらNOx を確実に還元することができる。
【0063】
請求項2に係る内燃機関の排気浄化装置では、還元剤供給手段の作動により供給される還元剤がNOx 触媒装置に到達するまでの遅れ時間が経過するまでは、NOx が排気中の還元剤に対して過剰になるタイミングにおける空燃比に対して空燃比のリッチ化を禁止しているため、NOx の過剰放出を抑制することができ、放出されるNOx が排気中の還元剤に対して過剰になることを防止してNOx 触媒装置から放出されるNOx を確実に還元することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る排気浄化装置を備えた内燃機関の概略構成図。
【図2】排気浄化装置のブロック図。
【図3】 NOx の放出状況を表すタイムチャート。
【図4】排気浄化装置によるNOx の放出状況を表すフローチャート。
【図5】排気浄化装置によるNOx の放出状況を表すフローチャート。
【符号の説明】
1 筒内噴射エンジン
3 燃料噴射弁
13 排気浄化触媒装置
15 NOx 触媒
31 電子制御ユニット(ECU)
32 NOx 放出手段
33 還元剤供給手段
51 タイミング導出手段
52 遅れ時間導出手段
53 制御手段
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to NO in exhaust gas when the air-fuel ratio that is an oxygen-excess atmosphere is a lean air-fuel ratio. x Is stored (absorbed or adsorbed) and stored when the air-fuel ratio is reduced to the stoichiometric or rich air-fuel ratio. x Catalyst device (NO x The present invention relates to an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine having a catalyst) in an exhaust passage.
[0002]
[Prior art]
In recent years, lean combustion internal combustion engines that enable combustion at a lean air-fuel ratio have been put into practical use in order to improve fuel efficiency. In this lean combustion internal combustion engine, NO in the exhaust gas during lean combustion is due to the purification characteristics of the conventional three-way catalyst. x There is a problem that cannot be sufficiently purified. Therefore, in recent years, for example, NO in exhaust gas during lean combustion x Occluded and exhausted NO x Catalyst device (NO x Catalyst) has been adopted.
[0003]
NO x The catalyst is NO in an oxygen-rich atmosphere (lean air-fuel ratio). x NO in the exhaust by storing the catalyst on the catalyst x When the oxygen concentration decreases (theoretical air-fuel ratio or rich air-fuel ratio), the attached NO x It is known that it has a function of releasing. That is, NO x In an atmosphere with excess oxygen concentration, the catalyst is x To produce nitrates from NO x In an atmosphere where oxygen concentration is reduced, NO x Nitrate occluded in the catalyst reacts with CO in the exhaust to produce carbonate, which produces NO. x Are to be released.
[0004]
NO x The catalyst is NO in an oxygen-excess atmosphere during lean operation. x Will be occluded on the catalyst. x When the amount of occlusion reaches the saturation level, NO in the exhaust x Most of it will be discharged into the atmosphere. So NO x Before the amount of occlusion reaches the saturation level, the air-fuel ratio is switched to the stoichiometric or rich air-fuel ratio, and the exhaust is made into an atmosphere in which the oxygen concentration is reduced to NO. x NO reduction and NO x NO of catalyst x I try to restore the storage capacity. And NO x When the engine air-fuel ratio is switched to the stoichiometric air-fuel ratio or rich air-fuel ratio in order to restore the storage capacity, the air-fuel ratio is gradually changed to the stoichiometric air-fuel ratio or rich side to suppress NO torque while suppressing engine torque shock. x A technique for releasing and reducing is known, for example, in JP-A-7-66913.
[0005]
NO x In order to restore the storage capacity, the engine air-fuel ratio is switched to the stoichiometric air-fuel ratio or rich air-fuel ratio (CO is generated and exhausted, ie, NO x NO supplied to the catalyst) x When CO is released and reduced, the supplied CO is stored as NO. x NO is released because some CO is consumed to release x The remaining CO is consumed to reduce the amount. NO reduced by this remaining reducing agent such as CO and HC x And the released NO x If the percentages match, NO x In addition, the atmospheric emission of CO can be suppressed.
[0006]
However, in the technique actually disclosed in the above publication, NO to be reduced is reduced. x And released NO x It is difficult to match the ratio with. First, NO x NO depending on the type and amount of catalyst components supported on the catalyst x NO in catalyst x Occupancy recovery performance, i.e. occluded NO x Ease of release (NO x This is because the (release rate) changes.
[0007]
Because of this, NO x NO with improved recovery performance of storage capacity x When using a catalyst, NO x NO released from the catalyst x Release rate is also improved and NO is reduced by the reducing agent present in the exhaust gas x NO released x Below (reduced NO x <NO released x ) And the residual NO remaining in the exhaust gas without being reduced x Will be discharged into the atmosphere. Conversely, NO x NO with low storage capacity recovery performance x If a catalyst is used, the reduced NO x NO released x (NO to be reduced) x > NO released x That is, a reducing agent (CO or the like) remains in the exhaust gas and is released into the atmosphere.
[0008]
Also generally NO x Since the release speed increases as the air-fuel ratio of the engine shifts to the rich side (as the CO amount increases), when shifting the air-fuel ratio to the theoretical air-fuel ratio or rich air-fuel ratio side as described in the above publication, NO x The release rate rises from near the stoichiometric air-fuel ratio where the amount of CO increases, and the NO released from the catalyst x Release amount increases. But increased NO x NO released relative to the amount released x Reducing agent (NO x The remaining CO and HC that have not contributed to the emission) is low, so the released NO remaining in the exhaust gas x Will not be reduced and will be released into the atmosphere.
[0009]
As a solution to this, it is conceivable to increase the amount of reducing agent by making the air-fuel ratio of the engine more rich, but in this case, the amount of CO as the reducing agent also increases, so that the released NO x In fact, the above-mentioned reduced NO x <NO released x , The relationship is not changed, and in the end, NO remains without being reduced x Is released into the atmosphere as it is, and the above problem cannot be solved.
[0010]
Therefore, in the technique disclosed in the above publication, NO to be reduced is reduced. x And released NO x Is almost impossible to match, NO from the catalyst x This causes a problem of deteriorating the exhaust gas characteristics when releasing and reducing gas.
[0011]
Therefore, it is considered to supplement the shortage of reducing agent by additionally supplying fuel that does not contribute to combustion. As a conventional example of supplying additional fuel, for example, in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-38942, when a rich spike is performed during lean operation, an additional reducing agent is supplied and released by executing secondary fuel injection. NO x NO x A technique for preventing spillage of the liquid is disclosed. That is, in the above publication, when the rich spike operation is performed during the lean operation, the rich spike operation is performed when passing through the weak lean air-fuel ratio region, until the target rich air-fuel ratio is reached from the start of the rich spike, or NO released in weak lean operation area by performing secondary fuel injection before x Has been disclosed that prevents the catalyst from flowing out without being purified due to a shortage of reducing agent.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional technology described above, NO x Is not considered until the timing of the release of additional reducing agent and the arrival of additional reducing agent x However, there is a problem that the amount of reducing agent tends to be excessive and the amount of HC, CO 2 emissions increases.
[0013]
The present invention has been made in view of the above situation, and in a state where the supply delay of the reducing agent is compensated, the catalyst device (NO x NO released from the catalyst) x An object of the present invention is to provide an exhaust purification device for an internal combustion engine that can reliably reduce the amount of exhaust gas.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention is such that when the exhaust air-fuel ratio of the engine switches from the lean air-fuel ratio to the stoichiometric air-fuel ratio or rich air-fuel ratio, x NO released from the catalytic device x NO is supplied without reducing the exhaust gas performance. x NO released from the catalytic device x Reduce.
[0015]
The operating time of the reducing agent supply means is NO released x Is excessive with respect to the reducing agent in the exhaust, and the reducing agent is x NO that is controlled based on the delay time until the catalyst device is reached and is released when shifting to the operation at the stoichiometric or rich air-fuel ratio x Balances the timing at which the excess of reducing agent arrives with the timing at which the additional reducing agent arrives, while suppressing the excess of reducing agent while reducing NO x Surely reduce.
[0016]
In addition, when the engine shifts from a lean air-fuel ratio operation to a stoichiometric or rich air-fuel ratio operation, NO x NO released from the catalytic device x The timing when the exhaust gas becomes excessive with respect to the reducing agent in the exhaust gas, x Until the delay time until the catalyst device is reached, it is prohibited to enrich the air-fuel ratio at the excessive timing, and the released NO x Prevents NO from becoming excessive with respect to the reducing agent in the exhaust. x NO released from the catalytic device x Surely reduce.
[0017]
When the engine is an in-cylinder injection internal combustion engine having an injection valve that directly injects fuel into the combustion chamber, the reducing agent supply means has an expansion stroke after the main injection (intake stroke injection or compression stroke) of the injection valve. Alternatively, a means for injecting fuel during the exhaust stroke is preferable. This eliminates the need for complex devices and NO released from the catalytic device x Can be reliably reduced.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows a schematic configuration of an internal combustion engine equipped with an exhaust purification apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 shows a block configuration of the exhaust purification apparatus, and FIG. x Figure 4 and Figure 5 show NO emissions from the exhaust purification system. x The flowchart showing the release status of
[0019]
A multi-cylinder in-cylinder injection internal combustion engine will be described as an example of the internal combustion engine provided with the exhaust emission control device of this embodiment. As the multi-cylinder in-cylinder internal combustion engine, for example, an in-cylinder in-line four-cylinder gasoline engine (in-cylinder injection engine) 1 that directly injects fuel into a combustion chamber is applied. For example, the in-cylinder injection engine 1 can perform fuel injection in the intake stroke (intake stroke injection mode) or fuel injection in the compression stroke (compression stroke injection mode) by switching the combustion mode (operation mode). ing. The in-cylinder injection engine 1 can be operated at a lean air-fuel ratio (lean air-fuel ratio operation) in addition to an operation at a stoichiometric air-fuel ratio (stoichiometric) or an operation at a rich air-fuel ratio (rich air-fuel ratio operation). In particular, in the compression stroke injection mode, it is possible to operate at a super lean air-fuel ratio that has a larger air-fuel ratio than a lean air-fuel ratio operation in the intake stroke.
[0020]
As shown in FIG. 1, a spark plug 3 is attached to each cylinder of the cylinder head 2 of the direct injection engine 1, and an electromagnetic fuel injection valve 4 is attached to each cylinder. An injection port of the fuel injection valve 4 is opened in the combustion chamber 5 so that the fuel injected from the fuel injection valve 4 is directly injected into the combustion chamber 5. A piston 7 is supported on the cylinder 6 of the direct injection engine 1 so as to be slidable in the vertical direction, and a hemispherical cavity 8 is formed on the top surface of the piston 7. The cavity 8 generates a clockwise reverse tumble flow in FIG.
[0021]
An intake port is formed in the cylinder head 2 in a substantially upright direction for each cylinder, and one end of an intake manifold 9 is connected so as to communicate with each intake port. Further, an exhaust port is formed in the cylinder head 2 in a substantially horizontal direction for each cylinder, and one end of the exhaust manifold 10 is connected so as to communicate with each exhaust port. The exhaust manifold 10 is provided with an EGR device (not shown).
[0022]
On the other hand, an exhaust pipe (exhaust passage) 11 is connected to the exhaust manifold 10 of the engine 1, and a muffler (not shown) is connected via a small three-way catalyst 12 close to the engine 1 and an exhaust purification catalyst device 13 as a catalyst device. Has been. A portion of the exhaust pipe 11 between the three-way catalyst 12 and the exhaust purification catalyst device 13 is located immediately upstream of the exhaust purification catalyst device 13, that is, NO to be described later. x A high temperature sensor 14 for detecting the exhaust temperature is provided immediately upstream of the catalyst 15.
[0023]
The exhaust purification catalyst device 13 is NO when the exhaust air-fuel ratio that becomes an oxygen-excess atmosphere is a lean air-fuel ratio. x NO in the exhaust by storing the catalyst on the catalyst x NO is deposited when the oxygen concentration decreases and the exhaust air / fuel ratio is the stoichiometric or rich air / fuel ratio. x NO with the function of releasing and reducing x Catalyst 15 (NO x Catalyst device) and CO, HC and NO in a stoichiometric air-fuel ratio atmosphere x And a three-way catalyst 16 having a three-way function capable of purifying water. Three-way catalyst 16 is NO x It is disposed downstream of the catalyst 15 and NO. x NO released from catalyst 15 x NO x NO that could not be reduced by catalyst 15 x The reduction is also performed. The configuration of the exhaust purification catalyst device 13 is NO. x As long as at least one catalyst 15 is provided, the arrangement, function, and the like are not limited to the above embodiment.
[0024]
NO x The catalyst 15 is NO in an oxidizing atmosphere. x In the reducing atmosphere where mainly CO is present. x N 2 NO reduced to (nitrogen) etc. x It has a release reduction function. Specifically, NO x The catalyst 15 is configured as a catalyst having platinum (Pt), palladium (Pd) or the like as a noble metal, and an alkali metal such as barium (Ba) or an alkaline earth metal is employed as a storage agent. Further, the downstream side of the exhaust purification catalyst device 13 is NO. x NO to detect concentration x A sensor 17 is provided.
[0025]
On the other hand, a drive-by-wire (DBW) type electric throttle valve 21 is connected to the intake manifold 9, and the throttle valve 21 is provided with a throttle position sensor 22 for detecting the throttle opening θth. The engine 1 is provided with a crank angle sensor 23 that detects a crank angle, and the crank angle sensor 23 can detect an engine rotational speed Ne.
[0026]
An electronic control unit (ECU) 31 is provided in the vehicle, and the ECU 23 includes an input / output device, a storage device for storing a control program, a control map, and the like, a central processing unit, a timer, and counters. The ECU 31 performs comprehensive control of the exhaust purification system of this embodiment including the in-cylinder injection engine 1. Detection information of various sensors is input to the ECU 31. The ECU 31 determines the ignition timing and the like including the fuel injection mode and the fuel injection amount based on the detection information of the various sensors, and the fuel injection valve 4, the ignition plug 3, etc. Is controlled.
[0027]
In the in-cylinder injection engine 1, the intake air flow that flows into the combustion chamber 5 from the intake manifold 9 forms a reverse tumble flow, and fuel is injected after the middle of the compression stroke to use the reverse tumble flow and the top of the combustion chamber 5. A small amount of fuel is collected only in the vicinity of the spark plug 3 disposed at the center, and an extremely lean air-fuel ratio is obtained at a portion separated from the spark plug 3. By setting only the vicinity of the spark plug 3 to the stoichiometric air-fuel ratio or a rich air-fuel ratio, fuel consumption is suppressed while realizing stable stratified combustion (stratified super lean combustion).
[0028]
In addition, when high output is obtained from the direct injection engine 1, the fuel from the fuel injection valve 4 is injected into the intake stroke to be homogenized throughout the combustion chamber 5, and the inside of the combustion chamber 5 is stoichiometric or lean. Premixed combustion is performed in an air-fuel mixture state at a fuel ratio. Of course, since the stoichiometric air-fuel ratio or the rich air-fuel ratio can provide a higher output than the lean air-fuel ratio, the fuel injection is performed at such a timing that the atomization and vaporization of the fuel is sufficiently performed. I try to get high output well.
[0029]
The ECU 31 calculates a target in-cylinder pressure corresponding to the engine load, that is, a target average effective pressure Pe, based on an accelerator opening from an accelerator opening sensor (not shown) and an engine rotational speed Ne from the crank angle sensor 23. The fuel injection mode is set from a map (not shown) according to the target average effective pressure Pe and the engine speed Ne. For example, when the target average effective pressure Pe and the engine rotational speed Ne are both small, the fuel injection mode is set to the compression stroke injection mode, and fuel is injected in the compression stroke, while the target average effective pressure Pe is increased, or When the engine speed Ne increases, the fuel injection mode is changed to the intake stroke injection mode, and fuel is injected in the intake stroke. Then, a target air-fuel ratio (target A / F) that is a control target in each fuel injection mode is set from the target average effective pressure Pe and the engine rotational speed Ne, and an appropriate amount of fuel injection amount is set to this target A / F. To be determined.
[0030]
NO of the exhaust purification catalyst device 13 x In the catalyst 15, when the air-fuel ratio in the exhaust gas that becomes an oxygen-rich atmosphere as in the super-lean combustion operation in the lean mode is the lean air-fuel ratio, the NO in the exhaust gas x Is stored as nitrate to purify the exhaust. On the other hand, when the air-fuel ratio in the exhaust gas in which the oxygen concentration is reduced and the oxygen excess atmosphere is the stoichiometric or rich air-fuel ratio, NO x The nitrate stored in the catalyst 15 reacts with the CO in the exhaust to produce carbonate and NO. x Is released. Therefore, NO x NO to catalyst 15 x As oxygen storage proceeds, the air concentration is reduced or additional fuel injection is performed to reduce the oxygen concentration and supply CO. x NO from catalyst 15 x NO reduction x Maintain occlusion function.
[0031]
As shown in FIG. 2, the ECU 31 reduces the oxygen concentration in the exhaust gas (NO in the exhaust gas atmosphere). x NO from catalyst 15 x NO to release x Discharge means 32 is provided. NO x The discharge means 32 is NO x NO from catalyst 15 x Based on the command to release (regeneration command), the stored NO x Occlusion type NO x When released from the catalyst 15 and reduced (NO x Purging), a function of setting the exhaust air-fuel ratio to a rich air-fuel ratio or near the stoichiometric air-fuel ratio (theoretical air-fuel ratio or slightly richer than the stoichiometric air-fuel ratio), that is, a regeneration function.
[0032]
Further, the ECU 31 is provided with a reducing agent supply means 33, and the reducing agent supply means 33 in the present embodiment is NO. x NO by discharge means 32 x NO released at a predetermined time during the release operation period x This is a pulse injection means for injecting additional fuel at the latter stage of the expansion stroke (or at the beginning of the exhaust stroke) in order to additionally supply a reducing agent that reduces the amount of fuel.
[0033]
On the other hand, the ECU 31 is provided with a timing deriving unit 51. The timing deriving unit 51 determines NO when the in-cylinder injection engine 1 shifts from a lean air-fuel ratio operation to a stoichiometric or rich air-fuel ratio operation. x NO discharged from catalyst 15 x Is determined based on memory or calculation. That is, NO x NO release x NO discharged from catalyst 15 x NO increased and reduced x NO released x (NO to be reduced) x > NO released x ) NO reduced x NO released x Below (reduced NO x <NO released x ) Is determined by the timing deriving means 51 with reference to the air-fuel ratio AFP (for example, the theoretical air-fuel ratio) at this time, for example.
[0034]
NO x As the timing of the excess, the air-fuel ratio AFP (NO x <NO released x ) As long as it is correlated with the time 2 Concentration, NO x Concentration, NH Three At least one of the concentrations may be detected by a gas sensor and used.
[0035]
NO to be reduced x NO released x Below (reduced NO x <NO released x ) Become NO x The air-fuel ratio when the engine becomes excessive is the exhaust flow rate, intake flow rate, exhaust temperature, catalyst temperature, exhaust pipe temperature, engine speed, net average effective rate, indicated average effective rate, volumetric efficiency, manifold pressure, water temperature, oil A value corresponding to at least one of the operating conditions of the temperature can be obtained on a map. In addition to the map, a fixed value or a value corrected by a gas sensor can be used. That is, the air-fuel ratio AFP can be appropriately obtained by storage or calculation according to the operating state.
[0036]
Further, the ECU 31 is provided with a delay time deriving means 52, and the delay time deriving means 52 causes the reducing agent to be NO from the operation of the reducing agent supply means 33. x A time (delay time) Tα until the catalyst 15 is reached is obtained based on storage or calculation. That is, even if the reducing agent supply means 33 is operated, depending on the operating conditions, physical and chemical adsorption to the exhaust system, NO x Due to the delay of the reduction reaction, temporary oxidation of the reducing agent, etc., there is a delay in reaching the reducing agent, and the released NO x May increase. For this reason, the reducing agent is actually changed to NO by the delay time deriving unit 52 from the operation of the reducing agent supply unit 33. x A delay time Tα until the catalyst 15 is reached is obtained.
[0037]
Reducing agent is NO x Delay time to reach the catalyst 15 is exhaust flow rate, intake flow rate, exhaust temperature, catalyst temperature, exhaust pipe temperature, engine speed, net average effective rate, illustrated average effective rate, volume efficiency, manifold pressure, water temperature, oil A value corresponding to at least one of the operating conditions of the temperature can be obtained on a map. In addition to the map, a fixed value or a value corrected by a gas sensor can be used. That is, the delay time can be appropriately obtained by storage or calculation according to the driving state.
[0038]
The timing of the air-fuel ratio AFP obtained by the timing deriving means 51 and the delay time Tα obtained by the delay time deriving means 52 are input to the control means 53, and the reducing agent is supplied based on the timing of the air-fuel ratio AFP and the delay time Tα. The operation of the means 33 is controlled by the control means 53. That is, when the regeneration command is input to the control means 53, the operation of the reducing agent supply means 33 is controlled based on the timing of the air-fuel ratio AFP and the delay time Tα, and pulse injection is executed at a predetermined timing.
[0039]
As a result, the NO released at the time of transition from the operation at the lean air-fuel ratio to the operation at the stoichiometric air-fuel ratio or rich air-fuel ratio is released. x And when the excess reducing agent is NO x The timing to reach the catalyst 15 can be balanced, and NO can be reduced while suppressing excessive reducing agent. x Can be reliably reduced.
[0040]
Further, in the control means 53, the air-fuel ratio becomes higher than the air-fuel ratio AFP obtained by the timing deriving means 51 until the delay time Tα obtained by the delay time deriving means 52 elapses from the operation of the reducing agent supply means 33. NO to avoid enrichment x The operation of the discharge means 32 is controlled. That is, when the regeneration command is input to the control means 53, the air-fuel ratio AFP at the timing obtained by the timing deriving means 51 becomes richer until the delay time Tα obtained by the delay time deriving means 52 elapses. NO with banned x The discharge means 32 is activated.
[0041]
As a result, until the delay time Tα elapses, the NO due to enrichment is reduced. x NO release is suppressed x Prevents NO from becoming excessive with respect to the reducing agent in the exhaust. x NO released from catalyst 15 x Can be reliably reduced.
[0042]
The pulse injection means is NO x NO by discharge means 32 x It operates to inject additional fuel at a later stage of the expansion stroke (or at the beginning of the exhaust stroke) at a predetermined time during the release operation period of NO. x The engine may be operated when the air-fuel ratio of the engine is switched to the stoichiometric air-fuel ratio or the rich air-fuel ratio regardless of the release means 32. That is, when the engine air-fuel ratio switches from the lean air-fuel ratio to the stoichiometric air-fuel ratio or rich air-fuel ratio at the time of acceleration, air-conditioner, power steering operation, etc., when the negative pressure of the brake master bag is ensured, etc. NO x When the storage amount of the catalyst 15 is reduced (for example, NO x High temperature conditions where the temperature of the catalyst 15 is 500 ° C. or higher, for example, NO x Inflow NO of catalyst 15 x Conditions under which the concentration decreases, etc.) x Naturally without operating the discharge means 32 x At this time, it is also possible to operate the pulse injection means at the later stage of the expansion stroke (or early in the exhaust stroke) to inject additional fuel.
[0043]
The basic operation of the above-described exhaust purification device will be described with reference to FIG.
[0044]
NO of the exhaust purification catalyst device 13 x In the catalyst 15, when the air-fuel ratio in the exhaust gas that becomes an oxygen-rich atmosphere as in the layered super-lean combustion operation in the lean mode is the lean air-fuel ratio, the NO in the exhaust gas x Is oxidized to form nitrate, which is x Is stored and the exhaust gas is purified. On the other hand, NO x When the air-fuel ratio in the exhaust gas in the atmosphere where the oxygen concentration is reduced becomes the stoichiometric air-fuel ratio or the rich air-fuel ratio, the catalyst 15 x Nitrate occluded in the catalyst 15 reacts with CO in the exhaust to produce carbonate, which results in NO. x Is released. Therefore, NO x NO to catalyst 15 x For example, when the accumulated time of lean operation exceeds a predetermined time, the regeneration command is sent via the control means 53 to NO. x Sent to discharge means 32, NO x The release means 32 controls the air / fuel ratio to the stoichiometric or rich air / fuel ratio to reduce the oxygen concentration, and NO x NO from catalyst 15 x Release NO x The function of the catalyst 15 is maintained (regeneration operation).
[0045]
That is, as shown in FIG. 3 (a), the target air-fuel ratio is gradually changed to the rich air-fuel ratio side, and the exhaust atmosphere is changed to an oxygen concentration-reduced atmosphere (NO x Operation of the discharge means 32). When the target air-fuel ratio is changed to the rich air-fuel ratio side, as shown by the dotted line in FIG. x Due to the nature of the supported noble metal, the catalyst 15 is NO. x NO by discharge means 32 x CO is supplied from the vicinity of the theoretical air-fuel ratio immediately after the start of the release operation of NO and NO x Begins to be released, but released NO x NO is released because there is no reducing agent (remaining CO, HC, etc.) x > NO to be reduced x , Become NO x NO released from catalyst 15 x NO not reduced x Is released into the atmosphere as it is.
[0046]
Therefore, the released NO is released by the reducing agent supply means 33 during the regeneration operation. x As shown in Fig. 3 (c), because it does not contribute to the combustion, as shown in Fig. 3 (c), it does not contribute to the combustion, so it does not affect the engine output and at the same time uncombusted HC ( After the expansion stroke, which is the timing at which the reducing agent) can be supplied, preferably at the later stage of the expansion stroke (or at the beginning of the exhaust stroke), the drive pulse is started and the fuel injection valve 4 is driven to inject additional fuel (pulse injection). . The additional amount of fuel is NO released x Is set according to
[0047]
As a result, as indicated by the solid line in FIG. x NO is reduced and released into the atmosphere x The amount can be suppressed. Therefore, NO x And atmospheric emissions of CO can be suppressed, and released NO x Will not be released into the atmosphere as it is.
[0048]
When supplying the additional fuel for adding the reducing agent, the in-cylinder injection engine 1 is switched from the operation at the lean air-fuel ratio to the operation at the stoichiometric or rich air-fuel ratio. x NO discharged from catalyst 15 x The air-fuel ratio AFP is determined by the timing deriving means 51 as the timing at which becomes excessive with respect to the reducing agent in the exhaust gas. In addition, the reducing agent is NO from the operation of the reducing agent supply means 33 x The delay time Tα until reaching the catalyst 15 is obtained by the delay time deriving means 52. Therefore, as shown in FIG. 3C, the time T of the air-fuel ratio AFP obtained by the timing deriving means 51 is obtained. Three Time T before delay time Tα 2 At this point, pulse injection is executed.
[0049]
As described above, the supply of the additional fuel is performed after the expansion stroke, preferably at the later stage of the expansion stroke (or at the beginning of the exhaust stroke), so that the capacity in the combustion chamber 5 is sufficiently secured and immediately after the fuel is supplied. As a result, the exhaust valve is opened and a flow is generated, so that fuel does not adhere to the spark plug 3.
[0050]
NO x The catalyst 19 is appropriately selected from the noble metal to be supported, and NO. x Release rate (NO x Amount released) and NO x Reduction rate (NO x It is preferable to adjust so that the difference in reduction amount is as small as possible. Thereby, the amount of additional fuel can be reduced.
[0051]
Specific actions of the above-described exhaust purification device will be described in detail with reference to FIGS. 4 and 5.
[0052]
As shown in FIG. 4, it is determined in step S1 whether or not the temperature T of the three-way catalyst 16 has become equal to or higher than Ts (estimated by the exhaust gas temperature value detected by the high temperature sensor 14). Is determined to be equal to or higher than Ts (that is, the three-way catalyst 16 has reached the activation temperature Ts and the storage type NO. x NO purged from catalyst 15 x In step S2, the lean mode duration Lt is equal to or longer than the first specified time t1, or the lean mode duration Lt is equal to or longer than the second specified time t2 and from the lean mode. It is determined whether or not the mode is switched to the stoichiometric mode. The first specified time t1 (lean duration time) is, for example, a determination condition when the operation in the lean mode is continuously performed, which is set to 30 seconds. The second specified time t2 is, for example, This is a determination condition when the acceleration is set to 5 seconds and the vehicle is accelerating from the lean mode.
[0053]
If any of the conditions are met in step S2 (in the case of YES), the stored NO x Occlusion type NO x Control to release and reduce from catalyst 15 (NO x Purge start condition is satisfied, NO x In step S3, the time for executing the purge and the time for executing the pulse injection are set. NO x The purge execution time is the last lean mode duration, exhaust flow rate, NO x It is set based on the degree of deterioration of the catalyst 15 or the like.
[0054]
NO in step S3 x After setting the time for executing the purge and the time for executing the pulse injection, NO is determined in step S4. x Perform a purge. NO x For example, the purge is performed so that the exhaust air-fuel ratio becomes a rich air-fuel ratio for a predetermined time, and then the exhaust air-fuel ratio is released for a predetermined time. x NO reduced x The purge is executed so that the AFP is balanced, or the air / fuel ratio is slightly richer than the stoichiometric air / fuel ratio. At this time, the ignition timing, the intake air amount, the fuel injection timing, the target EGR opening degree, and the like are appropriately controlled so that the lean mode and NO x A torque step is not caused at the time of purging, and air-fuel ratio tailing is performed at the time of switching to reduce a torque shock caused by the switching so that the air-fuel ratio is not changed suddenly.
[0055]
From the operation of the reducing agent supply means 33, the reducing agent is NO. x The delay time Tα until reaching the catalyst 15 is detected in step S5, and in step S6, the current time T 1 Is the time T of the air-fuel ratio AFP obtained by the timing deriving means 51. Three Time T before delay time Tα 2 Whether or not, i.e. NO released x > NO to be reduced x It is determined whether or not it is before the delay time Tα. Current time T 1 Is the air-fuel ratio AFP time T Three Time T before delay time Tα 2 If it is determined in step S6 that the operation has been completed, the flow proceeds to step S7 and pulse injection is executed. In step S6, the current time T 1 Is time T 2 If it is determined that it is not, the process proceeds to step S5.
[0056]
For this reason, NO released x > NO to be reduced x The pulse injection is executed at the timing before the delay time Tα from the time of the air-fuel ratio AFP at the predetermined timing, and the predetermined amount of reducing agent is NO x The catalyst 15 is reached. Pulse injection is desirable from the middle stage of the expansion stroke to the early stage of the exhaust stroke, particularly the latter stage of the expansion stroke. By adding fuel at the latter stage of the expansion stroke, unburned fuel (reducing agent) can be introduced into the exhaust passage without burning. NO supplied and released on catalyst x Used for reduction of Further, even if fuel is injected from the expansion stroke to the exhaust stroke, the output of the direct injection engine 1 is hardly affected.
[0057]
When pulse injection is started, that is, at time T in FIG. 2 Then, the routine shown in FIG. 5 is executed, and the air-fuel ratio of the main injection is limited to the lean side from the air-fuel ratio AFP or the air-fuel ratio AFP until the delay time Tα elapses. That is, NO released in step S11. x > NO to be reduced x A predetermined timing (air-fuel ratio AFP) is detected, and it is determined in step S12 whether or not the delay time Tα has elapsed. When it is determined that the delay time Tα has not elapsed, that is, the current time is T 2 And T Three If it is determined that the air-fuel ratio is between, the air-fuel ratio of the main injection is made smaller than the air-fuel ratio AFP (richer than the air-fuel ratio AFP) in step S13. If it is determined in step S12 that the delay time Tα has elapsed, that is, the current time is T Three If it is determined that it is after that, the prohibition of the air-fuel ratio of the main injection from becoming smaller than the air-fuel ratio AFP (richer than the air-fuel ratio AFP) is canceled in step S14.
[0058]
This prohibits the air-fuel ratio from being made richer than the air-fuel ratio AFP until the delay time Tα elapses. x NO release is suppressed x Is prevented from becoming excessive with respect to the reducing agent in the exhaust, NO x NO released from catalyst 15 x Can be reliably reduced.
[0059]
When the in-cylinder injection engine 1 shifts from the lean operation to the operation at the stoichiometric air-fuel ratio or the rich air-fuel ratio (regeneration operation or the like), the above-described exhaust purification device NO x NO released from catalyst 15 x Is excessive with respect to the reducing agent in the exhaust gas (the timing when the air-fuel ratio becomes AFP), and the reducing agent supplied by the operation of the reducing agent supply means 33 is NO. x Based on the delay time Tα until reaching the catalyst 15, the operation timing of the pulse injection for supplying the additional reducing agent is controlled. For this reason, NO released when shifting from lean air-fuel ratio operation to stoichiometric or rich air-fuel ratio operation x And when the excess reducing agent is NO x The timing of reaching the catalyst 15 can be balanced. Therefore, NO is suppressed while suppressing excessive reducing agent. x Can be reliably reduced.
[0060]
In addition, the above-described exhaust purification device is configured so that when the in-cylinder injection engine 1 shifts from lean operation to operation at the stoichiometric air-fuel ratio or rich air-fuel ratio (regeneration operation or the like), NO x NO released from catalyst 15 x The reducing agent supplied by the operation of the reducing agent supply means 33 is NO with respect to the air / fuel ratio at the timing at which the exhaust becomes excessive with respect to the reducing agent in the exhaust (the timing at which the air / fuel ratio becomes AFP). x Until the delay time Tα until the catalyst 15 is reached, the enrichment of the air-fuel ratio is prohibited. Because of this, NO x NO can be suppressed and released x Prevents NO from becoming excessive with respect to the reducing agent in the exhaust. x NO released from catalyst 15 x Can be reliably reduced.
[0061]
In the above embodiment, the control considering the delay time Tα is introduced for both the execution of the pulse injection and the change of the air-fuel ratio. However, the control considering the delay time Tα is introduced only for one of them. It is good also as what to do. In the above embodiment, the spark ignition type engine in which the fuel is directly injected into the combustion chamber is described as an example of the engine to which the exhaust purification device is applied. x NO with catalyst 15 x The engine can be applied to a diesel engine or a spark ignition type lean burn engine in which fuel is injected into an intake pipe and an air-fuel mixture is introduced into a combustion chamber. When the present invention is applied to an engine that introduces an air-fuel mixture into the combustion chamber, as a reducing agent supply means, additional fuel may be injected into the exhaust passage to supply additional reducing agent.
[0062]
【The invention's effect】
In the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, NO released when shifting from operation at a lean air-fuel ratio to operation at a stoichiometric air-fuel ratio or rich air-fuel ratio. x And when the excess reducing agent is NO x The timing to reach the catalytic device can be balanced, so NO x Can be reliably reduced.
[0063]
In the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 2, the reducing agent supplied by the operation of the reducing agent supply means is NO. x NO until the delay time to reach the catalyst unit elapses. x Because the air-fuel ratio is prohibited from being enriched with respect to the air-fuel ratio at the timing when the exhaust gas becomes excessive relative to the reducing agent in the exhaust, x NO can be suppressed and released x Prevents NO from becoming excessive with respect to the reducing agent in the exhaust. x NO released from the catalytic device x Can be reliably reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an internal combustion engine provided with an exhaust purification device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram of an exhaust purification device.
[Figure 3] NO x Time chart showing the release situation of the.
[Fig. 4] NO by exhaust purification device x The flowchart showing the discharge | release condition of.
[Fig. 5] NO by exhaust purification device x The flowchart showing the discharge | release condition of.
[Explanation of symbols]
1 In-cylinder injection engine
3 Fuel injection valve
13 Exhaust gas purification catalyst device
15 NO x catalyst
31 Electronic control unit (ECU)
32 NO x Release means
33 Reducing agent supply means
51 Timing deriving means
52 Delay time deriving means
53 Control means

Claims (3)

機関の排気通路に設けられ流入する排気の空燃比がリーン空燃比のときに排気中のNOx を吸蔵し理論空燃比またはリッチ空燃比のときに吸蔵したNOx を放出する機能を有するNOx 触媒装置と、
上記機関がリーン空燃比での運転から理論空燃比またはリッチ空燃比での運転に移行する際に上記NOx 触媒装置から放出されるNOx が排気中の還元剤に対して過剰になるタイミングを記憶または演算に基づいて求めるタイミング導出手段と、
上記NOx 触媒装置から放出されるNOx に対して追加の還元剤を供給する還元剤供給手段と、
上記還元剤供給手段の作動から還元剤が上記NOx 触媒装置に到達するまでの遅れ時間を記憶または演算に基づいて求める遅れ時間導出手段と、上記タイミング導出手段で求められたタイミングと上記遅れ時間導出手段で求められた遅れ時間とに基づいて上記還元剤供給手段の作動時期を制御する制御手段と
を備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
NO x having a function of storing NO x in the exhaust when the air-fuel ratio of the exhaust flowing into the engine exhaust passage is a lean air-fuel ratio and releasing the stored NO x when the air-fuel ratio is the stoichiometric or rich air-fuel ratio A catalytic device;
When the engine shifts from a lean air-fuel ratio operation to a stoichiometric or rich air-fuel ratio operation, the timing at which NO x released from the NO x catalyst device becomes excessive with respect to the reducing agent in the exhaust gas is set. Timing deriving means for obtaining based on memory or calculation;
Reducing agent supply means for supplying an additional reducing agent to NO x released from the NO x catalyst device;
Delay time deriving means for obtaining a delay time from the operation of the reducing agent supply means until the reducing agent reaches the NO x catalyst device based on memory or calculation, timing obtained by the timing deriving means, and the delay time An exhaust emission control device for an internal combustion engine, comprising: control means for controlling the operation timing of the reducing agent supply means based on the delay time obtained by the derivation means.
機関の排気通路に設けられ流入する排気の空燃比がリーン空燃比のときに排気中のNOx を吸蔵し理論空燃比またはリッチ空燃比のときに吸蔵したNOx を放出する機能を有するNOx 触媒装置と、
上記機関がリーン空燃比での運転から理論空燃比またはリッチ空燃比での運転に移行する際に上記NOx 触媒装置から放出されるNOx が排気中の還元剤に対して過剰になるタイミングを記憶または演算に基づいて求めるタイミング導出手段と、
上記機関がリーン空燃比での運転から理論空燃比またはリッチ空燃比での運転に移行する際に上記NOx 触媒装置から放出されるNOx に対して追加の還元剤を供給する還元剤供給手段と、
上記還元剤供給手段の作動から還元剤が上記NOx 触媒装置に到達するまでの遅れ時間を記憶または演算に基づいて求める遅れ時間導出手段と、
上記遅れ時間導出手段で求められた上記還元剤供給手段の作動からの遅れ時間が経過するまでは上記タイミング導出手段で求められたタイミングでの空燃比よりもリッチ化することを禁止する制御手段と
を備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
NO x having a function of storing NO x in the exhaust when the air-fuel ratio of the exhaust flowing into the engine exhaust passage is a lean air-fuel ratio and releasing the stored NO x when the air-fuel ratio is the stoichiometric or rich air-fuel ratio A catalytic device;
When the engine shifts from a lean air-fuel ratio operation to a stoichiometric or rich air-fuel ratio operation, the timing at which NO x released from the NO x catalyst device becomes excessive with respect to the reducing agent in the exhaust gas is set. Timing deriving means for obtaining based on memory or calculation;
Reducing agent supply means for supplying additional reducing agent to NO x released from the NO x catalyst device when the engine shifts from a lean air-fuel ratio operation to a stoichiometric air-fuel ratio or rich air-fuel ratio operation When,
A delay time deriving means for obtaining a delay time from the operation of the reducing agent supply means until the reducing agent reaches the NO x catalyst device based on memory or calculation;
Control means for prohibiting enrichment from the air-fuel ratio at the timing obtained by the timing deriving means until the delay time from the operation of the reducing agent supply means obtained by the delay time deriving means elapses; An exhaust emission control device for an internal combustion engine, comprising:
上記機関は燃料を燃焼室内に直接噴射する噴射弁を有する筒内噴射型内燃機関であり、上記還元剤供給手段は、噴射弁の主噴射以降の膨張行程または排気行程に燃料噴射する手段であるThe engine is a cylinder injection type internal combustion engine having an injection valve for directly injecting fuel into the combustion chamber, and the reducing agent supply means is means for injecting fuel in an expansion stroke or an exhaust stroke after the main injection of the injection valve.
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の内燃機関の排気浄化装置。The exhaust emission control device for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein
JP2000195978A 2000-06-29 2000-06-29 Exhaust gas purification device for internal combustion engine Expired - Lifetime JP4345202B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000195978A JP4345202B2 (en) 2000-06-29 2000-06-29 Exhaust gas purification device for internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000195978A JP4345202B2 (en) 2000-06-29 2000-06-29 Exhaust gas purification device for internal combustion engine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2002013414A JP2002013414A (en) 2002-01-18
JP4345202B2 true JP4345202B2 (en) 2009-10-14

Family

ID=18694554

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000195978A Expired - Lifetime JP4345202B2 (en) 2000-06-29 2000-06-29 Exhaust gas purification device for internal combustion engine

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4345202B2 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1619373A1 (en) 2003-04-30 2006-01-25 Hitachi, Ltd. Internal combustion engine control device
US7624570B2 (en) * 2006-07-27 2009-12-01 Eaton Corporation Optimal fuel profiles
JP5530600B2 (en) * 2008-03-04 2014-06-25 日産自動車株式会社 Exhaust gas purification device for internal combustion engine
US9097163B2 (en) * 2012-11-30 2015-08-04 Corning Incorporated Method, apparatus, and system to control selective catalytic reduction (SCR) catalyst ammonia slip during high temperature transitions

Also Published As

Publication number Publication date
JP2002013414A (en) 2002-01-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3424672B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
US6173571B1 (en) Exhaust purifying apparatus for an in-cylinder injection type internal combustion engine
JP3460503B2 (en) Exhaust gas purification device for in-cylinder injection internal combustion engine
JP3646571B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP4345202B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP3873537B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP4161429B2 (en) Lean combustion internal combustion engine
JP4380465B2 (en) Control device for hydrogen fuel engine
JP3867182B2 (en) Internal combustion engine
JP2007002734A (en) Exhaust emission control device for internal combustion engine
JP2001115829A (en) Exhaust emission control device for internal combustion engine
JPH11229864A (en) Exhaust emission control device of internal combustion engine
JP4231958B2 (en) Engine control device
JP2004346844A (en) Exhaust emission control system
JP4569769B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP4457442B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP3815023B2 (en) Internal combustion engine
JP2003222037A (en) Exhaust gas conditioning apparatus for internal combustion engine
JP3835071B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP4231969B2 (en) In-cylinder internal combustion engine
JP4406958B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP3646586B2 (en) Control device for internal combustion engine
JP2005113775A (en) INTERNAL COMBUSTION ENGINE WITH OCCLUSION TYPE NOx CATALYST
JP2005030246A (en) Exhaust emission control device
JP2001152912A (en) Air-fuel ratio control device for lean-burn internal combustion engine

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20050907

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20081127

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090106

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090306

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: 20090623

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: 20090706

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 4345202

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120724

Year of fee payment: 3

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120724

Year of fee payment: 3

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130724

Year of fee payment: 4

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130724

Year of fee payment: 4

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140724

Year of fee payment: 5

EXPY Cancellation because of completion of term