JPH03225013A - Exhaust purifying device for internal combustion engine - Google Patents

Exhaust purifying device for internal combustion engine

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JPH03225013A
JPH03225013A JP1908790A JP1908790A JPH03225013A JP H03225013 A JPH03225013 A JP H03225013A JP 1908790 A JP1908790 A JP 1908790A JP 1908790 A JP1908790 A JP 1908790A JP H03225013 A JPH03225013 A JP H03225013A
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fuel ratio
rich
lean
catalyst
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健治 加藤
Tokuta Inoue
井上 悳太
Kiyoshi Obata
小端 喜代志
Toshiaki Tanaka
俊明 田中
Shinichi Takeshima
伸一 竹島
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Abstract

PURPOSE:To prevent the intrusion of the exhaust rich in air-fuel ratio into a lean NOx catalyst, by installing an estimating means which stimates an air- fuel ratio rich state from the output of an operation state detecting means and opens a bypass passage. CONSTITUTION:An air-fuel ratio adjusting means 12 adjusts the air-fuel ratio by the output of an operation state detecting means 10. A lean NOx catalyst 4 is installed in the exhaust system of an internal combustion engine 2, and consists of the zeolite loading the transition metals or precious metals, and reduces the NOx in the exhaust gas under the presence of HC in the oxidation environment. In this case, an estimating means 14 for estimating the air-fuel ratio rich state from the output of the operation state detecting means 10 is installed, a bypass valve 8 is controlled so that a bypass passage 6 for bypassing the catalyst 4 is opened, when the air-fuel ratio rich state is estimated. Accordingly, even if a certain time is necessary for setting the bypass valve 8 from a closed state to an opened state, the bypass valve 8 is put into opened state when the air-fuel ratio becomes rich, and the intrusion of the exhaust rich in air-fuel ratio into the catalyst 4 is prevented.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、希薄燃焼可能な内燃機関の排気系に、酸化雰
囲気(酸素過剰雰囲気)中、HC(未燃炭化水素)存在
下でNOxを還元できるゼオライト系触媒を備えた排気
浄化装置に関するものであり、とくに触媒の耐久劣化を
防止した排気浄化装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention is directed to the production of NOx in the exhaust system of a lean-burn internal combustion engine in the presence of HC (unburnt hydrocarbons) in an oxidizing atmosphere (oxygen-excess atmosphere). The present invention relates to an exhaust gas purification device equipped with a zeolite-based catalyst that can be reduced, and particularly relates to an exhaust gas purification device that prevents durability deterioration of the catalyst.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

最近、燃費向上のために、希薄域の空燃比で燃焼させる
リーンバーン内燃機関の開発が進められ、一部は実用化
されている。希薄空燃比領域においては、従来の触媒で
はNOxを浄化できないので、NOx低減がリーンバー
ンエンジンの課題になっており、希薄空燃比でもNOx
を浄化できる触媒が注目されている。
Recently, in order to improve fuel efficiency, the development of lean-burn internal combustion engines that burn at a lean air-fuel ratio has been progressing, and some of them have been put into practical use. In the lean air-fuel ratio region, conventional catalysts cannot purify NOx, so reducing NOx is a challenge for lean-burn engines.
Catalysts that can purify are attracting attention.

特開平1−130735号公報、特願昭63−9502
6号は、遷移金属を担持せしめたゼオライトからなり、
酸化雰囲気中、HC存在下でNOxを還元する触媒(以
下、リーンNOx触媒という)を教示している。
Japanese Unexamined Patent Publication No. 1-130735, Japanese Patent Application No. 1983-9502
No. 6 is made of zeolite supported with transition metals,
It teaches a catalyst that reduces NOx in the presence of HC in an oxidizing atmosphere (hereinafter referred to as a lean NOx catalyst).

また、リーンNOx触媒は還元雰囲気中すなわち空燃比
リッチの雰囲気中に置かれると劣化が進行することから
、空燃比センサで空燃比リッチと判断されるときには、
二次空気を導入して酸化雰囲気とすることが提案されて
いる(特開平1−’203609号公報)。
In addition, since the lean NOx catalyst deteriorates when placed in a reducing atmosphere, that is, in an atmosphere with a rich air-fuel ratio, when the air-fuel ratio sensor determines that the air-fuel ratio is rich,
It has been proposed to introduce secondary air to create an oxidizing atmosphere (Japanese Unexamined Patent Publication No. 1999-203609).

ところで、触媒劣化防止として、リーンNOx触媒をバ
イパスする通路、排気の流れをリーンNOx触媒とバイ
パスする通路との間に切替えるバイパス弁を設けて、空
燃比リッチのときにリーンNOx触媒をバイパスするよ
うに排気の流れを制御することが考えられる(以下、従
来制御法という)。
By the way, in order to prevent catalyst deterioration, a passage that bypasses the lean NOx catalyst and a bypass valve that switches the exhaust flow between the lean NOx catalyst and the bypass passage are provided so that the lean NOx catalyst is bypassed when the air-fuel ratio is rich. It is conceivable to control the flow of exhaust gas (hereinafter referred to as the conventional control method).

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

しかし、空燃比センサで実際の空燃比を検出しそれに基
づいて空燃比リッチと判断されてからバイパス弁をバイ
パス通路開側に切替えると、制御遅れ/バイパス弁の作
動遅れにより、空燃比り。
However, if the air-fuel ratio sensor detects the actual air-fuel ratio and based on it determines that the air-fuel ratio is rich, then if the bypass valve is switched to the bypass passage open side, the air-fuel ratio will be lower due to the control delay/bypass valve operation delay.

チな排気の一部がリーンNOx触媒に導入されてしまい
、触媒耐久劣化およびNOx増大の対策としては十分で
ない。
A part of the hot exhaust gas is introduced into the lean NOx catalyst, and this is not a sufficient measure against catalyst durability deterioration and NOx increase.

これを、たとえば定常時→加速と変化する場合を例にと
って、第10図を参照してさらに詳しく説明する。スロ
ットル開度が「閉」がら「開」に変化すると、時間遅れ
をもって空燃比がリーンがらリッチに変化する。従来制
御法では、空燃比センサで検出した空燃比A/Fが、所
定の空燃比レベル(たとえば理論空燃比:ガソリンエン
ジンの場合はA/Fストイキ= 14.5)よりもリッ
チ側になった時、バイパス弁を「開」に制御するので、
そのII ’<8 遅れ(ECU〜バイパス弁)や、バ
イパス弁「閉」−「開」の作動時間から、バイパス「開
」までに時間がかかり、この間の空燃比リッチな排気が
リーンNOx触媒に入ってしまい、触媒の耐久劣化を進
めてしまう。
This will be explained in more detail with reference to FIG. 10, taking as an example a case where the state changes from steady state to acceleration. When the throttle opening changes from "closed" to "open," the air-fuel ratio changes from lean to rich with a time delay. In the conventional control method, the air-fuel ratio A/F detected by the air-fuel ratio sensor becomes richer than a predetermined air-fuel ratio level (for example, stoichiometric air-fuel ratio: A/F stoichiometric = 14.5 for a gasoline engine). The bypass valve is controlled to be open when
Part II '<8 Due to the delay (ECU - bypass valve) and the operation time of the bypass valve "close" and "open", it takes time for the bypass to "open", and during this time, the exhaust gas with a rich air-fuel ratio becomes a lean NOx catalyst. This will lead to accelerated deterioration of the durability of the catalyst.

本発明は、空燃比がリーンからリッチになることが予想
されるとき、従来制御法よりは早目にバイパスを「開」
として、空燃比リッチな排気かり−ンNOx触媒に導入
されることを防止し、触媒の耐久劣化を抑制することを
目的とする。
The present invention "opens" the bypass earlier than conventional control methods when the air-fuel ratio is expected to change from lean to rich.
The purpose is to prevent NOx from being introduced into the catalyst from exhaust air with a rich air-fuel ratio, and to suppress deterioration in the durability of the catalyst.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

上記目的を達成するために、本発明の内燃機関の排気浄
化装置は、第1図に示すように、内燃機関2の運転状態
を検出する運転状態検出手段10と、 運転状態検出手段10の出力より空燃比を調整する空燃
比調整手段12と、 内燃機関2の排気系に設けられた、遷移金属或いは貴金
属を担持せしめたゼオライトからなり、酸化雰囲気中、
HC存在下で排気ガス中のNOxを還元する触媒、いわ
ゆるリーンNOx触媒4と、リーンNOx触媒4をバイ
パスするバイパス通路6と、 運転状態検出手段10の出力より空燃比リッチを予想す
る予想手段14と、 予想手段14により空燃比リッチと予想されたときバイ
パス通路6を開とするバイパス弁8と、から構成される
In order to achieve the above object, the exhaust gas purification device for an internal combustion engine of the present invention, as shown in FIG. an air-fuel ratio adjustment means 12 that adjusts the air-fuel ratio; and an air-fuel ratio adjustment means 12 that is provided in the exhaust system of the internal combustion engine 2 and is made of zeolite that supports a transition metal or a noble metal, and is
A catalyst that reduces NOx in exhaust gas in the presence of HC, a so-called lean NOx catalyst 4, a bypass passage 6 that bypasses the lean NOx catalyst 4, and a prediction means 14 that predicts an air-fuel ratio richness based on the output of the operating state detection means 10. and a bypass valve 8 that opens the bypass passage 6 when the air-fuel ratio is predicted to be rich by the prediction means 14.

〔作用〕[Effect]

予想手段14は、たとえば次のような場合に、空燃比リ
ーンがリッチになると予想する。
The prediction means 14 predicts that the air-fuel ratio will become lean in the following cases, for example.

(イ)リーン化補正係数KLEAN≧1.0の時。(a) When lean correction coefficient KLEAN≧1.0.

ただし、KLEANは、制御目標空燃比に相当し、機関
の運転状態などから演算される。
However, KLEAN corresponds to the control target air-fuel ratio and is calculated based on the operating state of the engine.

(ロ)スロットル開度TAが所定値以上の時、あるいは
OTP増量(オーバテンベラチャプロテクション増量)
がある時。
(b) When throttle opening TA is above a predetermined value, or OTP increase (overtemperature protection increase)
When there is.

(ハ)加速時。(c) During acceleration.

(ニ)冷間時あるいは暖機中(水温増量など)。(d) When cold or during warm-up (increase in water temperature, etc.).

予想手段14が空燃比がリーンからリッチになると予想
した時、実際の空燃比がリッチになる前に、バイパス弁
8を「開」にするよう制御信号を送る。
When the prediction means 14 predicts that the air-fuel ratio will change from lean to rich, it sends a control signal to open the bypass valve 8 before the actual air-fuel ratio becomes rich.

したがって、バイパス弁8「閉」から「開」になるのに
若干の時間を費やしたとしても、実際の空燃比が所定値
以下(リッチ)になる頃には、バイパス弁8が「開」に
なっており、空燃比リッチな排気がリーンNOx触媒4
に入ることはない。
Therefore, even if it takes some time for the bypass valve 8 to change from "closed" to "open," by the time the actual air-fuel ratio falls below a predetermined value (rich), the bypass valve 8 will be "open". The exhaust gas with rich air-fuel ratio is the lean NOx catalyst 4.
It never enters.

上記の如く、本発明の排気浄化装置では、バイパス弁8
「閉」−「開」の制御は早く実行することにより、空燃
比リッチな排気がリーンNOx触媒4に入ることが防止
され、リーンNOx触媒4の耐久劣化が抑えられ、NO
xが長期間効果的に低減される。
As described above, in the exhaust purification device of the present invention, the bypass valve 8
By executing the "close"-"open" control early, exhaust gas with a rich air-fuel ratio is prevented from entering the lean NOx catalyst 4, durability deterioration of the lean NOx catalyst 4 is suppressed, and NO
x is effectively reduced over a long period of time.

(実施例〕 次に、本発明の具体的実施例を説明する。(Example〕 Next, specific examples of the present invention will be described.

第2図は本発明の一実施例のシステム構成を示している
。第2図において、ガソリン機関或いはディーゼル機関
からなる内燃機関2の排気系には、リーンNOx触媒4
と、リーンNOx触媒4をバイパスするバイパス通路6
と、排気をリーンN。
FIG. 2 shows a system configuration of an embodiment of the present invention. In FIG. 2, a lean NOx catalyst 4 is installed in the exhaust system of an internal combustion engine 2 consisting of a gasoline engine or a diesel engine.
and a bypass passage 6 that bypasses the lean NOx catalyst 4.
And the exhaust is lean N.

X触媒4とバイパス通路6との間に切替えるバイパス弁
8と、リーンNOx触媒4の上流に設けた空燃比センサ
18と、リーンNOx触媒4の下流に必要に応して設け
た三元触媒或いは酸化触媒22が設けられている。
A bypass valve 8 that switches between the X catalyst 4 and the bypass passage 6, an air-fuel ratio sensor 18 provided upstream of the lean NOx catalyst 4, and a three-way catalyst or An oxidation catalyst 22 is provided.

内燃機関2の吸気系には、スロ・ノトル弁28が設けら
れ、スロットル弁28の開度はスロ・ノトル開度センサ
30によって検出されるようになっている。
A throttle/nottle valve 28 is provided in the intake system of the internal combustion engine 2, and the opening degree of the throttle valve 28 is detected by a throttle/nottle opening sensor 30.

スロットル弁28の下流には吸気管圧力センサ32が設
けられ、また吸気系には必要に応じて吸気温センサ36
が設けられる。
An intake pipe pressure sensor 32 is provided downstream of the throttle valve 28, and an intake temperature sensor 36 is provided in the intake system as necessary.
is provided.

内燃機関2の各気筒に接続する各吸気ボート(ディーゼ
ル機関の場合は各気筒)には、燃料噴射弁16が設けら
れる。火花点火式機関の場合は各気筒に点火プラグ38
が設けられ、40はイグナイタ、24は火花点火のため
電流を分配するディストリビュータである。ディストリ
ビュータ24の回転軸は内燃機関2のクランク軸に連動
され、機関回転速度、クランク角度を検出するためのク
ランク角度センサ2Gがディストリビュータ24に内装
させて設けられている。なお、内燃機関2の冷却水温を
検出する水温センサ34も設けられている。
Each intake boat (in the case of a diesel engine, each cylinder) connected to each cylinder of the internal combustion engine 2 is provided with a fuel injection valve 16 . For spark ignition engines, each cylinder has 38 spark plugs.
40 is an igniter, and 24 is a distributor that distributes current for spark ignition. The rotating shaft of the distributor 24 is interlocked with the crankshaft of the internal combustion engine 2, and a crank angle sensor 2G for detecting the engine rotation speed and crank angle is provided inside the distributor 24. Note that a water temperature sensor 34 for detecting the temperature of the cooling water of the internal combustion engine 2 is also provided.

内m機関2はエンジンコントロールコンピュータ20に
よって制御される。第3図はエンジンコントロールコン
ピュータ20の内部構成、各種センサおよび各種アクチ
ュエータとの関連を示している。
The internal engine 2 is controlled by an engine control computer 20. FIG. 3 shows the internal structure of the engine control computer 20 and its relationship with various sensors and actuators.

第3図に示すように、エンジンコントロールコンピュー
タ20は、演算を実行するセントラルブロセノサユニソ
ト(CPU)20a、、読み出し専用のリードオンリメ
モリ (ROM)20b、−時記憶用のランダムアクセ
スメモリ (RAM)20c、アナログ信号用の入力イ
ンターフェイス20d1アナログ信号をディジタル信号
に変換するA/Dコンバータ20e、ディジタル信号用
の入力インターフェイス20r1出力インターフエイス
20gからなり、定電圧電源20hから電力を供給され
る。
As shown in FIG. 3, the engine control computer 20 includes a central processor (CPU) 20a that executes calculations, a read-only memory (ROM) 20b, and a random access memory (RAM) for storing time. ) 20c, an input interface 20d1 for analog signals, an A/D converter 20e for converting analog signals into digital signals, an input interface 20r1 for digital signals, and an output interface 20g, and is supplied with power from a constant voltage power supply 20h.

吸気管圧力センサ32、水温センサ34、吸気温センサ
36、空燃比センサ18の出力は入力インターフェイス
20dに入力され、クランク角度センサ26、スロット
ル開度センサ(ディジタル信号の場合)30の出力は入
力インターフェイス20fに入力される。CPU20a
では後述する演算が行われ、その出力は出力インターフ
ェイス20gを介して各燃料噴射弁(インジェクタ)1
6、バイパス制、御弁8等に送信され、各アクチュエー
タを制御する。
The outputs of the intake pipe pressure sensor 32, water temperature sensor 34, intake temperature sensor 36, and air-fuel ratio sensor 18 are input to the input interface 20d, and the outputs of the crank angle sensor 26 and throttle opening sensor (in the case of digital signals) 30 are input to the input interface. 20f. CPU20a
Then, the calculations described later are performed, and the output is sent to each fuel injection valve (injector) 1 via the output interface 20g.
6. Bypass control, transmitted to control valve 8, etc., and controls each actuator.

第4図はROM20bに記憶され、CPU20aに読み
出されてバイパス制御を行なう、本発明の第1実施例に
係る演算ルーチンを示している。
FIG. 4 shows an arithmetic routine according to the first embodiment of the present invention, which is stored in the ROM 20b and read out by the CPU 20a to perform bypass control.

第4図のルーチンは、クランク角度センサ26かラック
ランク角度に基づき、たとえば180 ’ CA(クラ
ンク角度)毎に割込まれる。
The routine of FIG. 4 is interrupted, for example, every 180' CA (crank angle) based on the rack crank angle from the crank angle sensor 26.

ステップ101において、クランク角度センサ26の出
力からニシン回転速度NEを、吸気管圧力センサ32の
出力から吸気管圧力PMを読み込む。
In step 101, the herring rotational speed NE is read from the output of the crank angle sensor 26, and the intake pipe pressure PM is read from the output of the intake pipe pressure sensor 32.

ついでステップ102にて、吸気管圧力とエンジン回転
速度より、空燃比が理論空燃比となるように、基本燃料
噴射量Tpを算出する。
Next, in step 102, a basic fuel injection amount Tp is calculated from the intake pipe pressure and engine rotation speed so that the air-fuel ratio becomes the stoichiometric air-fuel ratio.

つぎに、水温、吸気温等の運転条件に応じて基本燃料噴
射量を補正する操作を行う。まず、ステップ103 で
、水温センサ34からの出力THW、或いは吸気温セン
サ36からの出力THAを読込む。
Next, an operation is performed to correct the basic fuel injection amount according to operating conditions such as water temperature and intake air temperature. First, in step 103, the output THW from the water temperature sensor 34 or the output THA from the intake air temperature sensor 36 is read.

つぎにステップ104で、水温(或いは吸気温)増量F
WLを算出する。水温増量は暖機時のドライバビリティ
向上のための燃料噴射の増量で、たとえば、第5図に示
すTHW−FWLマツプにより求められる。
Next, in step 104, increase the water temperature (or intake air temperature) F.
Calculate WL. The water temperature increase is an increase in fuel injection to improve drivability during warm-up, and is determined by, for example, the THW-FWL map shown in FIG.

基本燃料噴射量Tpは、エンジン回転速度NE、吸気管
圧力PMによっても補正される。ステップ105で、吸
気管圧力に対するリーン化補正係数にLEANPMを、
たとえば、第6図に示すPM−KLEANPl!jマツ
プから、求める。ついでステップ106で、エンジン回
転速度NEに対するリーン化補正係数KLEANNEを
、たとえば、第7図に示すNE−KL4ANNEマツプ
から、算出す目標空燃比に対応するもの)を算出する。
The basic fuel injection amount Tp is also corrected based on the engine rotational speed NE and the intake pipe pressure PM. In step 105, LEANPM is set as the lean correction coefficient for the intake pipe pressure.
For example, PM-KLEANPl! shown in FIG. Find it from the map. Next, in step 106, a lean correction coefficient KLEANNE for the engine speed NE (corresponding to the calculated target air-fuel ratio) is calculated from the NE-KL4ANNE map shown in FIG. 7, for example.

この他に燃料噴射量は、加速増量、スロットル高開度時
増量、触媒設置時に必要となることがある触媒過熱防止
増量が施されることがある。ステップ108では、八P
M>α(αは成る一定値)で入り、加速時のトルク向上
のために、八PMより加速増量FACCが算出される。
In addition, the fuel injection amount may be increased for acceleration, increased at high throttle opening, and increased to prevent catalyst overheating, which may be necessary when installing a catalyst. In step 108, eight P
It enters when M>α (α is a constant value), and the acceleration increase FACC is calculated from 8PM in order to improve the torque during acceleration.

ステップ109では、スロットル開度TA>C(Cは成
る一定値)で入り、スロットル高開度時の出力向上のた
めに、スロットル開度TAよりスロットル高開度時増量
FPOWERが算出される。ステップ110では、機関
1回転当りの吸入空気量Q/N、機関回転速度NEより
、触媒過熱防止増量OTP (オーバテンベラチャプロ
テクション)を求める。
Step 109 enters when the throttle opening degree TA>C (C is a constant value), and in order to improve the output at a high throttle opening degree, the increased amount FPOWER at a high throttle opening degree is calculated from the throttle opening degree TA. In step 110, a catalyst overheat prevention increase OTP (overtemperature protection) is determined from the intake air amount Q/N per engine rotation and the engine rotation speed NE.

リーン化補正係数KLEAN、各種の増量が算出された
後、ステップ111に進んで、燃料噴射量を補正する。
After the lean correction coefficient KLEAN and various increases are calculated, the process proceeds to step 111 to correct the fuel injection amount.

燃料噴射量TAUは次式より算出される。The fuel injection amount TAU is calculated from the following equation.

TAU=Tp−KLEAN−FWL (1+FACC+FPOWER +0TP) ついで、ステップ112に進み、TAtJをセットし、
TAUだけ燃料噴射を実行する。
TAU=Tp-KLEAN-FWL (1+FACC+FPOWER+0TP) Next, proceed to step 112, set TAtJ,
Executes fuel injection only at TAU.

ついで、ステップ113以降のバイパス制御のステップ
へと進む、ステップ113で、バイパス中か否か、すな
わちバイパス判定フラッグXF=1  (バイパス中)
か否かを判断する。
Next, the process proceeds to the steps of bypass control after step 113. In step 113, it is determined whether or not bypass is being performed, that is, bypass determination flag XF=1 (while being bypassed)
Determine whether or not.

ステップ113にてバイパス中でないなら、すなわちX
F=1でないなら、ステップ114.115.116 
、117.11Bへと進み、空燃比がリッチとなるか否
かを予想する。すなわち、ステップ114では、冷間時
或いは暖機中の如く水温増量があれば、すなわちFWL
>1.0であれば空燃比がリッチになると予想する。ス
テップ115では、リーン化補正係数KLEANより空
燃比がリッチになるか否かを予想する。ただし、KLE
AN=理論空燃比/目標空燃比の関係があり、KLEA
N>1.0なら空燃比がリッチになると予想し、KLE
AN≦1.0なら空燃比がリーンになると予想する。ス
テップ116では加速増量が正であるなら、すなわちF
ACC>0なら空燃比がリッチ゛になると予想する。ス
テップ117ではスロットル高開度時の出力補正が正で
あるなら、すなわちFPOWER>0なら空燃比がリッ
チになると予想する。ステップ118では、触媒過熱防
止増量が正であるなら、すなわちOTP>0なら、空燃
比がす・7チになると予想する。上記において、ステッ
プ114.115.116.117.118の何れか少
なくとも一つは空燃比がリーンからリッチに変化するこ
とを予想する予想手段14を構成する。
If it is not being bypassed in step 113, that is,
If F=1 not, steps 114.115.116
, 117.11B to predict whether the air-fuel ratio will be rich or not. That is, in step 114, if there is an increase in water temperature, such as during cold time or warm-up, FWL
>1.0, it is predicted that the air-fuel ratio will be rich. In step 115, it is predicted whether the air-fuel ratio will become richer based on the lean correction coefficient KLEAN. However, K.L.E.
There is a relationship between AN = stoichiometric air-fuel ratio/target air-fuel ratio, and KLEA
If N > 1.0, the air-fuel ratio is expected to be rich, and KLE
If AN≦1.0, the air-fuel ratio is expected to be lean. In step 116, if the acceleration increase is positive, that is, F
If ACC>0, it is expected that the air-fuel ratio will become rich. In step 117, if the output correction at high throttle opening is positive, that is, if FPOWER>0, it is predicted that the air-fuel ratio will become rich. In step 118, if the catalyst overheat prevention increase is positive, that is, if OTP>0, then the air/fuel ratio is predicted to be 7. In the above, at least one of steps 114, 115, 116, 117, and 118 constitutes the prediction means 14 that predicts that the air-fuel ratio will change from lean to rich.

ステップ114.115.116.117.11Bの何
れかで空燃比がリッチになると予想されたなら、ステッ
プ123に進み、実際の空燃比がリーンからリッチに変
化する前にバイパス弁8を「開」の実行処理をする。す
なわち、バイパス弁8が「開」となるのに若干時間がか
かっても、空燃比がリッチになると予想されてから実際
に空燃比がリッチになるのにより多くの時間がかかるか
ら、バイパス弁8が「開」となった後で実際の空燃比が
リッチとなり、リッチな空燃比の排気がリーンNOx触
媒4に流れ込むことはない、ステップ123のバイパス
弁8「開」実行処理が済むと、ステップ124に進んで
バイパス判定フラッグXFをバイパス中を表示する1と
しておく。
If the air-fuel ratio is expected to become rich in any of steps 114, 115, 116, 117. Performs execution processing. In other words, even if it takes some time for the bypass valve 8 to open, it takes more time for the air-fuel ratio to actually become rich after the air-fuel ratio is expected to become rich. After the bypass valve 8 becomes "open", the actual air-fuel ratio becomes rich, and exhaust gas with a rich air-fuel ratio does not flow into the lean NOx catalyst 4. When the bypass valve 8 "opens" execution process in step 123 is completed, step Proceeding to step 124, the bypass determination flag XF is set to 1 to indicate that bypass is in progress.

ステップ113でXF= 1なら、すなわちバイパス中
ならステップ121に進み、空燃比センサ18の出力か
ら現在の実際の空燃比を読み込み、ステップ122に進
んで実際の空燃比A/Fが所定値すより大か否かを判定
する。ステップ122でA/F>bでないなら空燃比リ
ッチだから、ステップ123に進み、バイパス弁8を「
開」のままとし、ついでステップ124に進んでバイパ
ス判定フラッグXFを1のままとしておく。
If XF=1 in step 113, that is, if bypass is in progress, the process proceeds to step 121, where the current actual air-fuel ratio is read from the output of the air-fuel ratio sensor 18, and the process proceeds to step 122, where the actual air-fuel ratio A/F is set to a predetermined value. Determine whether it is large or not. If A/F>b is not determined in step 122, the air-fuel ratio is rich, so the process proceeds to step 123, and the bypass valve 8 is
Then, proceed to step 124 and leave the bypass determination flag XF at 1.

ステップ122でA/F > bなら、すなわち実際の
空燃比がリッチからり−ンに変化したなら、ステップ1
19に進み、バイパス弁8の「閉」実行処理をする。し
たがって、空燃比がリッチからリーンに変化するときの
バイパス弁8の「閉」実行処理は、空燃比がリッチから
り−ンに変化することを予想して行うのではなく、実際
の空燃比がり・ノチからリーンに変化したことを判断し
て行う、したがって、実際の空燃比がリーンに変化した
後にバイパス弁8が「閉」になるから、空燃比リッチな
排気がリーンNOx触媒4に導入されることはない、つ
いで、ステップ120に進みノマイノクス判定フラッグ
XFを0としてお(。
If A/F > b in step 122, that is, if the actual air-fuel ratio changes from rich to lean, step 1
Proceeding to step 19, the bypass valve 8 is "closed". Therefore, when the air-fuel ratio changes from rich to lean, the process to close the bypass valve 8 is not performed based on the expectation that the air-fuel ratio will change from rich to lean, but based on the actual air-fuel ratio change. - This is done by determining that the air-fuel ratio has changed from deep to lean. Therefore, the bypass valve 8 is closed after the actual air-fuel ratio changes to lean, so exhaust gas with a rich air-fuel ratio is introduced into the lean NOx catalyst 4. There is no problem, so proceed to step 120 and set the Nominox judgment flag XF to 0 (.

第8図は本発明の第2実施例に係る演算ルーチンを示し
ており、第1実施例と異なるステップを200番台の番
号で、第1実施例に準しるステップは第1実施例と同し
番号で示しである。空燃比がリッチからリーンになると
きのバイノぐス弁8の「閉」への切替えを、第1実施例
では実際の空燃比がリーンになってから実行したのに対
し、第2実施例では、 K=KLEAN −FWL (1+FACC+FPOWER +FOTP)>1.0 となった時、すなわち空燃比が全体的に見てり−ンにな
ると予想された時から、所定時間だけ経過してから実行
する。
FIG. 8 shows an arithmetic routine according to the second embodiment of the present invention, in which steps different from the first embodiment are numbered in the 200s, and steps corresponding to the first embodiment are the same as the first embodiment. It is indicated by a number. In the first embodiment, switching the bino gas valve 8 to "close" when the air-fuel ratio changes from rich to lean was performed after the actual air-fuel ratio became lean, whereas in the second embodiment, , K=KLEAN-FWL (1+FACC+FPOWER+FOTP)>1.0, that is, after a predetermined period of time has elapsed since the air-fuel ratio was expected to be on the whole.

さらに詳しくは、第2実施例では、ステ・ノブ113で
バイパス中(XF=1)と判定されると、ステップ20
1 に進み、K>1.0か否かを判定し、K〉1.0で
ないなら、すなわち空燃比が全体的に見てリーンになる
と予想されたなら、ステップ202を介してステップ2
03に進み、時間経過CLEANを1づつカウントアツ
プしていく。180°クランク角度毎にルーチンに割込
んで演算を繰返し実行することによりCLEANが増加
していき、CLEANが所定値eより大となる割込み演
算において、すなわち所定時間経過した演算において、
ステップ202でCLEAN>eとなったときに空燃比
がリーンからリッチに変化したとみなし、ステップ20
5を介してステップ119に進み、バイパス弁8「閉」
実行処理をする。ステップ203.202は予想手段1
4を構成する。その他のときはステ・ノブ123に進み
、バイパス弁8は開のままである。
More specifically, in the second embodiment, when it is determined that the steering knob 113 is in bypass (XF=1), step 20
1, and determines whether K>1.0. If K>1.0 is not the case, that is, if the air-fuel ratio is expected to be lean overall, the process proceeds to step 202 via step 2.
Proceed to step 03 and count up the time elapsed CLEAN one by one. CLEAN increases by interrupting the routine every 180° crank angle and repeatedly executing the calculation, and in the interrupt calculation where CLEAN becomes larger than the predetermined value e, that is, in the calculation after a predetermined time elapses,
When CLEAN>e in step 202, it is assumed that the air-fuel ratio has changed from lean to rich, and step 20
5, proceed to step 119, and bypass valve 8 "close".
Perform execution processing. Steps 203 and 202 are prediction means 1
4. In other cases, the process proceeds to the steering knob 123 and the bypass valve 8 remains open.

ステップ204.205はCLEANを0に保ち、ある
いはOにクリアするステップである。その他は第1実施
例に準じる。
Steps 204 and 205 are steps for keeping CLEAN at 0 or clearing it to O. The rest is the same as in the first embodiment.

つぎに、本発明の作用を、第9図のタイムチャートを参
照して説明する。ただし、燃料補正は、リーン化補正係
数KLEANのみによる場合を、例として挙げである。
Next, the operation of the present invention will be explained with reference to the time chart of FIG. However, the fuel correction is based on only the lean correction coefficient KLEAN, as an example.

たとえば、 定常走行 → 加速 −減速 一定常走行(A/Fリー
ン) (リッチ)(リーン)(リーン)のように運転す
るとき、スロットル開度TAは第6図の最上段のように
変化することになる。
For example, when driving in the following manner: steady running → acceleration - deceleration Constant running (A/F lean) (rich) (lean) (lean), the throttle opening TA changes as shown in the top row of Figure 6. become.

この時、制御目標空燃比(リーン化補正係数KLEAN
に1き換えられる)は、第6図の上から第2.3段目に
示すように、機関の運転状態や各種センサの信号から求
められるので、検出の遅れや演算時間など、多少の制御
遅れがある。
At this time, the control target air-fuel ratio (lean correction coefficient KLEAN
As shown in the 2nd and 3rd rows from the top of Figure 6, these are determined from the engine operating conditions and the signals from various sensors, so some control is required, such as detection delays and calculation time. There is a delay.

上記の目標空燃比に実行処理するには、ECU20から
燃料噴射弁16に信号を送って燃料を噴射し、その燃料
が吸気ボートを通ってシリンダ内に入り(輸送4旧、燃
焼して、その排気が排気系を通って空燃比センサ18に
達するので、実際の空燃比を空燃比センサ18が検出す
るまでに、かなりの時間を要する。したがって、実際の
空燃比(空燃比センサ18の検出)は、第6図の上から
第4段目に示すように、遅れる。
To achieve the above target air-fuel ratio, the ECU 20 sends a signal to the fuel injection valve 16 to inject fuel, and the fuel passes through the intake boat and enters the cylinder. Since the exhaust gas passes through the exhaust system and reaches the air-fuel ratio sensor 18, it takes a considerable amount of time until the air-fuel ratio sensor 18 detects the actual air-fuel ratio.Therefore, the actual air-fuel ratio (detection by the air-fuel ratio sensor 18) is delayed, as shown in the fourth row from the top of FIG.

従来制御法では、空燃比センサ18で検出した実際の空
燃比値が、所定の空燃比レベルよりもリッチ側になった
時、バイパス弁を「開」に制御するので、その制御遅れ
(ECLI〜バイパス弁)や、バイパス弁「閉」=「開
」の時間から、バイパス「開」までに時間がかかり、こ
の間の空燃比リッチな排気が、リーンNOx触媒に入っ
てしまうことは、前記した通りである。
In the conventional control method, when the actual air-fuel ratio value detected by the air-fuel ratio sensor 18 becomes richer than a predetermined air-fuel ratio level, the bypass valve is controlled to "open", so the control delay (ECLI~ As mentioned above, it takes time for the bypass valve to close and open until the bypass opens, and during this time, exhaust gas with a rich air-fuel ratio enters the lean NOx catalyst. It is.

しかし、本発明では、第6図の最下段に示すように、目
標空燃比(KLEAN(i)が所定値以下(たとえば理
論空燃比よりもリッチ側)になった時に、バイパス弁8
を「開」にするようl11m信号を送る。したがって、
バイパス弁8の「閉」−「開」に若干の時間を費やして
も、実際の空燃比が所定値以下(リッチ)になる頃には
、バイパス弁8が「開」になっており、空燃比リッチな
排気がリーンNOx触媒4に入ることはない。
However, in the present invention, as shown in the bottom row of FIG.
Send the l11m signal to open. therefore,
Even if it takes some time to close and open the bypass valve 8, by the time the actual air-fuel ratio falls below a predetermined value (rich), the bypass valve 8 will be open and the air Exhaust gas with a rich fuel ratio never enters the lean NOx catalyst 4.

一方、空燃比がリッチからリーンに変化するときには、
従来の制御法と同様に、空燃比センサで実際の空燃比が
リーンになってからバイパス弁8を「開」−「閉」に°
制御するので、この場合も空燃比リッチな排気がリーン
NOx触媒4に導かれることはない。
On the other hand, when the air-fuel ratio changes from rich to lean,
Similar to the conventional control method, the bypass valve 8 is switched between "open" and "close" after the actual air-fuel ratio becomes lean using the air-fuel ratio sensor.
Since the control is performed, exhaust gas with a rich air-fuel ratio is not led to the lean NOx catalyst 4 in this case as well.

本発明では、上記の如く、バイパス弁8「閉」=「開」
の制御は早(、「開」=「閉」の制御は遅く実行するこ
とにより、空燃比リッチな排気がリーンNOx触媒4に
入ることが防止される。
In the present invention, as described above, the bypass valve 8 "closed" = "open"
By executing the control early (and executing the control between "open" and "close" late), it is possible to prevent exhaust gas with a rich air-fuel ratio from entering the lean NOx catalyst 4.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、空燃比リッチを予想する予想手段と、
予想手段により空燃比リッチと予想されたときバイパス
通路を開とするバイパス弁を設けたので、実際の空燃比
がリーンからリッチに変化する前にバイパス弁を「閉」
から「開」に切替えることができ、空燃比リッチな排気
がリーンN。
According to the present invention, a prediction means for predicting air-fuel ratio richness;
A bypass valve is provided that opens the bypass passage when the air-fuel ratio is predicted to be rich by the prediction means, so the bypass valve can be closed before the actual air-fuel ratio changes from lean to rich.
It can be switched from ``open'' to ``lean N'' for exhaust with a rich air-fuel ratio.

X触媒に導入されることを防止できる。したがって、リ
ーンNOx触媒の耐久劣化を抑えることができ、長期間
にわたってNOxを効果的に低減できる。
It can be prevented from being introduced into the X catalyst. Therefore, durability deterioration of the lean NOx catalyst can be suppressed, and NOx can be effectively reduced over a long period of time.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の制御系
統図、 第2図は本発明の一実施例に係る内燃機関の排気浄化装
置の機器系統図、 第3図は第2図のうち、ECU、各種−センサ、各種ア
クチエエータの関連を示すブロック図、第4図は本発明
の第1実施例に係る制御フローチャート、 第5図は第4図のステップ104の演算で用いる水温T
HW−水温増量FWLマツプ図、第6図は第4図のステ
ップ105の演算で用いる吸気管圧力PM−リーン化化
工正係数′LE、ANPMマツプ図、 第7図は第4図のステップ106の演・算で用いるエン
ジン回転速度NE−リーン化補正係数KLEANNEマ
ツプ図、 第8図は本発明の第2実施例に係る制御フローチャート
、 第9図はリーン化補正係数KLEANで空燃比リーンか
らリッチへの変化を予想した場合の、スロットル開度、
目標空燃比、KLEAN、実際の空燃比、バイパス弁の
開閉、間のタイミングチャート、 第10図は従来法から考えられる′制御法におけるスロ
ットル開度、空燃比、バイパス開閉、間のタイミングチ
ャート、 である。 2・・・・・・内燃機関 4・・・・・・リーンNOx触媒 6・・・・・・バイパス通路 8・・・・・・バイパス弁 lO・・・・・・運転状態検出手段 12・・・・・・空燃比調整手段 14・・・・・・予想手段 16・・・・・・燃料噴射弁 18・・・・・・空燃比センサ 20・・・・・・ECU 26・・・・・・クランク角度センサ 30・・・・・・スロットル開度センサ32・・・・・
・吸気管圧力センサ 34・・・・・・水温センサ 36・・・・・・吸気温センサ 38・・・・・・点火プラグ 許 出 願 人   トヨタ自動車株式会社第1 図 第5図 4 rsw 第6図 第7図 + NE
FIG. 1 is a control system diagram of an exhaust gas purification device for an internal combustion engine according to the present invention, FIG. 2 is an equipment system diagram of an exhaust gas purification device for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention, and FIG. Among them, a block diagram showing the relationship between the ECU, various sensors, and various actuators, FIG. 4 is a control flowchart according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 5 shows the water temperature T used in the calculation of step 104 in FIG. 4.
HW - water temperature increase FWL map diagram, Figure 6 is the intake pipe pressure PM - lean chemical engineering positive coefficient 'LE, ANPM map diagram used in the calculation of step 105 in Figure 4, Figure 7 is the map diagram of step 106 in Figure 4. Engine rotational speed NE - lean correction coefficient KLEANNE map diagram used in calculations, Fig. 8 is a control flowchart according to the second embodiment of the present invention, and Fig. 9 shows air-fuel ratio from lean to rich using lean correction coefficient KLEAN. Throttle opening when predicting changes in
Target air-fuel ratio, KLEAN, actual air-fuel ratio, timing chart between opening and closing of the bypass valve, Figure 10 is a timing chart between throttle opening, air-fuel ratio, bypass opening and closing, in the control method considered from the conventional method. be. 2...Internal combustion engine 4...Lean NOx catalyst 6...Bypass passage 8...Bypass valve lO...Operating state detection means 12. ... Air-fuel ratio adjustment means 14 ... Prediction means 16 ... Fuel injection valve 18 ... Air-fuel ratio sensor 20 ... ECU 26 ... ... Crank angle sensor 30 ... Throttle opening sensor 32 ...
・Intake pipe pressure sensor 34...Water temperature sensor 36...Intake temperature sensor 38...Spark plug permission Applicant Toyota Motor Corporation Fig. 1 Fig. 5 Fig. 4 rsw No. Figure 6 Figure 7 + NE

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と
、 運転状態検出手段の出力より空燃比を調整する空燃比調
整手段と、 内燃機関の排気系に設けられた、遷移金属或いは貴金属
を担持せしめたゼオライトからなり、酸化雰囲気中、H
C存在下で排気ガス中のNOxを還元する触媒、いわゆ
るリーンNOx触媒と、リーンNOx触媒をバイパスす
るバイパス通路と、 運転状態検出手段の出力より空燃比リッチを予想する予
想手段と、 予想手段により空燃比リッチと予想されたときバイパス
通路を開とするバイパス弁と、 からなることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
[Scope of Claims] 1. An operating state detecting means for detecting the operating state of the internal combustion engine; an air-fuel ratio adjusting means for adjusting the air-fuel ratio based on the output of the operating state detecting means; provided in the exhaust system of the internal combustion engine; It is made of zeolite supported with transition metals or noble metals, and in an oxidizing atmosphere, H
A catalyst that reduces NOx in exhaust gas in the presence of C, a so-called lean NOx catalyst, a bypass passage that bypasses the lean NOx catalyst, a prediction means for predicting an air-fuel ratio richness based on the output of the operating state detection means, and a prediction means. An exhaust purification device for an internal combustion engine, comprising: a bypass valve that opens a bypass passage when an air-fuel ratio is predicted to be rich.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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