WO2005047681A1 - 内燃機関の排ガス浄化装置及び排ガス浄化方法 - Google Patents

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internal combustion
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combustion engine
nox
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Hidehiro Iizuka
Masato Kaneeda
Masayuki Kamikawa
Kazutoshi Higashiyama
Kozo Katogi
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Hitachi, Ltd.
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Definitions

  • the present invention relates to an exhaust gas purification apparatus and an exhaust gas purification method for an internal combustion engine.
  • the present invention relates to an exhaust gas purifying apparatus and an exhaust gas purifying method for an internal combustion engine such as an automobile operating lean.
  • An object of the present invention is to provide an exhaust gas purifying apparatus and an exhaust gas purifying method for an internal combustion engine which can exhibit high exhaust gas purifying performance even after the engine is restarted.
  • the present invention provides a lean NOX catalyst in an exhaust gas passage of an internal combustion engine that is normally operated with a lean air-fuel ratio of 18 or more, such as a lean burn vehicle or a vehicle that directly injects fuel.
  • a lean air-fuel ratio of 18 or more such as a lean burn vehicle or a vehicle that directly injects fuel.
  • NOX in exhaust gas is trapped by the catalyst
  • the operation is switched to a rich or stoichiometric operation before the internal combustion engine stops, and the NOX trapped in the catalyst is converted to HC, HC contained in the exhaust gas.
  • the purpose is to reduce the fuel supply to the internal combustion engine by purifying the fuel and exhaust gas remaining in the engine cylinder and exhaust gas flow path by reducing it with a reducing agent such as CO and hydrogen.
  • An internal combustion engine has an engine control unit (hereinafter, referred to as an engine control unit) that controls the engine based on various information input from the intake system and the exhaust system.
  • an engine control unit that controls the engine based on various information input from the intake system and the exhaust system.
  • the switching of the air-fuel ratio and the exhaust gas purge before the operation is stopped are performed by this ECU.
  • the ECU may be provided with an engine stop prediction means for predicting engine stop in advance.
  • the engine stop prediction means predicts engine stop by a preset judgment method. For example, it is predicted that the engine will be stopped in the following cases.
  • the stoichiometric air-fuel ratio operation or the rich air-fuel ratio operation is temporarily performed, and then the concentration of unburned fuel—HC, CO, NOx, etc. in the exhaust gas decreases.
  • Exhaust gas purge control is performed.
  • a method of purging unburned fuel / exhaust gas a method of conveying intake air by forcing fuel supplied to an engine cylinder is preferable.
  • the cylinders can be monitored using a star or an external motor. There is a method of driving and moving overnight.
  • the following method is suitable as a method of moving the cylinder by driving a motor.
  • the temperature of the lean NOx catalyst immediately before the exhaust gas purge is higher than a predetermined temperature (for example, 100 ° C or higher)
  • oxygen in the air conveyed at the time of purging the exhaust gas and unburned fuel HC HC in the exhaust gas At least some of the reducing agent components such as CO and CO are burned on the catalyst and purified.
  • an exhaust gas purging method there is a method of supplying secondary air to an exhaust gas channel using a pump or the like. This method may be performed subsequently to the method of conveying the intake air to the exhaust gas flow path.
  • the ECU preferably also includes means for determining that the exhaust gas purge has been completed.
  • the exhaust gas purge control As a specific method, for example, there is a method of determining the end of the exhaust gas purge control by measuring a predetermined time using a timer or the like. In addition, based on the concentration of unburned fuel and HC, C0 or NOX in the exhaust gas, the exhaust gas There is also a method of determining the end time of the page.
  • a method for determining the end time of the exhaust gas purging based on the fuel and gas concentrations in the exhaust gas will be described.
  • the detection means include an oxygen sensor for detecting oxygen concentration, an air-fuel ratio sensor, and a NOx sensor for detecting NOx concentration.
  • These sensors may be installed anywhere that can detect the change in the concentration of the target gas component when purging the exhaust gas.However, the oxygen sensor and the air-fuel ratio sensor are located upstream of the lean NOX catalyst. It is desirable to install.
  • a pre-catalyst such as a three-way catalyst is provided upstream of the lean N ⁇ x catalyst, it is desirable that the NOx sensor be installed upstream of the pre-catalyst.
  • the reason for installing a NOX sensor upstream of the pre-catalyst is that the NOX concentration during the rich operation may decrease to several tens of ppm downstream of the pre-catalyst, and it is necessary to accurately measure the change in the NOX concentration during the exhaust gas purge. This is because it may be difficult.
  • the N ⁇ X sensor can accurately measure a small amount of NOX concentration, it may be installed downstream of the precatalyst.
  • the ECU determines that the engine can be stopped.
  • a predetermined concentration eg, NOx concentration of 10 ppm in the case of the Nx sensor
  • various sensors can be used as long as they can measure the concentration of the target component (HC, CO, NOx) in the exhaust gas, and are limited by the operating principle of the sensor. There is no.
  • the catalyst temperature When using outside air for exhaust gas purging at idle stop, it is expected that the catalyst temperature will drop significantly and become lower than the catalyst activation temperature (for example, room temperature) when the engine is restarted.
  • the catalyst activation temperature for example, room temperature
  • an exhaust gas temperature sensor is provided upstream of the lean NOx catalyst.
  • Exhaust gas temperature immediately before executing the exhaust gas purge control is measured by the exhaust gas temperature sensor and transmitted to the ECU.
  • the ECU calculates the amount of air required to purge the exhaust gas remaining in the exhaust gas channel. Also calculate the catalyst temperature when the required total air amount is supplied to the exhaust gas purification catalyst. If the calculated value is lower than a predetermined temperature (for example, 100 ° C.), the ECU inhibits the idle stop control and does not stop the engine.
  • a predetermined temperature for example, 100 ° C.
  • Exhaust gas purging is performed until the temperature reaches a predetermined temperature (for example, 100 ° C.), and when the temperature reaches the predetermined temperature, the exhaust gas purging process is stopped.
  • a predetermined temperature for example, 100 ° C.
  • an outside air heating device is provided in the flow path through which the outside air flows.
  • the outside air heating device shall be able to raise the inflowing outside air to a predetermined temperature.
  • a method of obtaining the heat source of the outside air heating device there are a method of using a heat source such as electric heat and evening, and a method of exchanging and using waste heat of the engine room.
  • a specific control example is as follows.
  • the catalyst temperature when the necessary total air amount is supplied to the lean NOx catalyst is calculated in the same manner as described above. If the calculated value is lower than a predetermined temperature (for example, 100 ° C.), the calorie necessary for heating the outside air is calculated. Then, the outside air flowing in by the outside air heating device is raised to a predetermined temperature, and is conveyed to the exhaust gas passage.
  • a predetermined temperature for example, 100 ° C.
  • the driver may forcibly stop the engine (for example, turn off the ignition key). Even in such a case, the exhaust gas purging process is not interrupted, and the exhaust gas purging process is continued until it is determined that the exhaust gas purging is completed.
  • information that predicts that the driver has stopped the engine stop operation such as returning from neutral to the drive position, depressing the accelerator pedal, or increasing the vehicle speed to, for example, 1 Okm / h or more before the engine stops, is generated by E. If transmitted to the CU, the exhaust gas purge is interrupted.
  • the lean NOx catalyst captures NOx in the exhaust gas by adsorption, absorption or occlusion during lean operation, and the air-fuel ratio of the exhaust gas is stoichiometric (air-fuel ratio: 14.7) or rich (air-fuel ratio: 1).
  • the trapped NOx when it becomes less than 4.7) means a catalyst that reduces and purifies the N 2.
  • Such catalysts include the so-called NOx absorption (or storage) catalyst, which absorbs or stores NOx in lean exhaust gas in the form of nitrate ions inside the catalyst, or the NOx in lean exhaust gas on the surface of the catalyst. to chemisorption as NO 2, there is the so-called NOX adsorber catalyst, any may be used.
  • FIG. 1 is a diagram showing the relationship between the NO X purification rate and temperature.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of an internal combustion engine showing one embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a system diagram showing the configuration of the ECU and the information taken into the ECU.
  • FIG. 4 is a flowchart showing an example of a control flow of the present invention.
  • FIG. 5 is a flowchart showing a control example of an engine stop predicting means.
  • Fig. 6 is a schematic diagram of the change over time in the exhaust gas purge control.
  • FIG. 7 is a schematic diagram of an internal combustion engine provided with a NOx sensor upstream of a lean NOx catalyst.
  • FIG. 8 is a flowchart showing an example of a control flow when an NO x sensor is used.
  • FIG. 9 is a schematic diagram of a change with time of the exhaust gas purge control when an NOx sensor is used.
  • FIG. 10 is a schematic view of an internal combustion engine provided with a star.
  • FIG. 11 is a diagram showing a change over time of control when a starter is used.
  • FIG. 12 is a schematic diagram of an internal combustion engine having secondary air introduction means.
  • FIG. 13 is a diagram showing a temporal change in control when secondary air introduction means is used.
  • FIG. 14 is a diagram showing an example of control when the ignition switch is turned off during the exhaust gas purging process.
  • FIG. 15 is a diagram showing an example of control after the ignition switch is turned off during the rich operation.
  • Fig. 16 is a correlation diagram of catalyst temperature with respect to outside air temperature and carry-out air volume.
  • FIG. 17 is a schematic diagram of an internal combustion engine having an exhaust gas temperature sensor.
  • FIG. 18 is a control flow chart of an exhaust gas purifying apparatus having an exhaust gas temperature sensor.
  • FIG. 19 is a map for estimating the total amount of air necessary to make the concentration of oxygen remaining in the exhaust gas flow path equal to or higher than a predetermined concentration (for example, 20%).
  • FIG. 20 is a control flowchart of the external heating device.
  • FIG. 21 is a map diagram of the outside air conveyance speed and the heater temperature of the outside air heating device required to keep the outside air at a predetermined temperature.
  • Fig. 22 is a correlation diagram of the total energy required for the exhaust gas purge control with respect to the exhaust gas purge time.
  • Figure 23 is a block diagram of an exhaust gas purification system equipped with a device that predicts the time until the engine restarts after idle stop.
  • a supported NO x adsorption type lean NO x catalyst was prepared by the method described below, and the effect of the present invention was examined.
  • Mg ⁇ average particle size: 30 m, specific surface area: lm 2 Zg
  • the honeycomb was dried and fired to obtain 190 g of alumina and 10 g per liter of apparent honeycomb volume.
  • an Mg ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ -alumina-coated honeycomb coated with the same Mg ⁇ was obtained.
  • the MgO-alumina coated honeycomb was impregnated with a solution of Ce nitric acid in water, dried at 200 ° C, and then fired at 600 ° C.
  • Example catalyst 1 containing g, Na: 12.4 g, Li: 1.6 g, Ti: 4.3 g, and Mn: 13.7 g was obtained. Table 1 shows the catalyst composition. Table 1
  • Example 1 Using the catalyst of Example 1, a test was performed assuming that the engine was stopped by purging residual exhaust gas after operation at a stoichiometric air-fuel ratio or less.
  • the gas used for the test was a lean model gas simulating lean burn exhaust gas and a stoichiometric model gas simulating stoichiometric air-fuel ratio combustion.
  • composition of the lean model gas NOX: 1 6 0 ppm, C 3 H 8: 4 0 0 ppm C l, CO: 0. 1%, CO,: 4%, O 2: 1 2%, H 2 0: 4%, N 2 : Residual.
  • Scan Toy key composition of the model gas is N_ ⁇ X: 1 0 0 0 ppi, C 3 H 8: 6 0 0 ppm C 1, CO: 0. 5%, C 0 2: 5%, 0 2: 0. 5 %, H 2: 0. 3% , H 2 0: 1 0%, N 2: was the remainder.
  • the test was performed according to the following procedure.
  • the N ⁇ x ⁇ conversion rate was determined by the decrease rate of the N ⁇ x concentration before and after the catalyst layer flow with respect to the NO x concentration (160 ppm) supplied as the lean model gas. _ (160ppm—NOx concentration after catalyst layer distribution)
  • test was conducted assuming that the engine was stopped without stoichiometric operation after lean operation and the engine was restarted. Using the same gas as in Test Example 1, the test was performed according to the following procedure.
  • a stoichiometric operation is performed after the lean operation, but the engine is stopped with the stoichiometric gas remaining in the exhaust system, and then the engine is restarted.
  • Figure 1 shows the results of Test Example 1, Test Example 2, and Test Example 3.
  • Test Example 1 In contrast to Test Example 2, Test Example 1 exhibited excellent NO X purification performance at 100 ° C. or higher. Therefore, it is clear that a high NOx purification rate can be obtained from the low temperature region when the engine is restarted by performing the process of purging the stoichiometric model gas after the stoichiometric pretreatment.
  • Test Example 1 showed excellent NO X purification performance at 150 ° C or lower compared to Test Example 3. Therefore, it is clear that purging the residual stoichiometric gas with air after the stoichiometric treatment can achieve a high N ⁇ X purification rate from the low temperature region when the engine is restarted.
  • FIG. 2 shows an example of an internal combustion engine having the exhaust gas purifying catalyst of the present invention.
  • This internal combustion engine is equipped with an intake system having a fuel-injectable engine 99, a fuel cell 4, an air cleaner 1, an air flow sensor 2, and a throttle valve 3 capable of lean combustion.
  • an exhaust system having an air-fuel ratio sensor or an oxygen concentration sensor 7, an exhaust gas temperature sensor 8, a catalyst outlet gas temperature sensor 9, a lean NO x catalyst 10 and a pre-catalyst 13 is provided.
  • a control unit (ECU; Engine Control Unit) 11 is provided.
  • the engine 99 can intentionally repeat lean combustion with an air-fuel ratio of 18 or more and stoichiometric or rich combustion with an air-fuel ratio of 14.7 or less.
  • the pre-catalyst 13 is for purifying exhaust gas near the stoichiometric air-fuel ratio
  • the lean NO x catalyst 10 is for purifying N ⁇ X in lean exhaust gas.
  • the ECU 11 is composed of IZ ⁇ and LSI as input / output interfaces, an arithmetic processing unit MPU, a storage RAM storing many control programs, R ⁇ ⁇ M, a timer counter, and the like. After the intake air to the engine is filtered by the air cleaner 1, it is measured by the air outlet sensor 2 and supplied to the engine 99 through the slot valve 3.
  • the ECU 11 evaluates the operating state of the internal combustion engine and the state of the lean NOx catalyst to determine the operating air-fuel ratio, and controls the injection time of the injector 5 to set the fuel concentration of the mixture to a predetermined value. Set.
  • the air-fuel mixture absorbed in the cylinder 1 is ignited by a spark plug 6 controlled by a signal from the ECU 11 and burns.
  • the flue gas is led to an exhaust system.
  • the lean NO x catalyst 10 purifies NO X by trapping NO X during lean operation, and at the same time purifies HC and C ⁇ by the combined combustion function. During stoichiometric or rich operation, the trapped N ⁇ X and exhaust gas NOx in the gas is purified by HC and CO that coexist in the exhaust gas.
  • the NO X purification capacity of the lean NO X catalyst 10 is monitored continuously or intermittently by the ECU 11. If it is determined that the NOx trapping ability of the lean N ⁇ x catalyst has decreased, the air-fuel ratio of the combustion is shifted to the stoichiometric or rich side to restore the catalyst's NOx trapping ability. Is performed. As described above, exhaust gas is effectively purified under all engine combustion conditions in lean operation, stoichiometric or rich operation. Note that an AZF sensor may be used instead of the oxygen concentration sensor 7.
  • the engine control unit ECU has an operating state determination unit and an air-fuel ratio control unit.
  • the operating state determining means has NOx trapping amount estimating means in lean and NOx removing amount estimating means for reducing and purifying trapped NOx in stoichiometric or rich.
  • the NOx trapping amount at an air-fuel ratio higher than the stoichiometric air-fuel ratio is estimated by the NOx trapping amount estimating means. If it is determined that the NOx trapping amount estimation means has exceeded a predetermined NOx trapping amount, that is, the reference value of the NOx trapping amount, the operating state determining means issues a command to the air-fuel ratio control unit to stop the operation.
  • the toy or rich operation is performed, and the NOx removal amount estimating means estimates trapped NOx removal from the lean NOx catalyst.
  • the operating state determination means issues a command to the air-fuel ratio control unit to perform the lean operation.
  • the reference value of the NO x trapping amount is set so that the saturated N 0 X trapping amount of the N 0 X trapping material is measured in advance and is smaller than the saturated N 0 X trapping amount. Then, for example, 20% of the equilibrium adsorption amount at each exhaust gas temperature during operation is set as a reference value of the trapped amount of NOx. In lean operation, if the NOx trapping amount estimating means determines that the NOx trapping amount of the lean NOx catalyst has exceeded 20% of the equilibrium adsorption amount, the operation switches to stoichiometric or rich operation.
  • the amount of trapped N ⁇ x can be estimated from the NOx concentration flowing into the lean NOx catalyst, the exhaust gas temperature, the exhaust gas flow rate, and the lean operation time. It is recommended that a speed formula, empirical formula, or map of the NOx trapping amount with respect to NOx concentration, exhaust gas temperature, exhaust gas flow rate, and lean operation time be prepared in advance, and these be prepared for the N ⁇ X trapping amount estimation means. . ,
  • the NOx removal amount can be estimated from the temperature of exhaust gas flowing into the lean NOx catalyst, the exhaust gas flow rate, the stoichiometric or rich operation time, and the NOx trapping amount.
  • the NOx removal rate, empirical formula, or map of NOx removal amount with respect to NOx trapping amount, exhaust gas temperature, exhaust gas flow rate, stoichiometric or rich operation time are determined in advance, and these are provided in the NOx removal amount estimation means. It is good to keep.
  • the NO X concentration flowing into the lean NO X catalyst can be estimated from the air-fuel ratio.
  • a NO X sensor may be provided upstream of the clean N ⁇ X catalyst to directly measure.
  • Exhaust gas temperature can be measured by installing an exhaust gas temperature sensor upstream of the lean N ⁇ X catalyst. Exhaust gas flow rate, air flow sensor, boost pressure gauge And information from the engine tachometer and the like.
  • NOx sensor information such as NOx sensor, oxygen sensor, exhaust gas temperature sensor, air flow sensor, boost pressure gauge and engine speed meter, lean operation time stoichiometry or rich operation are collected in the engine control unit. , NO x trapping amount and N 0 X removal amount are estimated.
  • FIG. 3 shows an embodiment of an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine in which the present invention is applied to the above-described internal combustion engine.
  • the ECU 11 includes an accelerator sensor 201 that detects depression of the accelerator pedal, a brake sensor 202 that detects depression of the brake pedal, and a transmission sensor 20 that detects the range of the transmission during operation. 3. Information is collected from the engine speed sensor 204, the vehicle speed sensor 205, and the air-fuel ratio sensor 206 that detects the air-fuel ratio of exhaust gas. Further, the ECU 11 includes an engine stop predicting means 207, an air-fuel ratio controlling means 208, and an exhaust gas purging means 209.
  • FIG. 1 An example of the control flow of the present invention is shown in FIG.
  • the air-fuel ratio control means 208 determines that operation at a stoichiometric air-fuel ratio or less (rich or stoichiometric) is necessary.
  • the air-fuel ratio of the engine is set to rich or stoichiometric (1002).
  • the exhaust gas purging means performs control to remove unburned fuel and at least one of H C, C O and hydrogen (1003).
  • FIG. 5 shows a control example of the engine stop prediction means 207.
  • the vehicle speed is detected by the vehicle speed sensor 205, it is determined that the vehicle speed is 10 km / h or less (1004), and the engine speed is detected by the engine speed sensor 204 to 100 O rpm. It is determined as follows (1005) and the brake sensor 202 If it is determined that the rake is being depressed (1006) and the transmission sensor 203 determines that the transmission is in the neutral range (1007), the engine is stopped. Is determined (1008).
  • Fig. 6 shows the time-dependent change of the control according to the flow of Figs. 4 and 5 above.
  • the engine stop prediction means starts the engine stop. Predict that will stop.
  • the air-fuel ratio control means executes an operation at a stoichiometric air-fuel ratio or less (for example, rich) even during the lean operation.
  • the rich operation time may be a predetermined time or may be determined according to the lean operation time immediately before the rich operation.
  • the fuel After executing the rich operation, the fuel is cut and the intake air is conveyed to the exhaust gas passage.
  • the exhaust gas purge control when it is determined that the fuel cut has been performed by the stoichiometric air-fuel ratio control, it is determined that the exhaust gas purge has started. When the exhaust gas purge is performed for a predetermined time, the exhaust gas purge is terminated.
  • FIG. 7 shows an example in which a NOx sensor 12 is provided upstream of the precatalyst.
  • the NOx sensor 12 can detect the NOx concentration in the exhaust gas channel.
  • FIG. 8 shows an example of a control flow when the NOx sensor is used.
  • the air-fuel ratio control means 208 determines that operation at a stoichiometric air-fuel ratio or less (rich or stoichiometric) is necessary.
  • the engine's air-fuel ratio is set to rich or stoichiometric (1002).
  • the exhaust gas purging means performs control to remove unburned fuel and at least one of HC, C ⁇ , and hydrogen.
  • the NOx sensor 12 detects the NOx concentration in the exhaust gas passage (11010), and determines that the exhaust gas concentration is less than a predetermined amount (for example, 10 ppm) (1). 0 1 1), the exhaust gas purging means ends the exhaust gas purging (101 2).
  • FIG. 9 shows an example of a change with time of the control based on FIGS. 7 and 8 described above.
  • the N ⁇ X sensor provided upstream of the pre-catalyst measures the N ⁇ X concentration in the exhaust gas, and the exhaust gas purge is terminated when the NOx concentration in the exhaust gas becomes 1 Oppm or less. You.
  • FIG. 10 shows an example of an internal combustion engine that performs exhaust gas purging using a starter.
  • the engine 99 has a belt receiver 15.
  • the belt receiver 15 is connected to the star 17 and the belt 16 so that the cylinder can be moved even if the engine cannot move the cylinder on its own due to fuel combustion. ing.
  • FIG. 11 shows an example of a temporal change of the control based on FIG.
  • the star when the fuel is cut and the intake air is conveyed to the exhaust gas flow path, the star
  • An air introduction pump 18 is provided in the exhaust pipe 101, and the air introduction pump 18 is operated to convey air in the atmosphere to an exhaust gas flow path during exhaust gas purging.
  • FIG. 13 shows an example of a temporal change of the control based on FIG.
  • the air is introduced.
  • the pump starts and carries air. If it is determined that the exhaust gas purge has been completed, the air introduction pump is stopped.
  • FIG. 14 shows a control example in the third embodiment when the driver sets the ignition switch to 0 FF during the exhaust gas purging process.
  • the N ⁇ x concentration measured by the NOX sensor upstream of the pre-catalyst is maintained at a predetermined concentration (for example, 1%). Exhaust gas purge is continued as long as it does not fall below (O ppm).
  • FIG. 15 shows a control example in the third embodiment after the driver sets the ignition switch to OFF in the lit operation.
  • the temperature of the clean NO X catalyst decreases according to the outside air temperature and the amount of air carried out at the time of exhaust gas purging.
  • the temperature drop of the lean N ⁇ x catalyst at the time of purging the exhaust gas can be estimated as follows.
  • the total heat (Q g) of the total air conveyed during the exhaust gas purging is obtained from the total conveyed air (F), the outside air temperature, and the specific heat of air. This transfer air volume If the total heat (Q g) is smaller than the heat (Q c) of the lean NO x catalyst before purging the exhaust gas (Q c> Q g), the heat of the catalyst becomes It is gradually taken away by the carrier air, and the temperature of the lean NOx catalyst decreases due to the exhaust gas purging process.
  • the decrease in catalyst temperature with respect to the amount of carrier air is approximately as shown in Fig. 16.
  • the temperature of the lean NOx catalyst may be lower than the temperature at which the catalytic activity occurs at the time of restarting the engine (for example, 100 ° C), depending on the total amount of the transported air. is there.
  • Fig. 17 shows an example of an exhaust gas purification device.
  • An exhaust gas temperature sensor 21 is provided at or upstream of the lean NOx catalyst, an outside air temperature sensor 22 is provided upstream of the air introduction pump 18, and an oxygen concentration sensor 23 is provided upstream of the lean NOx catalyst 10.
  • the air introduction pump has an outside air heating device 24. The air introduction pump 24 with the outside air heating device can heat the outside air to a predetermined temperature based on information from the ECU.
  • Figure 18 shows the control flow
  • the exhaust gas temperature (Tc) immediately before executing the exhaust gas purge control is measured by the exhaust gas temperature sensor 21 and the temperature of the air used for exhaust gas purge (Tc) is measured. o) to the outside air temperature sensor 22
  • the oxygen concentration (M02) remaining in the exhaust gas flow path is measured by the oxygen concentration sensor 23, and the respective information is transmitted to the ECU (2002).
  • the ECU calculates the total amount of air (F) required to make the concentration of oxygen remaining in the exhaust gas flow path equal to or higher than a predetermined concentration (for example, 20%) (2003).
  • the ECU may be provided with a theoretical formula for calculating the total amount of air required to bring the oxygen concentration to a predetermined concentration (for example, 20%) from the internal volume of the exhaust gas flow path and the residual oxygen concentration.
  • a map as shown in Fig. 19 may be provided in advance. In the map shown in Fig. 19, if the oxygen concentration remaining in the exhaust gas flow path is MO2, the total amount of air required to bring the oxygen concentration to the predetermined concentration (20%) is determined to be Fa. .
  • the ECU estimates the temperature (Td) of the catalyst after the total amount of air (Fa) has been passed through the lean NOx catalyst (204).
  • the ECU may be equipped with a map of lean NO x catalyst temperature according to the air amount and the outside air temperature shown in Fig. 16 or a lean NO X catalyst according to the air amount and the outside air temperature.
  • An estimation formula for estimating the temperature may be provided.
  • the ECU determines that the estimated value (T d) is higher than a predetermined temperature (for example, 100 ° C.)
  • the ECU performs a rich operation control (2006) and uses the outside air as it is to reduce the exhaust gas.
  • Td is equal to or lower than the predetermined temperature
  • execution of the rich operation control (209), execution of the outside air heating control (209), and purging of the exhaust gas using the finally heated outside air are performed. Execute the control (2 0 1 0).
  • FIG. 1 An example of the control flow of the external heating device is shown in FIG. 1
  • the ECU calculates the heater temperature of the outside air heater (HT), the outside air transfer from the estimated value of the lean NO X catalyst temperature (T d) at the completion of exhaust gas purging and the estimated value of the total air amount required for exhaust gas purging (F a).
  • Speed (FT) Exhaust gas purge time (t) Is calculated (20001101), and control is performed so that each of the optimal values (HTm, FTm, tm) is obtained (20001102).
  • the control start time (ts) is set to 0, and the time (ts) after the control is started is counted by a timer provided in the ECU. When the ts exceeds tm (2 0 0 1 0 4), the ECU discharges. It is determined that the gas purge control has been completed (20010).
  • FIG. 21 shows an example of a map of the outside air transport speed (FT) and the temperature of the outside air heating device (HT) required to bring the outside air to a predetermined temperature (for example, 100 ° C.).
  • the graph differs depending on the lean NOx catalyst temperature (Tdl and Td2; Tdl ⁇ Td2 ⁇ 100 ° C) at the completion of the exhaust gas purge.
  • the control method when the lean NOx catalyst temperature at the completion of the exhaust gas purge is estimated to be Td1 is described below.
  • the total energy (E) required for the exhaust gas purge control with respect to the exhaust gas purge time (t) is considered to be a function having a minimum value (Fig. 22).
  • the exhaust gas purge time (tm) when the minimum value (Em) is reached, the outside air transport speed (FTm) and the outside air heating device heater temperature (HTm) that become the tm are control values.
  • the control device can prevent a large decrease in the catalyst temperature at the time of purging the exhaust gas and maintain a high catalyst activity even when the engine is restarted.
  • Figure 23 shows the control unit.
  • the optimal time required for exhaust gas purging is estimated by the exhaust gas purge time control means from the NOx concentration remaining in the exhaust gas channel, the lean NOx catalyst temperature, and the outside air temperature.
  • the optimum time is shorter than the predicted time until the engine is restarted, the optimum time is set as the exhaust gas purge time. If the optimal time is longer than the predicted time until the engine is restarted, the predicted time until the engine is restarted is set as the exhaust gas purge time.
  • NOX on the downstream of the lean N 0 X catalyst, HC, the least even CO and ⁇ 2 may be provided with exhaust gas sensor for measuring the concentration of one type, for measuring the exhaust gas concentration in the exhaust gas purging process.
  • the NOx concentration downstream of the lean NOx catalyst was 1 Oppm.
  • the ECU determines that exhaust gas purging has been completed. Even if the predetermined exhaust gas purge time is not reached, if the ECU determines that the exhaust gas sensor downstream of the lean NOX catalyst has reached the predetermined concentration, the exhaust gas processing is terminated. Even if the predetermined exhaust gas purge time has elapsed, if the ECU determines that the exhaust gas sensor downstream of the lean NOX catalyst has not reached the predetermined concentration, the exhaust gas processing is continued.
  • the following method can be used to predict the time from when the engine is stopped until the engine is restarted (hereinafter referred to as the predicted time).
  • the ECU recognizes the location of the signal from the map information, and the signal waiting time is used as the predicted time.
  • the ECU receives information on the predicted time, such as the stop time during traffic congestion at the driving point and the stop signal time of the traffic signal, or the predicted time through an advanced information communication terminal such as a road traffic information communication system.
  • the predicted time is predicted by ECU based on the data from the advanced information communication terminal.
  • the exhaust gas purification performance at the time of restart is reduced. Solved.

Abstract

リーンNOx触媒を搭載したリーンバーン車において、排気エミッション低減から、アイドルストップ時に一時的にリッチ運転に切り替えてNOx触媒に捕捉されたNOxを還元除去すると、リッチ排ガスに含まれているHC,CO,NOxが排ガス流路に残存し、エンジン再起動時の排ガス浄化性能が低下する。アイドルストップする前に、リッチまたはストイキ運転に一時的に切り替え、続いて内燃機関への燃料供給をカットしてエンジンシリンダー及び排気流路に残存している燃料,HC,CO及び水素等の濃度を低下させる排ガスパージを行うことにより、エンジン再起動時の問題を解決できる。

Description

明 細 書
内燃機関の排ガス浄化装置及び排ガス浄化方法 技術分野
本発明は、 リーンで運転する自動車等の内燃機関の排ガス浄化装置及 び排ガス浄化方法に関する。
背景技術
近年、 燃料消費削減のため、 アイ ドル時にエンジンを停止するアイ ド ルス トップが要望されている。 そして、 アイ ドルス トップ時の排気エミ ッション低減の観点から、 特開 2 0 0 2— 3 0 9 5 5号公報にて、 ェン ジンが停止される前に、 リ ッチ蓮転に切り替えてリーン N 0 X触媒に吸 蔵されている窒素酸化物 （以下、 N O xという） を還元浄化して取り除 く排気浄化制御装置が提案されている。 発明の開示
内燃機関を理論空燃比であるストイキ又は理論空燃比未満であるリッ チで運転停止すると、 エンジンのシリンダー内ゃ排ガス流路に、 未燃の 燃料ゃ排ガス中の炭化水素 （以下、 H Cという）、 一酸化炭素 （以下、 C Oという） などの還元剤が残存する可能性がある。 この状態でェンジ ンを再起動すると、 エンジンの再起動時に発生した排ガスに加えて残存 していた H C， C 0及び N〇 Xがリーン N 0 X触媒に流入するため、 排 ガス浄化が不十分となる恐れがある。 また、 新たに噴射された燃料と残 存する燃料とにより燃料供給過多となり、 エンジンがかかりにく くなる 恐れもある。 本発明の目的は、 エンジン再始動以降も高い排ガス浄化性能を発揮で きるようにした内燃機関の排ガス浄化装置及び排ガス浄化方法を提供す ることにある。
本発明は、 リーンバーン車や燃料を直接噴射する車のように、 通常、 空燃比 1 8以上のリーン空燃比で運転される内燃機関の排ガス流路にリ —ン N O X触媒を備えて、 リーン排ガス中の N O Xを前記触媒により捕 捉するようにした排ガス浄化装置において、 内燃機関が停止する前にリ ツチ又はストイキ運転に切り替えて、 前記触媒に捕捉された N O Xを排 ガスに含まれる H C， C O , 水素等の還元剤により還元し、 続いて内燃 機関への燃料供給をカツ トしてエンジンシリンダー及び排ガス流路に残 存している燃料及び排ガスをパージするようにしたことにある。
本発明によれば、 リ ツチ又はストイキ状態で運転を停止したときにェ ンジンシリンダー内ゃ排ガス流路に残存する未燃の燃料や H C， C〇な どがパージされるので、再起動時の排ガス浄化性能が改善される。また、 再起動時に燃料過多になることがないので、 エンジンがかかりやすいと いう効果もある。
エンジン停止前にス トイキまたはリツチで運転する時間は、 数秒ない し数分間でよい。
内燃機関には、 吸気系及び排気系から入力される各種の情報に基づい て、エンジンをコントロールするエンジンコントロールュニッ ト（以下、
E C Uという） が備えられている。 空燃比切り替え及び運転停止前の排 ガスパージは、 この E C Uによって行われる。 E C Uには、 エンジンの 停止を事前に予測するエンジン停止予測手段を備えるとよい。
エンジン停止を予測する方法の具体例を以下に記す。
エンジン停止には、 イダニッシヨンスィッチを切る場合と、 アイ ドル ス トップの場合とがある。 エンジン停止予測手段は、 予め設定された判 定方法により、 エンジン停止を予測する。 例えば、 以下の場合にはェン ジンが停止されると予測する。
( 1 ) ドライブポジションにして所定の車速 （例えば 1 0 kmZh) 以上 で走行した後に、 ブレ一キペダルを踏んで、 車速が所定の車速 （例えば 1 Okm/h) よりも遅くなつた場合。
(2) ニュートラルポジションにして所定の車速 （例えば 1 OkmZh) よりも遅くなり、 ブレーキペダルを踏んだ場合。
(3) 所定の車速 （例えば 1 Okm/h) 未満及びエンジン回転数が所定 値 （例えば 1 00 0 rpm) 未満であり、 ブレーキペダルを踏んでいる時に クラツチペダルを踏んだ場合、 または変速機をニュートラルポジション にした場合。
(4) 所定の車速 （例えば 1 Okm/h) 未満及びエンジン回転数が所定 値 （例えば 1 0 0 0 rpm) 未満であり、 クラツチペダルを踏んでいる時に ブレーキペダルを踏んだ場合、 または変速機をニュートラルポジション にした場合。
( 5) ニュートラルポジションにて所定の車速 （例えば 1 0 kmZ h ) 未 満及びエンジン回転数が所定値 （例えば 1 0 0 0 rpm) 未満であり、 ブレ ーキペダルを踏んだ場合。
これらの状態が E C Uにて予測されると、 一時的に理論空燃比運転又 はリツチ空燃比運転が実施され、 続いて未燃の燃料ゃ排ガス中の H C， CO, NO x等の濃度を低下させる排ガスパージ制御が実施される。 未燃の燃料ゃ排ガスをパージする方法としては、 エンジンシリンダ一 に供給する燃料を力ッ トして吸入空気を搬送する方法が好適である。 こ の具体例としては、 スタ一夕や外付けモー夕を利用してシリンダ一をモ 一夕駆動して動かす方法がある。
シリンダーをモータ駆動して動かす方法としては、 以下の方法が好適 である。
シリンダー内に空気を吸入するときには、 吸気ポートのピス トンバル ブを全開とし、 シリンダ一ヘッ ドが下死点に達するまで吸入する。 シリ ンダ一ヘッ ドが下死点に達したら、 吸気バルブを全閉にし、 排気バルブ を全開にする。 シリンダーヘッ ドが上死点に達するまで、 排気バルブ全 開を維持する。 シリンダーヘッ ドが上死点に達したら、 排気バルブを全 閉にし、 吸気バルブを全開にする。 このような操作を繰り返すことで空 気は排ガス流路に搬送される。 本方法によれば、 排ガスパージ時のェン ジン振動が抑制される利点もある。
排ガスパージ直前のリーン N O x触媒は、 所定の温度以上 （例えば、 1 0 0 °C以上） となっているため、 排ガスパージ時に搬送される空気中 の酸素と未燃の燃料ゃ排ガス中の H C， C Oなどの還元剤成分の少なく とも一部は触媒上で燃焼して浄化される。
以上により、 エンジン再起動時の排気エミッションの悪化を回避でき る。
また、. 他の排ガスパージ手段としては、 ポンプなどを利用して排ガス 流路に 2次空気を供給する方法がある。 この方法は、 吸入空気を排ガス 流路に搬送する方法に引き続いて実施しても良い。
E C Uにはまた、 排ガスパージが完了したことを判定する手段を備え ることが好ましい。
この具体的方法としては、 例えば、 排ガスパージ制御の終了を、 予め 決められた時間をタイマ一などで計測して判定する方法がある。 また、 排ガス中の未燃の燃料や H C， C 0或いは N O Xの濃度から排ガスパー ジ終了の時期を判定する方法もある。
排ガス中の燃料やガス濃度から排ガスパージ終了の時期を判定する方 法について説明する。 ス トィキ又はリツチ燃焼の排ガスが吸入空気で置 換されると、 排ガス流路の酸素濃度は上昇し、 排ガスの空燃比はリーン となる。 また、 吸入空気により未燃の燃料や C O , H C及び N〇 xは希 釈されて濃度が低下する。 従って、 これらの現象を検知できる検知手段 を設ければ、 パージ制御が終了したか否かを判定できることになる。 前 記検知手段としては、 例えば、 酸素濃度を検知する酸素センサ， 空燃比 センサ， N O X濃度を検知する N O Xセンサなどがある。 これらのセン サは、 排ガスパージ時に目的とするガス成分の濃度が変化することが検 知できる場所であればどこに設置しても良いが、 酸素センサや空燃比セ ンサはリーン N O X触媒の上流に設置することが望ましい。 リーン N〇x 触媒の上流に三元触媒などのプリ触媒を設ける場合には、 N O Xセンサ はプリ触媒の上流に設置することが望ましい。 プリ触媒の上流に N O X センサを設ける理由は、 リツチ運転時の N O X濃度はプリ触媒後流で数 十 ppmまで低下する可能性があり、 排ガスパージ時の N O X濃度の変化 を精度よく計測することが困難な場合があるからである。しかしながら、 N〇 Xセンサが微量の N O X濃度が精度良く測定できるものであれば、 プリ触媒の後流に設置しても構わない。
各種センサの情報は E C Uの排ガスパージ終了判定手段に伝達される。 そこで、 センサにて計測された濃度が所定濃度 （例えば、 N〇 xセンサ の場合には N O X濃度 1 0 ppm)以下になったと判定されると、 E C Uは エンジン停止が可能であると判断する。 なお、 ここで、 各種センサは目 的とする成分 （H C , C O , N O x ) の排ガス中の濃度が測定できるも のであれば使用可能であり、 センサの動作原理により限定されるもので はない。
なお、 アイ ドルストップにて排ガスパージに外気を利用する場合、 触 媒温度が大きく低下し、エンジン再始動時に触媒活性温度以下（例えば、 室温） になってしまうことが予想される。 このような排ガスパージ時の 触媒温度の大きな低下を防止するために、 以下のようにするのがよい。
まず、 リーン N O x触媒の上流に排ガス温度センサを設ける。 排ガス パージ制御を実行する直前の排ガス温度を前記排ガス温度センサにて計 測して E C Uに伝達する。 E C Uでは排ガス流路に残留する排ガスをパ ージするのに必要な空気量を計算する。 また、 必要総空気量を排ガス浄 化触媒に供給したときの触媒温度を計算する。 この計算値が予め決めら れた所定の温度 （例えば 1 0 0 °C ) 未満となる場合には、 E C Uはアイ ドルストップ制御を禁止し、 エンジンは停止しない。
所定の温度 （例えば、 1 0 0 °C ) になるまで排ガスパージを実行し、 所定の温度に達したならば排ガスパージ処理を停止する。
最も好適なのは、 前記外気を流入する流路に外気加熱装置を設けるこ とである。 外気加熱装置は流入する外気を所定温度まで上昇させること ができるものとする。 外気加熱装置の熱源を得る方法としては、 電気ヒ —夕などの熱源を利用する方法や、 エンジンルームの廃熱を熱交換して 利用する方法等がある。 具体的な制御例は以下となる。
まず、 前述と同様にして必要総空気量をリーン N O X触媒に供給した ときの触媒温度を計算する。 該計算値が予め決められた所定の温度 （例 えば 1 0 0 °C ) 未満となる場合には、 外気を加熱するために必要な熱量 を計算する。 そして、 外気加熱装置により流入する外気を所定温度まで 上昇させて排ガス流路に搬送させる。
なお、 理論空燃比運転をしている途中、 または排ガスパージをしてい る途中に、 運転者は強制的にエンジンを停止する操作 （例えば、 イダ二 ッシヨンキーをオフとする） をする可能性がある。 その場合でも、 排ガ スパージは中断せずに、 排ガスパージが完了したことが判定されるまで 排ガスパージ処理を継続する。
また、 エンジンが停止する前に、 ニュートラルから ドライブポジショ ンに戻す、 アクセルペダルを踏み込む、 車速度が例えば 1 Okm/h以上 になるなど、 運転者がエンジン停止操作を止めたと予測される情報が E CUに伝達されたならば、 排ガスパージは中断する。
本発明において、 リーン NOx触媒は、 リーン運転時に排ガス中の NOxを吸着又は吸収， 吸蔵によって捕捉し、 排ガスの空燃比がス トィ キ （空燃比 ： 1 4.7) またはリ ッチ （空燃比 ： 1 4.7未満） になった ときに捕捉した NOxを N2に還元浄化する触媒を意味する。 .このよう な触媒としては、 リーン排ガス中の NO Xを触媒の内部に硝酸イオンの 形で吸収又は吸蔵する、 いわゆる NO X吸収（又は吸蔵）触媒、 または、 リーン排ガス中の NOxを触媒の表面に NO 2として化学吸着する、 い わゆる N O X吸着触媒があり、 いずれも使用できる。 これらの触媒は既 に知られており、 NOx吸収 （又は吸蔵） 触媒は、 例えば特許第 2600492 号公報に記載されている。 また、 N〇 x吸着触媒は、 例えば特許第 3107294号公報に記載されている。 図面の簡単な説明
第 1図は、 NO X浄化率と温度との関係を示す図。
第 2図は、 本発明の一実施例を示す内燃機関の概略図。
第 3図は、 E CUの構成と E C Uへ取り込まれる情報を示す系統図。 第 4図は、 本発明の制御フローの一例を示すフロ一図。 第 5図は、 エンジン停止予測手段の制御例を示すフロー図。 第 6図は、 排ガスパージ制御の経時変化の概要図。
第 7図は、 リーン N O x触媒の上流に N O Xセンサを備えた内燃機関 の概略図。
第 8図は、 N O xセンサを用いたときの制御フロー例を示すフロー図。 第 9図は、 N O Xセンサを用いたときの排ガスパージ制御経時変化の 概要図。
第 1 0図は、 スター夕を備えた内燃機関の概略図。
第 1 1図は、 スタータを用いたときの制御の経時変化を示す図。
第 1 2図は、 2次空気導入手段を有する内燃機関の概略図。
第 1 3図は、 2次空気導入手段を用いたときの制御の経時変化を示す 図。
第 1 4図は、 排ガスパージ処理中にイダニッシヨンスィッチが O F F にされたときの制御例を示す図。
第 1 5図は、 リツチ運転中にィグニッションスィツチが O F Fにされ た後の制御例を示す図。
第 1 6図は、 外気温度と搬出空気量に対する触媒温度の相関図。
第 1 7図は、 排ガス温度センサを有する内燃機関の概略図。
第 1 8図は、 排ガス温度センサを有する排ガス浄化装置の制御フロー 図。
第 1 9図は、 排ガス流路に残留する酸素濃度を所定濃度以上 （例えば 2 0 % ) にするのに必要な空気総量を推算するマップ。
第 2 0図は、 外部加熱装置の制御フロー図。
第 2 1図は、 外気搬送速度と外気を所定温度にするのに必要な外気加 熱装置のヒータ温度のマップ図。 第 2 2図は、 排ガスパージ時間に対する排ガスパージ制御に必要な総 エネルギーの相関図。
第 2 3図は、 アイ ドルストツプ後にエンジンが再始動するまでの時間 を予測する装置を備えた排ガス净化装置の構成図。 発明を実施するための最良の形態
以下、 具体的な例で本発明を説明する。
【実施例 1】
M g 0とアルミナの混合コート層に、 NO x吸着材として N a， K, L i , T i , Μηを、 貴金属として R h, P t , P dを、 希土類金属と して C eを担持してなる NO x吸着タイプのリーン NO x触媒を、 以下 に記載の方法で調製し、 本発明による効果を調べた。
(実施例触媒 1 )
アルミナ粉末とアルミナの前駆体からなり硝酸酸性に調整したスラリ —に、 M g〇 （平均粒径 ： 3 0 m，比表面積 ： l m2Zg) を添加した M g〇一アルミナ混合スラリ一を、 コージエライ ト製ハニカム （ 4 0 0 セル Zinc2 ( 6 2セル/ cm2)) にコーティ ングした後、 乾燥焼成して、 ハニカムの見掛けの容積 1 リツ トルあたり 1 9 0 gのアルミナと 1 0 g の M g〇をコーティ ングした M g〇—アルミナコートハニカムを得た。 該 M g O—アルミナコートハニカムに、 硝酸 C e水溶解を含浸した後、 2 0 0 °Cで乾燥、 続いて 6 0 0 で焼成した。
次に、 ジニロ トロジアンミン P t硝酸溶液と硝酸 R hと硝酸 P dと硝 酸 Mnと酢酸 Kの混合液を含浸し 2 0 0 で乾燥、 続いて 6 0 0でで焼 成した。 最後に、 酢酸 Kと硝酸 N aと硝酸 L i とチタニアゾルの混合液 を含浸し 2 0 0 °Cで乾燥、 続いて 6 0 0 °Cで焼成した。 以上により、ハニカムの見掛けの容積 1 Lに対して、金属換算で C e 2 7 g , R h 0 . 1 4 g , P t ： 2. 8 g , P d ： 1 . 4 g , K ： 15.6 g， N a ： 1 2.4 g , L i ： 1 . 6 g , T i ： 4. 3 g , M n ： 1 3. 7 gを含有する実施例触媒 1を得た。 触媒組成を第 1表に示す。 第 1表
Figure imgf000012_0001
(試験例 1 )
実施例触媒 1 を用いて、 理論空燃比以下の運転後に残存排ガスのパー ジ処理を実施してエンジンを停止した場合を想定した試験を行った。 試 験に用いたガスは、リーンバーン排ガスを模擬したリ一ンモデルガスと、 理論空燃比燃焼を模擬したストイキモデルガスとした。
リーンモデルガスの組成は、 N O X ： 1 6 0 ppm, C 3H 8： 4 0 0 ppm C l， C O : 0. 1 %, C O, : 4 %, O 2： 1 2 %, H20 ： 4 % , N2 : 残部とした。
ス トイキモデルガスの組成は、 N〇 X ： 1 0 0 0 ppi, C 3H8： 6 0 0 ppm C 1 , C O ： 0. 5 %, C 02： 5 % , 02： 0. 5 %, H2： 0. 3 %, H20 ： 1 0 %, N2： 残部とした。
以下の手順で試験した。
① 4 0 0 °Cにてストィキモデルガスを流通させた。
②空気パ一ジを模擬したガス （〇2： 5 %, N2 : 残部） に切り替えて 反応管のス トィキガスモデルガスをパージしながら 1 0 0 °Cまで 冷却した。 ③ 1 0 0 °Cに冷却された後、 リーンモデルガスの流通を開始し、. 100 2 5 0 °Cまで 1 5 °C /分で昇温した。
N〇 x净化率は、 式 1 に示すように、 リーンモデルガスとして供給し た N O X濃度（ 1 6 0 ppm) に対する触媒層流通前後の N〇 x濃度の減少 率で求めた。 _ (160ppm—触媒層流通後の NOx濃度）
NOx浄化率： X 100 (式 1 )
(触媒層流通前の NOx濃度）
また、 C O浄化率及び H C浄化率は、 式 2及び式 3に示すようにして 求めた。 + (0. 1 %—触媒層流通後の C0濃度）
C0浄化率- x 100 (式 2 )
(触媒層流通前の C0濃度）
+ (400ppmG I—触媒層流通後の HG濃度）
HG浄化率： x 100 (式 3 )
(触媒層流通前の HG濃度） ,
(試験例 2 )
リーン運転後にストイキ運転をせずにエンジンを停止し、 エンジンを 再始動させた場合を想定した試験を行った。 試験例 1 と同様のガスを用 い、 以下の手順で試験した。
①試験例 1の方法にてリ一ンモデルガスを流通させた後、 リーンモデ ルガスの供給を停止して 1 0 0 °Cまで冷却した。
② 1 0 0 °Cに冷却された後、 リーンモデルガスを流通しながら、 100 〜 2 5 0 °Cまで 1 5 ノ分で昇温した。
(試験例 3 )
リーン運転後にストイキ運転をするが、 ス トイキガスが排気系に残留 したままでエンジンが停止され、 次いでエンジンを再始動させた場合を 2
想定した試験を行った。 試験例 1 と同様のガスを用い、 以下の手順で試 験した。
① 4 0 0。Cにてストイキモデルガスを流通させた。
②ストイキガスモデルガス存在下で 1 0 0 °Cまで冷却した。
③ 1 0 0 °Cに冷却された後、 リーンモデルガスの流通を開始し、 100 〜 2 5 0 °Cまで 1 5 ノ分で昇温した。
(試験結果）
第 1図に、 試験例 1 と試験例 2及び試験例 3の結果を示す。
試験例 2に対して試験例 1は 1 0 0 °C以上で優れた N O X浄化性能を 示した。 従って、 ストィキ前処理後にストィキモデルガスをパージする 処理を施すことで、 エンジン再始動時の低温領域から高い N O X浄化率 が得られることは明らかである。
また、 試験例 3に対して試験例 1は 1 5 0 °C以下にて優れた N O X浄 化性能を示した。 従って、 ストィキ処理をした後に残留ストィキガスを 空気によりパージ処理することで、 エンジン再始動時の低温領域から高 い N〇 X浄化率が得られることは明らかである。
さらに、触媒上で H C及び C Oの燃焼作用が起こり難い 1 0 0〜1 50°C における平均 C 0浄化率と平均. H C浄化率を調べた。 結果を第 2表に示 す。
ス トイキ処理後に排ガスパージ処理をした試験例 1では、 平均 C〇浄 化率は 2 0 %、 平均 H C诤化率は 1 2 %となった。 一方、 排ガスパージ 処理をしない試験例 3では、 平均 C〇浄化率と平均 H C浄化率はいずれ も負の値となった。 このことは、 式 2及び式 3より、 リ一ンモデルガス として供給した C O及び H C濃度に対して触媒層流通後の C〇及び H C 濃度が高くなつたことを示す。 つまり、 排気系に残留した H C , C Oと 触媒に流入した H C， C Oの浄化が進まず、 リーンモデルガスとして供 給された H C， C 0濃度に前記の残留 C O及び H C濃度が加算されて分 析計で測定されたと判断される。 第 2表
Figure imgf000015_0001
【実施例 2】
第 2図は、 本発明の排ガス浄化触媒を有する内燃機関の一例を示す。 この内燃機関は、 リーン燃焼可能な燃料直接噴射式のエンジン 9 9， ァ クセル 4， エアクリーナ 1 とエアフローセンサ 2 とスロッ トルバルブ 3 を擁する吸気系を備える。また、空燃比センサまたは酸素濃度センサ 7， 排ガス温度センサ 8， 触媒出口ガス温度センサ 9 , リーン N O x触媒 1 0 , プリ触媒 1 3等を擁する排気系を備える。 さらに、 制御ユニッ ト (E C U ； Engine Control Unit) 1 1等を備える。
エンジン 9 9は、空燃比 1 8以上のリーン燃焼と空燃比 1 4. 7以下の ストィキまたはリツチ燃焼を意図的に繰り返すことができる。
エンジン 9 9からの排ガスは、 排ガス流路であるェキゾ一ストパイプ 1 0 1 を通じて、プリ触媒 1 3 ,リ一ン NO x触媒 1 0の順に流入する。 プリ触媒 1 3は理論空燃比近傍の排ガス浄化を目的とし、 リーン NO x 触媒 1 0は、 リーン排ガス中の N〇 X浄化を目的とする。
E C U 1 1は、 入出力インターフェースとしての I Z〇， L S I , 演 算処理装置 M P U、 多数の制御プログラムを記憶させた記憶装置 RAM 及び R〇M、 タイマーカウンタ等により構成される。 エンジンへの吸入空気はエアクリーナ 1 によりろ過された後、 エアフ 口一センサ 2により計量され、 スロッ トバルブ 3を経て、 エンジン 9 9 に供給される。
E CU 1 1では内燃機関の運転状態及びリーン N 0 X触媒の状態を評 価して運転空燃比を決定し、 ィンジェクタ 5の噴出時間等を制御して混 合気の燃料濃度を所定値に設定する。 シリンダ一に吸収された混合気は E CU 1 1からの信号で制御される点火プラグ 6により着火され燃焼す る。 燃焼排ガスは排気系に導かれる。 リーン NO x触媒 1 0は、 リーン 運転時には NO X捕捉により NO Xを浄化すると同時に併せ持つ燃焼機 能により H C， C〇を浄化し、 また、ストィキまたはリ ツチ運転時には、 前記捕捉 N〇 Xと排ガス中の NO xを排ガス中に共存する H C， C Oに より浄化する。 リーン NO X触媒 1 0の NO X浄化能力は、 E C U 1 1 により連続的或いは断続的に監視される。 そして、 リーン N〇 x触媒の NO X捕捉能力が低下したと判定されたならば、 燃焼の空燃比等をスト ィキまたはリツチ側にシフ トし、 触媒の N 0 X捕捉能力を回復する操作 が行われる。 以上により、 リーン運転， ス トィキまたはリ ッチ運転の全 てのエンジン燃焼条件下における排ガスを効果的に浄化する。 なお、 酸 素濃度センサ 7に代えて AZFセンサを用いてもよい。
更に、 エンジンコントロールユニッ ト E CUは、 運転状態決定手段と 空燃比制御部を有する。 運転状態決定手段はリーンにおける NO X捕捉 量推定手段とストイキまたはリツチにおける捕捉 NO xを還元浄化する NO X除去量推定手段を有する。 理論空燃比より高い空燃比における NO X捕捉量を NO X捕捉量推定手段で推定する。 NO X捕捉量推定手 段が予め決められた NO X捕捉量すなわち NO X捕捉量の基準値を超え たと判定すると、 運転状態決定手段は空燃比制御部へと指令を出してス 5 トイキまたはリツチ運転を実施し、 N〇 x除去量推定手段がリーン NOx 触媒からの捕捉 N 0 X除去を推定する。 N 0 X除去量推定手段がリーン N〇 X触媒から捕捉 N 0 が除去されたと判断すると、 運転状態決定手 段は空燃比制御部へと指令を出してリーン運転を実施する。
なお、 NO x捕捉量の基準値は、 予め N 0 X捕捉材の飽和 N 0 X捕捉 量を測定し、 該飽和 N 0 X捕捉量未満となるように設定する。 そして、 たとえば運転時の各排ガス温度における平衡吸着量の 2 0 %を NO x捕 捉量の基準値として設定する。 リーンにおいて、 NO x捕捉量推定手段 がリーン NO X触媒の NO X捕捉量が平衡吸着量の 2 0 %を超えたと判 定すると、 ストィキまたはリ ッチ運転に切り替わる。
N〇 x捕捉量は、 リーン NO x触媒に流入する NO x濃度， 排ガス温 度，排ガス流量及びリ一ン運転時間から推定できる。予め、 NO x濃度， 排ガス温度， 排ガス流量， リーン運転時間に対する NO x捕捉量の速度 式， 経験式、 またはマップを作っておき、 これらを N〇 X捕捉量推定手 段に備えておくと良い。 ，
NO x除去量については、 リーン N O X触媒に流入する排ガス温度， 排ガス流量， ストイキまたはリツチ運転時間及び NO x捕捉量から推定 できる。 予め、 NO x捕捉量， 排ガス温度， 排ガス流量， ス トィキまた はリッチ運転時間に対する NO X除去量の速度式， 経験式、 またはマツ プを求めておき、 これらを NO X除去量推定手段に備えておく と良い。
リーン NO X触媒に流入する NO X濃度は、 空燃比から推定できる。 また、 リ一ン N〇 X触媒の上流に NO Xセンサを設けて直接計測しても 良い。
排ガス温度は、 リーン N〇 X触媒の上流に排ガス温度センサを設ける ことで測定できる。 排ガス流量は、 エア一フロ一センサ， ブースト圧計 とエンジン回転数計等の情報から得られる。
従って、 NO xセンサ， 酸素センサ， 排ガス温度センサ， エア一フロ 一センサ， ブース ト圧計とエンジン回転数計， リ一ン運転時間ゃス トイ キまたはリッチ運転等の情報がエンジンコントロールユニッ トに集まり、 NO x捕捉量， N 0 X除去量の推定が行われる。
上述の内燃機関に本発明を適応させた内燃機関の排ガス浄化装置の一 形態を第 3図に示す。
E CU 1 1には、 アクセルペダルの踏み込みを検知するアクセルセン サ 2 0 1、ブレーキペダルの踏み込みを検知するブレーキセンサ 2 0 2 , 運転中のトランスミッションのレンジを検知するトランスミツションセ ンサ 2 0 3， エンジン回転数センサ 2 0 4·, 車速センサ 2 0 5 , 排ガス の空燃比を検知する空燃比センサ 2 0 6からの情報が集まる。 また、 E CU 1 1には、エンジン停止予測手段 2 0 7，空燃比制御手段 2 0 8， 排ガスパージ手段 2 0 9を備える。
ここで、 本発明の制御フロー例は第 4図となる。
エンジン停止予測手段 2 0 7がアイ ドルストップなどエンジン停止を 予測すると （ 1 0 0 1 )、 空燃比制御手段 2 0 8は理論空燃比以下 （リッ チまたはス トィキ） の運転が必要と判断して、 エンジンの空燃比をリツ チまたはス トイキとする （ 1 0 0 2 )。 続いて、 排ガスパージ手段が未燃 の燃料及び H C , C O及び水素の少なく とも一つを取り除く制御を行う ( 1 0 0 3 )。 ■
なお、 エンジン停止予測手段 2 0 7の制御例は第 5図となる。 車速セ ンサ 2 0 5により車速が検出され、 車速が 1 0 km/ h以下であると判定 され （ 1 0 0 4)、 エンジン回転数センサ 2 0 4にてエンジン回転数が 1 0 0 O rpm以下と判定され （ 1 0 0 5 )、 ブレーキセンサ 2 0 2にてブ レーキが踏まれていると判定され（ 1 0 0 6 )、 さらにトランスミツショ ンセンサ 2 0 3にてトランスミッションがニュートラルレンジになった と判定される （ 1 0 0 7 ) と、 エンジンが停止されると判定される ( 1 0 0 8 )。
以上のことから、 上記第 4図と第 5図のフローによる制御の経時変化 を第 6図に示す。 車速が 1 0 km/ h以下、 エンジン回転数が 1 0 0 0 rpm 以下、 トランスミッションがニュートラルの状態、 ブレーキを踏み込み 始めた状態の全ての条件が満たされた時点にて、 エンジン停止予測手段 はエンジンが停止すると予測する。 なお、 該予測時に、 空燃比制御手段 がリーン運転の途中であっても理論空燃比以下 （例えばリッチ） の運転 を実行する。 また、 リッチ運転の時間は予め決められた所定時間でも良 いし、 リツチ運転に入る直前のリーン運転時間に応じて決めても良い。 そして、 リッチ運転を実行した後は、 燃料カッ トして吸入空気を排ガス 流路に搬送する。 排ガスパージ制御は、 理論空燃比制御にて燃料カッ ト が実行されたと判断すると、 排ガスパージが始まったと判断する。 排ガ スパージが所定時間実行されると、 排ガスパージを終了させる。
【実施例 3】
第 7図にプリ触媒の上流に N O xセンサ 1 2を設けた例を示す。 NOx センサ 1 2は排ガス流路の N O X濃度を検出することができる。
第 8図に N O Xセンサを用いたときの制御フロー例を示す。
エンジン停止予測手段 2 0 7がアイ ドルストップなどエンジン停止を 予測すると （ 1 0 0 1 )、 空燃比制御手段 2 0 8は理論空燃比以下 （リッ チまたはストィキ） の運転が必要と判断して、 エンジンの空燃比をリツ チまたはストイキとする （ 1 0 0 2 )。 続いて、 排ガスパージ手段が未燃 の燃料及び H C， C〇及び水素の少なくとも一つを取り除く制御を行う 8
( 1 0 0 3 )。 ここで、 NO xセンサ 1 2が排ガス流路の NO x濃度を検 出し（ 1 0 1 0 )、排ガス濃度が予め決められた所定量（例えば、 1 0 ppm) 以下となったと判断すると （ 1 0 1 1 )、 排ガスパージ手段は排ガスパー ジを終了する （ 1 0 1 2 )。
上記第 7図と第 8図に基づく制御の経時変化の一例を第 9図に示す。 本実施例では、 プリ触媒の上流に備えられた N〇 Xセンサが排ガス中の N〇 X濃度を計測しており、 排ガス中の NO x濃度が 1 Oppm 以下にな つた時に排ガスパージは終了される。
【実施例 4】
第 1 0図にスタ一タを用いて排ガスパージを行う内燃機関の一例を示 す。 エンジン 9 9にはベル卜受け 1 5が備えられている。 ベルト受け 1 5は、 エンジンが燃料の燃焼により自力でシリンダーを動かすことが できなくなっても、 シリンダーを動かすことができるように、 モー夕と なるスター夕 1 7 と、 ベル卜 1 6で連結されている。
第 1 0図に基づく制御の経時変化の一例を第 1 1図に示す。 本実施例 では、 燃料カッ トして吸入空気を排ガス流路に搬送する際に、 スター夕
(モータ） が起動して空気の搬入を継続する。 排ガスパージが完了した と判定されたならば、 スター夕は停止される。
【実施例 5】
2次空気導入手段を設けた内燃機関の一例を第 1 2図にて説明する。 ェキゾ一ストパイプ 1 0 1には空気導入用ポンプ 1 8が設けられ、 排ガ スパージ時に、 空気導入用ポンプ 1 8が作動して大気中の空気を排ガス 流路に搬送するようになっている。
第 1 2図に基づく制御の経時変化の一例を第 1 3図に示す。 本実施例 では、 燃料カッ トして吸入空気を排ガス流路に搬送する際に、 空気導入 ポンプが起動して空気を搬送する。 排ガスパージが完了したと判定され ると、 空気導入ポンプは停止される。
【実施例 6】
実施例 3において、 排ガスパージ処理中に運転者がィグニッションス ィツチを 0 F Fにしたときの制御例を第 1 4図に示す。
本実施例では、 排ガスパージ中に、 イダニッシヨンスィッチを O F F にしてエンジンを強制終了させた場合でも、 プリ触媒上流の N O Xセン サにより計測される N〇 x濃度が、 所定濃度 （例えば、 1 O ppm) 以下に ならない限り、 排ガスパージが継続される。
イダ二ッションスィツチが O F Fとなった以降も排ガスをパージさせ る方法としては、 実施例 4に記載のスター夕や実施例 5に記載の空気導 入用ポンプを、 バッテリーを利用して作動させる方法がある。
【実施例 7】
実施例 3において、 リツチ運転中に運転者がィグニッシヨンスィッチ を O F Fにした後の制御例を第 1 5図に示す。
本例では、 リッチ運転中に、 イダニッシヨンスィッチが O F Fにされ た場合でも、 プリ触媒の N O xセンサによる N O X濃度計測値が所定濃 度（例えば、 1 0 ppm)以下にならないかぎり排ガスパ一ジが継続される。 【実施例 8】
アイ ドルス トップにて排ガスパージに外気を利用する場合、 外気温度 と排ガスパージ時の搬出空気量に応じてリ一ン N O X触媒温度が低下す る。 ここで、 排ガスパージ時のリーン N〇 x触媒の温度低下は以下のよ うに見積もることができる。
排ガスパージ時に搬送する総空気量が有する総熱量 （Q g ) は搬送総 空気量 （F ) と外気温度と空気の比熱から得られる。 この搬送空気量の 総熱量 （Q g) が排ガスパージ前にリーン NO x触媒が有している熱量 (Q c ) に対して小さい場合 （Q c >Q g)、 搬送空気が触媒と接すると 触媒の有する熱量は搬送空気に徐々に奪われ、 リーン NO X触媒温度は 排ガスパージ処理によつて低下する。
従って、 外気温度が低くなる、 または搬送空気量が多くなるとリーン N〇 X触媒の温度低下が進む。
外気温度を一定としたときの搬送空気量に対する触媒温度の低下はお およそ第 1 6図のようになる。 例えば、 搬送空気総量が F 1 と F 2 (> F 1 ) の場合、 F 2では各外気温度での触媒温度の低下は F 1の場合よ りも大きくなる。 従って、 排ガスパージを実行した場合、 搬送空気総量 に応じて、 リーン NO X触媒の温度はエンジン再始動時に触媒活性が発 現する温度 （例えば、 1 0 0 °C) よりも低くなる可能性もある。
以上のことから、 排ガスパージ終了時の触媒温度が触媒活性を発現す る所定温度より低くなる,ことを防止することが好適である。 具体例とし て以下がある。
第 1 7図に排ガス浄化装置例を示す。 リーン NO x触媒のところ又は その上流に排ガス温度センサ 2 1 , 空気導入用ポンプ 1 8の上流に外気 温度センサ 2 2、 及びリーン NO X触媒 1 0の上流に酸素濃度センサ 2 3を備える。また、空気導入用ポンプは外気加熱装置 2 4つきである。 外気加熱装置つき空気導入用ポンプ 2 4は E C Uからの情報に基づき、 外気を所定の温度まで加熱することができる。
制御フローを第 1 8図に示す。
E CUがエンジン停止を予測すると （ 2 0 0 1 )、 排ガスパージ制御を 実行する直前の排ガス温度 （T c ) が排ガス温度センサ 2 1にて計測さ れ、 排ガスパージに用いる空気の温度 （T o) が外気温度センサ 2 2に て計測され、 さらに排ガス流路に残留している酸素濃度 （M02 ) が酸 素濃度センサ 2 3にて計測され、 それぞれの情報が E CUに伝達される ( 2 0 0 2 )。 次に、 E CUにて排ガス流路に残留する酸素濃度を所定濃 度以上 （例えば 2 0 %) にするのに必要な空気総量 （F) が推算される ( 2 0 0 3 )。 推算方法として、 E CUに排ガス流路の内容積と残留酸素 濃度から酸素濃度を所定濃度 （例えば 2 0 %) にするのに必要な空気総 量を求める理論式を備えても良いし、 第 1 9図のようなマップを予め備 えておいても良い。 第 1 9図のマップでは、 排ガス流路に残留している 酸素濃度が MO 2の場合、 酸素濃度を所定濃度 （ 2 0 %) とするのに必 要な空気総量は F aと判断される。
続いて、 E C Uは空気総量 （F a) をリーン NO X触媒に流通させた 後の該触媒の温度 （T d) を推算する （ 2 0 0 4)。 推算のために E CU は、 第 1 6図に示した空気量と外気温度に応じたリーン NO x触媒温度 のマップを備えても良いし、 または空気量と外気温度に応じてリーン NO X触媒温度を推算する推算式を備えても良い。
そして、 E C Uが該推算値（T d)が予め決められた所定の温度 （例え ば 1 0 0 °C)より高いと判断すると、リツチ運転制御を実行し（2006)、 外気をそのまま用いて排ガスパージ制御を実行する （ 2 0 0 7 )。 一方、 T dが所定温度以下となる場合には、リ ツチ運転制御の実行（ 2 0 0 8 )、 外気加熱制御の実行（ 2 0 0 9 )、 最後に加熱された外気を用いて排ガス パージ制御を実行する （ 2 0 1 0)。
外部加熱装置の制御フロ一例を第 2 0図に示す。
E CUは排ガスパージ完了時のリーン NO X触媒温度の推算値（T d) と排ガスパージに必要な総空気量の推算値 （F a) から、 外気加熱装置 のヒータ温度 （HT), 外気搬送速度 （F T), 排ガスパージ時間 （ t ) を推算し （ 2 0 0 1 0 1 )、 それぞれの最適値 （HTm， F Tm, t m) となるように制御を実行する （ 2 0 0 1 0 2 )。 制御開始時間 （ t s ) を 0 とし、 制御開始後の時間 （ t s ) を E C U内に備えられたタイマーに てカウントし、 t sが t mを超えたとき （ 2 0 0 1 0 4)、 E C Uは排ガ スパージ制御を終了したと判断する （ 2 0 0 1 0 5 )。
なお、 E C Uによる最適値 （HTm, F Tm, t m) の推算方法の例 を以下に示す。
第 2 1図に外気搬送速度（F T)と外気を所定温度（例えば 1 0 0 °C)に するのに必要な外気加熱装置のヒー夕温度（HT) のマップ例を示す。排 ガスパージ完了時のリーン N 0 X触媒温度 （T d l及び T d 2 ; T d l < T d 2く 1 0 0 °C ) に応じてグラフは異なる。 排ガスパ一ジ完了時の リーン N O X触媒温度が T d 1になると推定された場合の制御方法につ いて以下に記載する。
外気搬送速度が速くなると単位時間当たりの搬送空気量が増加するた め、外気を暖めるために必要な単位時間当たりのエネルギーも多くなり、 外部加熱装置のヒータ瘟度は高くなる。 従って、 外気搬送速度が速い F T 1の場合は H T 1のヒータ温度が必要となるが、 F T 1より遅い F Tmの場合は HT 1より低いヒ一タ温度 HTmとなる。 また、 単位時 間当たりの外気搬送量 （外気搬送速度） が多いと、 所定の総空気量を搬 送する時間は短くて済むため、 排ガスパージ時間 （ t ) は短縮される。
しかしながら、 外気搬送速度が速くなり、 外部加熱装置のヒータ温度 を高くする必要が生じると、 ヒータの放熱による熱ロスも大きくなる可 能性がある。 また、 外部加熱ヒータと空気導入用ポンプ制御に投入され る排ガスパージ制御に必要な総エネルギー （E) が高くなる。
一方で、 外気搬送速度を遅く しすぎると、 外部加熱装置のヒータ温度 は下がるが、 排ガスパージ時間が長くなる。 結果、 外部加熱ヒータで消 費される短時間当たりのエネルギーは減少するが、 空気導入用ポンプの 作動時間が長くなるなどの原因から、 排ガスパージ制御に必要な総エネ ルギ一 （E) は極小値より高くなる可能性がある。
従って、 排ガスパージ時間 （ t ) に対する排ガスパージ制御に必要な 総エネルギー（E)は極小値を持つ関数になると考えられる（第 2 2図）。 この極小値 （Em) となるときの排ガスパージ時間 （ t m)、 及び t mと なる外気搬送速度 （FTm) と外気加熱装置 ヒ一タ温度 （HTm) が 制御値となる。
上記制御装置により、 排ガスパージ時の触媒温度の大きな低下を防止 し、 エンジン再始動時にも高い触媒活性を維持することができる。
【実施例 9】
アイ ドルストップ後にエンジンが再始動するまでの時間を予測する装 置を備えた実施例を示す。
第 2 3図に制御装置を示す。 排ガス流路に残留している NO X濃度， リーン NO X触媒温度及び外気温度から排ガスパージに必要な最適時間 を排ガスパージ時間制御手段にて推算する。
この最適時間がエンジンを再始動するまでの予測時間より短い場合は、 該最適時間を排ガスパージ時間とする。 また、 該最適時間がエンジンを 再始動するまでの予測時間より長い場合は、 該エンジンを再始動するま での予測時間を排ガスパ一ジ時間とする。
リーン N 0 X触媒の後流に N O X， HC, COおよび〇2 の少なく と も一種の濃度を計測する排ガスセンサを設けておき、 排ガスパージ処理 中の排ガス濃度を計測する。 例えば、 排ガスセンサにて NO X濃度を計 測する場合、 リーン NOx触媒の後流の NOx濃度が 1 Oppm となった 時点で排ガスパージは完了したと E C Uは判断する。 なお、 所定の排ガ スパージ時間に満たなくとも、 リーン N O X触媒の後流の排ガスセンサ にて所定の濃度に達したと E C Uが判断した場合には排ガス処理を終了 する。 また、 所定の排ガスパージ時間となっても、 リーン N O X触媒の 後流の排ガスセンサにて所定の濃度に達していないと E C Uが判断した 場合には排ガス処理を継続する。
アイ ドルス トップしてからエンジンが再始動するまでの時間 （以下、 予測時間）.を予測する方法としては、 例えば以下の方法がある。
①アイ ドルストップとエンジン再始動が所定回続いた場合 （例えば 3 回）、 過去所定回の平均値を該予測時間とする。
②または、 過去の全ての回数を統計処理して該予測時間とする。
③カーナビゲーションなど走行している場所の地図情報が判断できる 装置を搭載している場合、 地図情報から信号のある場所を E C Uが 認識し、 信号待ち時間を該予測時間とする。
④道路交通情報通信システムなど高度情報通信端末を通じて、 走行地 点での渋滞時の停止時間や信号機の停止信号時間など該予測時間 に関する情報または該予測時間を E C Uが受け取る。 該高度情報通 信端末からのデータを基に該予測時間を E C Uにて予測する。 産業上の利用可能性
本発明により、 リーンバーン車において、 アイ ドルス トップ時の排気 エミッション低減から、 エンジン停止前に一時的にス トイキ又はリッチ 運転に切り替えた場合に、 再起動時の排ガス浄化性能が低下するという 問題が解決された。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . リーン空燃比での運転が行われる内燃機関の排ガス流路にリーン運 転中の排出 N O Xを捕捉するリーン N O X触媒を備えた排ガス浄化装置 において、 内燃機関の運転を停止する前にリツチまたはス トイキ運転に 切り替えて前記触媒に捕捉された N O Xを浄化し、 続いて内燃機関への 燃料供給をカツ トしてエンジンシリンダー及び排気流路に残存している 燃料及びガスの濃度を低下させる排ガスパージを行う排気浄化制御装置 を備えたことを特徴とする内燃機関の排ガス浄化装置。
2 . 請求項 1 において、前記排気浄化制御装置は、 トランスミッショ ン， 車速， エンジン回転数及びブレーキペダルからの信号に基づいてアイ ド ルス トップを予測すると、 リツチまたはス トイキ運転に切り替えること を特徴とする内燃機関の排ガス浄化装置。
3 . 請求項 1 において、 前記排気浄化制御装置は、 エンジンへの燃料供 給を停止後、 吸入空気を排ガス流路へ搬送して排ガスパージを行うこと を特徴とする内燃機関の排ガス浄化装置。
4 . 請求項 1 において、 前記排気浄化制御装置は、 エンジンへの燃料の 供給を停止後、 2次空気を排ガス流路に搬送して排ガスパージを行うこ とを特徴とする内燃機関の排ガス浄化装置。
5 . 請求項 1において、 前記排気浄化制御装置は、 排ガス流路に残存し ている燃料， H C， C O , 水素及び N O x濃度から選ばれる少なくとも 一つの濃度が予め設定された基準値よりも低くなつたときに排ガスパ一 ジが終了したと判断することを特徴とする内燃機関の排ガス浄化装置。
6 . 請求項 1 において、 前記排気浄化制御装置は、 リッチまたはス トイ キ運転を実行中または実行後に強制的に内燃機関が停止された場合でも、 引き続き排ガスパージを行うことを特徴とする内燃機関の排ガス浄化装 置。
7 . リーン空燃比で運転される内燃機関から排出される N O xを、 排ガ ス流路にリーン N 0 X触媒を設けて捕捉し、 リーン運転中に一時的にス トイキ又はリツチ空燃比の運転に切り替えて前記触媒 こ捕捉した N O X を排ガス中に含まれる還元物質により還元して浄化するようにした排ガ ス浄化方法において、 内燃機関を運転停止する前に、 リッチまたはスト ィキ運転に切り替えて前記触媒に捕捉した N O Xを還元し、 続いて内燃 機関への燃料供給をカツ トしてエンジンシリンダ一及び排ガス流路に残 存している燃料及びガスをパージすることを特徴とする内燃機関の排ガ ス浄化方法。
8 . 請求項 7において、 トランスミッショ ン， 車速， エンジン回転数及 びブレーキペダルからの信号に基づいてアイ ドルストップを予測したと きに、 内燃機関を運転停止されると判断し、 リッチまたはス トィキ運転 への切り替え及び排ガスパージを行うことを特徴とする内燃機関の排ガ ス浄化方法。
9 . 請求項 7において、 エンジンシリンダ一及び排ガス流路に残存して いる燃料及びガスのパ一ジは、 エンジンへの燃料の供給停止後、 吸入空 気を排ガス流路へ搬送することによって行うことを特徴とする内燃機関 の排ガス浄化方法。
1 0 . 請求項 7において、 エンジンシリンダー及び排ガス流路に残存し ている燃料及びガスのパージは、 2次空気を排ガス流路に搬送すること により行うことを特徴とする内燃機関の排ガス浄化方法。
1 1 . 請求項 7において、 排ガス流路に残存している燃料， H C， C O , 水素及び N O xから選ばれる少なく とも一つの濃度予め決められた基準 値よりも低くなったときに排ガスパージが終了したと判断することを特 徴とする内燃機関の排ガス浄化方法。
1 2 . 請求項 7において、 リ ッチまたはストィキ運転を実行中または実 行後に強制的に内燃機関が停止された場合でも、 引き続きエンジンシリ ンダー及び排ガス流路に残存している燃料及びガスのパージを継続する ことを特徴とする内燃機関の排ガス浄化方法。
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