JP2005002905A - Exhaust gas purification device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
【課題】燃費の悪化を抑制しつつNOx浄化率を最適化する。
【解決手段】排気通路(18)に配置された吸蔵還元型NOx触媒(19)を備えた内燃機関の排気浄化装置において、NOx触媒の温度を推定または検出するNOx触媒温度検出手段(s1からsn)と、NOx触媒温度検出手段により推定または検出されたNOx触媒の温度に基づいてNOx触媒に吸蔵されうるNOx吸蔵可能量(B)を推定するNOx吸蔵可能量推定手段と、内燃機関の始動後にNOx触媒を目標温度まで昇温する昇温手段と、内燃機関から排出される排出NOx量(A1)を推定または検出する排出NOx量検出手段(71、72)とを具備し、昇温手段の目標温度は、NOx吸蔵可能量(B)と排出NOx量(A1)とが概ね等しくなるように定められるようにした内燃機関の排気浄化装置が提供される。
【選択図】 図4An NOx purification rate is optimized while suppressing deterioration of fuel consumption.
In an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine having an NOx storage reduction catalyst (19) disposed in an exhaust passage (18), NOx catalyst temperature detecting means (s1 to sn) for estimating or detecting the temperature of the NOx catalyst. ), NOx storable amount estimating means for estimating the NOx storable amount (B) that can be stored in the NOx catalyst based on the temperature of the NOx catalyst estimated or detected by the NOx catalyst temperature detecting means, and after starting the internal combustion engine A temperature raising means for raising the temperature of the NOx catalyst to a target temperature; and an exhausted NOx amount detecting means (71, 72) for estimating or detecting the amount of exhausted NOx (A1) discharged from the internal combustion engine. An exhaust purification device for an internal combustion engine is provided in which the target temperature is determined so that the NOx storable amount (B) and the exhausted NOx amount (A1) are substantially equal.
[Selection] Figure 4
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関、特にディーゼル機関の排気浄化装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年の内燃機関の排気通路においては、排ガス内の窒素酸化物(以下、「NOx」と称する)を浄化するための吸蔵還元型NOx触媒(以下、「NOx触媒」と称する。)が設けられている。NOx触媒は、流入する排気ガスの空燃比がリーンのときに排気ガス内のNOxを吸蔵(吸収、吸着でもよい)すると共に流入する排気ガスの空燃比がリッチのときに吸蔵されたNOxを放出して還元する機能を有している。従って、このような内燃機関の運転時にNOx触媒のNOx吸蔵量が所定の値を超えた場合には、リッチ雰囲気を適宜形成することによりNOx触媒内のNOxを放出し、還元している(例えば、特許文献1から特許文献4を参照。)。
【特許文献1】
特開平7−189659号公報
【特許文献2】
特開平11−343833号公報
【特許文献3】
特開2002−195080号公報
【特許文献4】
特開2001−152835号公報
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
このような内燃機関においては、通常運転時だけではなく、冷間始動の際、特に冷間始動直後からNOx触媒内のNOxを放出可能になるまでの間においてもNOxが発生している。従って、この間に発生したNOxもNOx触媒に吸蔵させることが望まれるが、冷間始動直の際にはNOx触媒の温度が低いのでNOxを十分に吸蔵することができず、結果的にNOx浄化率が低下する。一方、NOx触媒を昇温させるために例えばメイン噴射の後に燃料を噴射するポスト噴射、アイドル回転数のアップまたはメイン噴射時期を遅角側にずらすことなどを行っている。しかしながら、いずれの方式によりNOx触媒を昇温する場合であっても、NOxを吸蔵するのに必要な温度よりも高温までNOx触媒を昇温する際には燃料が過剰に消費されることとなるので、燃費が悪化する。
【0004】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、燃費の悪化を抑制しつつNOx浄化率を最適化するようにした内燃機関の排気浄化装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するために1番目に記載の発明によれば、排気通路に配置される吸蔵還元型NOx触媒を備えた内燃機関の排気浄化装置において、前記NOx触媒の温度を推定または検出するNOx触媒温度検出手段と、該NOx触媒温度検出手段により推定または検出された前記NOx触媒の温度に基づいて前記NOx触媒に吸蔵されうるNOx吸蔵可能量を推定するNOx吸蔵可能量推定手段と、前記内燃機関の始動後に前記NOx触媒を目標温度まで昇温する昇温手段と、前記内燃機関から排出される排出NOx量を推定または検出する排出NOx量検出手段とを具備し、前記昇温手段の前記目標温度は、前記NOx吸蔵可能量と前記排出NOx量とが概ね等しくなるように定められるようにした内燃機関の排気浄化装置が提供される。
【0006】
すなわち1番目の発明によって、NOx触媒が吸蔵可能な量だけNOxを吸蔵するようにNOx触媒の目標温度が設定されるので、燃費の悪化を抑制しつつNOx浄化率を最適化することができるようになる。なお、この場合の排出NOx量は単位時間当たりに内燃機関から排出されるNOx量を意味している。
【0007】
2番目の発明によれば、排気通路に配置される吸蔵還元型NOx触媒を備えた内燃機関の排気浄化装置において、前記NOx触媒の温度を推定または検出するNOx触媒温度検出手段と、該NOx触媒温度検出手段により推定または検出された前記NOx触媒の温度に基づいて前記NOx触媒に吸蔵されうるNOx吸蔵可能量を推定するNOx吸蔵可能量推定手段と、前記内燃機関の始動後に前記NOx触媒を目標温度まで昇温する昇温手段と、前記内燃機関から排出される排出NOx量を推定または検出する排出NOx量検出手段と、前記NOx吸蔵可能量の目標値である目標NOx吸蔵可能量を前記排出NOx量を用いて算出する目標NOx吸蔵可能量算出手段とを具備し、前記昇温手段の前記目標温度は、前記NOx吸蔵可能量と前記目標NOx吸蔵可能量とが概ね等しくなるように定められるようにした内燃機関の排気浄化装置が提供される。
【0008】
すなわち2番目の発明によって、目標NOx吸蔵可能量を排出NOx量を用いて算出することにより、燃費の悪化を抑制しつつNOx浄化率をさらに最適に制御することができる。目標NOx吸蔵可能量は、排出NOx量に基づくマップあるいは排出NOx量に所定の係数を乗じることにより算出される。
【0009】
3番目の発明によれば、1番目または2番目の発明において、さらに、前記NOx触媒の空間速度を推定または検出する空間速度検出手段を具備し、該空間速度検出手段により検出される空間速度が大きいほど、前記目標温度を高くするようにした。
すなわち3番目の発明によって、空間速度が大きい場合には排ガスがNOx触媒を通過する時間が短くなるが、このような場合であっても目標温度を高く設定することによりNOxがNOx触媒内に吸蔵されるようにする。昇温手段は、例えばNOx触媒に燃料を添加するようになっているタイプでもよい。
【0010】
4番目の発明によれば、2番目から3番目のいずれかの発明において、前記昇温手段は前記内燃機関の燃料を使用するようになっており、前記目標NOx吸蔵可能量は前記燃料の消費量が小さくなるように調節可能であるようにした。
すなわち4番目の発明によって、目標NOx吸蔵可能量を調節することにより燃料消費量を抑えることができる。
【0011】
5番目の発明によれば、1番目から4番目のいずれかの発明において、前記NOx触媒温度検出手段は、排ガス流れ方向に少なくとも二つに分割された前記NOx触媒の領域のそれぞれにおける温度を推定するようになっており、前記NOx吸蔵可能量算出手段は、前記少なくとも二つの領域のそれぞれにおける吸蔵可能なNOx量から前記NOx吸蔵可能量を算出するようにした。
すなわち5番目の発明によって、排ガス流れ方向に分割した少なくとも二つのNOx触媒の領域のそれぞれの温度からNOx触媒全体のNOx吸蔵可能量を算出することにより、NOx吸蔵可能量を正確に求めることができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の図面において同一の部材には同一の参照符号が付けられている。理解を容易にするために、これら図面は縮尺を適宜変更している。
図1は本発明を適用する4ストローク圧縮着火式内燃機関を示している。
図1を参照すると、1は機関本体、2はシリンダブロック、3はシリンダヘッド、4はピストン、5は燃焼室、6は電気制御式燃料噴射弁、7は吸気弁、8は吸気ポート、9は排気弁、10は排気ポートを夫々示す。吸気ポート8は対応する吸気枝管11を介してサージタンク12に連結され、サージタンク12は吸気ダクト13を介してエアクリーナ14に連結されている。吸気ダクト13内にはステップモータ15により駆動されるスロットル弁16が配置される。一方、排気ポート10は排気マニホルド17および排気管18を介して触媒19を内蔵した触媒コンバータ20に連結される。排気管18内には空燃比センサ21が配置される。
【0013】
また、各燃料噴射弁6は燃料供給管25を介して燃料リザーバ、いわゆるコモンレール26に連結される。このコモンレール26内へは電気制御式の吐出量可変な燃料ポンプ27から燃料が供給され、コモンレール26内に供給された燃料は各燃料供給管25を介して燃料噴射弁6に供給される。コモンレール26にはコモンレール26内の燃料圧を検出するための燃料圧センサ28が取付けられ、燃料圧センサ28の出力信号に基づいてコモンレール26内の燃料圧が目標燃料圧となるように燃料ポンプ27の吐出量が制御される。
【0014】
電子制御ユニット30はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス31によって互いに接続されたROM(リードオンリメモリ)32、RAM(ランダムアクセスメモリ)33、CPU(マイクロプロセッサ)34、入力ポート35および出力ポート36を具備する。空燃比センサ21の出力信号は対応するAD変換器37を介して入力ポート35に入力され、燃料圧センサ28の出力信号も対応するAD変換器37を介して入力ポート35に入力される。機関本体1には機関冷却水温を検出するための温度センサ29が取付けられ、この温度センサ29の出力信号は対応するAD変換器37を介して入力ポート35に入力される。また、少なくとも一つの吸気枝管11内には吸入空気の温度を検出するための温度センサ44が取付けられ、この温度センサ44の出力信号は対応するAD変換器37を介して入力ポート35に入力される。
【0015】
図2は、本発明を適用する内燃機関の触媒コンバータ付近を拡大して示す部分拡大図である。本発明においては図2に示されるように触媒コンバータ20内に配置される触媒19がc1からcnまでのn個の領域(「n」は自然数)に仮想的に分割された状態である場合を想定している。図2においては触媒19は排気管18内の排ガス流れ方向に延びる略円筒形状であり、領域c1から領域cnは略円筒形状である触媒19の長手方向軸線に対して垂直な平面で区切られている。さらに図2から分かるように、複数の温度センサs1からsnが触媒19の各領域c1から領域cnに対応した触媒コンバータ20の位置に設けられている。これら複数の温度センサs1からsnの出力信号は対応するAD変換器37を解して入力ポート35に入力される。
【0016】
また、図2に示されるように触媒19上流の排気管18内には触媒19に流入する排気ガスの流量を検出するための流量計61が配置され、触媒19下流の排気通路内には触媒19から流出した排気ガスの流量を検出するための流量計62が配置される。これら流量計61、62の出力信号も対応するAD変換器37を介して入力ポート35に入力される。また、図2には示さないものの、触媒19上流の排気管18内には触媒19に流入する排気ガス内のNOx量を測定するNOxセンサ71が配置され、触媒19下流の排気通路内には触媒19から流出した排気ガス内のNOx量を検出するためのNOxセンサ72が配置するようにしてもよい。これら図示しないNOxセンサ71、72の出力信号も対応するAD変換器37を介して入力ポート35に入力される。また、図2に示されるように、触媒19上流の排気管18内には触媒19に流入する排気ガスの温度を検出するための温度センサ45が配置され、触媒19下流の排気通路内には触媒19から流出した排気ガスの温度を検出するための温度センサ46が配置されるようにしてもよい。これら温度センサ45、46の出力信号も対応するAD変換器37を介して入力ポート35に入力される。
【0017】
再び図1を参照すると、アクセルペダル40にはアクセルペダル40の踏込み量Lに比例した出力電圧を発生する負荷センサ41が接続され、負荷センサ41の出力電圧は対応するAD変換器37を介して入力ポート35に入力される。また、入力ポート35にはクランクシャフトが例えば30°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ42が接続される。更に入力ポート35には車速を表わす車速センサ43の出力パルスが入力される。一方、出力ポート36は対応する駆動回路38を介して燃料噴射弁6、電気モータ15、燃料ポンプ27、温度センサs1からsn、温度センサ45、46、流量計61、62およびNOxセンサ71、72に接続される。
【0018】
触媒19としては例えば吸蔵還元型NOx触媒を用いることができる。NOx触媒は燃焼室5内における平均空燃比がリーンのときにNOxを吸収し、燃焼室5内における平均空燃比がリッチになるとNOxを放出する機能を有する。このNOx触媒は例えばアルミナを担体とし、この担体上に例えばカリウムK、ナトリウムNa、リチウムLi、セシウムCsのようなアルカリ金属、バリウムBa、カルシウムCaのようなアルカリ土類、ランタンLa、イットリウムYのような希土類から選ばれた少くとも一つと、白金Ptのような貴金属とが担持されている。または、触媒コンバータ20自体が、排気微粒子を捕捉するフィルタにNOx吸蔵剤を担持したものでもよい。
【0019】
図3(a)はこのような内燃機関を冷間始動する際における触媒床温度と時間との関係を示す図である。図3(a)における横軸は冷間始動後の時間、縦軸はNOx触媒の温度を示している。図3(a)における領域Iは内燃機関が冷間始動している冷間始動領域を示しており、領域IIは冷間始動終了後の通常運転領域を示している。図3(a)においては、触媒19が三つの領域c1からc3に区切られている場合(n=3)を想定している。従って、図3(a)においては排気管18の排ガスの流れに対して上流側に位置する触媒19の領域c1の温度は温度センサs1により測定されており、中間に位置する領域c2の温度は温度センサs2により測定されており、下流側に位置する領域c3の温度は温度センサs3により測定されることとなる。各温度センサs1からs3により測定された触媒19の温度を図3(a)においてそれぞれ曲線L1からL3により示す。図3(a)の冷間始動領域Iに示されるように、L1からL3で示される触媒床温度は冷間始動直後は比較的低いが、時間と共に上昇し、図3(a)において一点鎖線で示される触媒19の活性温度を超えるようになる。次いで、内燃機関が通常運転領域IIに移行すると、触媒19の温度はほぼ一定に維持される。
【0020】
図3(a)の曲線L1からL3より分かるように通常運転領域IIにおいては触媒19の各領域c1からc3の温度は概ね等しくなっている。しかしながら、冷間始動領域Iにおいては上流側に在る触媒19の領域c1は比較的迅速に昇温する(図3(a)の「L1」を参照されたい)のに対し、下流側に在る触媒19の領域c3は比較的低速で昇温している(図3(a)の「L3」を参照されたい)。そして、中間位置の触媒19の領域c2の温度はL1とL3との間に存在している。すなわち触媒19の上流側と下流側とでは触媒19の温度は異なっている。
【0021】
図3(b)はこのような内燃機関の冷間始動時における触媒の上流端からの距離と触媒床温度との関係を示す図である。図3(b)においては縦軸は触媒床温度を示しており、横軸は排ガス流れに対して上流側に位置する触媒19の端部19a(図2を参照されたい)からの触媒19の距離を示している。図3(b)から分かるように、冷間始動時においては触媒19の上流端19aの温度は一点鎖線で示される触媒19の活性温度よりも高いものの、触媒19の下流端19b(図2を参照されたい)付近においては活性温度よりも低くなる。このように、冷間始動領域Iにおける或る時間における触媒19の温度はL1からL3に示すように比較的広範囲にわたって分布している。
【0022】
図4(a)は本発明の第一の実施形態に基づく内燃機関の排気浄化装置の動作を示すプログラムのフローチャートである。図4(a)に示されるプログラム100は電子制御ユニット30内において行われる。図4(a)に示されるプログラム100においては内燃機関が始動した後であって触媒19を昇温するための昇温作用、例えばポスト噴射、アイドル回転数アップまたはメイン噴射時期を遅角側にずらすことなどを行っていることが前提となっている。また昇温作用時に例えばNOx触媒に燃料を添加するようになっている場合も本発明の昇温作用に含まれる。プログラム100のステップ101においては排気管18に設けられた触媒コンバータ20内の触媒19の温度を温度センサs1からsnにより検出する。図2を参照して前述したように触媒19をn個の領域c1から領域cnに分割したものと考えているので、これら領域c1から領域cnに対応した温度センサs1からsnによって領域c1から領域cnの温度をそれぞれ検出する。次いで、ステップ102に進んで、触媒19がNOxを吸蔵できるNOxの吸蔵可能量Bをステップ101で検出した触媒19の温度、すなわち領域c1から領域cnの各温度に基づいて後述するように算出する。
【0023】
図5(a)は或る温度において触媒に吸蔵されるNOx量と時間との関係を示す図であり、図5(b)はNOx吸蔵量と温度との関係を示す図であり、さらに図5(c)はNOx吸蔵可能量のマップを示す図である。これら図面を参照しつつ、ステップ102におけるNOxの吸蔵可能量Bの算出について説明する。図5(a)においては、触媒コンバータ20内に設けられる触媒19と同一形状で同一種類の触媒を或る温度条件下に配置する。次いでリッチ雰囲気を形成することで触媒内のNOxを放出し、還元する。次いでこの触媒にNOxを一定量で所定時間だけ供給する。触媒に供給したNOx量と触媒を通過した排出NOx量とを流量計などで測定し、図5(a)に示されるような時間とNOx量との関係を求める。供給されたNOxの一部は触媒内で吸蔵されるので図5(a)に示されるように排出NOx量は供給NOx量よりも小さくなっている。また、吸蔵されるNOx量は時間の経過と共に減少するので、排出NOx量は次第に大きくなる。図5(a)においては供給NOx量と排出NOx量との間の領域IIIの面積が前述した所定時間における触媒のNOx吸蔵量に相当する。
【0024】
温度条件の異なる同様な試験を複数回にわたって行うことにより、複数の異なる温度におけるNOx吸蔵量を求める。次いで、これらNOx吸蔵量を温度に対してプロットし、図5(b)に示されるようなNOx吸蔵量と温度との関係を予め求める。さらに、NOxを供給する時間を変更して同様な試験を複数回にわたって行うことにより、図5(c)に示されるように触媒温度と時間との関数としたNOxの吸蔵可能量B’をマップの形で予めROM32内に記憶する。
【0025】
電子制御ユニット30内において、前述した温度センサs1からsnにより検出された領域c1から領域cnにおける温度に対応したNOx吸蔵可能量を図5(c)に示されるようなマップから求める。次いで各領域c1からcnにおけるNOx吸蔵可能量B’を合計した値を「n」で除する。これにより触媒19全体におけるNOx吸蔵可能量Bを算出することができる。このように本発明においてはn箇所における触媒19の温度に基づいて触媒19全体のNOx吸蔵可能量Bを求めているので精密なNOx吸蔵可能量を算出することが可能となる。なお、「n=1」である場合には図2に示される温度センサ45、46により検出された温度から所定の式を用いて触媒19の温度を算出し、次いで図5(c)に示されるようなマップからNOx吸蔵可能量Bを求めるようにしてもよい。
【0026】
次いでステップ103において排出NOx量A1を決定する。ここで、排出NOx量は単位時間当たりに内燃機関から排出されるNOx量を意味する。図6は排出NOx量A1のマップを示す図である。図6に示されるように、排出NOx量A1は負荷Lと機関回転数Nとの関数としてマップの形でROM32内に予め記憶されている。このようなマップは内燃機関の種類、例えば排気ガスを機関吸気通路内に再循環させるようにしたEGRエンジンおよび通常のエンジン等に応じて複数の種類がROM32内に記憶されている。このようにマップによって排出NOx量を求める代わりに、排出NOx量A1を前述したNOxセンサ71、72から直接的に求めるようにしてもよい。ステップ103においては、このようなマップまたはNOxセンサに基づいて排出NOx量A1を電子制御ユニット30にて決定する。
【0027】
次いでステップ104に進み、排出NOx量A1がNOx吸蔵可能量Bより大きいか否かが判断される。ここで、時間とNOx量との関係を示す図である図7を参照する。図7においては縦軸はNOx量を示しており、横軸は時間を示している。また、図7に示されるように排出NOx量A1は点線で示されており、後述する目標吸蔵可能量A2は太い実線で示されている。さらに図7においては排出NOx量A1および目標吸蔵可能量A2よりも大きい場合のNOx吸蔵可能量を実線B1で示すと共に、排出NOx量A1および目標吸蔵可能量A2よりも小さい場合のNOx吸蔵可能量を実線B2で示している。
【0028】
ステップ104において排出NOx量A1がNOx吸蔵可能量Bよりも大きいと判断された場合(図7における実線A1と実線B2とを比較した場合に相当する)にはステップ105に進む。排出NOx量A1がNOx吸蔵可能量Bよりも大きい場合には、触媒19のNOx吸蔵可能量をさらに上昇させるためにステップ105において昇温作用、例えばポスト噴射、アイドル回転数アップまたはメイン噴射時期を遅角側にずらすことなどを促進するようにする。このような昇温作用は排出NOx量A1とNOx吸蔵可能量Bとの差である「A1−B」および触媒19内の空間速度SV等に基づいて行われる。ここで空間速度SVは単位時間当たりに触媒19内を通過する排出ガス量を触媒19の体積で除したものであり、前述した流量計61、62(図2を参照されたい)を用いて電子制御ユニット30内で算出する。図4(b)は昇温作用の促進または抑制時に決定される目標温度のマップを示す図である。図4(b)に示されるように、第一の実施形態における目標温度T1が、排出NOx量A1とNOx吸蔵可能量Bとの差であるA1−Bおよび空間速度SVの関数としてマップの形で予めROM32内に記憶されている。さらに他のパラメータ、例えば負荷Lおよび機関回転数Nが異なる場合におけるA1−Bと空間速度SVとの同様なマップもROM32内に記憶されている。空間速度が大きい場合には、排ガスがNOx触媒を通過する時間が短くなり、NOxとNOx触媒の貴金属および吸蔵剤との反応機会が減少するため、NOxの吸蔵が良好に行われなくなる可能性があるが、図4(b)に示されるようなマップにおいては空間速度が比較的小さい場合でもNOxが吸蔵されるようにするために目標温度が比較的高く設定されている。電子制御ユニット30内においてこのようなマップから新たな目標温度T1を定め、この目標温度T1になるように昇温作用を促進する。次いでステップ101まで戻り、図示されるステップを繰り返す。
【0029】
一方、ステップ104において排出NOx量A1がNOx吸蔵可能量Bより大きくないと判断された場合にはステップ106に進む。ステップ106においては排出NOx量A1がNOx吸蔵可能量Bよりも小さいか否かが判断される。ステップ106において排出NOx量A1がNOx吸蔵可能量Bよりも小さいと判断された場合(図7における実線A1と実線B1とを比較した場合に相当する)にはステップ107に進む。排出NOx量A1がNOx吸蔵可能量Bよりも小さい場合には、触媒19のNOx吸蔵可能量を低下させるためにステップ107において昇温作用、例えばポスト噴射、アイドル回転数アップまたはメイン噴射時期を遅角側にずらすことなどを抑制するようにする。前述した場合と同様に、図4(b)に示すようなマップからA1−Bおよび空間速度SV等に基づいて目標温度T1を定め、この目標温度T1になるように昇温作用を抑制する。次いでステップ101まで戻り、図示されるステップを繰り返す。
【0030】
このように本発明の第一の実施形態によれば、触媒19の実際の温度に基づいて吸蔵可能量Bを算出し、この吸蔵可能量Bが別途定めた排出NOx量A1に近づくように目標温度を定めているので、NOx浄化率を最適化することができる。また、これにより、燃料を過剰に噴射することがなくなるので燃費を抑えることも可能となる。
【0031】
図8(a)は本発明の第二の実施形態に基づく内燃機関の排気浄化装置の動作を示すプログラムのフローチャートである。図8(a)に示されるプログラム110は電子制御ユニット30内において行われる。第一の実施形態の場合と同様に図8(a)に示されるプログラム110においては内燃機関が始動した後であって触媒19を昇温するための昇温作用、例えばポスト噴射、アイドル回転数アップまたはメイン噴射時期を遅角側にずらすことなどを行っていることが前提となっている。また昇温作用時に例えばNOx触媒に燃料を添加するようになっている場合も本発明の昇温作用に含まれる。プログラム110のステップ111からステップ113はプログラム100のステップ101からステップ103とそれぞれ同一であるので、ステップ111からステップ113についての説明を省略する。
【0032】
ステップ114においてはステップ113で定めた排出NOx量A1からNOxの目標吸蔵可能量A2を算出する。目標吸蔵可能量A2については、燃費悪化率とNOx浄化率との関係を示す図である図9(a)および燃費悪化率と吸蔵可能量との関係を示す図である図9(b)を参照して説明する。図9(a)においては横軸は燃費悪化率を示しており、縦軸はNOx浄化率を示している。ここで燃費悪化率とは、昇温作用を行う際の燃料消費量と昇温作用を行わない際の燃料消費量との差を、昇温作用を行わない際の燃料消費量で除したものである。図9(a)に示されるように、NOx浄化率を高めるために燃料噴射量が増しているが、これにより燃費悪化率も増すことになるので、NOx浄化率と燃費悪化率とは図9(a)に示されるようなS字曲線を描く。ここで、図9(a)に示される点K1は下に凸な変曲点であり、点K2は上に凸な変曲点である。図9(a)において変曲点K1よりも左方の領域Z1および変曲点K2よりも右方の領域Z3では燃料を増すことにより昇温したとしてもNOx浄化率の変化は比較的少ない。一方、変曲点K1、K2の間に在る領域Z2においては昇温作用に対するNOx浄化率の変化が比較的大きくなっており、特に変曲点K2は燃費悪化率に対するNOx浄化効果が最も大きい点である。
【0033】
次いで図9(b)においては横軸は図9(a)と同様に燃費悪化率を示しており、縦軸はNOxの吸蔵可能量Bを示している。図9(b)から分かるように燃費悪化率と吸蔵可能量Bとは直線Mで示されるような線形関係にあり、種々の条件におけるこのような関係を予め求めておく。また図9(b)においては排出NOx量A1を点線で示している。ここで、図9(a)に示される変曲点K2とこれに対応する燃費悪化率とを通る直線Xを図示されるように引くと、直線Xは図9(b)の直線Mと或る点P2で交差するようになる。図9(a)において変曲点K2は燃費悪化率に対するNOx浄化効果が最も大きい点であることが分かっているので、この点P2に対応する吸蔵可能量をNOxの目標吸蔵可能量A2とすることにより、燃費悪化率に対するNOx浄化率を最も高められることとなる。従って、図9(b)において排出NOx量A1の値と前述したように求めた目標吸蔵可能量A2とは差α2だけ異なっているので、排出NOx量A1が図9(b)に示される目標吸蔵可能量A2に等しくなるように排出NOx量A1を差α2分だけ補正するようにする。図10は目標吸蔵可能量A2のマップを示す図である。前述したように求められる目標吸蔵可能量A2は、図10に示されるように負荷Lおよび機関回転数Nならびに排出NOx量A1の関数としてマップの形で予めROM32内に記憶されている。ステップ114においては、図10に示されるような所定のマップから目標吸蔵可能量A2を求める。このようなマップを使用する代わりに、ステップ114において排出NOx量A1に予め求めた所定の係数を乗じることにより目標吸蔵可能量A2を算出するようにしてもよい。
【0034】
図9(a)および図9(b)においては変曲点K2を通る直線Xに基づいて目標吸蔵可能量A2を定めている。前述したように変曲点K2は燃費悪化率に対するNOx浄化効果が最も大きい点であるが、この変曲点K2においては燃費悪化率が比較的大きくなっている。従って、例えば図9(a)における変曲点K1とこれに対応する燃費悪化率とを通る直線Yが図9(b)の直線Mと交差する点P1と前述した点P2との間に点P0を定め、この点P0に対応するように目標吸蔵可能量A2を定めるようにしてもよい。この場合には目標吸蔵可能量A2は排出NOx量A1よりも差α0分だけ大きくなっている。このような場合には燃費悪化率を比較的低く抑えた状態で、すなわち触媒を昇温するための燃料の消費量が小さくなるように目標吸蔵可能量A2を調節可能に設定できる。従って、本実施形態においては目標吸蔵可能量A2を調節することにより燃料消費量を抑えることが可能となる。なお、図9(b)における差α1は点P1における排出NOx量A1と点P1に対応する目標吸蔵可能量A2との差を示している。
【0035】
このようにステップ114において目標吸蔵可能量A2を算出した後に、ステップ115に進む。ステップ115においては目標吸蔵可能量A2がNOx吸蔵可能量Bより大きいか否かが判断される。ステップ115において目標吸蔵可能量A2がNOx吸蔵可能量Bよりも大きいと判断された場合(図7における実線A2と実線B2とを比較した場合に相当する)にはステップ116に進む。目標吸蔵可能量A2がNOx吸蔵可能量Bよりも大きい場合には、触媒19のNOx吸蔵可能量をさらに上昇させるためにステップ116において昇温作用、例えばポスト噴射、アイドル回転数アップまたはメイン噴射時期を遅角側にずらすことなどを促進するようにする。このような昇温作用は目標吸蔵可能量A2とNOx吸蔵可能量Bとの差である「A2−B」および前述した空間速度SV等に基づいて行う。図8(b)は昇温作用の促進または抑制時に決定される目標温度のマップを示す図である。図8(b)に示されるように、第二の実施形態における目標温度T2が、目標吸蔵可能量A2とNOx吸蔵可能量Bとの差であるA2−Bおよび空間速度SVの関数としてマップの形で予めROM32内に記憶されている。さらに他のパラメータ、例えば負荷Lおよび機関回転数Nが異なる場合におけるA2−Bと空間速度SVとの同様なマップもROM32内に記憶されている。前述した場合と同様に、図8(b)に示されるようなマップにおいては空間速度が比較的大きい場合でもNOxが吸蔵されるように目標温度が比較的高く設定されている。電子制御ユニット30内において新たな目標温度T2を定め、この目標温度T2になるように昇温作用を促進する。次いでステップ111まで戻り、図示されるステップを繰り返す。
【0036】
一方、前述したステップ115において目標吸蔵可能量A2がNOx吸蔵可能量Bより大きくないと判断された場合にはステップ117に進む。ステップ117においては目標吸蔵可能量A2がNOx吸蔵可能量Bよりも小さいか否かが判断される。ステップ117において目標吸蔵可能量A2がNOx吸蔵可能量Bよりも小さいと判断された場合(図7における実線A2と実線B2とを比較した場合に相当する)にはステップ118に進む。目標吸蔵可能量A2がNOx吸蔵可能量Bよりも小さい場合には、触媒19のNOx吸蔵可能量を低下させるためにステップ118において昇温作用、例えばポスト噴射、アイドル回転数アップまたはメイン噴射時期を遅角側にずらすことなどを抑制するようにする。前述した場合と同様に、図8(b)に示すようなマップからA2−Bおよび空間速度SV等に基づいて目標温度T2を定め、この目標温度T2になるように昇温作用を抑制する。次いでステップ111まで戻り、図示されるステップを繰り返す。
【0037】
このように本発明の第二の実施形態によれば、触媒19の実際の温度に基づいて吸蔵可能量Bを算出し、NOx浄化率をさらに高めるために排出NOx量A1に基づいて目標吸蔵可能量A2をさらに定めている。従って、前述した第一の実施形態の場合よりもNOx浄化率をさらに最適化することができる。また、例えば図9(a)に示される変曲点K1、K2の間の燃費悪化率に対応する目標吸蔵可能量A2を設定することにより、燃料の消費量を抑えるよう調節することが可能となる。
【0038】
前述した実施形態においては単一の触媒コンバータ20が備えられているが、NOx触媒を担持する複数の触媒コンバータが設けられていてもよく、このような場合には各触媒コンバータのNOx触媒に流入する流入NOx量をそれぞれ検出するようにする。すなわち触媒コンバータ20が単一である場合には内燃機関から排出されるNOx量が触媒コンバータ20内のNOx触媒に流入するNOx量にほぼ等しいが、複数の触媒コンバータが設けられている場合には内燃機関から排出される全NOx量が或る触媒コンバータ内のNOx触媒に流入するNOx量に等しいわけではない。従って、当業者であれば、このような場合に各触媒コンバータのNOx触媒に流入する流入NOx量をそれぞれ検出するようにすることは明らかである。
【0039】
【発明の効果】
各発明によれば、NOx浄化率を最適化することができるようになるという共通の効果を奏しうる。
【0040】
さらに、2番目の発明によれば、NOx浄化率をさらに最適に制御することができるという効果を奏しうる。
さらに、3番目の発明によれば、空間速度が大きい場合であっても目標温度を高く設定することによりNOxがNOx触媒内に吸蔵されるようにすることができるという効果を奏しうる。
さらに、4番目の発明によれば、目標NOx吸蔵可能量を調節することにより燃料消費量を抑えることができるという効果を奏しうる。
さらに、5番目の発明によれば、NOx吸蔵可能量を正確に求めることができるという効果を奏しうる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用する4ストローク圧縮着火式内燃機関を示している図である。
【図2】本発明を適用する内燃機関の触媒コンバータ付近を拡大して示す部分拡大図である。
【図3】(a)内燃機関を冷間始動する際における触媒床温度と時間との関係を示す図である。
(b)内燃機関の冷間始動時における触媒の上流端からの距離と触媒床温度との関係を示す図である。
【図4】(a)本発明の第一の実施形態に基づく内燃機関の排気浄化装置の動作を示すフローチャートである。
(b)目標温度のマップを示す図である。
【図5】(a)或る温度において触媒に吸蔵されるNOx量と時間との関係を示す図である。
(b)NOx吸蔵量と温度との関係を示す図である。
(c)NOx吸蔵可能量のマップを示す図である。
【図6】排出NOx量のマップを示す図である。
【図7】内燃機関において時間とNOx量との関係を示す図である。
【図8】(a)本発明の第二の実施形態に基づく内燃機関の排気浄化装置の動作を示すフローチャートである。
(b)目標温度のマップを示す図である。
【図9】(a)燃費悪化率とNOx浄化率との関係を示す図である。
(b)燃費悪化率と吸蔵可能量との関係を示す図である。
【図10】目標吸蔵可能量のマップを示す図である。
【符号の説明】
1…機関本体
6…燃料噴射弁
18…排出管
19…触媒
20…触媒コンバータ
45、46…温度センサ
61、62…流量計
71、72…NOxセンサ
s1〜sn…温度センサ
c1〜cn…触媒の領域
A1…排出NOx量
A2…目標吸蔵可能量
B…NOx吸蔵可能量[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an exhaust emission control device for an internal combustion engine, particularly a diesel engine.
[0002]
[Prior art]
An exhaust passage of an internal combustion engine in recent years is provided with a NOx storage reduction catalyst (hereinafter referred to as “NOx catalyst”) for purifying nitrogen oxide (hereinafter referred to as “NOx”) in exhaust gas. Yes. The NOx catalyst occludes (absorbs or adsorbs) NOx in the exhaust gas when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean, and releases the stored NOx when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is rich And has the function of reducing. Therefore, when the NOx occlusion amount of the NOx catalyst exceeds a predetermined value during operation of such an internal combustion engine, NOx in the NOx catalyst is released and reduced by appropriately forming a rich atmosphere (for example, , See
[Patent Document 1]
JP-A-7-189659
[Patent Document 2]
JP 11-343833 A
[Patent Document 3]
JP 2002-195080 A
[Patent Document 4]
JP 2001-152835 A
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In such an internal combustion engine, NOx is generated not only during normal operation but also during a cold start, particularly immediately after the cold start until the NOx in the NOx catalyst can be released. Therefore, it is desirable to store NOx generated during this time in the NOx catalyst. However, since the temperature of the NOx catalyst is low immediately after the cold start, the NOx cannot be sufficiently stored, resulting in NOx purification. The rate drops. On the other hand, in order to raise the temperature of the NOx catalyst, for example, post injection for injecting fuel after main injection, increase in idle rotation speed, or shifting the main injection timing to the retard side is performed. However, even when the temperature of the NOx catalyst is raised by any method, the fuel is excessively consumed when the temperature of the NOx catalyst is raised to a temperature higher than the temperature necessary for storing NOx. So the fuel consumption gets worse.
[0004]
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide an exhaust purification device for an internal combustion engine that optimizes the NOx purification rate while suppressing deterioration of fuel consumption.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above-described object, according to the first aspect of the invention, in the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine provided with the NOx storage reduction catalyst disposed in the exhaust passage, the temperature of the NOx catalyst is estimated or detected. NOx catalyst temperature detecting means; NOx storable amount estimating means for estimating a NOx storable amount that can be stored in the NOx catalyst based on the temperature of the NOx catalyst estimated or detected by the NOx catalyst temperature detecting means; A temperature raising means for raising the temperature of the NOx catalyst to a target temperature after starting the internal combustion engine; and an exhaust NOx amount detecting means for estimating or detecting an amount of exhausted NOx discharged from the internal combustion engine. An exhaust purification device for an internal combustion engine is provided in which the target temperature is determined so that the NOx storable amount and the exhaust NOx amount are substantially equal. That.
[0006]
That is, according to the first invention, the target temperature of the NOx catalyst is set so as to store NOx by an amount that can be stored by the NOx catalyst, so that the NOx purification rate can be optimized while suppressing the deterioration of fuel consumption. become. Note that the exhausted NOx amount in this case means the NOx amount exhausted from the internal combustion engine per unit time.
[0007]
According to the second aspect of the invention, in the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine provided with the NOx storage reduction catalyst disposed in the exhaust passage, the NOx catalyst temperature detecting means for estimating or detecting the temperature of the NOx catalyst, the NOx catalyst NOx storable amount estimating means for estimating the NOx storable amount that can be stored in the NOx catalyst based on the temperature of the NOx catalyst estimated or detected by the temperature detecting means, and the NOx catalyst as a target after the internal combustion engine is started A temperature raising means for raising the temperature to a temperature, an exhaust NOx amount detecting means for estimating or detecting an exhaust NOx amount exhausted from the internal combustion engine, and a target NOx storable amount that is a target value of the NOx storable amount is exhausted. A target NOx storable amount calculating means for calculating using the NOx amount, wherein the target temperature of the temperature raising means is the NOx storable amount and the Exhaust purification system of target NOx storable amount and is almost equal as determined is as in the internal combustion engine is provided.
[0008]
That is, according to the second invention, by calculating the target NOx storable amount using the exhausted NOx amount, it is possible to further optimally control the NOx purification rate while suppressing deterioration of fuel consumption. The target NOx storable amount is calculated by multiplying a map based on the exhausted NOx amount or the exhausted NOx amount by a predetermined coefficient.
[0009]
According to a third aspect, in the first or second aspect, the apparatus further comprises a space velocity detecting means for estimating or detecting the space velocity of the NOx catalyst, and the space velocity detected by the space velocity detecting means is The larger the value, the higher the target temperature.
That is, according to the third invention, when the space velocity is high, the time for exhaust gas to pass through the NOx catalyst is shortened. Even in such a case, NOx is occluded in the NOx catalyst by setting the target temperature high. To be. The temperature raising means may be, for example, a type in which fuel is added to the NOx catalyst.
[0010]
According to a fourth invention, in any one of the second to third inventions, the temperature raising means uses the fuel of the internal combustion engine, and the target NOx storable amount is the consumption of the fuel. The amount can be adjusted to be small.
That is, according to the fourth aspect of the invention, the fuel consumption can be suppressed by adjusting the target NOx storable amount.
[0011]
According to a fifth invention, in any one of the first to fourth inventions, the NOx catalyst temperature detecting means estimates the temperature in each of the NOx catalyst regions divided into at least two in the exhaust gas flow direction. The NOx storable amount calculating means calculates the NOx storable amount from the storable NOx amount in each of the at least two regions.
That is, according to the fifth aspect of the invention, the NOx storable amount of the entire NOx catalyst is calculated from the temperatures of at least two NOx catalyst regions divided in the exhaust gas flow direction, whereby the NOx storable amount can be accurately obtained. .
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In the following drawings, the same members are denoted by the same reference numerals. In order to facilitate understanding, the scales of these drawings are appropriately changed.
FIG. 1 shows a four-stroke compression ignition type internal combustion engine to which the present invention is applied.
Referring to FIG. 1, 1 is an engine body, 2 is a cylinder block, 3 is a cylinder head, 4 is a piston, 5 is a combustion chamber, 6 is an electrically controlled fuel injection valve, 7 is an intake valve, 8 is an intake port, 9 Is an exhaust valve, and 10 is an exhaust port. The
[0013]
Each
[0014]
The
[0015]
FIG. 2 is an enlarged partial view showing the vicinity of a catalytic converter of an internal combustion engine to which the present invention is applied. In the present invention, as shown in FIG. 2, the
[0016]
As shown in FIG. 2, a
[0017]
Referring again to FIG. 1, a load sensor 41 that generates an output voltage proportional to the depression amount L of the
[0018]
As the
[0019]
FIG. 3A is a diagram showing the relationship between the catalyst bed temperature and time when cold starting such an internal combustion engine. In FIG. 3A, the horizontal axis indicates the time after cold start, and the vertical axis indicates the temperature of the NOx catalyst. Region I in FIG. 3A shows a cold start region where the internal combustion engine is cold started, and region II shows a normal operation region after the cold start is completed. In FIG. 3A, it is assumed that the
[0020]
As can be seen from the curves L1 to L3 in FIG. 3A, in the normal operation region II, the temperatures of the regions c1 to c3 of the
[0021]
FIG. 3B is a graph showing the relationship between the distance from the upstream end of the catalyst and the catalyst bed temperature when the internal combustion engine is cold started. In FIG. 3 (b), the vertical axis represents the catalyst bed temperature, and the horizontal axis represents the
[0022]
FIG. 4A is a program flowchart showing the operation of the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the first embodiment of the present invention. The
[0023]
FIG. 5A is a diagram showing the relationship between the amount of NOx stored in the catalyst at a certain temperature and time, and FIG. 5B is a diagram showing the relationship between the NOx storage amount and temperature. FIG. 5C is a diagram showing a map of the NOx storable amount. The calculation of the NOx storable amount B in
[0024]
The NOx occlusion amount at a plurality of different temperatures is obtained by performing a similar test with different temperature conditions a plurality of times. Next, these NOx occlusion amounts are plotted with respect to temperature, and the relationship between the NOx occlusion amount and temperature as shown in FIG. 5B is obtained in advance. Further, the NOx storage time B ′ as a function of the catalyst temperature and time is mapped as shown in FIG. 5C by changing the time for supplying NOx and performing the same test several times. Is stored in the
[0025]
In the
[0026]
Next, at
[0027]
Next, the routine proceeds to step 104, where it is determined whether or not the exhausted NOx amount A1 is larger than the NOx storable amount B. Here, FIG. 7 which is a figure which shows the relationship between time and the amount of NOx is referred. In FIG. 7, the vertical axis indicates the NOx amount, and the horizontal axis indicates time. Further, as shown in FIG. 7, the exhausted NOx amount A1 is indicated by a dotted line, and a target storable amount A2 described later is indicated by a thick solid line. Further, in FIG. 7, the NOx storable amount when it is larger than the exhausted NOx amount A1 and the target storable amount A2 is indicated by a solid line B1, and the NOx storable amount when it is smaller than the exhausted NOx amount A1 and the target storable amount A2. Is indicated by a solid line B2.
[0028]
If it is determined in
[0029]
On the other hand, if it is determined in
[0030]
As described above, according to the first embodiment of the present invention, the storable amount B is calculated based on the actual temperature of the
[0031]
FIG. 8A is a program flowchart showing the operation of the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the second embodiment of the present invention. A
[0032]
In
[0033]
Next, in FIG. 9B, the horizontal axis indicates the fuel consumption deterioration rate as in FIG. 9A, and the vertical axis indicates the NOx storable amount B. As can be seen from FIG. 9B, the fuel consumption deterioration rate and the storable amount B are in a linear relationship as indicated by a straight line M, and such a relationship under various conditions is obtained in advance. In FIG. 9B, the exhausted NOx amount A1 is indicated by a dotted line. Here, when a straight line X passing through the inflection point K2 shown in FIG. 9A and the fuel consumption deterioration rate corresponding thereto is drawn as shown, the straight line X is the straight line M in FIG. 9B or Intersect at a point P2. In FIG. 9A, since the inflection point K2 is known to have the greatest NOx purification effect on the fuel consumption deterioration rate, the storable amount corresponding to this point P2 is set as the NOx target storable amount A2. As a result, the NOx purification rate relative to the fuel consumption deterioration rate can be most enhanced. Therefore, since the value of the exhausted NOx amount A1 in FIG. 9B and the target storable amount A2 obtained as described above differ by a difference α2, the exhausted NOx amount A1 is the target shown in FIG. 9B. The exhausted NOx amount A1 is corrected by the difference α2 so as to be equal to the storable amount A2. FIG. 10 is a diagram showing a map of the target storable amount A2. The target storable amount A2 obtained as described above is stored in advance in the
[0034]
9A and 9B, the target storable amount A2 is determined based on the straight line X passing through the inflection point K2. As described above, the inflection point K2 has the largest NOx purification effect on the fuel consumption deterioration rate. At the inflection point K2, the fuel consumption deterioration rate is relatively large. Accordingly, for example, a point between the point P1 where the straight line Y passing through the inflection point K1 in FIG. 9A and the corresponding fuel consumption deterioration rate intersects the straight line M in FIG. P0 may be determined, and the target storable amount A2 may be determined so as to correspond to this point P0. In this case, the target storable amount A2 is larger than the exhausted NOx amount A1 by the difference α0. In such a case, the target storable amount A2 can be set to be adjustable while the fuel consumption deterioration rate is kept relatively low, that is, so that the amount of fuel consumed to raise the temperature of the catalyst is reduced. Therefore, in the present embodiment, the fuel consumption can be suppressed by adjusting the target storable amount A2. Note that the difference α1 in FIG. 9B indicates the difference between the exhausted NOx amount A1 at the point P1 and the target storable amount A2 corresponding to the point P1.
[0035]
After calculating the target storable amount A2 in
[0036]
On the other hand, if it is determined in
[0037]
Thus, according to the second embodiment of the present invention, the storable amount B is calculated based on the actual temperature of the
[0038]
In the above-described embodiment, the single
[0039]
【The invention's effect】
According to each invention, it is possible to achieve a common effect that the NOx purification rate can be optimized.
[0040]
Furthermore, according to the second aspect, it is possible to achieve an effect that the NOx purification rate can be more optimally controlled.
Furthermore, according to the third aspect of the invention, even if the space velocity is large, it is possible to obtain an effect that NOx can be occluded in the NOx catalyst by setting the target temperature high.
Furthermore, according to the fourth aspect of the invention, it is possible to achieve an effect that the fuel consumption can be suppressed by adjusting the target NOx storable amount.
Furthermore, according to the fifth aspect, it is possible to obtain an effect that the NOx storable amount can be accurately obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a four-stroke compression ignition type internal combustion engine to which the present invention is applied.
FIG. 2 is an enlarged partial view showing the vicinity of a catalytic converter of an internal combustion engine to which the present invention is applied.
FIG. 3A is a diagram showing the relationship between the catalyst bed temperature and time when the internal combustion engine is cold started.
(B) It is a figure which shows the relationship between the distance from the upstream end of a catalyst at the time of the cold start of an internal combustion engine, and a catalyst bed temperature.
FIG. 4 (a) is a flowchart showing the operation of the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the first embodiment of the present invention.
(B) It is a figure which shows the map of target temperature.
FIG. 5A is a diagram showing the relationship between the amount of NOx stored in a catalyst at a certain temperature and time.
(B) It is a figure which shows the relationship between NOx occlusion amount and temperature.
(C) It is a figure which shows the map of NOx occlusion possible amount.
FIG. 6 is a view showing a map of exhaust NOx amount.
FIG. 7 is a diagram showing the relationship between time and NOx amount in an internal combustion engine.
FIG. 8A is a flowchart showing the operation of the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the second embodiment of the present invention.
(B) It is a figure which shows the map of target temperature.
FIG. 9A is a diagram showing a relationship between a fuel consumption deterioration rate and a NOx purification rate.
(B) It is a figure which shows the relationship between a fuel consumption deterioration rate and the occlusion amount.
FIG. 10 is a diagram showing a map of a target storable amount.
[Explanation of symbols]
1 ... Engine body
6 ... Fuel injection valve
18 ... discharge pipe
19 ... Catalyst
20 ... Catalytic converter
45, 46 ... Temperature sensor
61, 62 ... Flow meter
71, 72 ... NOx sensor
s1 to sn ... temperature sensor
c1 to cn ... catalyst region
A1 ... NOx emissions
A2 ... Target storage capacity
B ... NOx storage capacity
Claims (5)
前記NOx触媒の温度を推定または検出するNOx触媒温度検出手段と、
該NOx触媒温度検出手段により推定または検出された前記NOx触媒の温度に基づいて前記NOx触媒に吸蔵されうるNOx吸蔵可能量を推定するNOx吸蔵可能量推定手段と、
前記内燃機関の始動後に前記NOx触媒を目標温度まで昇温する昇温手段と、
前記内燃機関から排出される排出NOx量を推定または検出する排出NOx量検出手段とを具備し、
前記昇温手段の前記目標温度は、前記NOx吸蔵可能量と前記排出NOx量とが概ね等しくなるように定められるようにした内燃機関の排気浄化装置。In an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine provided with an NOx storage reduction catalyst disposed in an exhaust passage,
NOx catalyst temperature detecting means for estimating or detecting the temperature of the NOx catalyst;
NOx storable amount estimating means for estimating a NOx storable amount that can be stored in the NOx catalyst based on the temperature of the NOx catalyst estimated or detected by the NOx catalyst temperature detecting means;
A temperature raising means for raising the temperature of the NOx catalyst to a target temperature after starting the internal combustion engine;
An exhaust NOx amount detecting means for estimating or detecting an exhaust NOx amount exhausted from the internal combustion engine,
The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, wherein the target temperature of the temperature raising means is determined so that the NOx storable amount and the exhaust NOx amount are substantially equal.
前記NOx触媒の温度を推定または検出するNOx触媒温度検出手段と、
該NOx触媒温度検出手段により推定または検出された前記NOx触媒の温度に基づいて前記NOx触媒に吸蔵されうるNOx吸蔵可能量を推定するNOx吸蔵可能量推定手段と、
前記内燃機関の始動後に前記NOx触媒を目標温度まで昇温する昇温手段と、
前記内燃機関から排出される排出NOx量を推定または検出する排出NOx量検出手段と、
前記NOx吸蔵可能量の目標値である目標NOx吸蔵可能量を前記排出NOx量を用いて算出する目標NOx吸蔵可能量算出手段とを具備し、
前記昇温手段の前記目標温度は、前記NOx吸蔵可能量と前記目標NOx吸蔵可能量とが概ね等しくなるように定められるようにした内燃機関の排気浄化装置。In an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine provided with an NOx storage reduction catalyst disposed in an exhaust passage,
NOx catalyst temperature detecting means for estimating or detecting the temperature of the NOx catalyst;
NOx storable amount estimating means for estimating a NOx storable amount that can be stored in the NOx catalyst based on the temperature of the NOx catalyst estimated or detected by the NOx catalyst temperature detecting means;
A temperature raising means for raising the temperature of the NOx catalyst to a target temperature after starting the internal combustion engine;
An exhaust NOx amount detecting means for estimating or detecting an exhaust NOx amount exhausted from the internal combustion engine;
A target NOx storable amount calculating means for calculating a target NOx storable amount, which is a target value of the NOx storable amount, using the exhausted NOx amount;
The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, wherein the target temperature of the temperature raising means is determined so that the NOx storable amount and the target NOx storable amount are substantially equal.
該空間速度検出手段により検出される空間速度が大きいほど、前記目標温度を高くするようにした請求項1または2に記載の内燃機関の排気浄化装置。Furthermore, it comprises space velocity detection means for estimating or detecting the space velocity of the NOx catalyst,
The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein the target temperature is increased as the space velocity detected by the space velocity detection means increases.
前記NOx吸蔵可能量算出手段は、前記少なくとも二つの領域のそれぞれにおける吸蔵可能なNOx量から前記NOx吸蔵可能量を算出するようにした請求項1から4のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。The NOx catalyst temperature detection means estimates the temperature in each of the NOx catalyst regions divided into at least two in the exhaust gas flow direction,
The internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4, wherein the NOx storable amount calculating means calculates the NOx storable amount from a storable NOx amount in each of the at least two regions. Exhaust purification device.
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- 2003-06-12 JP JP2003167669A patent/JP4300891B2/en not_active Expired - Lifetime
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