JP3812197B2 - Engine NOx reduction device - Google Patents
Engine NOx reduction device Download PDFInfo
- Publication number
- JP3812197B2 JP3812197B2 JP37331098A JP37331098A JP3812197B2 JP 3812197 B2 JP3812197 B2 JP 3812197B2 JP 37331098 A JP37331098 A JP 37331098A JP 37331098 A JP37331098 A JP 37331098A JP 3812197 B2 JP3812197 B2 JP 3812197B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- engine
- nox
- exhaust gas
- activation
- reduction device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はエンジンのNOx低減装置に係り、特にディーゼルエンジンやリーンバーンガソリンエンジンに好適なエンジンのNOx低減装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、ディーゼルエンジンやリーンバーン(希薄燃焼)ガソリンエンジンでは空気過剰の状態で燃焼が行われ、排ガスがストイキにないため、三元触媒によるNOx浄化ができない。しかし近年、遷移金属を担持せしめたゼオライト系のNOx触媒が出現し、HC等の還元剤の存在下でNOxが還元処理できるようになったため、この技術が注目視されている(特開平4-265414号公報、特開平8-312336号公報等参照)。
【0003】
このNOx触媒の特性として、NOx浄化処理可能な活性温度領域が比較的狭いこと、この温度領域内にNOx浄化率のピークを持つこと、劣化(経時変化)に伴いその温度領域が高温側にシフトしていくことなどが揚げられる(図9参照)。
【0004】
また、本出願人が先に特願平10-72335号で述べたように、例えばIr(イリジウム)を成分とする特定種のNOx触媒では賦活現象があり、一旦劣化し活性温度領域が高温側にシフトしたものが、使用を続けているうちに賦活し再度低温側にシフトするという現象が生じる。このためかかる先願では、この活性温度領域のシフトに合わせて還元剤添加マップを切替え、還元剤添加開始となる温度を切り替えることにより、シフト状態に応じた最適な還元剤添加即ちNOx浄化処理を行うようにしていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、先願の制御はあくまで触媒の劣化・賦活に追従してマップ切替えを行うものであり、劣化自体は抑制できず、賦活も使用の段階で副次的になされるものに過ぎなかった。通常触媒は初期状態における活性温度領域を最も浄化したい排ガス温度領域に合わせるため、劣化により活性温度領域がシフトすれば当然所望の性能が得られず、NOx排出量が当初の予定より増加する。また賦活も副次的ないし消極的になされるため、賦活するのに比較的長時間を要し、その結果劣化状態での使用時間が増え、これもNOx排出量増加の一因となる。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は、エンジンの排気経路中にNOx触媒を設け、所定の排ガス温度領域内で排ガス中に還元剤を添加し排ガス中のNOxを還元処理するようにしたエンジンのNOx低減装置にあって、上記排ガス温度領域より低温又は高温の所定の排ガス温度領域内で排ガス中に還元剤を添加し、上記NOx触媒を賦活処理する賦活処理手段を設けたものである。
【0007】
これによれば、NOx浄化処理中以外のときにNOx触媒を賦活処理できるので、NOx触媒を積極的に賦活させることができ、初期性能を維持できる。
【0008】
ここで、上記賦活処理手段が所定のエンジン運転時間毎に上記賦活処理を実行するのが好ましい。
【0009】
また、上記賦活処理手段が、エンジン運転中に、排ガス温度に応じた重み付けを行いつつエンジン運転時間を累積計算し、この計算値が予め決められた値になったとき上記賦活処理を実行するのが好ましい。
【0010】
また、上記賦活処理手段が所定の車両走行距離毎に上記賦活処理を実行するのが好ましい。
【0011】
また、上記賦活処理手段が、上記還元剤の添加を、エンジン筒内への燃料副噴射によって実行し、且つその副噴射量を所定のマップに基づきエンジン回転速度毎に決定するのが好ましい。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【0013】
図8に本発明に係るエンジンのNOx低減装置を示す。ここでのエンジン1はディーゼルエンジンで、エンジン1の排気経路が排気管2で形成されると共に、排気管2の途中にNOx触媒3が設けられる。
【0014】
NOx触媒3は賦活現象を生じるものが使用され、ここでは活性金属種としてIrを含む。ただしNOx触媒3は賦活可能なものであればどのようなものでも構わない。賦活には還元剤の存在が必要である。そこで還元剤としてエンジン1の燃料即ち軽油が使用される。軽油中に含まれるHCが実質的な還元剤としての役割を果たす。
【0015】
エンジン1は電子制御ユニット(以下ECUという)4により電子制御される。即ち、ECU4は、クランク角センサ5の出力に基づき現在のクランク角及びエンジン回転速度NE を算出すると共に、エンジン負荷センサ6の出力に基づき現在のエンジン負荷Qを算出し、これらの値から所定の噴射量マップ及び噴射時期マップに従って目標燃料噴射量及び目標噴射時期を決定し、これらに基づき噴射量制御及び噴射時期制御を実行する。
【0016】
特に、図の枠内に示されるように、圧縮上死点付近で実行される燃焼行程のための主噴射とは別に、排気上死点付近でも微量の副噴射が実行され、排ガス中に還元剤としての軽油を添加混入するようになっている。こうすると還元剤添加専用のノズル装置を別個に設けないで済み、シンプル化、低コスト化等を図れる。副噴射については後に詳しく述べる。
【0017】
なお、還元剤の添加方法はこのような排気上死点付近での副噴射に限らない。添加タイミングを膨張行程又は排気行程としてもよいし、添加をNOx触媒3の上流側の排気経路中に専用ノズルを用いて直接行ってもよい。
【0018】
NOx触媒3の入口付近且つ上流側に、触媒入口の排ガス温度(以下触媒入口温度という)TINを検知するための排ガス温度センサ7が設けられる。ECU4はこのセンサ7の出力に基づき後述の如く副噴射の実行可否を判断する。またNOx触媒3内部に触媒温度センサ8が埋設されている。ECU4はこのセンサ8の出力と排ガス温度センサ7の出力とに基づき温度差を算出し、NOx触媒3の劣化状態を判断する(特開平8-312336号公報等参照)。NOx触媒3の下流側にはNOxセンサ9が設けられ、ECU4はこのセンサ9の出力に基づき排ガス中のNOx濃度を検知する。
【0019】
NOx触媒3は図9に示す如き浄化特性を呈する。即ち、実線で示す初期状態では、触媒入口温度TINが活性開始温度TST(ここでは 350℃)以上になったとき活性化し、以降触媒入口温度TINの上昇につれNOx浄化率を次第に増大させ、温度TP でNOx浄化率のピークを迎え、それ以上の温度でNOx浄化率を次第に減少させる。よって本装置では、ピーク温度TP を境にこれより低温側の温度TON以上、高温側の温度TOFF 以下の温度領域TZ 内で、副噴射を実行し、排ガス中への還元剤の添加を行って、NOxの還元処理ないし浄化処理を実行するようになっている。TONを浄化開始温度、TOFF を浄化停止温度、TON以上TOFF 以下の温度領域TZ を浄化温度領域という。ここではTON= 400℃、TOFF = 500℃である。
【0020】
また、破線で示すように、NOx触媒3では触媒入口温度TINが活性開始温度TST以上のときHC及びCOも浄化できる。つまりNOxとHC及びCOとの間で還元・酸化反応をさせ、HC及びCOも浄化できるようになっている。このHC及びCOの浄化特性としては、触媒入口温度TINが活性開始温度TSTより若干小さい値以上となったとき、浄化率が比較的急激に立上がり始め、TONより若干小さい所定温度で最大値に達し、以降その最大値を維持するというものである。
【0021】
以上はNOx触媒3の初期特性で、NOx触媒3が劣化(経時変化)してくると、一点鎖線で示すように、NOx浄化曲線とHC,CO浄化曲線全体が高温側にシフトしていく。よってこれに合わせて先願ではマップ切替えによりTON、TOFF 、TZ をシフトさせているのである。本装置でも同様の制御を行うことは可能であるが、ここではそれに触れず、触媒が初期状態にあることを前提に以下説明を進める。
【0022】
浄化温度領域TZ 内では図6に示す副噴射量マップのうち特に部分Zに従って副噴射が実行される。即ち、この副噴射量マップは、予め実験等により作成されECU4に記憶されたもので、エンジン回転速度NE とエンジン負荷Qとに基づき一義的に副噴射量を決定するためのものである。このマップ上で、エンジン回転速度NE とエンジン負荷Qとが、TON、TOFF と書かれた右下がりのライン上にあるとき、触媒入口温度TINがTON、TOFF となる。よってこれらに挟まれた部分Zは浄化温度領域TZ に対応し、部分Zでは各エンジン回転速度NE 毎、各エンジン負荷Q毎に、つまり1メッシュ毎に副噴射量が規定されている。
【0023】
次に、図5にNOx浄化処理の制御フローを示す。なお本制御は所定の制御時間(数10msec程度)毎にECU4によって実行される割り込み処理である。ECU4はまず、ステップ31で現在の触媒入口温度TIN、エンジン回転速度NE 及びエンジン負荷Qを読み込む。そしてステップ32でTON≦TIN≦TOFF か否か、つまり現在の触媒入口温度TINが浄化温度領域TZ 内にあるか否かを判断する。TON≦TIN≦TOFF と判断したときはステップ33に進んで副噴射量マップから目標副噴射量を算出し、ステップ34でその目標副噴射量に応じた副噴射を実行し、本制御を終了する。一方、ステップ32でTON≦TIN≦TOFF でないと判断したときは直ちに本制御を終了する。このときはNOx浄化処理を行わない。
【0024】
以上のようなNOx浄化処理の過程において、触媒活性中の還元剤添加によりNOx触媒3が賦活する場合がある。しかしこれはあくまで副次的ないし消極的になされるもので、積極的なものではない。そこで本装置ではNOx触媒3を賦活処理する賦活処理手段が設けられ、NOx触媒3を積極的に賦活させるようにしている。以下その内容を説明する。
【0025】
図6に示すように、副噴射量マップにおいては、部分Zの他に部分FKが規定されている。この部分FKは前記賦活処理に用いる部分で、各エンジン回転速度NE 毎に副噴射量が規定されている。つまりマップのメッシュ切りがエンジン回転速度NE に対してのみなされ、エンジン負荷Qに対してはなされていない。部分FKは部分Zに隣接したこれより低温側及び高温側の各領域である。即ち、マップ上で、エンジン回転速度NE とエンジン負荷QとがTL と書かれたライン上にあるとき、触媒入口温度TINがTL =TST(ここでは 350℃)となる。よって低温側ではTL ≦TIN≦TONの温度領域内で賦活処理が実行される。この温度領域を低温側賦活温度領域という。マップ上でTL のラインはTONのラインを低負荷側に平行移動したものとなる。なお低温側賦活温度領域ではNOx触媒3が活性状態にある。
【0026】
一方、高温側では、TIN≧TOFF の温度領域内で賦活処理が実行される。この温度領域を高温側賦活温度領域という。
【0027】
かかる賦活処理制御の主な流れを図4に示す。このフローは所定の制御時間毎に繰り返し実行される割り込み処理である。まず、ECU4は、ステップ41で所定の賦活処理実行時期になったか否かを判断し、その時期と判断したときはステップ42で賦活処理を実行し、本フローを終了する。ステップ41でその時期でないと判断したときは直ちに本フローを終了する。つまりここでの賦活処理は所定のインターバル毎に実行されることになる。この詳細な内容を以下説明する。
【0028】
図2及び図3は賦活処理実行時期判断のためのサブフローを示す。ここではその判断について、エンジン運転時間に基づいて判断する方法(図2)と、本装置が搭載される車両の走行距離に基づいて判断する方法(図3)との両者が併用される。つまり図2及び図3のフローがパラレルに進行され、いずれかで実行時期が到来したと判断したとき、賦活処理が実行されるようになっている。これらフローも所定の制御時間t毎に繰り返し実行される割り込み処理である。
【0029】
エンジン運転時間はECU4の内蔵タイマにより累積計算されるが、ここではその計算中に触媒入口温度TINに応じた時間の重み付け、つまり加重計算がなされ、触媒の劣化進行の度合いが考慮に含まれている。
【0030】
図7はエンジン運転時間をタイマカウント値に換算する際の換算方法を示す図である。触媒入口温度TINに応じてA,B,C,Dの4領域に分け、TIN<TH1となる領域をA、TH1≦TIN<TH2となる領域をB、TH2≦TIN<TH3となる領域をC、TH3≦TINとなる領域をDとしている。ここでのTH1、TH2、TH3の値はそれぞれ 500℃、 600℃、 700℃であり、特にTH1=TOFF である。A,B,C,Dの各領域において実際のエンジン運転時間をそれぞれ0倍、1倍、5倍、10倍したものをタイマカウント値とする。例えば、触媒入口温度TINが 650℃のときはC領域に入るので、実際のエンジン運転時間1秒を1×5=5秒とし、これをタイマカウント値とする。
【0031】
A領域即ちTIN< 500℃のとき0倍(ノーカウント)とするのは、TIN≧ 400℃以上ならば先の浄化温度領域TZ に該当し、還元剤添加がなされているので、実質賦活処理が実行されており、触媒が賦活するか或いは劣化しないと考えられること、TIN< 400℃ならば触媒温度が低いのでやはり劣化がないこと、という理由に基づく。
【0032】
こうして、B,C,Dの各領域で計算されたタイマカウント値の合計をそれぞれTΣ B,TΣ C,TΣ Dとする。そしてこれらの合計をTΣ =TΣ B+TΣ C+TΣ Dとする。
【0033】
さて、以下において図2に示す賦活処理実行時期判断方法を説明する。本フローの開始時においてTΣ ,TΣ B,TΣ C,TΣ Dの初期値は0である。ECU4は、最初のステップ51で触媒入口温度TINを読み込み、次のステップ52でTIN≧TH1か否かを判断する。TIN≧TH1(Y) のときはステップ53に進み、TIN<TH1(N) のときは本フローを終了する。ステップ53ではTIN≧TH2か否かを判断する。TIN≧TH2(Y) のときはステップ54に進み、TIN<TH2(N) のときはステップ55に進む。ステップ54ではTIN≧TH3か否かを判断する。TIN≧TH3(Y) のときはステップ57に進み、TIN<TH3(N) のときはステップ56に進む。
【0034】
ステップ55ではTΣ Bを計算する。即ち前回制御時のTΣ Bの値に、前回から今回までの制御時間tをそのまま加えたものを新たなTΣ Bとする。同様に、ステップ56,57ではTΣ C,TΣ Dをそれぞれ計算する。即ち前回制御時のTΣ C,TΣ Dに、制御時間tを5倍、10倍したものをそれぞれ加えた値を新たなTΣ C,TΣ Dとする。
【0035】
ステップ55,56又は57でTΣ B,TΣ C,TΣ Dが計算されたら、ステップ58に進んでTΣ =TΣ B+TΣ C+TΣ Dを計算する。そしてステップ59でTΣ ≧D1 か否かを判断する。D1 は予め決められた一定時間(指標時間)で、ここでは20hrが設定されている。TΣ ≧D1 (Y) のときはステップ60に進み賦活処理フラグFLGFKを1(ON)とし、後述の賦活処理を開始すると共に、ステップ61でTΣ ,TΣ B,TΣ C,TΣ Dを初期値0とし、本フローを終了する。ステップ59でTΣ <D1 (N) のときは直ちに本フローを終了する。
【0036】
本フローを繰り返すことにより、排ガス温度(TIN)に応じた重み付けがされながらエンジン運転時間(TΣ )が累積計算されていく。そしてこれが予め決められた値(D1 )になったとき賦活処理が実行される。つまり一定のエンジン運転時間D1 毎に賦活処理が行われるのである。
【0037】
次に、図3に示す車両走行距離に基づく賦活処理実行時期判断方法について説明する。ここでECU4には車両のトリップメータが接続され、そのトリップメータの走行距離数が増加する毎に、ECU4に内蔵される距離カウンタがカウントアップされるようになっている。そこでまずECU4は、最初のステップ71で距離カウント値LΣ のカウントアップを行い、次のステップ72でその距離カウント値LΣ を予め決められた一定距離(指標距離)D2 と比較する。ここではD2 =1000kmである。LΣ <D2 (N) なら本フローを終了し、LΣ ≧D2 (Y) ならステップ73に進み、賦活処理フラグFLGFKを1(ON)として後述の賦活処理を開始する。この後ステップ74でLΣ =0とし、距離カウント値LΣ を初期値に戻して本フローを終了する。これにより一定の車両走行距離D2 毎に賦活処理が行われるようになる。
【0038】
次に、図1に示すフローチャートにより賦活処理の具体的な実行内容を説明する。
【0039】
本フローの開始条件は賦活処理フラグFLGFKが1(ON)となっていることである。また本フローも所定の制御時間tFK毎に繰り返し実行される割り込み処理である。ECU4は、最初のステップ81で触媒入口温度TINを読み込み、次のステップ82でそのTINがTL ≦TIN≦TONの範囲内にあるか、又はTIN≧TH1(=TOFF )の範囲内にあるか否かを判断する。これら温度範囲内にないとき (N) は本フローを終了し、温度範囲内にあるとき(Y) は、ステップ83に進んでエンジン回転速度NE を読み込む。この後、ステップ84で賦活処理のための目標副噴射量を図6に示した副噴射量マップのうち部分FKから算出し、ステップ85でその量に見合った副噴射を実行する。次にステップ86で、ECU4の内蔵タイマによるタイマカウント値TΣ FK を制御時間tFK分カウントアップする。次のステップ87では、タイマカウント値TΣ FK を予め決められた値(賦活処理終了時間)TΣ FKENDと比較する。ここではTΣ FKENDは15〜20min 程度に設定される。TΣ FK <TΣ FKEND(N) なら本フローを終了し、TΣ FK ≧TΣ FKEND(Y) ならステップ88に進んでTΣ FK を初期値0にリセットすると共に、賦活処理フラグFLGFKを0(OFF) として、本フローを終了する。
【0040】
これによって、TL ≦TIN≦TON又はTIN≧TH1(=TOFF )の排ガス温度領域内で、一定時間(TΣ FKEND)の間、賦活処理を実行することが可能となる。
【0041】
このように、本装置によれば、NOx浄化処理中以外のときにNOx触媒を積極的に賦活させることができるので、NOx触媒の劣化を可能な限り抑制し、その初期性能をできるだけ長時間維持すると共に、NOx排出量の増加を防止することができる。特に本装置は先願(特願平10-72335号)のように一旦劣化したNOx触媒の賦活を待つというものではなく、劣化する前にできるだけ劣化しないよう対策を施すというものである。よって従来より長時間初期性能を維持でき、触媒の活性温度領域を最も浄化したい排ガス温度領域に長時間止どめることができ、最も効果的な使い方をすることができる。また劣化の際もその進行を最小限に止どめられる。
【0042】
また、図9に一点鎖線で示すように、NOx触媒3が劣化していくと浄化率も減少していく。よって劣化状態での使用はNOx、HC及びCOの排出量を増大させるが、本装置では劣化が進みにくいのでそのような増大が最小限に止どめられる。
【0043】
また、NOx触媒3が劣化するとその実質的な活性温度領域が初期のTZ からTZXにズレる。しかし副噴射(還元剤添加)はTZ で行うので、こうなるとズレによって活性温度領域から外れた低温側の排ガス温度領域ΔTで、浄化が行われないにも拘らず副噴射を行うという事態が生じ、無駄な噴射によるHC及び燃費の悪化を招いてしまう。本装置ではこのような活性温度領域のズレを長時間抑制できるので、結果としてHC及び燃費を良好なものとすることができる。
【0044】
以上、本発明の実施の形態は上述のものに限られない。例えば本実施形態では浄化温度領域TZ より低温又は高温の両温度領域内で賦活処理を実行するようにしたが、低温又は高温の一方の温度領域内でそれを実行するようにしても構わない。また本発明はディーゼルエンジンに限らずリーンバーンガソリンエンジンにも適用できる。本発明に先願の内容を組み合わせ、触媒の劣化・賦活に追従して副噴射量マップを切り替えるようにしても構わない。本実施形態では賦活処理実行時期の判断について、エンジン運転時間と車両走行距離とをパラレルな関係とし、いずれか一方の時期が到来したとき賦活処理を実行するようにしたが、これだと一方の直後に他方が到来することもあり得るので、これによる無駄な連続賦活処理を防止すべく、所定時間の遅延を行ったり、後の方をキャンセルしたりしてもよい。
【0045】
【発明の効果】
本発明は次の如き優れた効果を発揮する。
【0046】
(1) NOx触媒の劣化を抑制し、その初期性能を長時間維持できる。
【0047】
(2) NOx排出量の増加を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る賦活処理の実行内容を示すフローチャートである。
【図2】本発明の実施の形態に係る賦活処理実行時期判断方法を示すフローチャートである。
【図3】本発明の実施の形態に係る賦活処理実行時期判断方法を示すフローチャートである。
【図4】本発明の実施の形態に係る賦活処理制御のメインフローを示すフローチャートである。
【図5】本発明の実施の形態に係るNOx浄化処理方法を示すフローチャートである。
【図6】NOx浄化処理及び賦活処理に使用する副噴射マップを示す。
【図7】賦活処理実行時期判断における触媒入口温度とタイマカウント値との関係を示すグラフである。
【図8】本発明の実施の形態に係るエンジンのNOx低減装置を示す構成図である。
【図9】NOx触媒の浄化特性を示すグラフである。
【符号の説明】
1 エンジン
3 NOx触媒
TZ 浄化温度領域
NE エンジン回転速度[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an engine NOx reduction device, and more particularly to an engine NOx reduction device suitable for a diesel engine or a lean burn gasoline engine.
[0002]
[Prior art]
In general, in a diesel engine or lean burn (lean combustion) gasoline engine, combustion is performed in an excess air state, and exhaust gas is not stoichiometric, so NOx purification by a three-way catalyst cannot be performed. However, in recent years, a zeolite-based NOx catalyst carrying a transition metal has emerged, and NOx can be reduced in the presence of a reducing agent such as HC. No. 265414, JP-A-8-312336, etc.).
[0003]
The characteristics of this NOx catalyst are that the active temperature range where NOx purification treatment can be performed is relatively narrow, that the NOx purification rate has a peak within this temperature range, and that the temperature range shifts to the high temperature side due to deterioration (change over time). And so on (see FIG. 9).
[0004]
Further, as previously described in Japanese Patent Application No. 10-72335 by the present applicant, for example, a specific type of NOx catalyst containing Ir (iridium) has an activation phenomenon, and once deteriorated, the activation temperature region is on the high temperature side. A phenomenon occurs in which the material that has shifted to is activated and shifted again to the low temperature side while being used. For this reason, in this prior application, the reducing agent addition map is switched in accordance with the shift of the active temperature region, and the temperature at which the reducing agent addition is started is switched, so that the optimum reducing agent addition according to the shift state, that is, the NOx purification process is performed. I was trying to do it.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the control of the prior application merely switches the map following the deterioration / activation of the catalyst, the deterioration itself cannot be suppressed, and the activation is only performed secondary to the stage of use. Since the normal catalyst usually adjusts the active temperature region in the initial state to the exhaust gas temperature region where purification is most desired, if the active temperature region shifts due to deterioration, naturally the desired performance cannot be obtained, and the NOx emission amount increases from the initial schedule. In addition, since activation is performed secondary or passively, it takes a relatively long time for activation, resulting in an increase in usage time in a deteriorated state, which also contributes to an increase in NOx emissions.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is a NOx reduction device for an engine in which a NOx catalyst is provided in an exhaust path of the engine, and a reducing agent is added to the exhaust gas within a predetermined exhaust gas temperature range to reduce NOx in the exhaust gas. An activation treatment means for activating the NOx catalyst is provided by adding a reducing agent to the exhaust gas within a predetermined exhaust gas temperature range lower or higher than the exhaust gas temperature region.
[0007]
According to this, since the NOx catalyst can be activated at times other than during the NOx purification treatment, the NOx catalyst can be actively activated, and the initial performance can be maintained.
[0008]
Here, it is preferable that the activation processing means executes the activation processing every predetermined engine operation time.
[0009]
The activation processing means cumulatively calculates the engine operation time while performing weighting according to the exhaust gas temperature during engine operation, and executes the activation processing when the calculated value becomes a predetermined value. Is preferred.
[0010]
Moreover, it is preferable that the said activation process means performs the said activation process for every predetermined | prescribed vehicle travel distance.
[0011]
Preferably, the activation processing means performs the addition of the reducing agent by fuel sub-injection into the engine cylinder, and determines the sub-injection amount for each engine speed based on a predetermined map.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Preferred embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
[0013]
FIG. 8 shows a NOx reduction device for an engine according to the present invention. The
[0014]
As the NOx catalyst 3, one that causes an activation phenomenon is used, and here contains Ir as an active metal species. However, the NOx catalyst 3 may be anything as long as it can be activated. The presence of a reducing agent is necessary for activation. Therefore, the fuel of the
[0015]
The
[0016]
In particular, as shown in the frame of the figure, apart from the main injection for the combustion stroke performed near the compression top dead center, a small amount of sub-injection is also performed near the exhaust top dead center and reduced into the exhaust gas. Light oil as an agent is added and mixed. In this way, it is not necessary to provide a separate nozzle device dedicated to the addition of the reducing agent, and simplification and cost reduction can be achieved. The sub-injection will be described in detail later.
[0017]
The method for adding the reducing agent is not limited to the sub-injection near the exhaust top dead center. The addition timing may be an expansion stroke or an exhaust stroke, or the addition may be directly performed in the exhaust path on the upstream side of the NOx catalyst 3 using a dedicated nozzle.
[0018]
An exhaust gas temperature sensor 7 for detecting an exhaust gas temperature at the catalyst inlet (hereinafter referred to as catalyst inlet temperature) T IN is provided near and upstream of the inlet of the NOx catalyst 3. The ECU 4 determines whether or not the sub-injection can be executed based on the output of the sensor 7 as described later. A
[0019]
The NOx catalyst 3 exhibits a purification characteristic as shown in FIG. That is, in the initial state shown by the solid line, the catalyst inlet temperature T IN activity start temperature T ST (here 350 ° C.) was activated at or over, gradually increasing the NOx purification rate as the increase in the catalyst inlet temperature T IN after peaked NOx purification rate temperature T P, gradually reducing the NOx purification rate at higher temperatures. Therefore, in this apparatus, sub-injection is executed in the temperature range T Z that is higher than the temperature T ON on the lower temperature side and lower than the temperature T OFF on the higher temperature side than the peak temperature T P, and reduces the reducing agent into the exhaust gas. The NOx reduction process or the purification process is executed by adding the NOx. T ON purification starting temperature, T OFF purification stop temperature, the T ON or T OFF following temperature range T Z that purification temperature region. Here, T ON = 400 ° C. and T OFF = 500 ° C.
[0020]
As indicated by the broken line, the NOx catalyst 3 can also purify HC and CO when the catalyst inlet temperature T IN is equal to or higher than the activation start temperature T ST . That is, a reduction / oxidation reaction is performed between NOx, HC, and CO so that HC and CO can also be purified. As the purification characteristics of HC and CO, when the catalyst inlet temperature T IN becomes a value slightly lower than the activation start temperature T ST , the purification rate starts to rise relatively rapidly and reaches a maximum at a predetermined temperature slightly lower than T ON. The value is reached and the maximum value is maintained thereafter.
[0021]
The above are the initial characteristics of the NOx catalyst 3. When the NOx catalyst 3 deteriorates (changes with time), the entire NOx purification curve and the entire HC and CO purification curves shift to the high temperature side, as shown by the one-dot chain line. Therefore, T ON , T OFF , and T Z are shifted by map switching in accordance with this in the prior application. Although it is possible to perform the same control in this apparatus, the following description will be made on the assumption that the catalyst is in the initial state without touching it.
[0022]
In the purification temperature region TZ , the sub-injection is executed according to the portion Z in the sub-injection amount map shown in FIG. That is, this sub-injection amount map is created in advance by experiments or the like and stored in the ECU 4, and is used for uniquely determining the sub-injection amount based on the engine speed NE and the engine load Q. On this map, when the engine rotational speed NE and the engine load Q are on the lower right line written T ON and T OFF , the catalyst inlet temperature T IN becomes T ON and T OFF . Thus the portion Z sandwiched between these corresponding to the purification temperature region T Z, each moiety Z in each engine rotational speed N E, for each engine load Q, i.e. sub-injection amount for each mesh is defined.
[0023]
Next, FIG. 5 shows a control flow of the NOx purification process. This control is an interrupt process executed by the ECU 4 every predetermined control time (several tens of milliseconds). First, the ECU 4 reads the current catalyst inlet temperature T IN , the engine speed NE and the engine load Q in
[0024]
In the course of the NOx purification treatment as described above, the NOx catalyst 3 may be activated by the addition of a reducing agent during catalyst activity. However, this is only secondary or passive, not aggressive. Therefore, in this apparatus, an activation processing means for activating the NOx catalyst 3 is provided so as to actively activate the NOx catalyst 3. The contents will be described below.
[0025]
As shown in FIG. 6, in the sub injection amount map, a part FK is defined in addition to the part Z. This portion FK in a portion used for the activation treatment, and the sub injection amount is defined for each engine rotational speed N E. That mesh cutting maps made only with respect to the engine rotational speed N E, not been made with respect to the engine load Q. The portion FK is a region adjacent to the portion Z on the lower temperature side and the higher temperature side. That is, on the map, when the engine speed NE and the engine load Q are on the line written as T L , the catalyst inlet temperature T IN becomes T L = T ST (here, 350 ° C.). Therefore, on the low temperature side, the activation process is executed in the temperature range of T L ≦ T IN ≦ T ON . This temperature region is referred to as a low temperature side activation temperature region. On the map, the T L line is a parallel translation of the T ON line to the low load side. In the low temperature side activation temperature region, the NOx catalyst 3 is in an active state.
[0026]
On the other hand, on the high temperature side, the activation process is executed within a temperature range of T IN ≧ T OFF . This temperature region is referred to as a high temperature side activation temperature region.
[0027]
The main flow of this activation process control is shown in FIG. This flow is an interrupt process that is repeatedly executed every predetermined control time. First, the ECU 4 determines whether or not a predetermined activation process execution time has come in
[0028]
2 and 3 show a sub-flow for determining the activation process execution time. Here, both of the determination method based on the engine operation time (FIG. 2) and the determination method based on the travel distance of the vehicle in which the present apparatus is mounted (FIG. 3) are used in combination. That is, the flow of FIG. 2 and FIG. 3 proceeds in parallel, and when it is determined that the execution time has come, the activation process is executed. These flows are also interrupt processes that are repeatedly executed every predetermined control time t.
[0029]
The engine operation time is cumulatively calculated by the built-in timer of the ECU 4. Here, during the calculation, the time is weighted according to the catalyst inlet temperature T IN , that is, the weight calculation is performed, and the degree of deterioration of the catalyst is taken into consideration. ing.
[0030]
FIG. 7 is a diagram showing a conversion method for converting the engine operation time into the timer count value. According to the catalyst inlet temperature T IN , it is divided into four regions A, B, C, and D, the region where T IN <T H1 is A, the region where T H1 ≦ T IN <T H2 is B, and T H2 ≦ T The region where IN <T H3 is C, and the region where T H3 ≦ T IN is D. Here, the values of T H1 , T H2 , and T H3 are 500 ° C., 600 ° C., and 700 ° C., respectively, and particularly, T H1 = T OFF . In each of the areas A, B, C, and D, the actual engine operation time is 0, 1, 5 and 10 times, respectively, as the timer count value. For example, when the catalyst inlet temperature T IN is 650 ° C., the region C is entered. Therefore, the actual engine operation time of 1 second is set to 1 × 5 = 5 seconds, and this is used as the timer count value.
[0031]
A region, ie, T IN <500 ° C., 0 times (no count) corresponds to the previous purification temperature region T Z if T IN ≧ 400 ° C. and the reducing agent is added. This is based on the reason that the activation process has been executed and the catalyst is considered to be activated or not deteriorated, and that if T IN <400 ° C., the catalyst temperature is low, so that there is no deterioration.
[0032]
Thus, B, C, and the total of each T Σ B, T Σ C, T Σ D of the calculated timer count value in each region of the D to. And the sum of these is T Σ = And T Σ B + T Σ C + T Σ D.
[0033]
Now, the activation process execution time determination method shown in FIG. 2 will be described below. At the beginning of this flow, T Σ The initial value of T Σ B, T Σ C, T Σ D is 0. The ECU 4 reads the catalyst inlet temperature T IN in the
[0034]
At
[0035]
When T Σ B, T Σ C, T Σ D is calculated in
[0036]
By repeating this flow, the engine operating time (T Σ ) is weighted according to the exhaust gas temperature (T IN ). ) Is cumulatively calculated. And when this becomes a predetermined value (D 1 ), the activation process is executed. That is the activation process for each predetermined engine operating time D 1 is performed.
[0037]
Next, an activation process execution time determination method based on the vehicle travel distance shown in FIG. 3 will be described. Here, the trip meter of the vehicle is connected to the ECU 4, and a distance counter built in the ECU 4 is incremented every time the trip distance of the trip meter increases. Therefore, the ECU 4 first determines the distance count value L Σ in the
[0038]
Next, the specific execution contents of the activation process will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
[0039]
The starting condition of this flow is that the activation process flag FLG FK is 1 (ON). This flow is also interrupt processing that is repeatedly executed every predetermined control time t FK . The ECU 4 reads the catalyst inlet temperature T IN in the
[0040]
As a result, the activation process can be executed for a certain time (T Σ FKEND ) within the exhaust gas temperature range of T L ≦ T IN ≦ T ON or T IN ≧ T H1 (= T OFF ).
[0041]
As described above, according to the present apparatus, the NOx catalyst can be actively activated when it is not during the NOx purification treatment, so that the deterioration of the NOx catalyst is suppressed as much as possible and its initial performance is maintained for as long as possible. In addition, an increase in NOx emission can be prevented. In particular, this apparatus does not wait for activation of a once deteriorated NOx catalyst as in the prior application (Japanese Patent Application No. 10-72335), but takes measures to prevent deterioration as much as possible before deterioration. Therefore, the initial performance can be maintained for a longer time than before, the active temperature range of the catalyst can be stopped for a long time in the exhaust gas temperature range where purification is most desired, and the most effective usage can be achieved. In addition, the progress of the deterioration can be minimized.
[0042]
Further, as indicated by the one-dot chain line in FIG. 9, as the NOx catalyst 3 deteriorates, the purification rate also decreases. Therefore, the use in the deteriorated state increases the emission amount of NOx, HC and CO. However, since the deterioration is difficult to progress in this apparatus, such increase is minimized.
[0043]
Further, when the NOx catalyst 3 deteriorates, the substantial activation temperature region shifts from the initial T Z to T ZX . However, since the sub-injection (addition of the reducing agent) is performed at T Z , the sub-injection is performed in the low-temperature exhaust gas temperature region ΔT that deviates from the active temperature region due to the deviation, although the purification is not performed. This causes HC and fuel consumption deterioration due to useless injection. In this device, such a shift in the active temperature region can be suppressed for a long time, and as a result, HC and fuel consumption can be improved.
[0044]
As described above, the embodiment of the present invention is not limited to the above. For example, in the present embodiment, the activation process is performed in both the low temperature range and the high temperature range than the purification temperature range T Z , but it may be performed in either the low temperature range or the high temperature range. . The present invention can be applied not only to a diesel engine but also to a lean burn gasoline engine. The contents of the prior application may be combined with the present invention, and the sub-injection amount map may be switched following the deterioration / activation of the catalyst. In this embodiment, regarding the determination of the activation process execution time, the engine operation time and the vehicle travel distance are in a parallel relationship, and the activation process is executed when one of the times comes. Since the other may arrive immediately after that, a delay of a predetermined time may be performed or the latter may be canceled in order to prevent useless continuous activation processing.
[0045]
【The invention's effect】
The present invention exhibits the following excellent effects.
[0046]
(1) Deterioration of the NOx catalyst can be suppressed and its initial performance can be maintained for a long time.
[0047]
(2) Increase in NOx emissions can be prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a flowchart showing execution contents of an activation process according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing an activation processing execution time determination method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a flowchart showing an activation processing execution time determination method according to the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a flowchart showing a main flow of activation processing control according to the embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a flowchart showing a NOx purification processing method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 shows a sub-injection map used for NOx purification processing and activation processing.
FIG. 7 is a graph showing the relationship between catalyst inlet temperature and timer count value in activation processing execution time determination.
FIG. 8 is a configuration diagram showing a NOx reduction device for an engine according to an embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a graph showing the purification characteristics of a NOx catalyst.
[Explanation of symbols]
1 Engine 3 NOx catalyst TZ purification temperature region NE Engine speed
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP37331098A JP3812197B2 (en) | 1998-12-28 | 1998-12-28 | Engine NOx reduction device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP37331098A JP3812197B2 (en) | 1998-12-28 | 1998-12-28 | Engine NOx reduction device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000199421A JP2000199421A (en) | 2000-07-18 |
JP3812197B2 true JP3812197B2 (en) | 2006-08-23 |
Family
ID=18501949
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP37331098A Expired - Fee Related JP3812197B2 (en) | 1998-12-28 | 1998-12-28 | Engine NOx reduction device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3812197B2 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007297918A (en) * | 2006-04-27 | 2007-11-15 | Toyota Motor Corp | Exhaust gas purification device for internal combustion engine |
JP7093325B2 (en) * | 2019-04-24 | 2022-06-29 | 三菱重工エンジン&ターボチャージャ株式会社 | Playback control device |
-
1998
- 1998-12-28 JP JP37331098A patent/JP3812197B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2000199421A (en) | 2000-07-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6679050B1 (en) | Exhaust emission control device for internal combustion engine | |
EP0971104B1 (en) | An exhaust gas purification device for an internal combustion engine | |
US6502391B1 (en) | Exhaust emission control device of internal combustion engine | |
EP1380732A2 (en) | Method and apparatus for desulphating a NOx trap | |
JPH07238852A (en) | Fuel injection control method and device equipped with NOx catalyst | |
WO1998012423A1 (en) | Engine control device | |
JP3301093B2 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
JP2000027677A (en) | Exhaust purification system for lean burn internal combustion engine | |
JP3812197B2 (en) | Engine NOx reduction device | |
JP2962127B2 (en) | Control device for internal combustion engine | |
JP2000356124A (en) | Exhaust emission control device for engine | |
JPH11148338A (en) | Method to regenerate trap for nitrogen oxides of exhaust system of internal combustion engine | |
JP3528698B2 (en) | Fuel sulfur concentration estimation device | |
JP4106529B2 (en) | Exhaust purification device for multi-cylinder internal combustion engine | |
JP3674358B2 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
EP1256704A2 (en) | Exhaust gas purification system and method for internal combustion engine | |
JP4127585B2 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
JP2002544435A (en) | Desulfurization method | |
JP2884798B2 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
JP3509482B2 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
JP3570191B2 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
JP3478135B2 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
JP3885302B2 (en) | In-cylinder direct injection spark ignition engine exhaust purification system | |
JP2790896B2 (en) | Air-fuel ratio control method for internal combustion engine | |
JP7204426B2 (en) | Fuel injection control device for internal combustion engine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060324 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20060509 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20060522 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100609 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110609 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110609 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120609 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130609 Year of fee payment: 7 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |