JP3896920B2

JP3896920B2 - Exhaust purification device and exhaust purification method for internal combustion engine

Info

Publication number: JP3896920B2
Application number: JP2002220298A
Authority: JP
Inventors: 佳宜橋本
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2002-07-29
Filing date: 2002-07-29
Publication date: 2007-03-22
Anticipated expiration: 2022-07-29
Also published as: JP2004060537A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関の排気浄化装置及び排気浄化方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、燃焼室内で燃焼せしめられる混合気の空燃比がリーンに維持される内燃機関の排気通路内に、流入する排気ガスの空燃比がリーンのときに流入する排気ガス中のＮＯ_Ｘを蓄え、流入する排気ガスの空燃比が低下したときに排気ガス中に還元剤が含まれていると蓄えているＮＯ_Ｘを還元して蓄えているＮＯ_Ｘの量が減少するＮＯ_Ｘ触媒を配置し、ＮＯ_Ｘ触媒内に蓄えられているイオウの量を減少させるために、ＮＯ_Ｘ触媒の温度を要求温度以上に維持しながら、ＮＯ_Ｘ触媒内に流入する排気ガスの平均空燃比を一時的に理論空燃比又はリッチに切り替える蓄積イオウ量減少作用を行うようにした内燃機関が知られている。
【０００３】
ところが、ＮＯ_Ｘ触媒内に多量の排気ガスが流入しているときに蓄積イオウ量減少作用を行うようにすると、この多量の排気ガスの空燃比を理論空燃比又はリッチに切り替えるのに多量の燃料が必要になる。
【０００４】
そこで、ＮＯ_Ｘ触媒内に流入する排気ガスの量が少ない例えば低負荷運転時に蓄積イオウ量減少作用を行うようにした内燃機関が公知である（特許第３２３７６０７号公報参照）。このようにすると蓄積イオウ量減少作用を完了するのに必要な燃料の量を低減することができる。なお、減速運転時やアイドル運転時もＮＯ_Ｘ触媒内に流入する排気ガスの量が少なくなっており、このときに蓄積イオウ量減少作用を行うこともできる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ＮＯ_Ｘ触媒内に流入する排気ガスの温度を上昇させることによって、ＮＯ_Ｘ触媒の温度を要求温度以上まで上昇させることができる。ところが、ＮＯ_Ｘ触媒内に流入する排気ガスの量が少なくなると排気ガスがＮＯ_Ｘ触媒内を一様に流れにくくなり、その結果ＮＯ_Ｘ触媒の一部分の温度が要求温度以上に維持されない恐れがある。即ち、ＮＯ_Ｘ触媒内の蓄積イオウ量を一様に減少させることができない恐れがある。
【０００６】
ＮＯ_Ｘ触媒に流入する排気ガスの温度をかなり高くすれば、要求温度以上に維持されないＮＯ_Ｘ触媒部分はほとんど存在しなくなると考えられる。しかしながら、今度は、ＮＯ_Ｘ触媒の別の部分の温度が溶損しうる温度を越える恐れがある。
【０００７】
そこで本発明の目的は、ＮＯ_Ｘ触媒を溶損させることなく、ＮＯ_Ｘ触媒内の蓄積イオウ量を確実に減少させることができる内燃機関の排気浄化装置及び排気浄化方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために１番目の発明によれば、燃焼室内で燃焼せしめられる混合気の空燃比がリーンに維持される内燃機関の排気通路内に、流入する排気ガスの空燃比がリーンのときに流入する排気ガス中のＮＯ_Ｘを蓄え、流入する排気ガスの空燃比が低下したときに排気ガス中に還元剤が含まれていると蓄えているＮＯ_Ｘを還元して蓄えているＮＯ_Ｘの量が減少するＮＯ_Ｘ触媒を配置し、ＮＯ_Ｘ触媒内に蓄えられているイオウの量を減少させるために、ＮＯ_Ｘ触媒の温度を要求温度以上に維持しながら、ＮＯ_Ｘ触媒内に流入する排気ガスの平均空燃比を一時的に理論空燃比又はリッチに切り替える蓄積イオウ量減少作用を行うようにした内燃機関の排気浄化装置において、機関減速運転時に機関回転数がしきい値よりも高いときには機関への燃料供給が停止されるようになっており、蓄積イオウ量減少作用を、ＮＯｘ触媒内に流入する排気ガス量が少ない機関減速運転時に行うと共に、蓄積イオウ量減少作用を開始すべきときにＮＯ_Ｘ触媒の温度がその許容上限温度を越えておりかつこのとき機関への燃料供給が停止されるとき、又は蓄積イオウ量減少作用中にＮＯ_Ｘ触媒の温度がその許容上限温度を越えかつこのとき機関への燃料供給が停止されているときには、蓄積イオウ量減少作用を禁止し又は停止しつつスロットル開度を大きくする制御手段を具備している。
【０００９】
また、２番目の発明によれば１番目の発明において、前記制御手段によりスロットル開度が一旦大きくされた後、ＮＯ_Ｘ触媒の温度に基づいてスロットル開度を小さくするようにしている。
【００１０】
また、３番目の発明によれば１番目の発明において、前記制御手段によりスロットル開度が一旦大きくされた後、ＮＯ_Ｘ触媒の温度がその許容上限温度以下になったときには、スロットル開度を小さくすると共に、蓄積イオウ量減少作用を開始し又は再開するようにしている。
【００１１】
また、４番目の発明によれば１番目の発明において、前記ＮＯ_Ｘ触媒が、排気ガス中の微粒子を捕集するためのパティキュレートフィルタ上に担持されており、パティキュレートフィルタ上に堆積している微粒子を酸化除去するためにパティキュレートフィルタの温度が上昇されているときに、パティキュレートフィルタの温度がその許容上限温度よりも高くこのとき機関への燃料供給が停止されているときにはスロットル開度を一時的に大きくするようにしている。
【００１２】
また、前記課題を解決するために５番目の発明によれば、燃焼室内で燃焼せしめられる混合気の空燃比がリーンに維持される内燃機関の排気通路内に、流入する排気ガスの空燃比がリーンのときに流入する排気ガス中のＮＯ_Ｘを蓄え、流入する排気ガスの空燃比が低下したときに排気ガス中に還元剤が含まれていると蓄えているＮＯ_Ｘを還元して蓄えているＮＯ_Ｘの量が減少するＮＯ_Ｘ触媒が配置され、ＮＯ_Ｘ触媒内に蓄えられているイオウの量を減少させるために、ＮＯ_Ｘ触媒の温度を要求温度以上に維持しながら、ＮＯ_Ｘ触媒内に流入する排気ガスの平均空燃比を一時的に理論空燃比又はリッチに切り替える蓄積イオウ量減少作用を行うようにした内燃機関の排気浄化方法において、機関減速運転時に機関回転数がしきい値よりも高いときには機関への燃料供給が停止されるようになっており、蓄積イオウ量減少作用を、ＮＯｘ触媒内に流入する排気ガス量が少ない機関減速運転時に行うと共に、蓄積イオウ量減少作用を開始すべきときにＮＯ_Ｘ触媒の温度がその許容上限温度を越えておりかつこのとき機関への燃料供給が停止されるとき、又は蓄積イオウ量減少作用中にＮＯ_Ｘ触媒の温度がその許容上限温度を越えかつこのとき機関への燃料供給が停止されているときには、蓄積イオウ量減少作用を禁止し又は停止しつつスロットル開度を大きくしている。
【００１３】
なお、本明細書では排気通路の或る位置よりも上流の排気通路、燃焼室、及び吸気通路内に供給された空気と炭化水素ＨＣ及び一酸化炭素ＣＯのような還元剤との比をその位置における排気ガスの空燃比と称している。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は本発明を圧縮着火式内燃機関に適用した場合を示している。なお、本発明は火花点火式内燃機関にも適用することもできる。
【００１５】
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を介して排気ターボチャージャ１４のコンプレッサ１５に連結される。吸気ダクト１３内にはステップモータ１６により駆動されるスロットル弁１７が配置され、更に吸気ダクト１３周りには吸気ダクト１３内を流れる吸入空気を冷却するための冷却装置１８が配置される。本発明による実施例では、スロットル開度ＤＴはほぼ全ての運転領域において最大開度ＤＴｍに維持され、要求負荷Ｌがかなり小さくなると最大開度ＤＴｍよりも小さくされ、要求負荷Ｌがゼロになると小さなアイドル開度ＤＴｉにされる。
【００１６】
一方、排気ポート１０は排気マニホルド１９及び排気管２０を介して排気ターボチャージャ１４の排気タービン２１に連結され、排気タービン２１の出口は排気管２０ａを介して触媒コンバータ２２に接続される。触媒コンバータ２２内には、排気ガス中の微粒子を捕集するためのパティキュレートフィルタ２２ａが収容され、パティキュレートフィルタ２２ａ上には後述するようにＮＯ_Ｘ触媒２４が担持されている。また、触媒コンバータ２２は排気管２０ｂに接続される。
【００１７】
更に図１を参照すると、排気マニホルド１９とサージタンク１２とは排気ガス再循環（以下、ＥＧＲと称す）通路２４を介して互いに連結され、ＥＧＲ通路２４内には電気制御式ＥＧＲ制御弁２５が配置される。また、ＥＧＲ通路２４周りにはＥＧＲ通路２４内を流れるＥＧＲガスを冷却するための冷却装置２６が配置される。本発明による実施例では、ＥＧＲ制御弁開度ＤＥは機関運転状態例えば要求負荷Ｌ及び機関回転数Ｎに応じて定められる。
【００１８】
一方、各燃料噴射弁６は燃料供給管６ａを介して燃料リザーバ、いわゆるコモンレール２７に連結される。このコモンレール２７内へは電気制御式の吐出量可変な燃料ポンプ２８から燃料が供給され、コモンレール２７内に供給された燃料は各燃料供給管６ａを介して燃料噴射弁６に供給される。コモンレール２７にはコモンレール２７内の燃料圧を検出するための燃料圧センサ２９が取付けられ、燃料圧センサ２９の出力信号に基づいてコモンレール２７内の燃料圧が目標燃料圧となるように燃料ポンプ２８の吐出量が制御される。
【００１９】
電子制御ユニット４０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス４１によって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）４２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）４３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）４４、入力ポート４５及び出力ポート４６を具備する。燃料圧センサ２９の出力信号は対応するＡＤ変換器４７を介して入力ポート４５に入力される。排気管２０ｂにはＮＯ_Ｘ触媒２３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４８が取り付けられ、温度センサ４８の出力電圧は対応するＡＤ変換器４７を介して入力ポート４５に入力される。また、アクセルペダル５０にはアクセルペダル５０の踏み込み量に比例した出力電圧を発生する負荷センサ５１が接続され、負荷センサ５１の出力電圧は対応するＡＤ変換器４７を介して入力ポート４５に入力される。ここで、ＮＯ_Ｘ触媒２３から流出した排気ガスの温度はＮＯ_Ｘ触媒２３の温度を表しており、アクセルペダル５０の踏み込み量は要求負荷を表している。更に入力ポート４５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５２が接続される。ＣＰＵ４４ではこの出力パルスに基づいて機関回転数が算出される。
【００２０】
一方、出力ポート４６は対応する駆動回路５３を介して燃料噴射弁６、スロットル弁駆動用ステップモータ１６、ＥＧＲ制御弁２５、及び燃料ポンプ２８にそれぞれ接続される。
【００２１】
図１に示される内燃機関では、機関減速運転時に機関への燃料供給が一時的に停止される。このことを図２に示される燃料供給制御ルーチンを参照しながら簡単に説明する。
【００２２】
図２を参照すると、まずステップ１００では機関への燃料供給が停止されていることを表すフラグＸＦＣがセットされている（ＸＦＣ＝１）か否かが判別される。フラグＸＦＣは通常リセットされている（ＸＦＣ＝０）ので次いでステップ１０１に進み、要求負荷Ｌがゼロであるか否か、即ち機関減速運転時であるか否かが判別される。Ｌ＞０のときには処理サイクルを終了し、機関への燃料供給を継続する。これに対し、Ｌ＝０のときには次いでステップ１０２に進み、機関回転数Ｎが第１のしきい値Ｎ１よりも高いか否かが判別される。Ｎ≦Ｎ１のときには処理サイクルを終了し、機関への燃料供給を継続する。これに対し、Ｎ＞Ｎ１のときには次いでステップ１０３に進み、機関への燃料供給が停止される。次いでステップ１０４に進み、フラグＸＦＣがセットされる（ＸＦＣ＝１）。
【００２３】
フラグＸＦＣがセットされたときにはステップ１００からステップ１０５に進み、要求負荷Ｌがゼロよりも大きいか又は機関回転数Ｎが第２のしきい値Ｎ２（＜Ｎ１）よりも低いか否か、即ち機関減速運転時でなくなったか又は機関回転数Ｎがかなり低くなったか否かが判別される。Ｌ＝０かつＮ≧Ｎ２のときには処理サイクルを終了し、機関への燃料供給を継続して停止する。これに対し、Ｌ＞０又はＮ＜Ｎ２のときには次いでステップ１０６に進み、機関への燃料供給が再開される。続くステップ１０７ではフラグＸＦＣがリセットされる（ＸＦＣ＝０）。
【００２４】
一方、パティキュレートフィルタ２２ａの隔壁の両側面及び細孔内壁面上にはＮＯ_Ｘ触媒２３がそれぞれ担持されている。このＮＯ_Ｘ触媒２３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なくとも一つと、白金Ｐｔ、パラジウムＰｄ、ロジウムＲｈ、イリジウムＩｒのような貴金属とが担持されている。
【００２５】
ＮＯ_Ｘ触媒は流入する排気ガスの平均空燃比がリーンのときにはＮＯ_Ｘを蓄え、流入する排気ガスの空燃比が低下したときに排気ガス中に還元剤が含まれていると蓄えているＮＯ_Ｘを還元して蓄えているＮＯ_Ｘの量を減少させる蓄積還元作用を行う。
【００２６】
ＮＯ_Ｘ触媒の蓄積還元作用の詳細なメカニズムについては完全には明らかにされていない。しかしながら、現在考えられているメカニズムを、担体上に白金Ｐｔ及びバリウムＢａを担持させた場合を例にとって簡単に説明すると次のようになる。
【００２７】
即ち、ＮＯ_Ｘ触媒に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもかなりリーンになると流入する排気ガス中の酸素濃度が大巾に増大し、酸素Ｏ_２がＯ_２ ⁻又はＯ^２−の形で白金Ｐｔの表面に付着する。一方、流入する排気ガス中のＮＯは白金Ｐｔの表面に付着し白金Ｐｔの表面上でＯ_２ ⁻又はＯ^２−と反応し、ＮＯ_２となる（ＮＯ＋Ｏ_２→ＮＯ_２＋Ｏ^＊、ここでＯ^＊は活性酸素）。次いで生成されたＮＯ_２の一部は白金Ｐｔ上でさらに酸化されつつＮＯ_Ｘ触媒内に吸収されて酸化バリウムＢａＯと結合しながら、硝酸イオンＮＯ_３ ⁻の形でＮＯ_Ｘ触媒内に拡散する。このようにしてＮＯ_ＸがＮＯ_Ｘ触媒内に蓄えられる。
【００２８】
これに対し、ＮＯ_Ｘ触媒に流入する排気ガスの空燃比がリッチ又は理論空燃比になると、排気ガス中の酸素濃度が低下してＮＯ_２の生成量が低下し、反応が逆方向（ＮＯ_３ ⁻→ＮＯ＋２Ｏ^＊）に進み、斯くしてＮＯ_Ｘ触媒内の硝酸イオンＮＯ_３ ⁻がＮＯの形でＮＯ_Ｘ触媒から放出される。この放出されたＮＯ_Ｘは排気ガス中に還元剤即ちＨＣ，ＣＯが含まれているとこれらＨＣ，ＣＯと反応して還元せしめられる。このようにして白金Ｐｔの表面上にＮＯ_Ｘが存在しなくなるとＮＯ_Ｘ触媒から次から次へとＮＯ_Ｘが放出されて還元され、ＮＯ_Ｘ触媒内に蓄えられているＮＯ_Ｘの量が次第に減少する。
【００２９】
なお、硝酸塩を形成することなくＮＯ_Ｘを蓄え、ＮＯ_Ｘを放出することなくＮＯ_Ｘを還元することも可能である。また、活性酸素Ｏ^＊に着目すれば、ＮＯ_Ｘ触媒はＮＯ_Ｘの蓄積及び放出に伴って活性酸素Ｏ^＊を生成する活性酸素生成触媒と見ることもできる。
【００３０】
図１に示される内燃機関はリーン空燃比のもとでの燃焼が継続して行われており、従ってＮＯ_Ｘ触媒２３内に流入する排気ガスの空燃比はリーンに維持されている。その結果、排気ガス中のＮＯ_ＸはＮＯ_Ｘ触媒２３内に蓄えられる。
【００３１】
時間の経過と共にＮＯ_Ｘ触媒２３内の蓄積ＮＯ_Ｘ量は次第に増大する。そこで本発明による実施例では、例えばＮＯ_Ｘ触媒２３内の蓄積ＮＯ_Ｘ量が許容量を越えたときにはＮＯ_Ｘ触媒２３内に蓄えられているＮＯ_Ｘを還元しＮＯ_Ｘ触媒２３内の蓄積ＮＯ_Ｘ量を減少させるためにＮＯ_Ｘ触媒２３に還元剤を一時的に供給するようにしている。この場合、ＮＯ_Ｘ触媒２３内に流入する排気ガスの空燃比が一時的にリッチに切り替えられる。
【００３２】
ところで、排気ガス中にはイオウ分がＳＯ_Ｘの形で含まれており、ＮＯ_Ｘ触媒２３内にはＮＯ_ＸばかりでなくＳＯ_Ｘも蓄えられる。このＳＯ_ＸのＮＯ_Ｘ触媒２３内への蓄積メカニズムはＮＯ_Ｘの蓄積メカニズムと同じであると考えられる。即ち、担体上に白金Ｐｔ及びバリウムＢａを担持させた場合を例にとって簡単に説明すると、ＮＯ_Ｘ触媒２３に流入する排気ガスの空燃比がリーンのときには上述したように酸素Ｏ_２がＯ_２ ⁻又はＯ^２−の形で白金Ｐｔの表面に付着しており、流入する排気ガス中のＳＯ_２は白金Ｐｔの表面に付着し白金Ｐｔの表面上でＯ_２ ⁻又はＯ^２−と反応し、ＳＯ_３となる。次いで生成されたＳＯ_３は白金Ｐｔ上でさらに酸化されつつＮＯ_Ｘ触媒２３内に吸収されて酸化バリウムＢａＯと結合しながら、硫酸イオンＳＯ_４ ⁻の形でＮＯ_Ｘ触媒２３内に拡散する。この硫酸イオンＳＯ_４ ⁻は次いでバリウムイオンＢａ^＋と結合して硫酸塩ＢａＳＯ_４を生成する。
【００３３】
この硫酸塩ＢａＳＯ_４は分解しにくく、ＮＯ_Ｘ触媒２３内に流入する排気ガスの空燃比をただ単にリッチにしてもＮＯ_Ｘ触媒２３内の硫酸塩ＢａＳＯ_４の量は減少しない。このため、時間が経過するにつれてＮＯ_Ｘ触媒２３内の硫酸塩ＢａＳＯ_４の量が増大し、その結果ＮＯ_Ｘ触媒２３が蓄えうるＮＯ_Ｘの量が減少することになる。
【００３４】
ところが、ＮＯ_Ｘ触媒２３の温度を例えば６００℃以上に維持しつつＮＯ_Ｘ触媒２３に流入する排気ガスの平均空燃比を理論空燃比又はリッチにすると、ＮＯ_Ｘ触媒２３内の硫酸塩ＢａＳＯ_４が分解してＳＯ_３の形でＮＯ_Ｘ触媒２３から放出される。この放出されたＳＯ_３は排気ガス中に還元剤即ちＨＣ，ＣＯが含まれているとこれらＨＣ，ＣＯと反応してＳＯ_２に還元せしめられる。このようにしてＮＯ_Ｘ触媒２３内に硫酸塩ＢａＳＯ_４の形で蓄えられているＳＯ_Ｘの量が次第に減少し、このときＮＯ_Ｘ触媒２３からＳＯ_ＸがＳＯ_３の形で流出することがない。
【００３５】
そこで本発明による実施例では、例えばＮＯ_Ｘ触媒２３内の蓄積ＳＯ_Ｘ量が許容量を越えたときには、ＮＯ_Ｘ触媒２３内の蓄積ＳＯ_Ｘ量を減少させるために、ＮＯ_Ｘ触媒２３の温度を要求温度ＴＳ例えば６００℃以上に維持する昇温制御を行いつつ、ＮＯ_Ｘ触媒２３に流入する排気ガスの平均空燃比を理論空燃比又はリッチに維持する蓄積ＳＯ_Ｘ量減少制御を行うようにしている。なお、本発明による実施例では、燃料噴射弁６から供給された燃料の積算値が求められ、この積算値が予め定められたしきい値を越えたときにＮＯ_Ｘ触媒２３内の蓄積ＳＯ_Ｘ量が許容量を越えたと判断される。
【００３６】
ＮＯ_Ｘ触媒の温度を要求温度ＴＳ以上まで上昇させ要求温度ＴＳ以上に維持する昇温制御を実行するためには様々な方法がある。例えばＮＯ_Ｘ触媒２３の上流端に電気ヒータを配置して電気ヒータによりＮＯ_Ｘ触媒２３又はＮＯ_Ｘ触媒２３に流入する排気ガスを加熱する方法や、ＮＯ_Ｘ触媒２３上流の排気通路内に燃料を二次的に噴射してこの燃料を燃焼させることによりＮＯ_Ｘ触媒２３を加熱する方法や、内燃機関から排出される排気ガスの温度を上昇させてＮＯ_Ｘ触媒２３の温度を上昇させる方法がある。
【００３７】
ここで、内燃機関から排出される排気ガスの温度を上昇させる方法にも様々な方法がある。その方法の一つは燃料噴射時期を圧縮上死点以後まで遅角させる方法である。即ち、通常主燃料Ｑｍは図３において（Ｉ）に示されるように圧縮上死点付近で噴射される。この場合、図３の（ＩＩ）に示されるように主燃料Ｑｍの噴射時期が遅角されると後燃え期間が長くなり、斯くして内燃機関から排出される排気ガスの温度が上昇する。なお、上述した機関への燃料供給というのはこの主燃料Ｑｍの供給のことである。
【００３８】
また、内燃機関から排出される排気ガスの温度を上昇させるために図３の（ＩＩＩ）に示されるように主燃料Ｑｍに加え、吸気上死点付近において補助燃料Ｑｖを噴射することもできる。このように補助燃料Ｑｖを追加的に噴射すると補助燃料Ｑｖ分だけ燃焼せしめられる燃料が増えるために内燃機関から排出される排気ガスの温度が上昇する。この場合、このように吸気上死点付近において補助燃料Ｑｖを噴射すると圧縮行程中に圧縮熱によってこの補助燃料Ｑｖからアルデヒド、ケトン、パーオキサイド、一酸化炭素等の中間生成物が生成され、これら中間生成物によって主燃料Ｑｍの反応が加速される。従ってこの場合には図３の（ＩＩＩ）に示されるように主燃料Ｑｍの噴射時期を大巾に遅らせても失火を生ずることなく良好な燃焼が得られる。即ち、このように主燃料Ｑｍの噴射時期を大巾に遅らせることができるので内燃機関から排出される排気ガスの温度はかなり高くなる。
【００３９】
更に、図３の（ＩＶ）に示されるように主燃料Ｑｍに加え、膨張行程中又は排気行程中に補助燃料Ｑｐを噴射することもできる。即ち、補助燃料Ｑｐが燃焼室又は排気通路内で燃焼するために内燃機関から排出される排気ガスの温度が上昇する。
【００４０】
本発明による実施例では、図３の（ＩＩＩ）に示されるように吸気上死点付近において補助燃料Ｑｖを噴射し、それにより昇温制御を実行するようにしている。
【００４１】
一方、ＮＯ_Ｘ触媒２３内に流入する排気ガスの平均空燃比を理論空燃比又はリッチに切り替えるために、燃焼室５から排出される排気ガスの平均空燃比を理論空燃比又はリッチに切り替えることもできるし、又はＮＯ_Ｘ触媒２３上流の排気通路内に追加の燃料ないし還元剤を二次的に噴射することもできる。ここで、燃焼室５から排出される排気ガスの平均空燃比を理論空燃比又はリッチに切り替えるために、燃焼室５内で燃焼せしめられる混合気の平均空燃比を理論空燃比又はリッチに切り替えることもできるし、又は図３の（Ｖ）に示されるように主燃料Ｑｍに加え、膨張行程中又は排気行程中に追加の燃料Ｑｒを噴射することもできる。
【００４２】
本発明による実施例では、燃料噴射弁６から膨張行程又は排気行程に追加の燃料Ｑｒを噴射し、それによりＮＯ_Ｘ触媒２３内に流入する排気ガスの平均空燃比がわずかばかりリッチに維持されるようにしている。
【００４３】
次に、図４を参照して本発明による実施例の基本的な蓄積ＳＯ_Ｘ量減少作用について説明する。
【００４４】
図４の矢印Ｘは蓄積ＳＯ_Ｘ量減少作用を行うべきであると判断されたときを表しており、このときまず昇温制御が実行される。その結果、ＮＯ_Ｘ触媒２３の温度Ｔが上昇され、要求温度ＴＳ以上に維持される。また、ＮＯ_Ｘ触媒２３内に流入する排気ガスの空燃比ＡＦＥがわずかに小さくなる。
【００４５】
次いで、矢印Ｙで示されるように要求負荷Ｌがゼロになると即ち機関減速運転になると、スロットル開度ＤＴがアイドル開度ＤＴｉにされる。一方、図４に示される例ではこのとき機関回転数Ｎが第１のしきい値Ｎ１よりも高いので、機関への燃料供給が停止される。更に、このときＥＧＲ制御弁開度ＤＥが最大開度ＤＥｍにされる。なお、機関への燃料供給が停止されるときには、スロットル開度ＤＴをアイドル開度ＤＴｉよりも小さな開度にすることもできる。
【００４６】
このような状態で、ＮＯ_Ｘ触媒２３内に流入する排気ガスの空燃比ＡＦＥがわずかばかりリッチに切り替えられる。その結果、ＮＯ_Ｘ触媒２３の温度Ｔが要求温度ＴＳ以上に維持されながら、排気ガスの空燃比ＡＦＥがわずかばかりリッチに切り替えられることになり、従って蓄積ＳＯ_Ｘ量減少作用が実質的に開始される。この場合、ＮＯ_Ｘ触媒２３内に流入する排気ガスの量が少なくなっており、従って追加の燃料Ｑｒ（図３）を低減することができる。また、ＥＧＲ制御弁開度ＤＥが最大開度ＤＥｍにされているので機関に吸入される新規の量が低減され、従って機関への燃料供給が停止されているときにＮＯ_Ｘ触媒２３の温度Ｔが低下するのが抑制される。
【００４７】
機関への燃料供給が停止されている間は、昇温制御が停止される。このようにしても追加の燃料ＱｒがＮＯ_Ｘ触媒２３内で燃焼するので、ＮＯ_Ｘ触媒２３の温度Ｔは要求温度ＴＳ以上に維持される。
【００４８】
次いで、矢印Ｚで示されるように機関回転数Ｎが第２のしきい値Ｎ２よりも低くなると、ＮＯ_Ｘ触媒２３内に流入する排気ガスの空燃比ＡＦＥがわずかばかりリッチに維持されながら、機関への燃料供給が再開され、機関回転数Ｎがアイドル回転数Ｎｉに維持される。また、このとき昇温制御が再開され、燃焼が不安定になるのを阻止するためにＥＧＲ制御弁開度ＤＥがアイドル開度ＤＥｉにされる。
【００４９】
次いで、矢印Ｗで示されるように、蓄積ＳＯ_Ｘ量減少作用が行われている時間の積算値ｔＳが予め定められた設定値になると、蓄積ＳＯ_Ｘ量減少作用が完了せしめられる。即ち、ＮＯ_Ｘ触媒２３内に流入する排気ガスの空燃比ＡＦＥがリーンに戻され、昇温制御が停止される。この設定値はＮＯ_Ｘ触媒２３内の蓄積ＳＯ_Ｘ量をほぼゼロにするのに必要な時間である。次いで、矢印Ｖで示されるように要求負荷Ｌが高くなると、スロットル開度ＤＴが最大開度ＤＴｍにされ、ＥＧＲ制御弁開度ＤＥが機関運転状態に応じて制御される。
【００５０】
これに対し、時間積算値ｔＳが上述した設定値になる前に、要求負荷Ｌがゼロよりも大きくなり即ち加速運転が開始されると、蓄積ＳＯ_Ｘ量減少作用が中断せしめられる。即ち、ＮＯ_Ｘ触媒２３内に流入する排気ガスの空燃比ＡＦＥがリーンに戻され、昇温制御が停止される。次いで、再び機関減速運転が行われると蓄積ＳＯ_Ｘ量減少作用が再開される。
【００５１】
さて、冒頭で述べたように、蓄積ＳＯ_Ｘ量減少作用が行われているときにＮＯ_Ｘ触媒２３の温度Ｔが、溶損が生じうる温度を越える恐れがある。そこで本発明による実施例では、ＮＯ_Ｘ触媒２３の温度Ｔが、溶損が生じうる温度よりも低く設定された許容上限温度ＴＵ、例えば７００℃を越えたときに、機関への燃料供給が停止されているときには、スロットル開度ＤＴを一時的に大きくするようにしている。このことを図５を参照しながら説明する。
【００５２】
図５において、矢印Ｙは上述したように要求負荷Ｌがゼロになったときを示している。このとき、機関への燃料供給が停止され、昇温制御が停止され、ＮＯ_Ｘ触媒２３内に流入する排気ガスの空燃比ＡＦＥがわずかばかりリッチに切り替えられる。また、スロットル開度ＤＴがアイドル開度ＤＴｉにされ、ＥＧＲ制御弁開度ＤＥが最大開度ＤＥｍにされる。
【００５３】
次いで、矢印Ｊで示されるようにＮＯ_Ｘ触媒２３の温度Ｔがその許容上限温度ＴＵを越えると、スロットル開度ＤＴがアイドル開度ＤＴｉよりも大きな開度、例えば最大開度ＤＴｍまで大きくされ、ＥＧＲ制御弁開度ＤＥが最大開度ＤＥｍよりも小さな開度、例えばゼロまで小さくされる。このようにすると、低温の空気がＮＯ_Ｘ触媒２３内に大量に流入することになり、斯くしてＮＯ_Ｘ触媒２３の温度Ｔが急激に低下せしめられる。この場合、機関への燃料供給が停止されているので、スロットル開度ＤＴを変更したとしても、燃焼に影響を与えることがない。
【００５４】
また、このとき追加の燃料Ｑｒの供給が停止され、即ちＮＯ_Ｘ触媒２３内に流入する排気ガスの空燃比ＡＦＥがリッチでなくなる。従って、蓄積ＳＯ_Ｘ量減少作用が一時的に停止されることになる。
【００５５】
図５に示される例では、ＮＯ_Ｘ触媒２３の温度Ｔが許容上限温度ＴＵよりも高い限り、スロットル開度ＤＴが最大開度ＤＴｍに維持され、ＥＧＲ制御弁開度ＤＥがゼロに維持される。次いで、矢印Ｋで示されるようにＮＯ_Ｘ触媒２３の温度Ｔが許容上限温度ＴＵ以下になると、追加の燃料Ｑｒの供給が再開され、即ちＮＯ_Ｘ触媒２３内に流入する排気ガスの空燃比ＡＦＥがわずかばかりリッチに戻される。従って、蓄積ＳＯ_Ｘ量減少作用が再開される。
【００５６】
また、Ｔ≦ＴＵになるとスロットル開度ＤＴがアイドル開度ＤＴｉに向けて徐々に小さくされる。具体的には、ＮＯ_Ｘ触媒２３の温度Ｔが要求温度ＴＳよりも低くならないように、例えばＮＯ_Ｘ触媒２３の温度Ｔ又は温度Ｔの変化率に基づいてスロットル開度ＤＴが制御される。一方、ＥＧＲ制御弁開度ＤＥは最大開度ＤＥｍに戻される。従って、スロットル開度ＤＴが最大開度ＤＴｍまで大きくされ、ＥＧＲ制御弁開度ＤＥがゼロまで小さくされた後には、ＮＯ_Ｘ触媒２３の温度Ｔに基づいてスロットル開度ＤＴ及びＥＧＲ制御弁開度ＤＥが制御されるということになる。
【００５７】
なお、蓄積ＳＯ_Ｘ量減少作用を開始すべきときに、すでに許容上限温度ＴＵを越えている恐れもある。この場合には、機関への燃料供給が停止されると直ちにスロットル開度ＤＴが最大開度ＤＴｍにされ、ＥＧＲ制御弁開度ＤＥがゼロにされる。また、このとき、ＮＯ_Ｘ触媒２３内に流入する排気ガスの空燃比ＡＦＥはリッチに切り替えられず、即ち蓄積ＳＯ_Ｘ量減少作用が開始されない。
【００５８】
図６から図８は上述した蓄積ＳＯ_Ｘ量減少作用を実行するためのルーチンを示している。このルーチンは予め定められた設定時間毎の割り込みによって実行される。
【００５９】
図６から図８を参照すると、まずステップ１２０では蓄積ＳＯ_Ｘ量減少作用を実行すべきか否かが判別される。本発明による実施例では、ＮＯ_Ｘ触媒２３内の蓄積ＳＯ_Ｘ量ＱＳが許容量ＱＳＵを越えたときに蓄積ＳＯ_Ｘ量減少作用を実行すべきであると判断され、次いで蓄積ＳＯ_Ｘ量が下限量例えばゼロになると蓄積ＳＯ_Ｘ量減少作用を実行すべきでないと判断される。蓄積ＳＯ_Ｘ量減少作用を実行すべきでないときには次いでステップ１２１に進み、昇温制御が停止される。即ち補助燃料Ｑｖが噴射されない。続くステップ１２２では、ＮＯ_Ｘ触媒２３内に流入する排気ガスの平均空燃比がリーンにされる。即ち追加燃料Ｑｒが噴射されない。続くステップ１２３ではスロットル開度ＤＴ及びＥＧＲ制御弁開度ＤＥが通常制御される。続くステップ１２４では後述するフラグＸＴがリセットされる（ＸＴ＝０）。
【００６０】
一方、ステップ１２０で蓄積ＳＯ_Ｘ量減少作用を実行すべきときには次いでステップ１２５に進み、ＮＯ_Ｘ触媒２３の温度Ｔが要求温度ＴＳ以上か否かが判別される。Ｔ＜ＴＳのときには次いでステップ１２６に進み、昇温制御が行われる。即ち補助燃料Ｑｖが噴射される。次いで上述したステップ１２２からステップ１２４までに進む。
【００６１】
Ｔ≧ＴＳになるとステップ１２５からステップ１２７に進み、要求負荷Ｌがゼロであるか否か、即ち機関減速運転時であるか否かが判別される。Ｌ＞０のときには次いでステップ１２６に進んだ後にステップ１２２からステップ１２４までに進む。
【００６２】
Ｌ＝０になるとステップ１２７からステップ１２８に進み、図２を参照して説明したフラグＸＦＣがセットされている（ＸＦＣ＝１）か否かが判別される。フラグＸＦＣがリセットされている（ＸＦＣ＝０）とき、即ち機関への燃料供給が停止されていないときには次いでステップ１２９に進み、昇温制御が行われる。続くステップ１３０ではＮＯ_Ｘ触媒２３内に流入する排気ガスの平均空燃比ＡＦＥがわずかばかりリッチに切り替えられる。即ち追加燃料Ｑｒが噴射される。続くステップ１３１では、スロットル開度ＤＴ及びＥＧＲ制御弁開度ＤＥがそれぞれのアイドル開度ＤＴｉ，ＤＥｉにされる。続くステップ１３２ではフラグＸＴがリセットされる（ＸＴ＝０）。
【００６３】
これに対し、フラグＸＦＣがセットされている（ＸＦＣ＝１）とき、即ち機関への燃料供給が停止されているときにはステップ１２８からステップ１３３に進み、昇温制御が停止される。続くステップ１３４ではＮＯ_Ｘ触媒２３の温度Ｔが許容上限温度ＴＵよりも高いか否かが判別される。Ｔ＞ＴＵのときにはステップ１３５に進み、ＮＯ_Ｘ触媒２３内に流入する排気ガス平均空燃比ＡＦＥがリーンにされる。続くステップ１３６ではスロットル開度ＤＴが最大開度ＤＴｍにされ、ＥＧＲ制御弁開度ＤＥがゼロにされる。続くステップ１３７ではフラグＸＴがセットされる（ＸＴ＝１）。
【００６４】
これに対し、Ｔ≦ＴＵのときにはステップ１３４からステップ１３８に進み、ＮＯ_Ｘ触媒２３内に流入する排気ガス平均空燃比ＡＦＥがわずかばかりリッチにされる。続くステップ１３９ではフラグＸＴがセットされている（ＸＴ＝１）か否かが判別される。フラグＸＴがセットされている（ＸＴ＝１）ときには次いでステップ１４０に進み、スロットル開度ＤＴ及びＥＧＲ制御弁開度ＤＥがＮＯ_Ｘ触媒２３の温度Ｔに応じた開度にされる。続くステップ１４１ではスロットル開度ＤＴがアイドル開度ＤＴｉまで戻されたか否かが判別される。ＤＴ＞ＤＴｉのときには処理サイクルを終了し、ＤＴ＝ＤＴｉのときには次いでステップ１４２に進み、フラグＸＴがリセットされる（ＸＴ＝０）。このようにフラグＸＴはＮＯ_Ｘ触媒２３の温度Ｔが許容上限温度ＴＵを越えるとセットされ、次いでスロットル開度ＤＴがアイドル開度ＤＴｉまで戻されるとリセットされる。言い換えると、フラグＸＴはスロットル開度ＤＴ及びＥＧＲ制御弁開度ＤＥをＮＯ_Ｘ触媒２３の温度Ｔに応じて制御すべきときにセットされる。
【００６５】
一方、フラグＸＴがリセットされているとき（ＸＴ＝０）にはステップ１３９からステップ１４３に進み、スロットル開度ＤＴがアイドル開度ＤＴｉにされ、ＥＧＲ制御弁開度ＤＥが最大開度ＤＥｍにされる。
【００６６】
ところで、排気ガス中に含まれる主に炭素の固体からなる微粒子はパティキュレートフィルタ２２ａ上に捕集される。図１に示される内燃機関はリーン空燃比のもとでの燃焼が継続して行われており、また、ＮＯ_Ｘ触媒２３は酸化能を有しているので、パティキュレートフィルタ２２ａの温度が微粒子を酸化しうる温度、例えば２５０℃以上に維持されていれば、パティキュレートフィルタ２２ａ上で微粒子が酸化せしめられ除去される。
【００６７】
ところが、パティキュレートフィルタ２２ａの温度が微粒子を酸化しうる温度に維持されなくなるか又は単位時間当たりにパティキュレートフィルタ２２ａ内に流入する微粒子の量がかなり多くなると、パティキュレートフィルタ２２ａ上に堆積する微粒子の量が次第に増大し、パティキュレートフィルタ２２ａの圧損が増大する。そこで本発明による実施例では、例えばパティキュレートフィルタ２２ａ上の堆積微粒子量が許容最大量を越えたときには、パティキュレートフィルタ２２ａに流入する排気ガスの空燃比をリーンに維持しつつパティキュレートフィルタ２２ａの温度を微粒子酸化要求温度例えば６００℃以上まで上昇し次いで微粒子酸化要求温度以上に維持するようにしている。この微粒子酸化制御が行われるとパティキュレートフィルタ２２ａ上に堆積した微粒子が着火燃焼せしめられ除去される。
【００６８】
本発明による実施例では、このような微粒子酸化制御が行われているときに、ＮＯ_Ｘ触媒２３ないしパティキュレートフィルタ２２ａの温度Ｔが許容上限温度ＴＵを越え、このとき機関への燃料供給が停止されているときにも、スロットル開度ＤＴが例えば最大開度ＤＴｍまで一時的に大きくされ、ＥＧＲ制御弁開度ＤＥがゼロまで一時的に小さくされる。従って、微粒子酸化制御が行われているときにもＮＯ_Ｘ触媒２３ないしパティキュレートフィルタ２２ａが溶損するのを阻止することができる。
【００６９】
【発明の効果】
ＮＯ_Ｘ触媒を溶損させることなく、ＮＯ_Ｘ触媒内の蓄積イオウ量を確実に減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】内燃機関の全体図である。
【図２】燃料供給制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図３】補助燃料及び追加燃料を説明するための図である。
【図４】本発明による実施例を説明するためのタイムチャートである。
【図５】本発明による実施例を説明するためのタイムチャートである。
【図６】蓄積ＳＯ_Ｘ量減少制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図７】蓄積ＳＯ_Ｘ量減少制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図８】蓄積ＳＯ_Ｘ量減少制御ルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…機関本体
１７…スロットル弁
２０ａ…排気管
２２ａ…パティキュレートフィルタ
２３…ＮＯ_Ｘ触媒
２５…ＥＧＲ制御弁
４８…温度センサ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an exhaust gas purification apparatus and an exhaust gas purification method for an internal combustion engine.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, NO in the exhaust gas flowing in when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the exhaust passage of the internal combustion engine in which the air-fuel ratio of the air-fuel mixture combusted in the combustion chamber is kept lean is lean._XNO when storing the reducing agent in the exhaust gas when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing in decreases_XNO is being reduced and stored_XNO decreases in quantity_XPlace catalyst and NO_XTo reduce the amount of sulfur stored in the catalyst, NO_XWhile maintaining the catalyst temperature above the required temperature, NO_XThere is known an internal combustion engine in which the accumulated sulfur amount is reduced by temporarily switching the average air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst to the stoichiometric air-fuel ratio or rich.
[0003]
However, NO_XIf a large amount of exhaust gas is flowing into the catalyst and the effect of reducing the amount of accumulated sulfur is performed, a large amount of fuel is required to switch the air-fuel ratio of this large amount of exhaust gas to the stoichiometric air-fuel ratio or rich. .
[0004]
So NO_XThere is known an internal combustion engine in which the amount of exhaust gas flowing into the catalyst is small, for example, to reduce the amount of accumulated sulfur during low load operation (see Japanese Patent No. 3237607). In this way, the amount of fuel necessary to complete the effect of reducing the amount of accumulated sulfur can be reduced. Note that NO during deceleration operation and idle operation_XThe amount of exhaust gas flowing into the catalyst is reduced, and at this time, the amount of accumulated sulfur can be reduced.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, NO_XBy increasing the temperature of the exhaust gas flowing into the catalyst, NO_XThe temperature of the catalyst can be raised above the required temperature. However, NO_XWhen the amount of exhaust gas flowing into the catalyst decreases, the exhaust gas becomes NO._XIt becomes difficult to flow uniformly in the catalyst, and as a result NO_XThe temperature of a part of the catalyst may not be maintained above the required temperature. That is, NO_XThere is a possibility that the amount of accumulated sulfur in the catalyst cannot be reduced uniformly.
[0006]
NO_XIf the temperature of the exhaust gas flowing into the catalyst is considerably high, NO will not be maintained above the required temperature_XIt is thought that the catalyst portion is almost absent. However, this time NO_XThere is a possibility that the temperature of another part of the catalyst exceeds the temperature at which it can be melted.
[0007]
Therefore, the object of the present invention is NO._XNO without damaging the catalyst_XAn object of the present invention is to provide an exhaust gas purification device and an exhaust gas purification method for an internal combustion engine that can reliably reduce the amount of accumulated sulfur in the catalyst.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, according to the first invention, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the exhaust passage of the internal combustion engine in which the air-fuel ratio of the air-fuel mixture combusted in the combustion chamber is kept lean is lean. NO in exhaust gas sometimes flowing in_XNO when storing the reducing agent in the exhaust gas when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing in decreases_XNO is being reduced and stored_XNO decreases in quantity_XPlace catalyst and NO_XTo reduce the amount of sulfur stored in the catalyst, NO_XWhile maintaining the catalyst temperature above the required temperature, NO_XIn an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine that performs an effect of reducing the amount of accumulated sulfur that temporarily switches the average air-fuel ratio of exhaust gas flowing into the catalyst to the stoichiometric air-fuel ratio or rich, the engine speed is the threshold during engine deceleration operation. When the value is higher than the value, the fuel supply to the engine is stopped, and the amount of accumulated sulfur is reduced.The amount of exhaust gas flowing into the NOx catalyst is smallNO during the engine deceleration operation and when the accumulated sulfur reduction action should be started_XWhen the temperature of the catalyst exceeds the allowable upper limit temperature and the fuel supply to the engine is stopped at this time, or during the action of reducing the amount of accumulated sulfur_XWhen the temperature of the catalyst exceeds the allowable upper limit temperature and the fuel supply to the engine is stopped at this time, a control means for increasing the throttle opening while prohibiting or stopping the accumulated sulfur amount reducing action is provided. .
[0009]
According to the second invention, in the first invention, after the throttle opening is once increased by the control means,_XThe throttle opening is reduced based on the temperature of the catalyst.
[0010]
According to a third aspect, in the first aspect, after the throttle opening is once increased by the control means,_XWhen the temperature of the catalyst becomes equal to or lower than the allowable upper limit temperature, the throttle opening is reduced and the accumulated sulfur amount reducing action is started or restarted.
[0011]
According to a fourth invention, in the first invention, the NO_XThe catalyst is supported on a particulate filter for collecting particulates in the exhaust gas, and the temperature of the particulate filter is raised to oxidize and remove particulates deposited on the particulate filter. When the temperature of the particulate filter is higher than the allowable upper limit temperature and the fuel supply to the engine is stopped at this time, the throttle opening is temporarily increased.
[0012]
According to a fifth aspect of the invention for solving the above problem, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the exhaust passage of the internal combustion engine in which the air-fuel ratio of the air-fuel mixture combusted in the combustion chamber is maintained lean is NO in exhaust gas flowing in during lean_XNO when storing the reducing agent in the exhaust gas when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing in decreases_XNO is being reduced and stored_XNO decreases in quantity_XThe catalyst is placed and NO_XTo reduce the amount of sulfur stored in the catalyst, NO_XWhile maintaining the catalyst temperature above the required temperature, NO_XIn an exhaust gas purification method for an internal combustion engine, in which the average air-fuel ratio of exhaust gas flowing into the catalyst is temporarily switched to the stoichiometric air-fuel ratio or rich, an exhaust gas reduction method for the internal combustion engine is performed, the engine speed is the threshold during engine deceleration operation. When the value is higher than the value, the fuel supply to the engine is stopped, and the amount of accumulated sulfur is reduced.The amount of exhaust gas flowing into the NOx catalyst is smallNO during the engine deceleration operation and when the accumulated sulfur reduction action should be started_XWhen the temperature of the catalyst exceeds the allowable upper limit temperature and the fuel supply to the engine is stopped at this time, or during the action of reducing the amount of accumulated sulfur_XWhen the temperature of the catalyst exceeds the allowable upper limit temperature and the fuel supply to the engine is stopped at this time, the throttle opening is increased while prohibiting or stopping the operation of reducing the accumulated sulfur amount.
[0013]
In this specification, the ratio of the air supplied into the exhaust passage upstream of a certain position of the exhaust passage, the combustion chamber, and the intake passage and the reducing agent such as hydrocarbon HC and carbon monoxide CO This is called the air-fuel ratio of the exhaust gas at the position.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows a case where the present invention is applied to a compression ignition type internal combustion engine. The present invention can also be applied to a spark ignition type internal combustion engine.
[0015]
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 intake port 8 is connected to a surge tank 12 via a corresponding intake branch pipe 11, and the surge tank 12 is connected to a compressor 15 of an exhaust turbocharger 14 via an intake duct 13. A throttle valve 17 driven by a step motor 16 is disposed in the intake duct 13, and a cooling device 18 for cooling intake air flowing through the intake duct 13 is disposed around the intake duct 13. In the embodiment according to the present invention, the throttle opening degree DT is maintained at the maximum opening degree DTm in almost all operation regions, and is made smaller than the maximum opening degree DTm when the required load L becomes considerably small, and small when the required load L becomes zero. The idle opening degree DTi is set.
[0016]
On the other hand, the exhaust port 10 is connected to an exhaust turbine 21 of an exhaust turbocharger 14 via an exhaust manifold 19 and an exhaust pipe 20, and an outlet of the exhaust turbine 21 is connected to a catalytic converter 22 via an exhaust pipe 20a. In the catalytic converter 22, a particulate filter 22a for collecting particulates in the exhaust gas is accommodated, and NO on the particulate filter 22a as will be described later._XA catalyst 24 is supported. The catalytic converter 22 is connected to the exhaust pipe 20b.
[0017]
Still referring to FIG. 1, the exhaust manifold 19 and the surge tank 12 are connected to each other via an exhaust gas recirculation (hereinafter referred to as EGR) passage 24, and an electrically controlled EGR control valve 25 is provided in the EGR passage 24. Be placed. A cooling device 26 for cooling the EGR gas flowing in the EGR passage 24 is disposed around the EGR passage 24. In the embodiment according to the present invention, the EGR control valve opening degree DE is determined according to the engine operating state, for example, the required load L and the engine speed N.
[0018]
On the other hand, each fuel injection valve 6 is connected to a fuel reservoir, so-called common rail 27, through a fuel supply pipe 6a. Fuel is supplied into the common rail 27 from an electrically controlled fuel pump 28 with variable discharge amount, and the fuel supplied into the common rail 27 is supplied to the fuel injection valve 6 via each fuel supply pipe 6a. A fuel pressure sensor 29 for detecting the fuel pressure in the common rail 27 is attached to the common rail 27, and a fuel pump 28 is set so that the fuel pressure in the common rail 27 becomes a target fuel pressure based on an output signal of the fuel pressure sensor 29. The discharge amount is controlled.
[0019]
The electronic control unit 40 is composed of a digital computer, and is connected to each other by a bidirectional bus 41. A ROM (read only memory) 42, a RAM (random access memory) 43, a CPU (microprocessor) 44, an input port 45 and an output port 46 are connected. It comprises. The output signal of the fuel pressure sensor 29 is input to the input port 45 via the corresponding AD converter 47. NO in the exhaust pipe 20b_XA temperature sensor 48 for detecting the temperature of the exhaust gas flowing out from the catalyst 23 is attached, and the output voltage of the temperature sensor 48 is input to the input port 45 via the corresponding AD converter 47. A load sensor 51 that generates an output voltage proportional to the amount of depression of the accelerator pedal 50 is connected to the accelerator pedal 50, and the output voltage of the load sensor 51 is input to the input port 45 via the corresponding AD converter 47. The Where NO_XThe temperature of the exhaust gas flowing out from the catalyst 23 is NO_XThe temperature of the catalyst 23 is represented, and the depression amount of the accelerator pedal 50 represents the required load. Further, the input port 45 is connected with a crank angle sensor 52 that generates an output pulse every time the crankshaft rotates, for example, 30 °. The CPU 44 calculates the engine speed based on this output pulse.
[0020]
On the other hand, the output port 46 is connected to the fuel injection valve 6, the throttle valve driving step motor 16, the EGR control valve 25, and the fuel pump 28 via corresponding drive circuits 53.
[0021]
In the internal combustion engine shown in FIG. 1, fuel supply to the engine is temporarily stopped during engine deceleration operation. This will be briefly described with reference to the fuel supply control routine shown in FIG.
[0022]
Referring to FIG. 2, first, at step 100, it is judged if the flag XFC indicating that the fuel supply to the engine is stopped is set (XFC = 1). Since the flag XFC is normally reset (XFC = 0), the routine proceeds to step 101 where it is determined whether or not the required load L is zero, that is, whether or not the engine is decelerating. When L> 0, the processing cycle is terminated and fuel supply to the engine is continued. On the other hand, when L = 0, the routine proceeds to step 102 where it is judged if the engine speed N is higher than the first threshold value N1. When N ≦ N1, the processing cycle is terminated and the fuel supply to the engine is continued. On the other hand, when N> N1, the routine proceeds to step 103 where fuel supply to the engine is stopped. Next, the routine proceeds to step 104 where the flag XFC is set (XFC = 1).
[0023]
When the flag XFC is set, the routine proceeds from step 100 to step 105, where the required load L is larger than zero or the engine speed N is lower than the second threshold value N2 (<N1), that is, the engine. It is determined whether or not the engine is decelerating or the engine speed N is considerably low. When L = 0 and N ≧ N2, the processing cycle is terminated and the fuel supply to the engine is continued and stopped. In contrast, when L> 0 or N <N2, the routine proceeds to step 106 where fuel supply to the engine is resumed. In the subsequent step 107, the flag XFC is reset (XFC = 0).
[0024]
On the other hand, NO on both side surfaces of the partition wall of the particulate filter 22a and the inner wall surface of the pores._XEach catalyst 23 is supported. This NO_XThe catalyst 23 has alumina as a carrier, for example, an alkali metal such as potassium K, sodium Na, lithium Li and cesium Cs, an alkaline earth such as barium Ba and calcium Ca, lanthanum La and yttrium Y on the carrier. At least one selected from rare earths and a noble metal such as platinum Pt, palladium Pd, rhodium Rh, and iridium Ir are supported.
[0025]
NO_XThe catalyst is NO when the average air-fuel ratio of the exhaust gas flowing in is lean._XNO when storing the reducing agent in the exhaust gas when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing in decreases_XNO is being reduced and stored_XAccumulation and reduction action to reduce the amount of.
[0026]
NO_XThe detailed mechanism of the accumulation and reduction action of the catalyst has not been fully clarified. However, the mechanism currently considered can be briefly described as follows, taking as an example the case where platinum Pt and barium Ba are supported on a carrier.
[0027]
That is, NO_XWhen the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst becomes considerably leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas greatly increases and oxygen O₂Is O₂ ⁻Or O^2-It adheres to the surface of platinum Pt. On the other hand, NO in the inflowing exhaust gas adheres to the surface of platinum Pt, and O on the surface of platinum Pt.₂ ⁻Or O^2-Reacts with NO₂(NO + O₂→ NO₂+ O^*Where O^*Is active oxygen). Then the generated NO₂Part of the NO is being oxidized further on platinum Pt_XNitrate ion NO while being absorbed in the catalyst and combined with barium oxide BaO₃ ⁻NO in the form of_XIt diffuses into the catalyst. In this way NO_XIs NO_XStored in the catalyst.
[0028]
In contrast, NO_XWhen the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst becomes rich or stoichiometric, the oxygen concentration in the exhaust gas decreases and NO₂Production amount decreases and the reaction proceeds in the reverse direction (NO₃ ⁻→ NO + 2O^*) And thus NO_XNitrate ion NO in the catalyst₃ ⁻NO in the form of NO_XReleased from the catalyst. This released NO_XIf the exhaust gas contains a reducing agent, that is, HC or CO, it can be reduced by reacting with the HC and CO. In this way, NO on the surface of platinum Pt._XNO when no longer exists_XNO from catalyst to next_XIs released and reduced, NO_XNO stored in the catalyst_XThe amount of is gradually reduced.
[0029]
NO without forming nitrate_XStore NO_XNO without releasing_XIt is also possible to reduce In addition, active oxygen O^*If you pay attention to, NO_XThe catalyst is NO_XWith the accumulation and release of oxygen^*It can also be regarded as an active oxygen generating catalyst that generates
[0030]
The internal combustion engine shown in FIG. 1 continues to burn under a lean air-fuel ratio, and therefore NO._XThe air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst 23 is kept lean. As a result, NO in the exhaust gas_XIs NO_XIt is stored in the catalyst 23.
[0031]
NO over time_XNO accumulated in catalyst 23_XThe amount increases gradually. Therefore, in the embodiment according to the present invention, for example, NO._XNO accumulated in catalyst 23_XNO when the amount exceeds the allowable amount_XNO stored in catalyst 23_XNO_XNO accumulated in catalyst 23_XNO to reduce the amount_XA reducing agent is temporarily supplied to the catalyst 23. In this case, NO_XThe air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst 23 is temporarily switched to rich.
[0032]
By the way, sulfur content is SO._XIs included in the form of NO_XNO in the catalyst 23_XNot only SO_XCan also be stored. This SO_XNO_XThe accumulation mechanism in the catalyst 23 is NO._XThis is considered to be the same as the accumulation mechanism. That is, when the case where platinum Pt and barium Ba are supported on a carrier is simply described as an example, NO_XWhen the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst 23 is lean, as described above, the oxygen O₂Is O₂ ⁻Or O^2-Attached to the surface of platinum Pt in the form of SO₂Adheres to the surface of platinum Pt and O on the surface of platinum Pt.₂ ⁻Or O^2-Reacts with SO₃It becomes. The generated SO₃NO is being oxidized on platinum Pt_XWhile being absorbed into the catalyst 23 and bonded to barium oxide BaO, sulfate ions SO₄ ⁻NO in the form of_XIt diffuses into the catalyst 23. This sulfate ion SO₄ ⁻Then barium ion Ba⁺Combined with sulfate BaSO₄Is generated.
[0033]
This sulfate BaSO₄Is difficult to decompose, NO_XEven if the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst 23 is simply rich, NO_XSulfate BaSO in catalyst 23₄The amount of does not decrease. For this reason, as time passes, NO_XSulfate BaSO in catalyst 23₄The amount of NO increases, resulting in NO_XNO that the catalyst 23 can store_XThe amount of will decrease.
[0034]
However, NO_XWhile maintaining the temperature of the catalyst 23 at 600 ° C. or higher, for example, NO_XWhen the average air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst 23 is made the stoichiometric air-fuel ratio or rich, NO_XSulfate BaSO in catalyst 23₄Decomposes into SO₃NO in the form of_XReleased from the catalyst 23. This released SO₃If exhaust gas contains a reducing agent, ie, HC or CO, it reacts with HC and CO to react with SO.₂To be reduced. In this way NO_XIn the catalyst 23, sulfate BaSO₄SO stored in the form of_XThe amount of NO decreases gradually, at this time NO_XFrom catalyst 23 to SO_XIs SO₃It will not leak out.
[0035]
Therefore, in the embodiment according to the present invention, for example, NO._XAccumulated SO in catalyst 23_XWhen the amount exceeds the allowable amount, NO_XAccumulated SO in catalyst 23_XNO to reduce the amount_XWhile performing temperature rise control to maintain the temperature of the catalyst 23 at the required temperature TS, for example, 600 ° C. or higher, NO_XAccumulated SO for maintaining the average air-fuel ratio of exhaust gas flowing into the catalyst 23 at the stoichiometric air-fuel ratio or rich_XVolume reduction control is performed. In the embodiment according to the present invention, the integrated value of the fuel supplied from the fuel injection valve 6 is obtained, and when this integrated value exceeds a predetermined threshold value, NO is determined._XAccumulated SO in catalyst 23_XIt is determined that the amount has exceeded the allowable amount.
[0036]
NO_XThere are various methods for executing the temperature increase control for increasing the temperature of the catalyst to the required temperature TS or higher and maintaining the temperature to the required temperature TS or higher. For example NO_XAn electric heater is arranged at the upstream end of the catalyst 23 and NO is generated by the electric heater._XCatalyst 23 or NO_XA method of heating the exhaust gas flowing into the catalyst 23, NO_XNO is obtained by secondarily injecting fuel into the exhaust passage upstream of the catalyst 23 and burning the fuel._XThe method of heating the catalyst 23 or the temperature of the exhaust gas exhausted from the internal combustion engine is increased to increase NO._XThere is a method of increasing the temperature of the catalyst 23.
[0037]
Here, there are various methods for raising the temperature of the exhaust gas discharged from the internal combustion engine. One method is to retard the fuel injection timing until after the compression top dead center. That is, the normal main fuel Qm is injected near the compression top dead center as shown in FIG. In this case, as shown in FIG. 3 (II), when the injection timing of the main fuel Qm is retarded, the afterburning period becomes longer, and thus the temperature of the exhaust gas discharged from the internal combustion engine rises. The fuel supply to the engine mentioned above is the supply of the main fuel Qm.
[0038]
Further, in order to increase the temperature of the exhaust gas discharged from the internal combustion engine, the auxiliary fuel Qv can be injected in the vicinity of the intake top dead center in addition to the main fuel Qm as shown in FIG. 3 (III). When the auxiliary fuel Qv is additionally injected in this manner, the amount of fuel combusted by the amount of the auxiliary fuel Qv increases, so that the temperature of the exhaust gas discharged from the internal combustion engine rises. In this case, when the auxiliary fuel Qv is injected in the vicinity of the intake top dead center in this way, intermediate products such as aldehyde, ketone, peroxide, and carbon monoxide are generated from the auxiliary fuel Qv by the compression heat during the compression stroke. The reaction of the main fuel Qm is accelerated by the intermediate product. Therefore, in this case, as shown in (III) of FIG. 3, even if the injection timing of the main fuel Qm is greatly delayed, good combustion can be obtained without causing misfire. That is, since the injection timing of the main fuel Qm can be greatly delayed in this way, the temperature of the exhaust gas discharged from the internal combustion engine becomes considerably high.
[0039]
Furthermore, as shown in (IV) of FIG. 3, in addition to the main fuel Qm, the auxiliary fuel Qp can be injected during the expansion stroke or the exhaust stroke. That is, the temperature of the exhaust gas discharged from the internal combustion engine rises because the auxiliary fuel Qp burns in the combustion chamber or the exhaust passage.
[0040]
In the embodiment according to the present invention, as shown in FIG. 3 (III), the auxiliary fuel Qv is injected in the vicinity of the intake top dead center, thereby executing the temperature rise control.
[0041]
On the other hand, NO_XIn order to switch the average air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst 23 to the stoichiometric air-fuel ratio or rich, the average air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from the combustion chamber 5 can be switched to the stoichiometric air-fuel ratio or rich, or NO_XAdditional fuel or reducing agent can also be injected secondarily into the exhaust passage upstream of the catalyst 23. Here, in order to switch the average air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from the combustion chamber 5 to the stoichiometric air-fuel ratio or rich, the average air-fuel ratio of the air-fuel mixture combusted in the combustion chamber 5 is switched to the stoichiometric air-fuel ratio or rich. Alternatively, as shown in FIG. 3 (V), in addition to the main fuel Qm, additional fuel Qr can be injected during the expansion stroke or the exhaust stroke.
[0042]
In an embodiment according to the present invention, additional fuel Qr is injected from the fuel injection valve 6 in the expansion stroke or exhaust stroke, whereby NO._XThe average air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst 23 is kept slightly rich.
[0043]
Next, referring to FIG. 4, the basic storage SO of the embodiment according to the present invention is described._XThe amount reducing action will be described.
[0044]
The arrow X in FIG._XThis represents the time when it is determined that the amount reducing action should be performed. At this time, the temperature increase control is first executed. As a result, NO_XThe temperature T of the catalyst 23 is raised and maintained above the required temperature TS. NO_XThe air-fuel ratio AFE of the exhaust gas flowing into the catalyst 23 is slightly reduced.
[0045]
Next, when the required load L becomes zero as indicated by the arrow Y, that is, when the engine is decelerated, the throttle opening DT is set to the idle opening DTi. On the other hand, in the example shown in FIG. 4, since the engine speed N is higher than the first threshold value N1 at this time, the fuel supply to the engine is stopped. Further, at this time, the EGR control valve opening degree DE is set to the maximum opening degree DEm. When the fuel supply to the engine is stopped, the throttle opening DT can be made smaller than the idle opening DTi.
[0046]
In such a state, NO_XThe air-fuel ratio AFE of the exhaust gas flowing into the catalyst 23 is switched slightly rich. As a result, NO_XWhile the temperature T of the catalyst 23 is maintained at or above the required temperature TS, the air-fuel ratio AFE of the exhaust gas is switched to a slightly rich state, and therefore the accumulated SO_XA dose reducing action is substantially initiated. In this case, NO_XThe amount of exhaust gas flowing into the catalyst 23 is reduced, so that the additional fuel Qr (FIG. 3) can be reduced. Further, since the EGR control valve opening degree DE is set to the maximum opening degree DEm, a new amount sucked into the engine is reduced, and therefore NO is supplied when fuel supply to the engine is stopped._XA decrease in the temperature T of the catalyst 23 is suppressed.
[0047]
While the fuel supply to the engine is stopped, the temperature raising control is stopped. Even in this way, the additional fuel Qr is NO._XBecause it burns in the catalyst 23, NO_XThe temperature T of the catalyst 23 is maintained above the required temperature TS.
[0048]
Next, when the engine speed N becomes lower than the second threshold value N2 as indicated by the arrow Z, NO_XWhile the air-fuel ratio AFE of the exhaust gas flowing into the catalyst 23 is kept slightly rich, the fuel supply to the engine is resumed, and the engine speed N is maintained at the idle speed Ni. At this time, the temperature raising control is resumed, and the EGR control valve opening degree DE is set to the idle opening degree DEi in order to prevent the combustion from becoming unstable.
[0049]
Then, as indicated by the arrow W, the accumulated SO_XWhen the integrated value tS of the time during which the amount reducing action is performed becomes a predetermined set value, the accumulated SO_XThe amount reducing action is completed. That is, NO_XThe air-fuel ratio AFE of the exhaust gas flowing into the catalyst 23 is returned to lean, and the temperature increase control is stopped. This setting is NO_XAccumulated SO in catalyst 23_XThis is the time required to bring the amount to near zero. Next, when the required load L increases as shown by the arrow V, the throttle opening DT is set to the maximum opening DTm, and the EGR control valve opening DE is controlled according to the engine operating state.
[0050]
On the other hand, if the required load L becomes greater than zero before the time integration value tS reaches the set value described above, that is, if acceleration operation is started, the accumulated SO_XThe amount reducing action is interrupted. That is, NO_XThe air-fuel ratio AFE of the exhaust gas flowing into the catalyst 23 is returned to lean, and the temperature increase control is stopped. Next, when the engine is decelerated again, the accumulated SO_XThe dose reduction action is resumed.
[0051]
Now, as mentioned at the beginning, accumulated SO_XNO when the amount is reduced_XThere is a possibility that the temperature T of the catalyst 23 exceeds the temperature at which melting loss may occur. Therefore, in an embodiment according to the present invention, NO_XWhen the temperature T of the catalyst 23 exceeds an allowable upper limit temperature TU set lower than the temperature at which melting damage can occur, for example, 700 ° C., when the fuel supply to the engine is stopped, the throttle opening DT is set to I try to enlarge it temporarily. This will be described with reference to FIG.
[0052]
In FIG. 5, the arrow Y indicates when the required load L becomes zero as described above. At this time, the fuel supply to the engine is stopped, the temperature raising control is stopped, and NO_XThe air-fuel ratio AFE of the exhaust gas flowing into the catalyst 23 is switched slightly rich. Further, the throttle opening DT is set to the idle opening DTi, and the EGR control valve opening DE is set to the maximum opening DEm.
[0053]
Then NO as shown by arrow J_XWhen the temperature T of the catalyst 23 exceeds the allowable upper limit temperature TU, the throttle opening DT is increased to an opening larger than the idle opening DTi, for example, the maximum opening DTm, and the EGR control valve opening DE is set to the maximum opening DEm. Smaller opening, for example to zero. In this way, the low temperature air is converted to NO._XA large amount of catalyst 23 will flow into the catalyst 23._XThe temperature T of the catalyst 23 is rapidly reduced. In this case, since the fuel supply to the engine is stopped, even if the throttle opening DT is changed, the combustion is not affected.
[0054]
At this time, the supply of the additional fuel Qr is stopped, that is, NO._XThe air-fuel ratio AFE of the exhaust gas flowing into the catalyst 23 is not rich. Therefore, the accumulated SO_XThe amount reducing action is temporarily stopped.
[0055]
In the example shown in FIG._XAs long as the temperature T of the catalyst 23 is higher than the allowable upper limit temperature TU, the throttle opening DT is maintained at the maximum opening DTm, and the EGR control valve opening DE is maintained at zero. Then, as indicated by arrow K, NO_XWhen the temperature T of the catalyst 23 falls below the allowable upper limit temperature TU, the supply of the additional fuel Qr is resumed, that is, NO._XThe air-fuel ratio AFE of the exhaust gas flowing into the catalyst 23 is returned slightly rich. Therefore, the accumulated SO_XThe dose reduction action is resumed.
[0056]
Further, when T ≦ TU, the throttle opening DT is gradually reduced toward the idle opening DTi. Specifically, NO_XTo prevent the temperature T of the catalyst 23 from becoming lower than the required temperature TS, for example, NO_XThe throttle opening DT is controlled based on the temperature T of the catalyst 23 or the rate of change of the temperature T. On the other hand, the EGR control valve opening degree DE is returned to the maximum opening degree DEm. Therefore, after the throttle opening DT is increased to the maximum opening DTm and the EGR control valve opening DE is reduced to zero, the NO_XBased on the temperature T of the catalyst 23, the throttle opening DT and the EGR control valve opening DE are controlled.
[0057]
Accumulated SO_XThere is also a possibility that the allowable upper limit temperature TU has already been exceeded when the amount reducing action should be started. In this case, as soon as the fuel supply to the engine is stopped, the throttle opening DT is set to the maximum opening DTm, and the EGR control valve opening DE is made zero. At this time, NO_XThe air-fuel ratio AFE of the exhaust gas flowing into the catalyst 23 is not switched to rich, that is, the accumulated SO_XThe dose reducing action is not started.
[0058]
6 to 8 show the storage SO described above._XFig. 5 shows a routine for performing a quantity reducing action. This routine is executed by interruption every predetermined time.
[0059]
Referring to FIGS. 6 to 8, first, at step 120, the accumulated SO_XIt is determined whether or not the amount reducing action is to be executed. In an embodiment according to the present invention, NO_XAccumulated SO in catalyst 23_XAccumulated SO when quantity QS exceeds allowable quantity QSU_XIt is determined that a volume reducing action should be performed, then the accumulated SO_XWhen the amount reaches the lower limit amount, for example, zero, the accumulated SO_XIt is determined that the dose reducing action should not be performed. Accumulated SO_XWhen the amount reducing action is not to be executed, the routine proceeds to step 121 where the temperature raising control is stopped. That is, the auxiliary fuel Qv is not injected. In the following step 122, NO_XThe average air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst 23 is made lean. That is, the additional fuel Qr is not injected. In the following step 123, the throttle opening DT and the EGR control valve opening DE are normally controlled. In the following step 124, a flag XT described later is reset (XT = 0).
[0060]
On the other hand, in step 120, the accumulated SO_XWhen the amount reducing action is to be executed, the routine proceeds to step 125, where NO is_XIt is determined whether or not the temperature T of the catalyst 23 is equal to or higher than the required temperature TS. When T <TS, the routine proceeds to step 126 where temperature increase control is performed. That is, the auxiliary fuel Qv is injected. Next, the process proceeds from step 122 to step 124 described above.
[0061]
When T ≧ TS, the routine proceeds from step 125 to step 127, where it is determined whether or not the required load L is zero, that is, whether or not the engine is decelerating. When L> 0, the routine proceeds to step 126, and then proceeds from step 122 to step 124.
[0062]
When L = 0, the routine proceeds from step 127 to step 128, where it is determined whether or not the flag XFC described with reference to FIG. 2 is set (XFC = 1). When the flag XFC is reset (XFC = 0), that is, when the fuel supply to the engine is not stopped, the routine proceeds to step 129, where temperature increase control is performed. In the following step 130, NO_XThe average air-fuel ratio AFE of the exhaust gas flowing into the catalyst 23 is switched slightly rich. That is, the additional fuel Qr is injected. In the following step 131, the throttle opening DT and the EGR control valve opening DE are set to the respective idle openings DTi and DEi. In the following step 132, the flag XT is reset (XT = 0).
[0063]
On the other hand, when the flag XFC is set (XFC = 1), that is, when the fuel supply to the engine is stopped, the routine proceeds from step 128 to step 133, and the temperature raising control is stopped. In the following step 134, NO_XIt is determined whether or not the temperature T of the catalyst 23 is higher than the allowable upper limit temperature TU. When T> TU, the routine proceeds to step 135 where NO_XThe exhaust gas average air-fuel ratio AFE flowing into the catalyst 23 is made lean. In the following step 136, the throttle opening degree DT is set to the maximum opening degree DTm, and the EGR control valve opening degree DE is made zero. In the following step 137, the flag XT is set (XT = 1).
[0064]
On the other hand, when T ≦ TU, the routine proceeds from step 134 to step 138, where NO_XThe exhaust gas average air-fuel ratio AFE flowing into the catalyst 23 is made slightly rich. In the following step 139, it is determined whether or not the flag XT is set (XT = 1). When the flag XT is set (XT = 1), the routine proceeds to step 140 where the throttle opening DT and the EGR control valve opening DE are NO._XThe opening is set according to the temperature T of the catalyst 23. In the following step 141, it is determined whether or not the throttle opening DT has been returned to the idle opening DTi. When DT> DTi, the processing cycle is terminated. When DT = DTi, the routine proceeds to step 142, where the flag XT is reset (XT = 0). Thus, the flag XT is NO_XIt is set when the temperature T of the catalyst 23 exceeds the allowable upper limit temperature TU, and then reset when the throttle opening DT is returned to the idle opening DTi. In other words, the flag XT sets the throttle opening DT and the EGR control valve opening DE to NO._XIt is set when control is to be performed according to the temperature T of the catalyst 23.
[0065]
On the other hand, when the flag XT is reset (XT = 0), the routine proceeds from step 139 to step 143, the throttle opening DT is set to the idle opening DTi, and the EGR control valve opening DE is set to the maximum opening DEm. The
[0066]
By the way, fine particles mainly composed of solid carbon contained in the exhaust gas are collected on the particulate filter 22a. The internal combustion engine shown in FIG. 1 continues to burn under a lean air-fuel ratio, and NO_XSince the catalyst 23 has an oxidizing ability, if the temperature of the particulate filter 22a is maintained at a temperature at which the particulates can be oxidized, for example, 250 ° C. or higher, the particulates are oxidized and removed on the particulate filter 22a. The
[0067]
However, if the temperature of the particulate filter 22a is not maintained at a temperature that can oxidize the particulates or if the amount of particulates flowing into the particulate filter 22a per unit time becomes considerably large, the particulates that accumulate on the particulate filter 22a. Gradually increases, and the pressure loss of the particulate filter 22a increases. Therefore, in the embodiment according to the present invention, for example, when the amount of deposited particulates on the particulate filter 22a exceeds the allowable maximum amount, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the particulate filter 22a is maintained lean while maintaining the particulate filter 22a. The temperature is raised to the fine particle oxidation required temperature, for example, 600 ° C. or higher, and then maintained at the fine particle oxidation required temperature or higher. When this fine particle oxidation control is performed, the fine particles deposited on the particulate filter 22a are ignited and burned and removed.
[0068]
In the embodiment according to the present invention, when such fine particle oxidation control is performed, NO_XEven when the temperature T of the catalyst 23 or the particulate filter 22a exceeds the allowable upper limit temperature TU and the fuel supply to the engine is stopped at this time, the throttle opening DT is temporarily increased to, for example, the maximum opening DTm. The EGR control valve opening degree DE is temporarily reduced to zero. Therefore, NO is controlled even when particulate oxidation control is performed._XIt is possible to prevent the catalyst 23 or the particulate filter 22a from being melted.
[0069]
【The invention's effect】
NO_XNO without damaging the catalyst_XThe amount of sulfur accumulated in the catalyst can be reliably reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall view of an internal combustion engine.
FIG. 2 is a flowchart showing a fuel supply control routine.
FIG. 3 is a diagram for explaining auxiliary fuel and additional fuel.
FIG. 4 is a time chart for explaining an embodiment according to the present invention.
FIG. 5 is a time chart for explaining an embodiment according to the present invention.
[Figure 6] Accumulated SO_XIt is a flowchart which shows a quantity reduction control routine.
FIG. 7 Accumulated SO_XIt is a flowchart which shows a quantity reduction control routine.
[Figure 8] Accumulated SO_XIt is a flowchart which shows a quantity reduction control routine.
[Explanation of symbols]
1 ... Engine body
17 ... Throttle valve
20a ... exhaust pipe
22a ... Particulate filter
23 ... NO_Xcatalyst
25 ... EGR control valve
48 ... Temperature sensor

Claims

In the exhaust passage of the internal combustion engine in which the air-fuel ratio of the air-fuel mixture combusted in the combustion chamber is maintained lean, NO _X in the exhaust gas flowing in when the air-fuel ratio of the flowing exhaust gas is lean is stored and flows in A NO _X catalyst that reduces the amount of NO _X stored by reducing the stored NO _X when the reducing agent is contained in the exhaust gas when the air-fuel ratio of the exhaust gas is reduced is disposed, and NO _X to reduce the amount of sulfur that is accumulated in the catalyst, NO _X while the temperature of the catalyst is maintained above the required temperature, temporarily stoichiometric average air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NO _X catalyst Or, in an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine that performs an action of reducing the amount of accumulated sulfur to be switched to rich, fuel supply to the engine is stopped when the engine speed is higher than a threshold value during engine deceleration operation. Cage The accumulated sulfur amount reducing action is performed at the time of engine deceleration operation with a small amount of exhaust gas flowing into the NOx catalyst, and when the accumulated sulfur quantity reducing action should be started, the temperature of the NO _X catalyst exceeds the allowable upper limit temperature. when OriKatsu fuel supply to this when the engine is stopped, or when the temperature of the NO _X catalyst in the accumulation of sulfur loss effect fuel supply is stopped to the allowable upper limit temperature exceeded and this when the engine is An exhaust emission control device for an internal combustion engine, comprising control means for increasing the throttle opening while prohibiting or stopping the action of reducing the amount of accumulated sulfur.

After the throttle opening is temporarily increased by said control means, exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 1 which is adapted to reduce the throttle opening based on the temperature of the NO _X catalyst.

After the throttle opening is temporarily increased by said control means, when the temperature of the NO _X catalyst becomes equal to or less than the allowable upper limit temperature, as well as to reduce the throttle opening, and starts storing sulfur loss effect or to resume The exhaust emission control device for an internal combustion engine according to claim 1.

The NO _X catalyst are supported on a particulate filter for trapping particulate in the exhaust gas, the temperature of the particulate filter in order to oxidize and remove the particulates deposited on the particulate filter is rising The throttle opening is temporarily increased when the temperature of the particulate filter is higher than the allowable upper limit temperature and fuel supply to the engine is stopped at this time. An exhaust purification device for an internal combustion engine.

In the exhaust passage of the internal combustion engine in which the air-fuel ratio of the air-fuel mixture combusted in the combustion chamber is maintained lean, NO _X in the exhaust gas flowing in when the air-fuel ratio of the flowing exhaust gas is lean is stored and flows in When the air-fuel ratio of the exhaust gas decreases, a NO _X catalyst that reduces the amount of NO _X stored by reducing the stored NO _X when the reducing agent is contained in the exhaust gas is disposed, and NO _X to reduce the amount of sulfur that is accumulated in the catalyst, NO _X while the temperature of the catalyst is maintained above the required temperature, temporarily stoichiometric average air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NO _X catalyst Alternatively, in an exhaust gas purification method for an internal combustion engine that performs an effect of reducing the amount of accumulated sulfur that is switched to rich, fuel supply to the engine is stopped when the engine speed is higher than a threshold value during engine deceleration operation. Oh Ri, beyond the accumulated sulfur quantity reducing effect, performs during the exhaust gas amount is small engine deceleration operation flowing into the NOx catalyst, the temperature of the NO _X catalyst when to start accumulating sulfur loss effect the allowable upper limit temperature when it has and the fuel supply to this when the engine is stopped, or when the temperature of the NO _X catalyst in the accumulation of sulfur loss effect fuel supply is stopped to the allowable upper limit temperature exceeded and this when the engine is An exhaust purification method for an internal combustion engine in which the throttle opening is increased while prohibiting or stopping the effect of reducing the amount of accumulated sulfur.