[go: up one dir, main page]

JP4192532B2 - Exhaust gas purification device for internal combustion engine - Google Patents

Exhaust gas purification device for internal combustion engine Download PDF

Info

Publication number
JP4192532B2
JP4192532B2 JP2002249151A JP2002249151A JP4192532B2 JP 4192532 B2 JP4192532 B2 JP 4192532B2 JP 2002249151 A JP2002249151 A JP 2002249151A JP 2002249151 A JP2002249151 A JP 2002249151A JP 4192532 B2 JP4192532 B2 JP 4192532B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
catalyst
amount
exhaust gas
stored
fuel ratio
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 - Lifetime
Application number
JP2002249151A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2004084608A (en
Inventor
好一郎 中谷
信也 広田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2002249151A priority Critical patent/JP4192532B2/en
Publication of JP2004084608A publication Critical patent/JP2004084608A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4192532B2 publication Critical patent/JP4192532B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40Engine management systems

Landscapes

  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)

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に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、リーン空燃比のもとで継続して燃焼が行わ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を還元して蓄えているNOの量が減少するNO触媒を配置し、NO触媒内のNOを還元しNO触媒内に蓄えられているNOの量を減少させるために、NO触媒内に流入する排気ガスの空燃比を一時的にリッチ空燃比に切り替えるリッチスパイクを行うようにした内燃機関の排気浄化装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
また、NO触媒内にはNOだけでなくイオウ例えばSOが硫酸塩の形で蓄えられ、硫酸塩の形でNO触媒内に蓄えられているSOの量を減少させるためには、NO触媒の温度を例えば550℃以上に維持しかつNO触媒内に流入する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ことが必要であることも知られている(例えば、特許文献1参照)。これによれば、NO触媒の温度が高くても流入排気ガスの空燃比がリーンであったり、流入排気ガスの空燃比がリッチであってもNO触媒の温度が低かったりすると、NO触媒からSOは排出されないということになる。
【0004】
【特許文献1】
特開2002−155724号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、本願発明者によれば、NO触媒内に流入する排気ガスの平均空燃比がリーンに維持されていてもNO触媒の温度が高くなると、NO触媒から流出する排気ガス中のSO濃度がNO触媒内に流入する排気ガス中のSO濃度よりも一時的に高くなることが確認されている。このことは、NO触媒の温度が高くなるとNO触媒内に蓄えられているSOが排出され、このSOは硫酸塩を形成することなくNO触媒内に蓄えられているということを意味している。
【0006】
しかしながら、このとき流入排気ガスの空燃比がリーンであると、硫酸塩を形成することなく蓄えられているSOがNO触媒内でサルフェートSOに酸化され、サルフェートSOの形でNO触媒から排出される恐れがある。NO触媒からSOのまま排出されたとしても、NO触媒下流に酸化能を有する触媒が配置されている場合には、この補助触媒内でサルフェートSOに酸化される恐れがある。
【0007】
そこで本発明の目的は、大気中に排出されるサルフェートの量を低減することができる内燃機関の排気浄化装置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、リーン空燃比のもとで継続して燃焼が行わ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を還元して蓄えているNOの量が減少するNO触媒を配置し、該NO触媒内のNOを還元し該NO触媒内に蓄えられているNOの量を減少させるために、NO触媒内に流入する排気ガスの空燃比を一時的にリッチ空燃比に切り替えるリッチスパイクを行うようにした内燃機関の排気浄化装置において、硫酸塩を形成することなくNO触媒内に蓄えられているイオウの量を求め、該硫酸塩を形成することなくNO触媒内に蓄えられているイオウの量が多いときには少ないときに比べて、NO触媒内のNOを還元し該NO触媒内に蓄えられているNOの量を減少させるためのリッチスパイクにおけるリッチ空燃比を小さくするようにしている。
【0009】
また、前記課題を解決するために2番目の発明によれば、リーン空燃比のもとで継続して燃焼が行わ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を還元して蓄えているNOの量が減少するNO触媒を配置し、該NO触媒内のNOを還元し該NO触媒内に蓄えられているNOの量を減少させるために、NO触媒内に流入する排気ガスの空燃比をリッチ保持時間だけリッチ空燃比に切り替えるリッチスパイクを行うようにした内燃機関の排気浄化装置において、硫酸塩を形成することなくNO触媒内に蓄えられているイオウの量を求め、該硫酸塩を形成することなくNO触媒内に蓄えられているイオウの量が多いときには少ないときに比べて、NO触媒内のNOを還元し該NO触媒内に蓄えられているNOの量を減少させるためのリッチスパイクにおけるリッチ保持時間を長くするようにしている。
【0010】
また、前記課題を解決するために3番目の発明によれば、リーン空燃比のもとで継続して燃焼が行わ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を還元して蓄えているNOの量が減少するNO触媒を配置し、該NO触媒内のNOを還元し該NO触媒内に蓄えられているNOの量を減少させるために、NO触媒内に流入する排気ガスの空燃比を一時的にリッチ空燃比に切り替えるリッチスパイクを行うようにした内燃機関の排気浄化装置において、硫酸塩を形成することなくNO触媒内に蓄えられているイオウの量を求め、該硫酸塩を形成することなくNO触媒内に蓄えられているイオウの量が多いときには少ないときに比べて、NO触媒内のNOを還元し該NO触媒内に蓄えられているNOの量を減少させるためのリッチスパイクの時間間隔を短くするようにしている。
【0011】
また、4番目の発明によれば1番目から3番目の発明のうちいずれか一つにおいて、NO触媒内に流入するイオウの量を求め、該NO触媒内に流入するイオウの量に基づいて前記硫酸塩を形成することなくNO触媒内に蓄えられているイオウの量を求めるようにしている。
【0012】
また、5番目の発明によれば1番目から3番目の発明のうちいずれか一つにおいて、NO触媒内に蓄えられているNOの量を求め、該NOの量が許容量よりも多くなったときに、NO触媒内のNOを還元し該NO触媒内に蓄えられているNOの量を減少させるためのリッチスパイクを行うようにしている。
【0013】
また、6番目の発明によれば1番目から3番目の発明のうちいずれか一つにおいて、前記NO触媒が、流入する排気ガス中の微粒子を捕集するパティキュレートフィルタ上に担持されている。
【0014】
また、7番目の発明によれば1番目から3番目の発明のうちいずれか一つにおいて、前記NO触媒下流の排気通路内に酸化能を有する補助触媒を配置している。
【0015】
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。
【0016】
【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。
【0017】
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、スロットル開度はほぼ全ての運転領域において最大開度に維持され、要求負荷Lがかなり小さくなると最大開度よりも小さくされ、要求負荷Lがゼロになると小さなアイドル開度にされる。
【0018】
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の入口に連結され、排気タービン21の出口は排気管20aを介してケーシング22aに連結される。ケーシング22a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22bが収容され、パティキュレートフィルタ22b上には後述するようにNO触媒22が担持されている。また、触媒コンバータ22は排気管20bを介してケーシング23aに連結され、このケーシング23a内には酸化能を有する補助触媒23が収容される。この場合、NO触媒22内に流入する排気ガスの空燃比はパティキュレートフィルタ22b内に流入する排気ガスの空燃比に一致し、NO触媒22の温度もパティキュレートフィルタ22bの温度に一致する。
【0019】
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。
【0020】
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。
【0021】
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。パティキュレートフィルタ22b上流の排気管20aには排気管20a内の圧力、即ち機関背圧を検出するための圧力センサ49が取り付けられ、圧力センサ49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、NO触媒22下流の排気管20b内にはNO触媒22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50が取り付けられ、温度センサ50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。この排気ガスの温度はNO触媒22の温度を表している。アクセルペダル51にはアクセルペダル51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52が接続され、負荷センサ52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。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53が接続される。CPU44ではクランク角センサ53からの出力パルスに基づいて機関回転数Nが算出される。一方、出力ポート46は対応する駆動回路48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。
【0022】
パティキュレートフィルタ22aの隔壁上即ち例えば隔壁の両側面及び細孔内壁面上には、NO触媒22がそれぞれ担持されている。このNO触媒22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。
【0023】
NO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を還元して蓄えているNOの量を減少させる蓄積還元作用を行う。
【0024】
NO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。
【0025】
即ち、NO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がO 又はO2−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 又はO2−と反応し、NOとなる(NO+O→NO+O、ここでOは活性酸素)。次いで生成されたNOの一部は白金Pt上でさらに酸化されつつNO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 の形でNO触媒内に拡散する。このようにしてNOがNO触媒内に蓄えられる。
【0026】
これに対し、NO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の生成量が低下し、反応が逆方向(NO →NO+2O)に進み、斯くしてNO触媒内の硝酸イオンNO がNOの形でNO触媒から放出される。この放出されたNO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が存在しなくなるとNO触媒から次から次へとNOが放出されて還元され、NO触媒内に蓄えられているNOの量が次第に減少する。
【0027】
なお、硝酸塩を形成することなくNOを蓄え、NOを放出することなくNOを還元することも可能であると考えられている。また、活性酸素Oに着目すれば、NO触媒はNO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。
【0028】
一方、補助触媒23は本発明による実施例では、アルカリ金属、アルカリ土類、及び希土類を含むことなく貴金属例えば白金Ptを含む貴金属触媒から形成される。しかしながら、補助触媒23を上述したNO触媒から形成してもよい。
【0029】
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触媒22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はNO触媒22内に蓄えられる。
【0030】
時間の経過と共にNO触媒22内の蓄積NO量は次第に増大する。そこで本発明による実施例では、NO触媒22内の蓄積NO量を求め、NO触媒22内の蓄積NO量がNO許容量を越えたときには、NO触媒22内に蓄えられているNOを還元しNO触媒22内の蓄積NO量を減少させるために、NO触媒22内に流入する排気ガスの空燃比を一時的にリッチに切り替えるリッチスパイクを行うようにしている。以下では、NO触媒22内に蓄えられているNOを還元しNO触媒22内の蓄積NO量を減少させるためのリッチスパイクを、単にNOのためのリッチスパイクと称することにする。
【0031】
具体的に説明すると、単位時間当たりNO触媒22内に蓄えられるNOの量は単位時間当たりNO触媒22内に流入するNOの量に依存し、この単位時間当たりNO触媒22内に流入するNOの量は単位時間当たり内燃機関から排出されるNOの量即ち排出NO量dQNに依存する。排出NO量dQNは機関運転状態例えば要求負荷L及び機関回転数に依存し、即ち要求負荷Lが高くなるにつれて排出NO量dQNが増大し、機関回転数Nが高くなるにつれて排出NO量dQNが増大する。
【0032】
従って、排出NO量dQNに処理サイクル時間Δtを乗算したものを積算して得られる積算値QNは、NO触媒22内に蓄えられているNOの量を表していることになる。以下では、この積算値QNをNOカウント値と称することにする。なお、排出NO量dQNが予め実験により求められており、要求負荷L及び機関回転数Nの関数として図2に示されるマップの形で予めROM42内に記憶されている。
【0033】
図3に矢印Xで示されるように、NOカウント値QNが上述したNO許容量に相当するNO許容値QNAよりも大きくなると、NO触媒22内に流入する排気ガスの空燃比AFNがリッチ空燃比AFRに切り替えられ、リッチ保持時間tRだけリッチ空燃比AFRに保持された後に、リーンに戻される。このようにしてNOのためのリッチスパイクが行われる。なお、流入排気ガスの空燃AFNがリーンに戻されるとNOカウント値QNがクリアされる(QN=0)。
【0034】
図3からも明らかなように、NOカウント値QNがNO許容値QNAを越える毎にNOのためのリッチスパイクが行われる。この場合、NO許容値QNAを小さくすればリッチスパイクの時間間隔INTが短くなり、NO許容値QNAを大きくすれば時間間隔INTが長くなる。従って、NO許容値QNAはリッチスパイクの時間間隔INTを表しているということになる。
【0035】
NO触媒22内への流入排気ガスの空燃比AFNを一時的にリッチに切り替えるリッチスパイクには様々な方法があり、例えば燃焼室5から排出される排気ガスの空燃比を一時的にリッチに切り替える方法や、NO触媒22上流の排気通路内に追加の燃料ないし還元剤を一時的に噴射する方法がある。ここで、燃焼室5から排出される排気ガスの空燃比をリッチに切り替えるために、例えば燃焼室5内で燃焼せしめられる混合気の空燃比をリッチに切り替えることもできるし、又は圧縮上死点付近で行われる主燃料に加えて膨張行程中又は排気行程中に追加の燃料を噴射することもできる。本発明による実施例では、膨張行程中又は排気行程中に追加の燃料を一時的に噴射することによりリッチスパイクを行うようにしている。
【0036】
ところで、排気ガス中にはイオウ分がSOの形で含まれており、NO触媒22内にはNOばかりでなくSOも蓄えられる。このSOのNO触媒22内への蓄積メカニズムはNO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触媒22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がO 又はO2−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は白金Ptの表面に付着し白金Ptの表面上でO 又はO2−と反応し、SOとなる。次いで生成されたSOは白金Pt上でさらに酸化されつつNO触媒22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 の形でNO触媒22内に拡散する。この硫酸イオンSO は次いでバリウムイオンBaと結合して硫酸塩BaSOを生成する。
【0037】
この硫酸塩BaSOは分解しにくく、NO触媒22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触媒22内の硫酸塩BaSOの量は減少しない。このため、時間が経過するにつれてNO触媒22内の硫酸塩BaSOの量が増大し、その結果NO触媒22が蓄えうるNOの量が減少することになる。
【0038】
ところが、NO触媒22の温度を例えば550℃以上に維持しつつNO触媒22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触媒22内の硫酸塩BaSOが分解してSOの形でNO触媒22から放出される。この放出されたSO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に還元せしめられる。このようにしてNO触媒22内に硫酸塩BaSOの形で蓄えられているSOの量が次第に減少し、このときNO触媒22からSOがSOの形で流出することがない。
【0039】
そこで本発明による実施例では、硫酸塩の形でNO触媒22内に蓄えられているSOの量を求め、このSOの量が予め定められたSO許容量を越えたときには、硫酸塩の形でNO触媒22内に蓄えられているSOの量を減少させるために、NO触媒22の温度を例えば550℃以上に維持しながら、NO触媒22に流入する排気ガスの平均空燃比をわずかばかりリッチにするリッチスパイクを行うようにしている。
【0040】
具体的に説明すると、硫酸塩の形でNO触媒22内に蓄えられているSOの量は単位時間当たりNO触媒22内に流入するSOの量の積算値に依存し、単位時間当たりNO触媒22内に流入するSOの量は燃料噴射弁6から噴射された燃料の量に依存する。従って、一定時間内に燃料噴射弁6から噴射された燃料及び追加の燃料の合計量QFを積算して得られる積算値QSは、硫酸塩の形でNO触媒22内に蓄えられているSOの量を表していることになる。以下では、この積算値QSをSOカウント値と称することにする。
【0041】
このSOカウント値QSが上述したSO許容量に相当するSO許容値QSAよりも大きくなると、硫酸塩の形でNO触媒22内に蓄えられているSOの量を減少させるため、NO触媒22の温度を例えば550℃まで上昇させ保持しながらリッチスパイクが行われる。NO触媒22の温度を上昇させる方法にも様々な方法があり、例えばNO触媒22の上流端に電気ヒータを配置して電気ヒータによりNO触媒22又はNO触媒22に流入する排気ガスを加熱する方法や、NO触媒22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触媒22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触媒22の温度を上昇させる方法がある。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ために、例えば主燃料を遅角して噴射することもできるし、又は主燃料に加えて膨張行程中又は排気行程中に追加の燃料を噴射することもできる。本発明による実施例では、膨張行程中又は排気行程中に追加の燃料を噴射することにより、NO触媒22の温度を550℃以上に上昇し保持するようにしている。
【0042】
一方、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22b上に捕集される。上述したように図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触媒22は酸化能を有しているので、パティキュレートフィルタ22b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22b上で微粒子が酸化せしめられ除去される。
【0043】
この場合、上述したNO触媒22のNOの蓄積還元メカニズムによれば、NO触媒22内にNOが蓄えられるときにもNOが放出されるときにも活性酸素が生成される。この活性酸素は酸素Oよりも活性が高く、従ってパティキュレートフィルタ22b上に堆積している微粒子を速やかに酸化する。即ち、パティキュレートフィルタ22b上にNO触媒22を担持させると、パティキュレートフィルタ22b内に流入する排気ガスの空燃比がリーンであろうとリッチであろうとパティキュレートフィルタ22b上に堆積している微粒子が酸化される。このようにして微粒子が連続的に酸化される。
【0044】
ところが、パティキュレートフィルタ22b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22b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22b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22bの圧損が増大する。
【0045】
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22b上の堆積微粒子量が微粒子許容量を越えたときには、パティキュレートフィルタ22bに流入する排気ガスの空燃比AFNをリーンに維持しつつパティキュレートフィルタ22bの温度を例えば600℃以上まで上昇し維持する微粒子酸化作用を行うようにしている。この微粒子酸化作用が行われると、パティキュレートフィルタ22b上に堆積した微粒子が着火燃焼せしめられ除去される。なお、本発明による実施例では、圧力センサ49により検出される機関背圧が許容値を越えたときにパティキュレートフィルタ22b上の堆積微粒子量が微粒子許容量を越えたと判断される。
【0046】
ところが、冒頭で述べたように、NO触媒22内に流入する排気ガスの平均空燃比AFNがリーンに維持されていてもNO触媒22の温度が高くなると、NO触媒22から流出する排気ガス中のSO濃度がNO触媒22内に流入する排気ガス中のSO濃度よりも一時的に高くなることが確認されている。このことは、NO触媒22の温度が高くなるとNO触媒22内に蓄えられているSOが排出され、このSOは硫酸塩を形成することなくNO触媒22内に蓄えられているということを意味している。
【0047】
このSOがどのような形でNO触媒22内に蓄えられているのかは必ずしも明らかではないが、次のようにして蓄えられていると考えられる。即ち、上述したようにNO触媒22内に流入する排気ガス中のSOはまず例えば白金Pt表面上に付着した後に硫酸塩の形で蓄えられる。硫酸塩の形でNO触媒22内に蓄えられているSOの量が少ないときには、白金Pt表面上に付着したSOは比較的容易に硫酸塩を形成する。ところが、硫酸塩の形で蓄えられているSOの量が多くなると、白金Pt表面上に付着しているSOが硫酸塩を形成しにくくなり、SOのまま白金Pt表面上に付着し続ける。このようにしてSOが硫酸塩を形成することなく蓄えられる。このように、NO触媒22内には硫酸塩の形で蓄えられるSOもあれば、硫酸塩を形成することなく蓄えられるSOもあるということになる。
【0048】
例えば微粒子酸化作用が開始されてNO触媒22の温度が例えば300℃以上になると、硫酸塩を形成することなく蓄えられているSOがNO触媒22から排出される。このときNO触媒22内に流入する排気ガスの空燃比がリーンに維持されているので、このSOはNO触媒22内か又は補助触媒23内でサルフェートSOに酸化される恐れがある。
【0049】
一方、このように硫酸塩を形成することなくNO触媒22内に蓄えられているSOは、NO触媒22内に流入する排気ガスの空燃比AFNがリッチになると、NO触媒22の温度が比較的低くても、SOの形でNO触媒22から排出される。また、NO触媒22内に流入する排気ガスの空燃比AFNがリッチのときには、補助触媒23内に流入する排気ガスの空燃比もリッチになっており、従ってNO触媒22から排出されたSOが補助触媒23内でもサルフェートSOまで酸化されない。
【0050】
従って、硫酸塩を形成することなくNO触媒22内に蓄えられているSOの量を減少させるためのリッチスパイクを周期的に行えば、大気中に排出されるサルフェートSOの量を低減できることになる。しかしながら、このためだけにリッチスパイクを行うのは、燃料消費率の観点から好ましくない。
【0051】
そこで本発明による実施例では、NOのためのリッチスパイクでもって、硫酸塩を形成することなくNO触媒22内に蓄えられているSOの量を減少させるようにしている。即ち、NOのためのリッチスパイクを行ったときの排気ガス中に、NO触媒22内のNOを還元しNO触媒22内の蓄積NO量を例えばほぼゼロにするのに必要な量の還元剤例えば未燃HC及びCOだけでなく、硫酸塩を形成することなくNO触媒22内に蓄えられているSOの量を目標値例えばほぼゼロまで減少させるのに必要な量の還元剤が含まれるように、NOのためのリッチスパイクが行われる。
【0052】
言い換えると、NOのためのリッチスパイクと、硫酸塩を形成することなくNO触媒22内に蓄えられているSOの量を減少させるためのリッチスパイクとが同期して行われるということになる。或いは、NOのためのリッチスパイクがNO触媒22内の蓄積NO量に応じて行われることを考えると、硫酸塩を形成することなくNO触媒22内に蓄えられているSOの量を減少させるためのリッチスパイクを、NO触媒22内の蓄積NO量に応じて行うようにしているという見方もできる。
【0053】
NOのためのリッチスパイクは比較的頻繁に行われ、従って硫酸塩を形成することなくNO触媒22内に蓄えられているSOの量を少なく維持することができることになる。その結果、パティキュレートフィルタ22bの微粒子酸化作用がどのようなタイミングで行われても、このとき大気中に排出されるサルフェートSOの量を低減できることになる。また、NO触媒22内に流入する排気ガスの空燃比AFNがリッチのときには補助触媒23内に流入する排気ガスの空燃比もリッチになっており、SOが硫酸塩を形成することなく補助触媒23内に蓄えられているとしても、このSOはNOのためのリッチスパイクでもってSOの形で補助触媒23から排出される。
【0054】
この場合、硫酸塩を形成することなくNO触媒22内に蓄えられているSOの量が多いときには少ないときに比べて、硫酸塩を形成することなくNO触媒22内に蓄えられているSOの量を減少させるのに必要な還元剤の量は多くなる。
【0055】
そこで本発明による実施例では、硫酸塩を形成することなくNO触媒22内に蓄えられているSOの量を求め、このSOの量が多いときには少ないときに比べて、NOのためのリッチスパイクによって単位時間当たりにNO触媒22内に流入する還元剤の量が多くなるようにしている。
【0056】
硫酸塩を形成することなくNO触媒22内に蓄えられているSOの量を直接求めることは困難である。ところが、硫酸塩の形でNO触媒22内に蓄えられているSOの量を表すSOカウント値QSが小さいときには、上述したように硫酸塩が形成されやすいので、硫酸塩を形成することなく蓄えられるSOの量が少なく、SOカウント値QSが大きくなると硫酸塩が形成されにくくなるので、硫酸塩を形成することなく蓄えられるSOの量が多くなると考えられる。
【0057】
そうすると、SOカウント値QSは硫酸塩の形でNO触媒22内に蓄えられているSOの量を表すだけでなく、硫酸塩を形成することなくNO触媒22内に蓄えられているSOの量も表しているということになる。なお、SOカウント値QSがNO触媒22内に流入するSOの量に基づいて求められることを考えると、硫酸塩を形成することなくNO触媒22内に蓄えられているSOの量もNO触媒22内に流入するSOの量に基づいて求められるということになる。
【0058】
その上で、本発明による第1実施例では、図4に示されるように、SOカウント値QSが大きいときには小さいときに比べて、NOのためのリッチスパイクにおけるリッチ空燃比AFRが小さくなるようにしている。このようにすると、SOカウント値QSが大きくなったときに、単位時間当たりNO触媒22内に流入する還元剤の量が多くなる。
【0059】
図5は本発明による実施例のリッチスパイク制御ルーチンを示している。このルーチンは予め定められた処理サイクル時間Δt毎の割り込みによって実行される。図5を参照すると、まずステップ100では、前回の処理サイクルから今回の処理サイクルまでに燃料噴射弁6から噴射された燃料量の合計値QFがSOカウント値QSに加算される(QS=QS+QF)。続くステップ101ではSOカウント値QSがSO許容値QSAよりも大きいか否かが判別される。QS≦QSAのときには次いでステップ102に進み、後述するNO処理が行われる。これに対し、QS>QSAのときには次いでステップ103に進み、硫酸塩の形でNO触媒22内に蓄えられているSOの量を減少させるために、NO触媒22の温度を例えば550℃以上に保持しながらリッチスパイクが例えば一定時間だけ行われる。続くステップ104ではSOカウント値QS及びNOカウント値QNがそれぞれクリアされる。
【0060】
図6は上述した第1実施例によるNO処理ルーチンを示している。このルーチンは図5のステップ102で実行される。図6を参照すると、まずステップ120では、排出NO量dQNが図2のマップから算出される。続くステップ121では、NOカウント値QNにdQN・Δtが加算される(QN=QN+dQN・Δt)。続くステップ122では、NOカウント値QNがNO許容値QNAよりも大きいか否かが判別される。QN≦QNAのときには処理サイクルを終了し、QN>QNAのときには次いでステップ123に進み、図4のマップからリッチ空燃比AFRが算出される。続くステップ124では、NOのためのリッチスパイクが行われる。この場合、NO許容値QNAで表される時間間隔INTでもって、NO触媒22内に流入する排気ガスの空燃比AFNがリッチ保持時間tRだけリッチ空燃比AFRに切り替えられる。本実施例においてリッチ保持時間tR及びNO許容値QNAはSOカウント値SOによらない一定値である。続くステップ125ではNOカウント値QNがクリアされる。
【0061】
一方、本発明による第2実施例では、図7に示されるように、SOカウント値QSが大きいときには小さいときに比べて、NOのためのリッチスパイクにおけるリッチ保持時間tRを長くするようにしている。このようにしても、SOカウント値QSが大きくなったときに、NOのためのリッチスパイクによって単位時間当たりにNO触媒22内に流入する還元剤の量が多くなる。
【0062】
図8は上述した第2実施例によるNO処理ルーチンを示している。このルーチンは図5のステップ102で実行される。図8を参照すると、まずステップ130では、単位時間当たりにNO触媒22内に流入したNOの量dQNが図2のマップから算出される。続くステップ131では、NOカウント値QNにdQN・Δtが加算される(QN=QN+dQN・Δt)。続くステップ132では、NOカウント値QNがNO許容値QNAよりも大きいか否かが判別される。QN≦QNAのときには処理サイクルを終了し、QN>QNAのときには次いでステップ133に進み、図7のマップからリッチ保持時間tRが算出される。続くステップ134では、NOのためのリッチスパイクが行われる。この場合、NO許容値QNAで表される時間間隔INTでもって、NO触媒22内に流入する排気ガスの空燃比AFNがリッチ保持時間tRだけリッチ空燃比AFRに切り替えられる。本実施例においてリッチ空燃比AFR及びNO許容値QNAはSOカウント値SOによらない一定値である。続くステップ135ではNOカウント値QNがクリアされる。
【0063】
更に、本発明による第3実施例では、SOカウント値QSが大きいときには小さいときに比べて、NO許容値QNAを小さくするようにし、即ちNOのためのリッチスパイクの時間間隔INTを短くするようにしている。この場合にも、SOカウント値QSが大きくなったときに、NOのためのリッチスパイクによって単位時間当たりにNO触媒22内に流入する還元剤の量が多くなる。
【0064】
図10は上述した第3実施例によるNO処理ルーチンを示している。このルーチンは図5のステップ102で実行される。図10を参照すると、まずステップ140では、単位時間当たりにNO触媒22内に流入したNOの量dQNが図2のマップから算出される。続くステップ141では、NOカウント値QNにdQN・Δtが加算される(QN=QN+dQN・Δt)。続くステップ142では図9のマップからNO許容値QNAが算出される。続くステップ143では、NOカウント値QNがNO許容値QNAよりも大きいか否かが判別される。QN≦QNAのときには処理サイクルを終了し、QN>QNAのときには次いでステップ144に進み、NOのためのリッチスパイクが行われる。この場合、NO許容値QNAで表される時間間隔INTでもって、NO触媒22内に流入する排気ガスの空燃比AFNがリッチ保持時間tRだけリッチ空燃比AFRに切り替えられる。本実施例においてリッチ空燃比AFR及びリッチ保持時間tRはSOカウント値SOによらない一定値である。続くステップ145ではNOカウント値QNがクリアされる。
【0065】
図11はNOのためのリッチスパイクが行われたときの、NO触媒22内に流入する排気ガスの空燃比AFNを示しており、図11(A)は本発明による第1実施例の場合を、図11(B)は本発明による第2実施例の場合を、図11(C)は本発明による第3実施例の場合を、それぞれ示している。また、図11において、実線はSOカウント値QSが大きい場合を、破線はQSが小さい場合をそれぞれ示している。
【0066】
これまで述べてきた本発明による各実施例では、NO触媒22がパティキュレートフィルタ22b上に担持されている。しかしながら、NO触媒22をパティキュレートフィルタ22bとは別個に形成してパティキュレートフィルタ22b下流の排気通路内に配置することもできる。また、上述した本発明による各実施例のように、内燃機関から排出される排気ガスの空燃比及び温度を制御することにより、NO触媒22又はパティキュレートフィルタ22b内に流入する排気ガスの空燃比及び温度を制御するようにした場合には、NO触媒22をパティキュレートフィルタ22b上流の排気通路内に配置するようにしてもよい。
【0067】
【発明の効果】
大気中に排出されるサルフェートの量を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】内燃機関の全体図である。
【図2】排出NO量dQNを示す線図である。
【図3】リッチスパイクを説明するための図である。
【図4】リッチ空燃比AFRを示す線図である。
【図5】本発明による実施例のリッチスパイク制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図6】本発明による第1実施例のNO処理ルーチンを示すフローチャートである。
【図7】リッチ保持時間tRを示す線図である。
【図8】本発明による第2実施例のNO処理ルーチンを示すフローチャートである。
【図9】NO許容値QNAを示す線図である。
【図10】本発明による第3実施例のNO処理ルーチンを示すフローチャートである。
【図11】NOのためのリッチスパイクが行われたときの、NO触媒内への流入排気ガスの空燃比を示す図である。
【符号の説明】
1…機関本体
20a,20b…排気管
22…NO触媒
22a…パティキュレートフィルタ
23…補助触媒
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an exhaust emission control device 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 where combustion is continuously performed under a lean air-fuel ratio is leanXNO when storing the reducing agent in the exhaust gas when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing in decreasesXNO is being reduced and storedXNO decreases in quantityXPlace catalyst and NOXNO in the catalystXNOXNO stored in the catalystXTo reduce the amount of NOX2. Description of the Related Art An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine is known in which a rich spike that temporarily switches the air-fuel ratio of exhaust gas flowing into a catalyst to a rich air-fuel ratio is performed (see, for example, Patent Document 1).
[0003]
NOXNO in the catalystXNot only sulfur, eg SOXIs stored in the form of sulfate, NO in the form of sulfateXSO stored in the catalystXIn order to reduce the amount of NOXMaintain the temperature of the catalyst at, for example, 550 ° C. or higher and NOXIt is also known that it is necessary to switch the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst to the stoichiometric air-fuel ratio or rich (see, for example, Patent Document 1). According to this, NOXEven if the temperature of the catalyst is high, the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean, or even if the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is rich, NOXIf the temperature of the catalyst is low, NOXFrom catalyst to SOXWill not be discharged.
[0004]
[Patent Document 1]
JP 2002-155724 A
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, according to the present inventor, NOXNO even if the average air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst is kept leanXWhen the temperature of the catalyst increases, NOXSO in exhaust gas flowing out of catalystXConcentration is NOXSO in the exhaust gas flowing into the catalystXIt has been confirmed that the concentration is temporarily higher than the concentration. This is NOXNO at higher catalyst temperaturesXSO stored in the catalystXIs discharged and this SOXNO without forming sulfateXIt means that it is stored in the catalyst.
[0006]
However, if the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean at this time, the stored SO is formed without forming sulfate.2Is NOXSulfate SO in the catalyst3Oxidized to sulfate SO3NO in the form ofXThere is a risk of being discharged from the catalyst. NOXFrom catalyst to SO2Even if it is discharged as it is, NOXWhen a catalyst having oxidizing ability is disposed downstream of the catalyst, the sulfate SO is contained in the auxiliary catalyst.3There is a risk of oxidation.
[0007]
Accordingly, an object of the present invention is to provide an exhaust purification device for an internal combustion engine that can reduce the amount of sulfate discharged into the atmosphere.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problem, according to a first aspect of the present invention, an exhaust gas flowing into an internal combustion engine in which combustion is continuously performed under a lean air-fuel ratio flows when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing in is lean. NO in exhaust gasXNO when storing the reducing agent in the exhaust gas when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing in decreasesXNO is being reduced and storedXNO decreases in quantityXPlace the catalyst and the NOXNO in the catalystXTo reduce the NOXNO stored in the catalystXTo reduce the amount of NOXIn an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine configured to perform a rich spike that temporarily switches the air-fuel ratio of exhaust gas flowing into the catalyst to a rich air-fuel ratio, NO is formed without forming sulfate.XThe amount of sulfur stored in the catalyst is determined and NO is formed without forming the sulfate.XWhen the amount of sulfur stored in the catalyst is large, the NO is smaller than when the amount is small.XNO in the catalystXTo reduce the NOXNO stored in the catalystXThe rich air-fuel ratio in the rich spike for reducing the amount of air is reduced.
[0009]
In order to solve the above problem, according to the second invention, when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the exhaust passage of the internal combustion engine in which combustion is continuously performed under the lean air-fuel ratio is lean In exhaust gas flowing intoXNO when storing the reducing agent in the exhaust gas when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing in decreasesXNO is being reduced and storedXNO decreases in quantityXPlace the catalyst and the NOXNO in the catalystXTo reduce the NOXNO stored in the catalystXTo reduce the amount of NOXIn an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine that performs a rich spike that switches an air-fuel ratio of exhaust gas flowing into a catalyst to a rich air-fuel ratio for a rich holding time, NO is formed without forming sulfate.XThe amount of sulfur stored in the catalyst is determined and NO is formed without forming the sulfate.XWhen the amount of sulfur stored in the catalyst is large, the NO is smaller than when the amount is small.XNO in the catalystXTo reduce the NOXNO stored in the catalystXThe rich holding time in the rich spike for reducing the amount of the amount is increased.
[0010]
According to a third aspect of the invention for solving the above-described problem, when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the exhaust passage of the internal combustion engine in which combustion is continuously performed under the lean air-fuel ratio is lean. In exhaust gas flowing intoXNO when storing the reducing agent in the exhaust gas when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing in decreasesXNO is being reduced and storedXNO decreases in quantityXPlace the catalyst and the NOXNO in the catalystXTo reduce the NOXNO stored in the catalystXTo reduce the amount of NOXIn an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine configured to perform a rich spike that temporarily switches the air-fuel ratio of exhaust gas flowing into the catalyst to a rich air-fuel ratio, NO is formed without forming sulfate.XThe amount of sulfur stored in the catalyst is determined and NO is formed without forming the sulfate.XWhen the amount of sulfur stored in the catalyst is large, the NO is smaller than when the amount is small.XNO in the catalystXTo reduce the NOXNO stored in the catalystXThe time interval of the rich spike for reducing the amount of the signal is shortened.
[0011]
According to the fourth invention, in any one of the first to third inventions, NOXThe amount of sulfur flowing into the catalyst is determined, and the NOXNO based on the amount of sulfur flowing into the catalyst without forming the sulfate.XThe amount of sulfur stored in the catalyst is determined.
[0012]
According to the fifth invention, in any one of the first to third inventions, NOXNO stored in the catalystXThe amount of NOXWhen the amount of is more than the allowable amount, NOXNO in the catalystXTo reduce the NOXNO stored in the catalystXRich spikes are performed to reduce the amount.
[0013]
According to a sixth aspect, in any one of the first to third aspects, the NOXA catalyst is supported on a particulate filter that collects particulates in the inflowing exhaust gas.
[0014]
According to a seventh aspect, in any one of the first to third aspects, the NOXAn auxiliary catalyst having oxidation ability is arranged in the exhaust passage downstream of the catalyst.
[0015]
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.
[0016]
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.
[0017]
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 is maintained at the maximum opening degree in almost all operation regions, and is made smaller than the maximum opening degree when the required load L becomes considerably small, and small when the required load L becomes zero. To be.
[0018]
On the other hand, the exhaust port 10 is connected to the inlet of the exhaust turbine 21 of the exhaust turbocharger 14 via the exhaust manifold 19 and the exhaust pipe 20, and the outlet of the exhaust turbine 21 is connected to the casing 22a via the exhaust pipe 20a. A particulate filter 22b for collecting particulates in the exhaust gas is accommodated in the casing 22a, and NO is applied to the particulate filter 22b as will be described later.XA catalyst 22 is supported. The catalytic converter 22 is connected to a casing 23a via an exhaust pipe 20b, and an auxiliary catalyst 23 having oxidation ability is accommodated in the casing 23a. In this case, NOXThe air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst 22 matches the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the particulate filter 22b, and NOXThe temperature of the catalyst 22 also matches the temperature of the particulate filter 22b.
[0019]
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.
[0020]
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.
[0021]
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 It comprises. The output signal of the fuel pressure sensor 29 is input to the input port 45 via the corresponding AD converter 47. A pressure sensor 49 for detecting the pressure in the exhaust pipe 20 a, that is, the engine back pressure, is attached to the exhaust pipe 20 a upstream of the particulate filter 22 b, and the output voltage of the pressure sensor 49 passes through the corresponding AD converter 47. Input to the input port 45. NOXNO in the exhaust pipe 20b downstream of the catalyst 22XA temperature sensor 50 for detecting the temperature of the exhaust gas flowing out from the catalyst 22 is attached, and the output voltage of the temperature sensor 50 is input to the input port 45 via the corresponding AD converter 47. The temperature of this exhaust gas is NOXThe temperature of the catalyst 22 is shown. A load sensor 52 that generates an output voltage proportional to the amount of depression of the accelerator pedal 51 is connected to the accelerator pedal 51, and the output voltage of the load sensor 52 is input to the input port 45 via the corresponding AD converter 47. Further, the input port 45 is connected to a crank angle sensor 53 that generates an output pulse every time the crankshaft rotates, for example, 30 °. The CPU 44 calculates the engine speed N based on the output pulse from the crank angle sensor 53. 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 48.
[0022]
NO on the partition walls of the particulate filter 22a, for example, on both side surfaces of the partition walls and the inner wall surfaces of the pores.XEach catalyst 22 is supported. This NOXThe catalyst 22 has, for example, alumina as a carrier, and 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.
[0023]
NOXThe 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 decreasesXNO is being reduced and storedXAccumulation and reduction action to reduce the amount of.
[0024]
NOXThe 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.
[0025]
That is, NOXWhen 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 O2-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 O2-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 PtXNitrate ion NO while being absorbed in the catalyst and combined with barium oxide BaO3 NO in the form ofXIt diffuses into the catalyst. In this way NOXIs NOXStored in the catalyst.
[0026]
In contrast, NOXWhen 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 NOXNitrate ion NO in the catalyst3 NO in the form of NOXReleased from the catalyst. This released NOXWhen the exhaust gas contains a reducing agent, that is, HC or CO, it reacts with these HC and CO to be reduced. In this way, NO on the surface of platinum Pt.XNO when no longer existsXNO from catalyst to nextXIs released and reduced, NOXNO stored in the catalystXThe amount of is gradually reduced.
[0027]
NO without forming nitrateXStore NOXNO without releasingXIt is also considered possible to reduce In addition, active oxygen O*If you pay attention to, NOXThe catalyst is NOXWith the accumulation and release of oxygen*It can also be regarded as an active oxygen generating catalyst that generates
[0028]
On the other hand, in the embodiment according to the present invention, the auxiliary catalyst 23 is formed of a noble metal catalyst containing noble metal such as platinum Pt without containing alkali metal, alkaline earth, and rare earth. However, the auxiliary catalyst 23 is the NO described above.XYou may form from a catalyst.
[0029]
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 22 is maintained lean. As a result, NO in the exhaust gasXIs NOXIt is stored in the catalyst 22.
[0030]
NO over timeXAccumulated NO in catalyst 22XThe amount increases gradually. Therefore, in an embodiment according to the present invention, NOXAccumulated NO in catalyst 22XDetermine the amount, NOXAccumulated NO in catalyst 22XAmount is NOXWhen the allowable amount is exceeded, NOXNO stored in catalyst 22XNOXAccumulated NO in catalyst 22XNO to reduce the amountXA rich spike for temporarily switching the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst 22 to rich is performed. In the following, NOXNO stored in catalyst 22XNOXAccumulated NO in catalyst 22XRich spikes to reduce the amount, simply NOXIt will be called a rich spike for.
[0031]
Specifically, NO per unit timeXNO stored in catalyst 22XThe amount of NO is per unit timeXNO flowing into the catalyst 22XDepending on the amount of NO per unit timeXNO flowing into the catalyst 22XThe amount of NO discharged from the internal combustion engine per unit timeXAmount of NOXDepends on the quantity dQN. Emission NOXThe quantity dQN depends on the engine operating state, for example, the required load L and the engine speed, that is, the exhaust NO.XEmission NO as the amount dQN increases and the engine speed N increasesXThe quantity dQN increases.
[0032]
Therefore, discharge NOXAn integrated value QN obtained by integrating the amount dQN multiplied by the processing cycle time Δt is NOXNO stored in catalyst 22XRepresents the amount of. In the following, this integrated value QN is set to NO.XIt will be called a count value. Discharge NOXThe quantity dQN is obtained in advance by experiments, and is stored in advance in the ROM 42 as a function of the required load L and the engine speed N in the form of a map shown in FIG.
[0033]
As indicated by arrow X in FIG.XThe count value QN is NO as described above.XNO equivalent to the allowable amountXIf it exceeds the allowable value QNA, NOXThe air-fuel ratio AFN of the exhaust gas flowing into the catalyst 22 is switched to the rich air-fuel ratio AFR, held at the rich air-fuel ratio AFR for the rich holding time tR, and then returned to lean. In this way NOXA rich spike for is done. If the air-fuel AFN of the inflowing exhaust gas is returned to lean, NOXThe count value QN is cleared (QN = 0).
[0034]
As is clear from FIG. 3, NOXCount value QN is NOXNO each time the allowable value QNA is exceededXA rich spike for is done. In this case, NOXIf the allowable value QNA is reduced, the time interval INT of the rich spike is shortened and NO.XIncreasing the allowable value QNA increases the time interval INT. Therefore, NOXThe allowable value QNA represents the rich spike time interval INT.
[0035]
NOXThere are various methods for the rich spike for temporarily switching the air-fuel ratio AFN of the exhaust gas flowing into the catalyst 22 to rich. For example, a method for temporarily switching the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from the combustion chamber 5 to rich. Or NOXThere is a method of temporarily injecting additional fuel or reducing agent into the exhaust passage upstream of the catalyst 22. Here, in order to switch the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from the combustion chamber 5 to rich, for example, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture combusted in the combustion chamber 5 can be switched to rich, or the compression top dead center Additional fuel may be injected during the expansion stroke or the exhaust stroke in addition to the main fuel performed in the vicinity. In the embodiment according to the present invention, the rich spike is performed by temporarily injecting additional fuel during the expansion stroke or the exhaust stroke.
[0036]
By the way, sulfur content is SO.XIs included in the form of NOXNO in the catalyst 22XNot only SOXCan also be stored. This SOXNOXThe accumulation mechanism in the catalyst 22 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, NOXWhen the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst 22 is lean, as described above, the oxygen O2Is O2 Or O2-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 O2-Reacts with SO3It becomes. The generated SO3NO is being oxidized on platinum PtXWhile being absorbed into the catalyst 22 and combined with barium oxide BaO, sulfate ions SO4 NO in the form ofXIt diffuses into the catalyst 22. This sulfate ion SO4 Then barium ion Ba+Combined with sulfate BaSO4Is generated.
[0037]
This sulfate BaSO4Is difficult to decompose, NOXEven if the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst 22 is simply rich, NOXSulfate BaSO in catalyst 224The amount of does not decrease. For this reason, as time passes, NOXSulfate BaSO in catalyst 224The amount of NO increases, resulting in NOXNO that the catalyst 22 can storeXThe amount of will decrease.
[0038]
However, NOXWhile maintaining the temperature of the catalyst 22 at, for example, 550 ° C. or higher, NOXWhen the average air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst 22 is made the stoichiometric air-fuel ratio or rich, NOXSulfate BaSO in catalyst 224Decomposes into SO3NO in the form ofXReleased from the catalyst 22. 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 NOXSulfate BaSO in the catalyst 224SO stored in the form ofXThe amount of NO decreases gradually, at this time NOXFrom catalyst 22 to SOXIs SO3It will not leak out.
[0039]
Thus, in an embodiment according to the present invention, NO in the form of sulfate.XSO stored in catalyst 22XThis amount of SOXThe amount of SO determined in advanceXWhen the allowable amount is exceeded, NO in the form of sulfateXSO stored in catalyst 22XTo reduce the amount of NOXWhile maintaining the temperature of the catalyst 22 at, for example, 550 ° C. or higher, NOXA rich spike is performed to slightly enrich the average air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst 22.
[0040]
Specifically, NO in the form of sulfate.XSO stored in catalyst 22XThe amount of NO is per unit timeXSO flowing into the catalyst 22XDepending on the integrated value of the amount of NO per unit timeXSO flowing into the catalyst 22XThis amount depends on the amount of fuel injected from the fuel injection valve 6. Therefore, the integrated value QS obtained by integrating the total amount QF of the fuel injected from the fuel injection valve 6 within a predetermined time and the additional fuel is NO in the form of sulfate.XSO stored in catalyst 22XRepresents the amount of. In the following, this integrated value QS is set as SO.XIt will be called a count value.
[0041]
This SOXThe count value QS is equal to the SO described above.XSO equivalent to the allowable amountXWhen it exceeds the allowable value QSA, NO in the form of sulfate.XSO stored in catalyst 22XTo reduce the amount of NOXRich spike is performed while the temperature of the catalyst 22 is raised to, for example, 550 ° C. and held. NOXThere are various methods for raising the temperature of the catalyst 22, for example, NO.XAn electric heater is arranged at the upstream end of the catalyst 22, and NO is generated by the electric heater.XCatalyst 22 or NOXA method of heating the exhaust gas flowing into the catalyst 22, NOXNO is obtained by secondarily injecting fuel into the exhaust passage upstream of the catalyst 22 and burning the fuel.XNO2 by heating the catalyst 22 or increasing the temperature of exhaust gas discharged from the internal combustion engine.XThere is a method of increasing the temperature of the catalyst 22. Here, in order to increase the temperature of the exhaust gas discharged from the internal combustion engine, for example, the main fuel can be injected at a retarded angle, or in addition to the main fuel, it can be added during the expansion stroke or the exhaust stroke. Fuel can also be injected. In an embodiment according to the invention, NO fuel is injected by injecting additional fuel during the expansion stroke or during the exhaust stroke.XThe temperature of the catalyst 22 is raised to 550 ° C. or higher and maintained.
[0042]
On the other hand, fine particles mainly composed of carbon solid contained in the exhaust gas are collected on the particulate filter 22b. As described above, the internal combustion engine shown in FIG. 1 is continuously combusted under a lean air-fuel ratio, and NOXSince the catalyst 22 has an oxidizing ability, if the temperature of the particulate filter 22b is maintained at a temperature at which particulates can be oxidized, for example, 250 ° C. or more, the particulates are oxidized and removed on the particulate filter 22b. The
[0043]
In this case, the above-mentioned NOXNO of catalyst 22XAccording to the accumulation and reduction mechanism of NOXNO in the catalyst 22XNO is also stored whenXActive oxygen is also generated when is released. This active oxygen is oxygen O2Therefore, the particulates deposited on the particulate filter 22b are rapidly oxidized. That is, NO on the particulate filter 22b.XWhen the catalyst 22 is supported, the particulates deposited on the particulate filter 22b are oxidized regardless of whether the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the particulate filter 22b is lean or rich. In this way, the fine particles are continuously oxidized.
[0044]
However, if the temperature of the particulate filter 22b is not maintained at a temperature that can oxidize the particulates or if the amount of particulates flowing into the particulate filter 22b per unit time becomes considerably large, the particulates that accumulate on the particulate filter 22b. Gradually increases, and the pressure loss of the particulate filter 22b increases.
[0045]
Therefore, in the embodiment according to the present invention, for example, when the amount of particulates deposited on the particulate filter 22b exceeds the particulate allowable amount, the particulate filter 22b while maintaining the air-fuel ratio AFN of the exhaust gas flowing into the particulate filter 22b lean. The fine particle oxidation action is performed to raise and maintain the temperature of, for example, 600 ° C. or higher. When this fine particle oxidation action is performed, the fine particles deposited on the particulate filter 22b are ignited and burned and removed. In the embodiment according to the present invention, when the engine back pressure detected by the pressure sensor 49 exceeds an allowable value, it is determined that the amount of accumulated particulates on the particulate filter 22b exceeds the allowable amount of fine particles.
[0046]
However, as I mentioned at the beginning, NOXNO even if the average air-fuel ratio AFN of the exhaust gas flowing into the catalyst 22 is kept leanXWhen the temperature of the catalyst 22 increases, NOXSO in the exhaust gas flowing out from the catalyst 22XConcentration is NOXSO in the exhaust gas flowing into the catalyst 22XIt has been confirmed that the concentration is temporarily higher than the concentration. This is NOXWhen the temperature of the catalyst 22 increases, NOXSO stored in catalyst 22XIs discharged and this SOXNO without forming sulfateXIt means that it is stored in the catalyst 22.
[0047]
This SOXWhat is NOXWhether it is stored in the catalyst 22 is not necessarily clear, but is considered to be stored as follows. That is, as described above, NOXSO in the exhaust gas flowing into the catalyst 222Is first stored, for example, in the form of sulfate after depositing on the platinum Pt surface. NO in the form of sulfateXSO stored in catalyst 22XWhen the amount of SO is small, SO deposited on the platinum Pt surface2Form sulfates relatively easily. However, SO stored in sulfate formXAs the amount of SO increases, the SO adhering to the platinum Pt surface2Becomes difficult to form sulfate, SO2It continues to adhere on the platinum Pt surface. In this way SOXCan be stored without forming sulfate. Like this, NOXSO stored in the form of sulfate in the catalyst 22XIf so, SO can be stored without forming sulfate.XThere will be.
[0048]
For example, the particulate oxidation action is started and NOXWhen the temperature of the catalyst 22 is, for example, 300 ° C. or higher, the stored SO is formed without forming a sulfate.2Is NOXIt is discharged from the catalyst 22. NO at this timeXSince the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst 22 is maintained lean, this SO2Is NOXSulfate SO in the catalyst 22 or in the auxiliary catalyst 233There is a risk of oxidation.
[0049]
On the other hand, NO without forming sulfate in this wayXSO stored in catalyst 22XIs NOXWhen the air-fuel ratio AFN of the exhaust gas flowing into the catalyst 22 becomes rich, NOXEven if the temperature of the catalyst 22 is relatively low, the SO2NO in the form ofXIt is discharged from the catalyst 22. NOXWhen the air-fuel ratio AFN of the exhaust gas flowing into the catalyst 22 is rich, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the auxiliary catalyst 23 is also rich, and therefore NO.XSO discharged from the catalyst 222Is sulphate SO even in the auxiliary catalyst 23.3Not oxidized until.
[0050]
Therefore, NO without forming sulfateXSO stored in catalyst 22XIf rich spikes are periodically performed to reduce the amount of sulfate SO released into the atmosphere3The amount of can be reduced. However, it is not preferable to perform the rich spike only for this purpose from the viewpoint of the fuel consumption rate.
[0051]
Therefore, in an embodiment according to the present invention, NOXWith rich spike for NO without forming sulfateXSO stored in catalyst 22XTry to reduce the amount of. That is, NOXNO in exhaust gas when performing rich spike forXNO in the catalyst 22XNOXAccumulated NO in catalyst 22XFor example, the amount of reducing agent required to bring the amount to almost zero, for example, unburned HC and CO as well as NO without forming sulfateXSO stored in catalyst 22XNO is included so that the amount of reducing agent is included to reduce the amount of target to a target value, for example, approximately zero.XA rich spike for is done.
[0052]
In other words, NOXRich spike for NO and NO without forming sulfateXSO stored in catalyst 22XIn other words, the rich spike for reducing the amount is performed in synchronization. Or NOXRich spike for NOXAccumulated NO in catalyst 22XConsidering that it is performed according to the amount, NO without forming sulfateXSO stored in catalyst 22XRich spikes to reduce the amount of NOXAccumulated NO in catalyst 22XIt can be said that it is done according to the amount.
[0053]
NOXRich spikes for are relatively frequent, so NO without forming sulfateXSO stored in catalyst 22XThe amount can be kept small. As a result, regardless of the timing of particulate oxidation of the particulate filter 22b, the sulfate SO discharged into the atmosphere at this time3The amount of can be reduced. NOXWhen the air-fuel ratio AFN of the exhaust gas flowing into the catalyst 22 is rich, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the auxiliary catalyst 23 is also rich.XIs stored in the auxiliary catalyst 23 without forming sulfate, this SOXIs NOXWith a rich spike for SO2Is discharged from the auxiliary catalyst 23.
[0054]
In this case, NO without forming sulfateXSO stored in catalyst 22XWhen the amount of NO is large, NO is not formed without the formation of sulfate compared to when it is small.XSO stored in catalyst 22XThe amount of reducing agent required to reduce the amount of is increased.
[0055]
Thus, in an embodiment according to the present invention, NO is formed without forming sulfate.XSO stored in catalyst 22XThis amount of SOXWhen the amount of NO is large, it is NO compared to when it is smallXNO per unit time by rich spike forXThe amount of reducing agent flowing into the catalyst 22 is increased.
[0056]
NO without forming sulfateXSO stored in catalyst 22XIt is difficult to directly determine the amount. However, NO in the form of sulfateXSO stored in catalyst 22XRepresents the amount of SOXWhen the count value QS is small, the sulfate is easily formed as described above, so the SO that can be stored without forming the sulfate.XThe amount of SOXAs the count value QS increases, it is difficult to form sulfate, so SO that can be stored without forming sulfate.XThe amount of
[0057]
Then, SOXThe count value QS is NO in the form of sulfate.XSO stored in catalyst 22XNot only represents the amount of NO, but also NO without forming sulfateXSO stored in catalyst 22XIt means that the amount of. In addition, SOXCount value QS is NOXSO flowing into the catalyst 22XConsidering that it is required based on the amount of NO, NO without forming sulfateXSO stored in catalyst 22XNo amount of NOXSO flowing into the catalyst 22XIt will be determined based on the amount of.
[0058]
In addition, in the first embodiment according to the present invention, as shown in FIG.XWhen the count value QS is large, the NO is smaller than when the count value QS is small.XTherefore, the rich air-fuel ratio AFR in the rich spike is reduced. In this way, SOXWhen the count value QS increases, NO per unit timeXThe amount of reducing agent flowing into the catalyst 22 increases.
[0059]
FIG. 5 shows a rich spike control routine of an embodiment according to the present invention. This routine is executed by interruption every predetermined processing cycle time Δt. Referring to FIG. 5, first, in step 100, the total value QF of the fuel amount injected from the fuel injection valve 6 from the previous processing cycle to the current processing cycle is calculated as SOXIt is added to the count value QS (QS = QS + QF). In the following step 101, SOXCount value QS is SOXIt is determined whether or not it is larger than the allowable value QSA. When QS ≦ QSA, the process proceeds to step 102 and NO, which will be described later.XProcessing is performed. On the other hand, when QS> QSA, the routine proceeds to step 103 where NO in the form of sulfate.XSO stored in catalyst 22XTo reduce the amount of NOXFor example, the rich spike is performed for a certain time while the temperature of the catalyst 22 is maintained at, for example, 550 ° C. or more. In the following step 104, SOXCount value QS and NOXEach count value QN is cleared.
[0060]
FIG. 6 shows NO according to the first embodiment described above.XA processing routine is shown. This routine is executed in step 102 of FIG. Referring to FIG. 6, first, at step 120, the exhaust NO.XThe quantity dQN is calculated from the map of FIG. In the following step 121, NOXDQN · Δt is added to the count value QN (QN = QN + dQN · Δt). In the following step 122, NOXCount value QN is NOXIt is determined whether or not it is larger than the allowable value QNA. When QN ≦ QNA, the processing cycle is terminated. When QN> QNA, the routine proceeds to step 123, where the rich air-fuel ratio AFR is calculated from the map of FIG. In the following step 124, NOXA rich spike for is done. In this case, NOXWith a time interval INT represented by the tolerance QNA, NOXThe air-fuel ratio AFN of the exhaust gas flowing into the catalyst 22 is switched to the rich air-fuel ratio AFR for the rich holding time tR. In this embodiment, the rich retention time tR and NOXTolerance QNA is SOXCount value SOXIt is a constant value not depending on. In the following step 125, NOXThe count value QN is cleared.
[0061]
On the other hand, in the second embodiment according to the present invention, as shown in FIG.XWhen the count value QS is large, the NO is smaller than when the count value QS is small.XFor this reason, the rich holding time tR in the rich spike is increased. Even in this way, SOXWhen the count value QS increases, NOXNO per unit time by rich spike forXThe amount of reducing agent flowing into the catalyst 22 increases.
[0062]
FIG. 8 shows the NO according to the second embodiment described above.XA processing routine is shown. This routine is executed in step 102 of FIG. Referring to FIG. 8, first, in step 130, NO per unit time.XNO flowing into the catalyst 22XThe amount dQN is calculated from the map of FIG. In the following step 131, NOXDQN · Δt is added to the count value QN (QN = QN + dQN · Δt). In the following step 132, NOXCount value QN is NOXIt is determined whether or not it is larger than the allowable value QNA. When QN ≦ QNA, the processing cycle is terminated, and when QN> QNA, the routine proceeds to step 133, where the rich retention time tR is calculated from the map of FIG. In the following step 134, NOXA rich spike for is done. In this case, NOXWith a time interval INT represented by the tolerance QNA, NOXThe air-fuel ratio AFN of the exhaust gas flowing into the catalyst 22 is switched to the rich air-fuel ratio AFR for the rich holding time tR. In this embodiment, the rich air-fuel ratio AFR and NOXTolerance QNA is SOXCount value SOXIt is a constant value not depending on. In the following step 135, NOXThe count value QN is cleared.
[0063]
Furthermore, in a third embodiment according to the present invention, SOXWhen the count value QS is large, the NO is smaller than when the count value QS is small.XThe allowable value QNA should be reduced, ie NOXThe time interval INT of the rich spike for the purpose is shortened. In this case as well, SOXWhen the count value QS increases, NOXNO per unit time by rich spike forXThe amount of reducing agent flowing into the catalyst 22 increases.
[0064]
FIG. 10 shows NO according to the third embodiment described above.XA processing routine is shown. This routine is executed in step 102 of FIG. Referring to FIG. 10, first in step 140, NO per unit time.XNO flowing into the catalyst 22XThe amount dQN is calculated from the map of FIG. In the following step 141, NOXDQN · Δt is added to the count value QN (QN = QN + dQN · Δt). In the following step 142, NO from the map of FIG.XAn allowable value QNA is calculated. In the following step 143, NOXCount value QN is NOXIt is determined whether or not it is larger than the allowable value QNA. When QN ≦ QNA, the processing cycle is terminated. When QN> QNA, the process proceeds to step 144.XA rich spike for is done. In this case, NOXWith a time interval INT represented by the tolerance QNA, NOXThe air-fuel ratio AFN of the exhaust gas flowing into the catalyst 22 is switched to the rich air-fuel ratio AFR for the rich holding time tR. In this embodiment, the rich air-fuel ratio AFR and the rich holding time tR are SO.XCount value SOXIt is a constant value not depending on. In the following step 145, NOXThe count value QN is cleared.
[0065]
FIG. 11 shows NOXNO when the rich spike forXFIG. 11A shows the case of the first embodiment of the present invention, and FIG. 11B shows the case of the second embodiment of the present invention. FIG. 11C shows the case of the third embodiment according to the present invention. In FIG. 11, the solid line is SO.XA broken line indicates a case where the count value QS is large, and a broken line indicates a case where the QS is small.
[0066]
In each of the embodiments according to the present invention described so far, NOXThe catalyst 22 is supported on the particulate filter 22b. However, NOXThe catalyst 22 may be formed separately from the particulate filter 22b and disposed in the exhaust passage downstream of the particulate filter 22b. Further, as in each of the embodiments according to the present invention described above, by controlling the air-fuel ratio and temperature of the exhaust gas discharged from the internal combustion engine, NO.XIf the air-fuel ratio and temperature of the exhaust gas flowing into the catalyst 22 or the particulate filter 22b are controlled, NOXThe catalyst 22 may be disposed in the exhaust passage upstream of the particulate filter 22b.
[0067]
【The invention's effect】
The amount of sulfate discharged into the atmosphere can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall view of an internal combustion engine.
[Figure 2] Emission NOXIt is a diagram which shows quantity dQN.
FIG. 3 is a diagram for explaining a rich spike.
FIG. 4 is a diagram showing a rich air-fuel ratio AFR.
FIG. 5 is a flowchart showing a rich spike control routine of an embodiment according to the present invention.
FIG. 6 shows NO of the first embodiment according to the present invention.XIt is a flowchart which shows a process routine.
FIG. 7 is a diagram showing a rich retention time tR.
FIG. 8 shows NO of the second embodiment according to the present invention.XIt is a flowchart which shows a process routine.
FIG. 9 NOXIt is a diagram which shows tolerance value QNA.
FIG. 10 shows NO of the third embodiment according to the present invention.XIt is a flowchart which shows a process routine.
FIG. 11: NOXNO when the rich spike forXIt is a figure which shows the air fuel ratio of the inflow exhaust gas into a catalyst.
[Explanation of symbols]
1 ... Engine body
20a, 20b ... exhaust pipe
22 ... NOXcatalyst
22a ... Particulate filter
23 ... Auxiliary catalyst

Claims (7)

リーン空燃比のもとで継続して燃焼が行わ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を還元して蓄えているNOの量が減少するNO触媒を配置し、該NO触媒内のNOを還元し該NO触媒内に蓄えられているNOの量を減少させるために、NO触媒内に流入する排気ガスの空燃比を一時的にリッチ空燃比に切り替えるリッチスパイクを行うようにした内燃機関の排気浄化装置において、硫酸塩を形成することなくNO触媒内に蓄えられているイオウの量を求め、該硫酸塩を形成することなくNO触媒内に蓄えられているイオウの量が多いときには少ないときに比べて、NO触媒内のNOを還元し該NO触媒内に蓄えられているNOの量を減少させるためのリッチスパイクにおけるリッチ空燃比を小さくするようにした内燃機関の排気浄化装置。In the exhaust passage of the internal combustion engine in which combustion is continuously performed under a lean air-fuel ratio, NO X in the exhaust gas flowing in when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean is stored, and the inflowing exhaust gas 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 is reduced is disposed in the NO X catalyst. to reduce the amount of the NO X that the reduction of of the NO X is stored in the NO X catalyst, rich spike to switch temporarily rich air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NO X catalyst in the exhaust purification system of an internal combustion engine to perform, determine the amount of sulfur that is accumulated in the NO X catalyst without forming sulfates, accumulated in the NO X catalyst without forming the sulfate When there is a lot of sulfur Than when less, NO X and NO X in the catalyst was reduced internal combustion engine so as to reduce the rich air-fuel ratio in the rich spike for reducing the amount of the NO X that is stored in the NO X catalyst Exhaust purification equipment. リーン空燃比のもとで継続して燃焼が行わ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を還元して蓄えているNOの量が減少するNO触媒を配置し、該NO触媒内のNOを還元し該NO触媒内に蓄えられているNOの量を減少させるために、NO触媒内に流入する排気ガスの空燃比をリッチ保持時間だけリッチ空燃比に切り替えるリッチスパイクを行うようにした内燃機関の排気浄化装置において、硫酸塩を形成することなくNO触媒内に蓄えられているイオウの量を求め、該硫酸塩を形成することなくNO触媒内に蓄えられているイオウの量が多いときには少ないときに比べて、NO触媒内のNOを還元し該NO触媒内に蓄えられているNOの量を減少させるためのリッチスパイクにおけるリッチ保持時間を長くするようにした内燃機関の排気浄化装置。In the exhaust passage of the internal combustion engine in which combustion is continuously performed under a lean air-fuel ratio, NO X in the exhaust gas flowing in when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean is stored, and the inflowing exhaust gas 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 is reduced is disposed in the NO X catalyst. to reduce the amount of the NO X that the reduction of of the NO X is stored in the NO X catalyst, rich spike switching the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NO X catalyst rich air-fuel ratio by the rich retention time in the exhaust purification system of an internal combustion engine to perform the, determine the amount of sulfur that is accumulated in the NO X catalyst without forming sulfates, stored in the NO X catalyst without forming the sulfate The amount of sulfur Than when smaller when large and so as to lengthen the rich retention time in the rich spike for reducing the NO X in the NO X catalyst reduces the amount of the NO X that is stored in the NO X catalyst combustion Engine exhaust purification system. リーン空燃比のもとで継続して燃焼が行わ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を還元して蓄えているNOの量が減少するNO触媒を配置し、該NO触媒内のNOを還元し該NO触媒内に蓄えられているNOの量を減少させるために、NO触媒内に流入する排気ガスの空燃比を一時的にリッチ空燃比に切り替えるリッチスパイクを行うようにした内燃機関の排気浄化装置において、硫酸塩を形成することなくNO触媒内に蓄えられているイオウの量を求め、該硫酸塩を形成することなくNO触媒内に蓄えられているイオウの量が多いときには少ないときに比べて、NO触媒内のNOを還元し該NO触媒内に蓄えられているNOの量を減少させるためのリッチスパイクの時間間隔を短くするようにした内燃機関の排気浄化装置。In the exhaust passage of the internal combustion engine in which combustion is continuously performed under a lean air-fuel ratio, NO X in the exhaust gas flowing in when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean is stored, and the inflowing exhaust gas 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 is reduced is disposed in the NO X catalyst. to reduce the amount of the NO X that the reduction of of the NO X is stored in the NO X catalyst, rich spike to switch temporarily rich air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NO X catalyst in the exhaust purification system of an internal combustion engine to perform, determine the amount of sulfur that is accumulated in the NO X catalyst without forming sulfates, accumulated in the NO X catalyst without forming the sulfate When there is a lot of sulfur Than when less, reducing the NO X in the NO X catalyst of an internal combustion engine so as to shorten the time interval of rich spike for reducing the amount of the NO X that is stored in the NO X catalyst Exhaust purification device. NO触媒内に流入するイオウの量を求め、該NO触媒内に流入するイオウの量に基づいて前記硫酸塩を形成することなくNO触媒内に蓄えられているイオウの量を求めるようにした請求項1から3までのいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。Determine the amount of sulfur flowing into the NO X catalyst, to determine the amount of sulfur that is accumulated in the NO X catalyst without forming the amount the sulfate based on the sulfur flowing into the NO X catalyst The exhaust emission control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3. NO触媒内に蓄えられているNOの量を求め、該NOの量が予め定められた許容量よりも多くなったときに、NO触媒内のNOを還元し該NO触媒内に蓄えられているNOの量を減少させるためのリッチスパイクを行うようにした請求項1から3までのいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。Determine the amount of the NO X that is stored in the NO X catalyst, wherein when the amount of the NO X becomes more than the allowable amount of predetermined, NO X and NO X in the catalyst is reduced the NO X catalyst an exhaust purification system of an internal combustion engine according to any one of claims 1 to perform the amount rich spike for reducing the are stored NO X to 3 within. 前記NO触媒が、流入する排気ガス中の微粒子を捕集するパティキュレートフィルタ上に担持されている請求項1から3までのいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。The NO X catalyst, exhaust gas control apparatus according to any one of the particulates in the exhaust gas flowing from claim 1, which is carried on a particulate filter for trapping to 3. 前記NO触媒下流の排気通路内に酸化能を有する補助触媒を配置した請求項1から3までのいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。An exhaust purification system of an internal combustion engine according to any one of up to 3 claim 1 in which the auxiliary catalyst is arranged having oxidizing ability in the exhaust passage of the NO X catalyst downstream.
JP2002249151A 2002-08-28 2002-08-28 Exhaust gas purification device for internal combustion engine Expired - Lifetime JP4192532B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002249151A JP4192532B2 (en) 2002-08-28 2002-08-28 Exhaust gas purification device for internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002249151A JP4192532B2 (en) 2002-08-28 2002-08-28 Exhaust gas purification device for internal combustion engine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2004084608A JP2004084608A (en) 2004-03-18
JP4192532B2 true JP4192532B2 (en) 2008-12-10

Family

ID=32056348

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002249151A Expired - Lifetime JP4192532B2 (en) 2002-08-28 2002-08-28 Exhaust gas purification device for internal combustion engine

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4192532B2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
JP2004084608A (en) 2004-03-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6233925B1 (en) Exhaust discharge control device for internal combustion engine
EP1176298B1 (en) Emission control system and method for internal combustion engine
JP2000303878A (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP4155065B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP4556364B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP3494114B2 (en) Exhaust gas purification method and exhaust gas purification device
JP3896920B2 (en) Exhaust purification device and exhaust purification method for internal combustion engine
JP2003269155A (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP3896923B2 (en) Exhaust purification device and exhaust purification method for internal combustion engine
JP4106913B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP4192532B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP2001003782A (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP4297762B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP2004076682A (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP4001045B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP3414323B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP3622612B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP3591343B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP4007059B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP4321117B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP2004076684A (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP4306204B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP4314833B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP2004232555A (en) Exhaust gas purification system for internal combustion engine
JP2003129830A (en) Exhaust purification device for internal combustion engine

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20050726

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: 20080826

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20080908

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 4192532

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111003

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111003

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121003

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131003

Year of fee payment: 5

EXPY Cancellation because of completion of term