JP4192532B2 - Exhaust gas purification device for internal combustion engine - Google Patents
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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NOX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NOXを還元して蓄えているNOXの量が減少するNOX触媒を配置し、NOX触媒内のNOXを還元しNOX触媒内に蓄えられているNOXの量を減少させるために、NOX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、NOX触媒内にはNOXだけでなくイオウ例えばSOXが硫酸塩の形で蓄えられ、硫酸塩の形でNOX触媒内に蓄えられているSOXの量を減少させるためには、NOX触媒の温度を例えば550℃以上に維持しかつNOX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、NOX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NOX触媒の温度が低かったりすると、NOX触媒からSOX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、NOX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NOX触媒の温度が高くなると、NOX触媒から流出する排気ガス中のSOX濃度がNOX触媒内に流入する排気ガス中のSOX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、NOX触媒の温度が高くなるとNOX触媒内に蓄えられているSOXが排出され、このSOXは硫酸塩を形成することなくNOX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SO2がNOX触媒内でサルフェートSO3に酸化され、サルフェートSO3の形でNOX触媒から排出される恐れがある。NOX触媒からSO2のまま排出されたとしても、NOX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SO3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NOX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NOXを還元して蓄えているNOXの量が減少するNOX触媒を配置し、該NOX触媒内のNOXを還元し該NOX触媒内に蓄えられているNOXの量を減少させるために、NOX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NOX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NOX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、NOX触媒内のNOXを還元し該NOX触媒内に蓄えられているNOX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NOX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NOXを還元して蓄えているNOXの量が減少するNOX触媒を配置し、該NOX触媒内のNOXを還元し該NOX触媒内に蓄えられているNOXの量を減少させるために、NOX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NOX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NOX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、NOX触媒内のNOXを還元し該NOX触媒内に蓄えられているNOX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NOX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NOXを還元して蓄えているNOXの量が減少するNOX触媒を配置し、該NOX触媒内のNOXを還元し該NOX触媒内に蓄えられているNOXの量を減少させるために、NOX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NOX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NOX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、NOX触媒内のNOXを還元し該NOX触媒内に蓄えられているNOX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、NOX触媒内に流入するイオウの量を求め、該NOX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NOX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、NOX触媒内に蓄えられているNOXの量を求め、該NOXの量が許容量よりも多くなったときに、NOX触媒内のNOXを還元し該NOX触媒内に蓄えられているNOX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NOX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NOX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NOX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、NOX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、NOX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、NOX触媒22下流の排気管20b内にはNOX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NOX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、NOX触媒22がそれぞれ担持されている。このNOX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】
NOX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NOX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NOXを還元して蓄えているNOXの量を減少させる蓄積還元作用を行う。
【0024】
NOX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、NOX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O2がO2 −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O2 −又はO2−と反応し、NO2となる(NO+O2→NO2+O*、ここでO*は活性酸素)。次いで生成されたNO2の一部は白金Pt上でさらに酸化されつつNOX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NO3 −の形でNOX触媒内に拡散する。このようにしてNOXがNOX触媒内に蓄えられる。
【0026】
これに対し、NOX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NO2の生成量が低下し、反応が逆方向(NO3 −→NO+2O*)に進み、斯くしてNOX触媒内の硝酸イオンNO3 −がNOの形でNOX触媒から放出される。この放出されたNOX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NOXが存在しなくなるとNOX触媒から次から次へとNOXが放出されて還元され、NOX触媒内に蓄えられているNOX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NOXを蓄え、NOXを放出することなくNOX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、NOX触媒はNOX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NOX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NOX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NOXはNOX触媒22内に蓄えられる。
【0030】
時間の経過と共にNOX触媒22内の蓄積NOX量は次第に増大する。そこで本発明による実施例では、NOX触媒22内の蓄積NOX量を求め、NOX触媒22内の蓄積NOX量がNOX許容量を越えたときには、NOX触媒22内に蓄えられているNOXを還元しNOX触媒22内の蓄積NOX量を減少させるために、NOX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、NOX触媒22内に蓄えられているNOXを還元しNOX触媒22内の蓄積NOX量を減少させるためのリッチスパイクを、単にNOX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NOX触媒22内に蓄えられるNOXの量は単位時間当たりNOX触媒22内に流入するNOXの量に依存し、この単位時間当たりNOX触媒22内に流入するNOXの量は単位時間当たり内燃機関から排出されるNOXの量即ち排出NOX量dQNに依存する。排出NOX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NOX量dQNが増大し、機関回転数Nが高くなるにつれて排出NOX量dQNが増大する。
【0032】
従って、排出NOX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、NOX触媒22内に蓄えられているNOXの量を表していることになる。以下では、この積算値QNをNOXカウント値と称することにする。なお、排出NOX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、NOXカウント値QNが上述したNOX許容量に相当するNOX許容値QNAよりも大きくなると、NOX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NOX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NOX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、NOXカウント値QNがNOX許容値QNAを越える毎にNOXのためのリッチスパイクが行われる。この場合、NOX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、NOX許容値QNAを大きくすれば時間間隔INTが長くなる。従って、NOX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】
NOX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、NOX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SOXの形で含まれており、NOX触媒22内にはNOXばかりでなくSOXも蓄えられる。このSOXのNOX触媒22内への蓄積メカニズムはNOX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、NOX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O2がO2 −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SO2は白金Ptの表面に付着し白金Ptの表面上でO2 −又はO2−と反応し、SO3となる。次いで生成されたSO3は白金Pt上でさらに酸化されつつNOX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SO4 −の形でNOX触媒22内に拡散する。この硫酸イオンSO4 −は次いでバリウムイオンBa+と結合して硫酸塩BaSO4を生成する。
【0037】
この硫酸塩BaSO4は分解しにくく、NOX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NOX触媒22内の硫酸塩BaSO4の量は減少しない。このため、時間が経過するにつれてNOX触媒22内の硫酸塩BaSO4の量が増大し、その結果NOX触媒22が蓄えうるNOXの量が減少することになる。
【0038】
ところが、NOX触媒22の温度を例えば550℃以上に維持しつつNOX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、NOX触媒22内の硫酸塩BaSO4が分解してSO3の形でNOX触媒22から放出される。この放出されたSO3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SO2に還元せしめられる。このようにしてNOX触媒22内に硫酸塩BaSO4の形で蓄えられているSOXの量が次第に減少し、このときNOX触媒22からSOXがSO3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NOX触媒22内に蓄えられているSOXの量を求め、このSOXの量が予め定められたSOX許容量を越えたときには、硫酸塩の形でNOX触媒22内に蓄えられているSOXの量を減少させるために、NOX触媒22の温度を例えば550℃以上に維持しながら、NOX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NOX触媒22内に蓄えられているSOXの量は単位時間当たりNOX触媒22内に流入するSOXの量の積算値に依存し、単位時間当たりNOX触媒22内に流入するSOX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NOX触媒22内に蓄えられているSOXの量を表していることになる。以下では、この積算値QSをSOXカウント値と称することにする。
【0041】
このSOXカウント値QSが上述したSOX許容量に相当するSOX許容値QSAよりも大きくなると、硫酸塩の形でNOX触媒22内に蓄えられているSOXの量を減少させるため、NOX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。NOX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NOX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NOX触媒22又はNOX触媒22に流入する排気ガスを加熱する方法や、NOX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NOX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NOX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、NOX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、NOX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NOX触媒22のNOXの蓄積還元メカニズムによれば、NOX触媒22内にNOXが蓄えられるときにもNOX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O2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NOX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、NOX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NOX触媒22の温度が高くなると、NOX触媒22から流出する排気ガス中のSOX濃度がNOX触媒22内に流入する排気ガス中のSOX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、NOX触媒22の温度が高くなるとNOX触媒22内に蓄えられているSOXが排出され、このSOXは硫酸塩を形成することなくNOX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SOXがどのような形でNOX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NOX触媒22内に流入する排気ガス中のSO2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NOX触媒22内に蓄えられているSOXの量が少ないときには、白金Pt表面上に付着したSO2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SOXの量が多くなると、白金Pt表面上に付着しているSO2が硫酸塩を形成しにくくなり、SO2のまま白金Pt表面上に付着し続ける。このようにしてSOXが硫酸塩を形成することなく蓄えられる。このように、NOX触媒22内には硫酸塩の形で蓄えられるSOXもあれば、硫酸塩を形成することなく蓄えられるSOX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NOX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SO2がNOX触媒22から排出される。このときNOX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SO2はNOX触媒22内か又は補助触媒23内でサルフェートSO3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NOX触媒22内に蓄えられているSOXは、NOX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、NOX触媒22の温度が比較的低くても、SO2の形でNOX触媒22から排出される。また、NOX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NOX触媒22から排出されたSO2が補助触媒23内でもサルフェートSO3まで酸化されない。
【0050】
従って、硫酸塩を形成することなくNOX触媒22内に蓄えられているSOX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SO3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、NOX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NOX触媒22内に蓄えられているSOXの量を減少させるようにしている。即ち、NOXのためのリッチスパイクを行ったときの排気ガス中に、NOX触媒22内のNOXを還元しNOX触媒22内の蓄積NOX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NOX触媒22内に蓄えられているSOX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、NOXのためのリッチスパイクが行われる。
【0052】
言い換えると、NOXのためのリッチスパイクと、硫酸塩を形成することなくNOX触媒22内に蓄えられているSOX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、NOXのためのリッチスパイクがNOX触媒22内の蓄積NOX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NOX触媒22内に蓄えられているSOXの量を減少させるためのリッチスパイクを、NOX触媒22内の蓄積NOX量に応じて行うようにしているという見方もできる。
【0053】
NOX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NOX触媒22内に蓄えられているSOX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SO3の量を低減できることになる。また、NOX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、SOX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SOXはNOXのためのリッチスパイクでもってSO2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NOX触媒22内に蓄えられているSOX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NOX触媒22内に蓄えられているSOX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NOX触媒22内に蓄えられているSOXの量を求め、このSOXの量が多いときには少ないときに比べて、NOXのためのリッチスパイクによって単位時間当たりにNOX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NOX触媒22内に蓄えられているSOX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NOX触媒22内に蓄えられているSOXの量を表すSOX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SOXの量が少なく、SOX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SOXの量が多くなると考えられる。
【0057】
そうすると、SOXカウント値QSは硫酸塩の形でNOX触媒22内に蓄えられているSOXの量を表すだけでなく、硫酸塩を形成することなくNOX触媒22内に蓄えられているSOXの量も表しているということになる。なお、SOXカウント値QSがNOX触媒22内に流入するSOX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NOX触媒22内に蓄えられているSOXの量もNOX触媒22内に流入するSOX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、SOXカウント値QSが大きいときには小さいときに比べて、NOX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、SOXカウント値QSが大きくなったときに、単位時間当たりNOX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SOXカウント値QSに加算される(QS=QS+QF)。続くステップ101ではSOXカウント値QSがSOX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NOX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NOX触媒22内に蓄えられているSOXの量を減少させるために、NOX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SOXカウント値QS及びNOX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NOX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NOX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、NOX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、NOXカウント値QNがNOX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、NOXのためのリッチスパイクが行われる。この場合、NOX許容値QNAで表される時間間隔INTでもって、NOX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NOX許容値QNAはSOXカウント値SOXによらない一定値である。続くステップ125ではNOX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、SOXカウント値QSが大きいときには小さいときに比べて、NOX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、SOXカウント値QSが大きくなったときに、NOXのためのリッチスパイクによって単位時間当たりにNOX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NOX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NOX触媒22内に流入したNOX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、NOX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、NOXカウント値QNがNOX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、NOXのためのリッチスパイクが行われる。この場合、NOX許容値QNAで表される時間間隔INTでもって、NOX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NOX許容値QNAはSOXカウント値SOXによらない一定値である。続くステップ135ではNOX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、SOXカウント値QSが大きいときには小さいときに比べて、NOX許容値QNAを小さくするようにし、即ちNOX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、SOXカウント値QSが大きくなったときに、NOXのためのリッチスパイクによって単位時間当たりにNOX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NOX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NOX触媒22内に流入したNOX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、NOX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NOX許容値QNAが算出される。続くステップ143では、NOXカウント値QNがNOX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、NOXのためのリッチスパイクが行われる。この場合、NOX許容値QNAで表される時間間隔INTでもって、NOX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SOXカウント値SOXによらない一定値である。続くステップ145ではNOXカウント値QNがクリアされる。
【0065】
図11はNOXのためのリッチスパイクが行われたときの、NOX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SOX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、NOX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、NOX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、NOX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、NOX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NOX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NOX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NOX処理ルーチンを示すフローチャートである。
【図9】NOX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NOX処理ルーチンを示すフローチャートである。
【図11】NOXのためのリッチスパイクが行われたときの、NOX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…NOX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
[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
[0018]
On the other hand, the
[0019]
Still referring to FIG. 1, the
[0020]
On the other hand, each
[0021]
The
[0022]
NO on the partition walls of the
[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
[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
[0030]
NO over timeXAccumulated NO in
[0031]
Specifically, NO per unit timeXNO stored in
[0032]
Therefore, discharge NOXAn integrated value QN obtained by integrating the amount dQN multiplied by the processing cycle time Δt is NOXNO stored in
[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
[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
[0036]
By the way, sulfur content is SO.XIs included in the form of NOXNO in the
[0037]
This sulfate BaSO4Is difficult to decompose, NOXEven if the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the
[0038]
However, NOXWhile maintaining the temperature of the
[0039]
Thus, in an embodiment according to the present invention, NO in the form of sulfate.XSO stored in
[0040]
Specifically, NO in the form of sulfate.XSO stored in
[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
[0042]
On the other hand, fine particles mainly composed of carbon solid contained in the exhaust gas are collected on the
[0043]
In this case, the above-mentioned NOXNO of
[0044]
However, if the temperature of the
[0045]
Therefore, in the embodiment according to the present invention, for example, when the amount of particulates deposited on the
[0046]
However, as I mentioned at the beginning, NOXNO even if the average air-fuel ratio AFN of the exhaust gas flowing into the
[0047]
This SOXWhat is NOXWhether it is stored in the
[0048]
For example, the particulate oxidation action is started and NOXWhen the temperature of the
[0049]
On the other hand, NO without forming sulfate in this wayXSO stored in
[0050]
Therefore, NO without forming sulfateXSO stored in
[0051]
Therefore, in an embodiment according to the present invention, NOXWith rich spike for NO without forming sulfateXSO stored in
[0052]
In other words, NOXRich spike for NO and NO without forming sulfateXSO stored in
[0053]
NOXRich spikes for are relatively frequent, so NO without forming sulfateXSO stored in
[0054]
In this case, NO without forming sulfateXSO stored in
[0055]
Thus, in an embodiment according to the present invention, NO is formed without forming sulfate.XSO stored in
[0056]
NO without forming sulfateXSO stored in
[0057]
Then, SOXThe count value QS is NO in the form of sulfate.XSO stored in
[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
[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
[0060]
FIG. 6 shows NO according to the first embodiment described above.XA processing routine is shown. This routine is executed in
[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
[0062]
FIG. 8 shows the NO according to the second embodiment described above.XA processing routine is shown. This routine is executed in
[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
[0064]
FIG. 10 shows NO according to the third embodiment described above.XA processing routine is shown. This routine is executed in
[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
[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
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