JP2018096341A - Exhaust emission control device of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、第1NSR触媒、第2NSR触媒、バイパス通路、及び流路切替弁を備えた、内燃機関の排気浄化装置において、排気エミッションの悪化を好適に抑制し得ることを課題とする。
【解決手段】第1NSR触媒と第2NSR触媒との少なくとも一方に吸蔵されているNOXを還元させるためのリッチスパイク処理が実行される場合において、第2NSR触媒のNOX吸蔵量が所定の閾値以上であれば、内燃機関の排気が第1NSR触媒を迂回して第2NSR触媒へ流入するように、流路切換弁が制御される。また、前記リッチスパイク処理が実行される場合において、第2NSR触媒のNOX吸蔵量が前記所定の閾値未満であれば、内燃機関の排気が第1NSR触媒を経由した後に第2NSR触媒を流れるように、流路切替弁が制御される。
【選択図】図4It is an object of the present invention to suitably suppress deterioration of exhaust emission in an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine including a first NSR catalyst, a second NSR catalyst, a bypass passage, and a flow path switching valve. .
In the case where A rich spike processing for reducing the NO X occluded in the at least one of the first 1NSR catalyst and the 2NSR catalyst is performed, NO X storage amount of the 2NSR catalyst is equal to or higher than a predetermined threshold value If so, the flow path switching valve is controlled so that the exhaust of the internal combustion engine bypasses the first NSR catalyst and flows into the second NSR catalyst. Further, in the above case where the rich spike control is executed, if it is less than the NO X storage amount is the predetermined threshold value of the 2NSR catalyst, to flow first 2NSR catalyst after the exhaust of the internal combustion engine via the first 1NSR catalyst The flow path switching valve is controlled.
[Selection] Figure 4
Description
本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関し、特に直列に配置された2つのNOX吸蔵還元型触媒(NSR(NOX Storage Reduction)触媒)を具備する排気浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust purifying apparatus for an internal combustion engine, more particularly to an exhaust gas purifying apparatus comprising two of the NO X storage reduction catalyst arranged in series (NSR (NOX Storage Reduction) catalyst).
希薄燃焼運転される内燃機関の排気浄化装置として、NSR触媒と、該NSR触媒より下流に配置される三元触媒と、NSR触媒より上流の排気通路から分岐して、該NSR触媒より下流且つ三元触媒より上流の排気通路に合流するバイパス通路と、バイパス通路又はNSR触媒の何れか一方に排気が流れるように排気流路を切り替える流路切替弁と、を備えた排気浄化装置において、排気空燃比がリーン空燃比であるとき、並びに排気空燃比が理論空燃比以下且つ排気温度が所定温度未満であるときは、排気がNSR触媒を流れ、排気空燃比が理論空燃比以下且つ排気温度が所定温度以上であるときは、排気がバイパス通路を流れるように、流路切替弁を制御するものが知られている(例えば、特許文献1を参照)。 As an exhaust gas purification device for an internal combustion engine that is operated with lean combustion, an NSR catalyst, a three-way catalyst arranged downstream of the NSR catalyst, and an exhaust passage upstream of the NSR catalyst are branched, and three downstream of the NSR catalyst. An exhaust purification apparatus comprising: a bypass passage that joins an exhaust passage upstream of the original catalyst; and a flow path switching valve that switches an exhaust flow path so that exhaust flows through either the bypass passage or the NSR catalyst. When the air-fuel ratio is a lean air-fuel ratio, and when the exhaust air-fuel ratio is less than the stoichiometric air-fuel ratio and the exhaust temperature is less than a predetermined temperature, the exhaust flows through the NSR catalyst, the exhaust air-fuel ratio is less than the stoichiometric air-fuel ratio, and the exhaust temperature is predetermined. A device that controls a flow path switching valve so that exhaust flows through a bypass passage when the temperature is higher than the temperature is known (see, for example, Patent Document 1).
ここで、上記した三元触媒の代わりにNSR触媒を配置する構成が考えられる。すなわち、内燃機関の排気通路に配置される第1NSR触媒と、該第1NSR触媒より下流の排気通路に配置される第2NSR触媒と、第1NSR触媒より上流の排気通路から分岐して、該第1NSR触媒より下流且つ第2NSR触媒より上流の排気通路に合流するバイパス通路と、バイパス通路又は第1NSR触媒の何れか一方に排気が流れるように排気流路を切り替える流路切替弁と、を備えた排気浄化装置が考えられる。このような構成において、第1NSR触媒や第2NSR触媒に吸蔵されているNOXの還元を目的としたリッチスパイク処理が実行される場合に、上記した従来技術のように、排気空燃比と排気温度とに基づいて流路切替弁が制御されると、排気エミッションの悪化を招く可能性がある。 Here, the structure which arrange | positions an NSR catalyst instead of the above-mentioned three-way catalyst can be considered. That is, the first NSR catalyst is branched from the first NSR catalyst disposed in the exhaust passage of the internal combustion engine, the second NSR catalyst disposed in the exhaust passage downstream from the first NSR catalyst, and the exhaust passage upstream from the first NSR catalyst. Exhaust gas comprising a bypass passage that joins an exhaust passage downstream from the catalyst and upstream from the second NSR catalyst, and a flow path switching valve that switches the exhaust flow path so that the exhaust flows through either the bypass passage or the first NSR catalyst A purification device is conceivable. In such a configuration, when the reduction rich spike treatment for of the NO X which is stored in the 1NSR catalyst or the 2NSR catalyst is performed, as in the prior art described above, the exhaust gas air-fuel ratio and the exhaust temperature If the flow path switching valve is controlled based on the above, exhaust emission may be deteriorated.
本発明は、上記した実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、第1NSR触媒、第2NSR触媒、バイパス通路、及び流路切替弁を備えた、内燃機関の排気浄化装置において、リッチスパイク処理実行時における排気エミッションの悪化を好適に抑制し得る技術の提供にある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a rich spike in an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine including a first NSR catalyst, a second NSR catalyst, a bypass passage, and a flow path switching valve. An object of the present invention is to provide a technique capable of suitably suppressing deterioration of exhaust emission during processing.
本発明は、上記した課題を解決するために、以下のような手段を採用した。すなわち、本発明に係わる内燃機関の排気浄化装置は、希薄燃焼運転される内燃機関の排気通路に配置される触媒であって、排気の空燃比がリーン空燃比であるときは排気中のNOXを吸蔵し、排気の空燃比がリッチ空燃比であるときは吸蔵していたNOXを脱離させて、その脱離したNOXを排気中の未燃燃料成分によって還元させる第1NSR触媒と、前記第1NSR触媒より下流の前記排気通路に配置される触媒であって、排気の空燃比がリーン空燃比であるときは排気中のNOXを吸蔵し、排気の空燃比がリッチ空燃比であるときは吸蔵していたNOXを脱離させて、その脱離したNOXを排気中の未燃燃料成分によって還元させる第2NSR触媒と、前記第1NSR触媒より上流の前記排気通路から分岐して、前
記第1NSR触媒より下流且つ前記第2NSR触媒より上流の前記排気通路に合流するバイパス通路と、前記バイパス通路又は前記第1NSR触媒の何れか一方に排気が流れるように、排気流路を切り替える流路切替弁と、前記バイパス通路の分岐部より上流側の前記排気通路を流れる排気の空燃比をリッチ空燃比にすることで、前記第1NSR触媒と前記第2NSR触媒の少なくとも一方に吸蔵されているNOXを還元させるためのリッチスパイク処理を実行するリッチスパイク処理手段と、前記リッチスパイク処理手段によるリッチスパイク処理の終了時をトリガとして前記第2NSR触媒より下流側へ流出するNOX量を積算することで、積算NOX排出量を演算する演算手段と、前記演算手段により算出された積算NOX排出量が所定値以上になったときに、前記リッチスパイク処理が実行されるように、前記リッチスパイク処理手段を制御するリッチスパイク制御手段と、前記第2NSR触媒のNOX吸蔵量を取得する取得手段と、前記リッチスパイク処理が実行されるときに、前記取得手段により取得されるNOX吸蔵量が所定の閾値以上であれば排気が前記バイパス通路を流れるように前記流路切替弁を制御し、前記取得手段により取得されるNOX吸蔵量が前記所定の閾値未満であれば排気が前記第1NSR触媒を流れるように前記流路切替弁を制御する流路制御手段と、を備えるようにした。
The present invention employs the following means in order to solve the above-described problems. That is, the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention is a catalyst disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine that is operated with lean combustion, and when the air-fuel ratio of the exhaust gas is a lean air-fuel ratio, NO X in the exhaust gas is exhausted. A first NSR catalyst that desorbs the stored NO X when the exhaust air-fuel ratio is a rich air-fuel ratio, and reduces the desorbed NO X by the unburned fuel component in the exhaust; The catalyst is disposed in the exhaust passage downstream of the first NSR catalyst, and stores NO X in the exhaust when the air-fuel ratio of the exhaust is a lean air-fuel ratio, and the air-fuel ratio of the exhaust is a rich air-fuel ratio and desorbed the NO X that has been occluded when a second 2NSR catalyst for reducing the desorbed NO X by unburned fuel components in exhaust gas, branches from the exhaust passage upstream of the first 1NSR catalyst The first NSR A bypass passage that joins the exhaust passage downstream from the medium and upstream from the second NSR catalyst, and a flow path switching valve that switches the exhaust passage so that exhaust flows through either the bypass passage or the first NSR catalyst , the air-fuel ratio of exhaust gas flowing through the upstream the exhaust passage of the branch portion of the bypass passage by the rich air-fuel ratio, reducing the NO X occluded in the at least one of the first 1NSR catalyst and the second 2NSR catalyst and rich spike processing means for executing the rich spike processing for, by integrating the amount of NO X flowing out to the downstream side of the first 2NSR catalyst as a trigger at the end of the rich spike action by the rich spike processing means, integrated calculating means for calculating the NO X emissions in the integrated NO X emissions calculated by the calculating means is equal to or higher than a predetermined value When Tsu, wherein as the rich spike control is executed, a rich spike controller that controls the rich spike processing unit, an acquisition unit for acquiring the NO X storage amount of the first 2NSR catalyst, the rich spike processing There when executed, NO X storage amount acquired by the acquisition means to control the flow path switching valve so that the exhaust equal to or greater than a predetermined threshold value flows through the bypass passage, acquired by the acquiring means that the NO X storage amount is so and a flow passage control unit for the exhaust is less than the predetermined threshold value to control the flow path switching valve so as to flow the first 1NSR catalyst.
本発明によれば、第1NSR触媒、第2NSR触媒、バイパス通路、及び流路切替弁を備えた、内燃機関の排気浄化装置において、リッチスパイク処理実行時における排気エミッションの悪化を好適に抑制することができる。 According to the present invention, in an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine that includes a first NSR catalyst, a second NSR catalyst, a bypass passage, and a flow path switching valve, it is preferable to suppress deterioration of exhaust emission when performing rich spike processing. Can do.
以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施形態に記載される構成部品の寸法、材質、形状、相対配置等は、特に記載がない限り発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。 Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in the present embodiment are not intended to limit the technical scope of the invention to those unless otherwise specified.
図1は、本発明に係る排気浄化装置を適用する内燃機関とその吸排気系の概略構成を示す図である。図1に示す内燃機関1は、理論空燃比の混合気を燃焼させる運転(ストイキ運転)とリーン空燃比の混合気を燃焼させる運転(リーン運転)とを切り替え可能な火花点火式の内燃機関(ガソリンエンジン)であり、図示しない気筒内へ直接燃料を噴射する燃料噴射弁1aを備えている。なお、燃料噴射弁1aは、内燃機関1の吸気ポートへ燃料を噴射するように構成されてもよい。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an internal combustion engine to which an exhaust gas purification apparatus according to the present invention is applied and its intake and exhaust system. An internal combustion engine 1 shown in FIG. 1 is a spark ignition type internal combustion engine that can switch between an operation for burning a stoichiometric air-fuel mixture (stoichiometric operation) and an operation for burning a lean air-fuel mixture (lean operation) ( A
内燃機関1は、排気通路2と接続されている。排気通路2には、排気の流れ方向における上流側から第1触媒ケーシング3と第2触媒ケーシング4とが配置されている。また、排気通路2には、第1触媒ケーシング3より上流側の部位から分岐して、第1触媒ケーシング3より下流且つ第2触媒ケーシング4より上流側の部位に合流するバイパス通路5が
設けられている。なお、以下では、排気通路2における、前記バイパス通路5の分岐部から第1触媒ケーシング3を経由して前記バイパス通路5との合流部に至る部位を、メイン通路20と称する。そして、前記排気通路2における前記バイパス通路5との合流部には、メイン通路20(第1NSR触媒)とバイパス通路5との何れか一方に配置が流れるように、排気流路を切り替えるための流路切替弁6が取り付けられている。なお、流路切替弁6は排気通路2における前記バイパス通路5の分岐部に取り付けられてもよい。
The internal combustion engine 1 is connected to the exhaust passage 2. A first catalyst casing 3 and a
ここで、第1触媒ケーシング3と第2触媒ケーシング4とには、排気の空燃比がリーン空燃比であるときは排気中のNOXを吸蔵し、排気の空燃比がリッチ空燃比であるときは吸蔵していたNOXを脱離させて、その脱離NOXを排気中の未燃燃料成分(例えば、HC等)により還元させるためのNSR触媒がそれぞれ収容されている。なお、以下では、第1触媒ケーシング3に収容されるNSR触媒を第1NSR触媒と称し、第2触媒ケーシング4に収容されるNSR触媒を第2NSR触媒と称する。
Here, the first catalyst casing 3 in the
このように構成される内燃機関1には、ECU(Electronic Control Unit)7が併設
される。ECU7は、CPU、ROM、バックRAM等から構成される電子制御ユニットである。ECU7は、第1NOXセンサ8、第2NOXセンサ9、排気温度センサ10、クランクポジションセンサ11、アクセルポジションセンサ12、エアフローメータ13等の各種センサと電気的に接続され、それら各種センサの出力信号を入力可能になっている。第1NOXセンサ8は、バイパス通路5との合流部より下流の排気通路2における第2触媒ケーシング4より上流の部位に配置され、第2触媒ケーシング4へ流入する排気のNOX濃度を測定する。第2NOXセンサ9は、第2触媒ケーシング4より下流の排気通路2に配置され、第2触媒ケーシング4から流出する排気のNOX濃度を測定する。排気温度センサ10は、第2触媒ケーシング4より下流の排気通路2に配置され、第2触媒ケーシング4から流出する排気の温度を測定する。クランクポジションセンサ11は、内燃機関1のクランクシャフトの回転位置を測定する。アクセルポジションセンサ12は、図示しないアクセルペダルの操作量(アクセル開度)を測定する。エアフローメータ13は、内燃機関1の吸気通路14に取り付けられて、該吸気通路14を流れる空気量(吸入空気量)を測定する。
The internal combustion engine 1 configured as described above is provided with an ECU (Electronic Control Unit) 7. The ECU 7 is an electronic control unit including a CPU, a ROM, a back RAM, and the like. ECU7 is first 1NO X sensor 8, first 2NO X sensor 9, the exhaust
ECU7は、燃料噴射弁1aや流路切替弁6等の各種機器と電気的に接続され、それら各種機器を電気的に制御可能になっている。例えば、ECU7は、クランクポジションセンサ11の出力信号から演算される機関回転速度と、エアフローメータ13の出力信号(吸入空気量)に基づいて演算される機関負荷率(全負荷時の吸入空気量に対する実際の吸入空気量の比率)とに基づいて、燃料噴射弁1aの目標燃料噴射量や目標噴射時期等を演算し、それら目標燃料噴射量や目標噴射時期に従って燃料噴射弁1aを制御する。その際、機関回転速度と機関負荷率とから定まる機関運転状態が低回転・低負荷率領域ににある場合は、混合気の空燃比がリーン空燃比となるように、目標燃料噴射量が決定されるものとする。機関運転状態が中回転・中負荷率領域、及び高回転・高負荷率領域にある場合は、目標空燃比が理論空燃比となるように、目標燃料噴射量が決定されるものとする。
The ECU 7 is electrically connected to various devices such as the
また、ECU7は、エアフローメータ13の測定値及び燃料噴射量から演算される排気流量と、第2NOXセンサ9により測定されるNOX濃度と、をパラメータとして、第2触媒ケーシング4から単位時間あたりに流出するNOX量を演算するとともに、そのNOX量を積算して積算NOX排出量を演算する(本発明に係わる「演算手段」に相当)。そして、積算NOX排出量が所定値以上になったときに、ECU7は、第1NSR触媒と第2NSR触媒との少なくとも一方に吸蔵されているNOXを還元すべく、リッチスパイク処理を実行する(本発明に係わる「リッチスパイク制御手段」に相当)。ここでいうリッチスパイク処理は、排気行程中の気筒の燃料噴射弁1aから燃料を供給することにより、排気の空燃比をリッチ空燃比にする処理である。なお、燃料噴射弁1aが吸気ポートへ燃
料を噴射するように構成される場合は、混合気の空燃比をリッチ空燃比に設定することにより、リッチスパイク処理が行われればよい。また、メイン通路20とバイパス通路5との分岐部より上流の排気通路2に燃料添加弁が取り付けられる構成においては、該燃料添加弁から排気中に燃料を添加することにより、リッチスパイク処理が行われてもよい。上記した種々の方法によってECU7がリッチスパイク処理を実行することにより、本発明に係わる「リッチスパイク処理手段」が実現される。なお、上記した積算NOX排出量は、リッチスパイク処理が終了したときに“0”にリセットされるものとする。
Further, ECU 7 includes an exhaust flow rate which is calculated from the measured values and the fuel injection amount of the
さらに、ECU7は、内燃機関1がリーン運転されるときは、排気がメイン通路20を流れるように流路切替弁6を制御することで、排気中に含まれるNOXを第1NSR触媒及び第2NSR触媒によって吸蔵させる。また、内燃機関1がストイキ運転されるときは、排気がバイパス通路5を流れるように流路切替弁6を制御することで、第1NSR触媒の熱劣化を抑制する。
Further, when the internal combustion engine 1 is in a lean operation, the ECU 7 controls the flow
本実施形態では、ECU7は、上記した各種制御に加え、リッチスパイク処理実行時における流路切替弁6の制御を行う。以下では、リッチスパイク処理の実行時における流路切替弁6の制御方法について述べる。
In the present embodiment, the ECU 7 controls the flow
ここで、前述したように、内燃機関1がリーン運転されるときは、排気がメイン通路20を流れるように流路切替弁6が制御される。その際、第1NSR触媒のNOX吸蔵量が比較的少なければ、排気中のNOXの略全量が第1NSR触媒に吸蔵される。しかしながら、第1NSR触媒のNOX吸蔵量がある程度多くなると、排気中のNOXの一部が該第1NSR触媒に吸蔵されずに、該NSR触媒をすり抜ける、所謂「破過」が発生する。このようなNOX吸蔵能の破過が発生すると、第1NSR触媒をすり抜けたNOXが第2NSR触媒に吸蔵される。
Here, as described above, when the internal combustion engine 1 is operated lean, the flow
第2NSR触媒にNOXが殆ど吸蔵されていない状態でリッチスパイク処理が実行される場合において、排気がバイパス通路5を流れるように流路切替弁6が制御されると、排気中に含まれる未燃燃料成分の一部が第2NSR触媒に吸蔵されていた極少量のNOXを還元させるために消費される可能性があるものの、残りの大部分の未燃燃料成分が第2NSR触媒で消費されずに、該第2NSR触媒から流出する可能性がある。その結果、大気中に排出される未燃燃料成分の量が多くなる虞がある。
In the case where rich spike processing in a state where the NO X is not almost absorbed in the first 2NSR catalyst is performed, the exhaust flow
一方、第2NSR触媒にNOXが吸蔵されている状態でリッチスパイク処理が実行される場合において、排気がメイン通路20を流れるように流路切替弁6が制御されると、排気中に含まれる未燃燃料成分の殆どが第1NSR触媒に吸蔵されていたNOXの還元に消費されるため、第2NSR触媒に吸蔵されていたNOXを還元することが困難となる可能性がある。さらに、排気中に含まれる未燃燃料成分が第1NSR触媒において消費されることで、第2NSR触媒に流入する排気の空燃比が理論空燃比近傍の空燃比になるため、第2NSR触媒に吸蔵されていたNOXが脱離して、その脱離NOXが還元されることなく第2NSR触媒から流出する可能性もある。その結果、大気中に排出されるNOX量が多くなる虞がある。
On the other hand, when the rich spike process is executed in a state where NO X is occluded in the second NSR catalyst, if the flow
本実施形態では、上記したような種々の実情を考慮して、リッチスパイク処理実行時における流路切替弁6の制御を行うようにした。先ず、リッチスパイク処理が実行されるときに、第2NSR触媒のNOX吸蔵量(以下、「第2NOX吸蔵量」と称する)が所定の閾値未満であれば、メイン通路20が導通され且つバイパス通路5が遮断されるように、流路切替弁6が制御されるようにした。ここで、第2NOX吸蔵量が所定の閾値未満である状態でリッチスパイク処理が実行される場合における、リッチスパイクフラグの状態と、バイパス通路5の状態と、第1NSR触媒のNOX吸蔵量(以下、「第1NOX吸蔵量
」と称する)と、第2NOX吸蔵量と、内燃機関1から排出されるHC量(以下、「機関排出HC量」と称する)と、第2NSR触媒から排出されるHC量(以下、「第2NSR触媒排出HC量」と称する)と、第2NSR触媒から排出されるNOX量(以下、「第2NSR触媒排出NOX量」と称する)と、の経時変化を図2に示す。ここでいうリッチスパイクフラグは、内燃機関1がリーン運転されている状態において、上記した積算NOX排出量が所定値以上になったとき(リッチスパイク処理が開始されるとき)にonにされ、リッチスパイク処理が終了したときにoffにされるフラグである。また、ここでいう所定の閾値は、該所定の閾値未満のNOXが還元されることなく大気中に排出されても、排気エミッションの悪化が許容範囲に収まると考えられる値である。なお、排気エミッションの悪化を可能な限り少なく抑えるという観点に立つと、前記所定の閾値を“0”に設定してもよい。
In the present embodiment, the flow
図2において、リッチスパイク処理を開始すべくリッチスパイクフラグがoffからonへ切り換えられると(図2中のt1)、ECU7は、バイパス通路5を遮断状態(バイパスをoff)に維持すべく、流路切替弁6を制御する。すなわち、ECU7は、メイン通路20が導通され且つバイパス通路5が遮断された状態を維持すべく、流路切替弁6制御する。
In FIG. 2, when the rich spike flag is switched from off to on to start the rich spike processing (t1 in FIG. 2), the ECU 7 flows to maintain the bypass passage 5 in the cutoff state (bypass off). The
リッチスパイクフラグのoffからonへの切り換えに伴って、リッチスパイク処理が開始されると、内燃機関1から排出される排気の空燃比がリーン空燃比からリッチ空燃比へ移行するとともに、機関排出HC量が増加する。このような排気が第1NSR触媒に流入すると、第1NSR触媒に吸蔵されていたNOXが排気中のHCによって還元されるため、第1NOX吸蔵量が減少する。このように、リッチ空燃比の排気に含まれるHCが第1NSR触媒の吸蔵NOXを還元するために消費されると、第1NSR触媒から排出される排気の空燃比が理論空燃比近傍の空燃比になる。このような理論空燃比近傍の排気が第2NSR触媒へ流入すると、第2NSR触媒に吸蔵されていたNOXが脱離するものの、その脱離NOXが還元されずに第2NSR触媒から排出される。しかしながら、リッチスパイク処理開始時における第2NOX吸蔵量が前記所定の閾値未満であるため、第2NSR触媒排出NOX量が極少量となる。また、上記した理論空燃比近傍の排気に含まれるHC量も極少量であるため、その排気に含まれるHCが第2NSR触媒で消費されなくとも、第2NSR触媒排出HC量が極少量となる。リッチスパイク処理の実行時における第2NSR触媒排出HC量、及び第2NSR触媒排出NOX量が極少量になると、大気中に排出されるHC量及びNOX量も極少量になる。よって、排気エミッションの悪化を抑制しつつ、リッチスパイク処理を実行することができる。なお、リッチスパイク処理は、第1NOX吸蔵量が“0”になったときに終了され、それに伴ってリッチスパイクフラグもonからoffへ切り換えられる(図2中のt2)。 When the rich spike process is started as the rich spike flag is switched from off to on, the air-fuel ratio of the exhaust discharged from the internal combustion engine 1 shifts from the lean air-fuel ratio to the rich air-fuel ratio, and the engine exhaust HC The amount increases. When such exhaust flows into the first NSR catalyst, the NO X stored in the first NSR catalyst is reduced by the HC in the exhaust, so the first NO X storage amount decreases. Thus, when the HC contained in the exhaust gas of a rich air-fuel ratio is consumed to reduce occluded NO X of the 1NSR catalyst, the air-fuel ratio of the air-fuel ratio is near the stoichiometric air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from the 1NSR catalyst become. When such exhaust near the stoichiometric air-fuel ratio flows into the second NSR catalyst, the NO X stored in the second NSR catalyst is desorbed, but the desorbed NO X is discharged from the second NSR catalyst without being reduced. . However, since the 2NO X storage amount during the rich-spike treatment start is less than the predetermined threshold, the 2NSR catalyst discharge amount of NO X becomes extremely small amount. In addition, since the amount of HC contained in the exhaust gas near the stoichiometric air-fuel ratio is extremely small, even if the HC contained in the exhaust gas is not consumed by the second NSR catalyst, the second NSR catalyst exhaust HC amount is extremely small. When the second NSR catalyst exhaust HC amount and the second NSR catalyst exhaust NO X amount at the time of execution of the rich spike process are extremely small, the HC amount and NO X amount discharged into the atmosphere are also extremely small. Therefore, it is possible to execute the rich spike process while suppressing the deterioration of the exhaust emission. Note that the rich spike processing is terminated when the first NO X storage amount becomes “0”, and accordingly, the rich spike flag is switched from on to off (t2 in FIG. 2).
次に、リッチスパイク処理が実行されるときに、第2NOX吸蔵量が前記所定の閾値以上であれば、メイン通路20が遮断され且つバイパス通路5が導通されるように、流路切替弁6が制御されるようにした。ここで、第2NOX吸蔵量が所定の閾値以上である状態でリッチスパイク処理が実行される場合における、リッチスパイクフラグの状態と、バイパス通路5の状態と、第1NOX吸蔵量と、第2NOX吸蔵量と、機関排出HC量と、第2NSR触媒排出HC量と、第2NSR触媒排出NOX量と、の経時変化を図3に示す。
Next, rich when the spike processing is executed, if the first 2NO X storage amount than the predetermined threshold value, as and bypass passage 5
図3において、リッチスパイクフラグがoffからonへ切り換えられると(図3中のt1)、ECU7は、バイパス通路5を遮断状態(バイパスをoff)から導通状態(バイパスをon)へ切り換えるべく、流路切替弁6を制御する。すなわち、ECU7は、メイン通路20が導通され且つバイパス通路5が遮断された状態から、メイン通路20が遮断され且つバイパス通路5が導通された状態へ切り換えるべく、流路切替弁6制御する。その場合、内燃機関1から排出されるリッチ空燃比の排気は、第1NSR触媒を迂回して
第2NSR触媒へ流入することになる。つまり、比較的多量のHCを含んだ排気が第2NSR触媒へ流入することになる。その結果、第1NSR触媒の吸蔵NOXが還元されずに、第2NSR触媒の吸蔵NOXが還元されることになる。それに伴い、第1NOX吸蔵量が減少せずに、第2NOX吸蔵量のみが減少する。また、上記したリッチ空燃比の排気に含まれるHCの大部分は、第2NSR触媒の吸蔵NOXを還元するために消費されるため、第2NSR触媒排出HC量が極少量となる。また、第2NSR触媒の吸蔵NOXが上記の如く還元されることで、第2NSR触媒排出NOX量も極少量となる。その後、第2NOX吸蔵量が“0”になると(図3中のt10)、ECU7は、バイパス通路5を導通状態(バイパスをon)から遮断状態(バイパスをoff)に切り換えるべく、流路切替弁6を制御する。つまり、ECU7は、第2NOX吸蔵量が“0”になった後は、前述した図2と同様の方法によって、第1NSR触媒の吸蔵NOXの還元を図ることで、大気中に排出されるHC量及びNOX量を極少量に抑えるようにした。
In FIG. 3, when the rich spike flag is switched from off to on (t1 in FIG. 3), the ECU 7 switches the bypass passage 5 from the cutoff state (bypass off) to the conduction state (bypass on). The
図2、3に示した方法によって、リッチスパイク処理実行時における流路切替弁6の制御が行われると、大気中に排出されるHC量及びNOX量を極少量に抑えつつ、第1NSR触媒およびまたは第2NSR触媒の吸蔵NOXを還元させることができる。
By the method shown in FIGS. 2 and 3, the control flow
以下、リッチスパイク処理の実行時における流路切替弁6の制御手順について、図4に沿って説明する。図4は、内燃機関1の運転期間中に繰り返し実行される処理ルーチンを示すフローチャートである。この処理ルーチンは、予めECU7のROM等に記憶されているものとする。
Hereinafter, the control procedure of the flow
図4の処理ルーチンでは、ECU7は、先ずS101の処理においてリッチスパイクフラグがonであるか否かを判別する。S101の処理において否定判定された場合は、リッチスパイク処理が実行されていないことになるため、ECU7は、S106の処理へ進み、流路切替弁6の通常制御を行う。ここでいう通常制御とは、前述したように、内燃機関1のリーン運転時はメイン通路20が導通されるように流路切替弁6を制御し、内燃機関1のストイキ運転時はバイパス通路5が導通されるように流路切替弁6を制御することを言う。S101の処理において肯定判定された場合は、リッチスパイク処理が実行されていることになるため、ECU7は、S102以降の処理を実行する。
In the processing routine of FIG. 4, the ECU 7 first determines whether or not the rich spike flag is on in the processing of S101. If a negative determination is made in the process of S101, the rich spike process has not been executed, so the ECU 7 proceeds to the process of S106 and performs normal control of the flow
S102の処理では、ECU7は、第2NSR触媒のNOX吸蔵量である第2NOX吸蔵量ΣNOX2を取得する(本発明に係わる「取得手段」に相当)。第2NOX吸蔵量ΣNOX2は、別途演算されてバックアップRAM等に記憶されているものとする。その際、第2NOX吸蔵量ΣNOX2は、例えば、以下の方法によって演算される。先ず、第2NSR触媒へ流入する排気の空燃比がリーンであるときは、第1NOXセンサ8の出力信号と排気流量とに基づいて演算される流入NOX量から、第2NOXセンサ9の出力信号と排気流量とに基づいて演算される流出NOX量を減算することで、単位時間あたりのNOX吸蔵量を求める。そして、ECU7は、単位時間あたりのNOX吸蔵量を積算することで、第2NOX吸蔵量ΣNOX2を演算すればよい。一方、第2NSR触媒へ流入する排気の空燃比が理論空燃比以下であるときは、流入排気の空燃比、排気流量、第2NSR触媒の温度等をパラメータとして、単位時間あたりのNOX脱離量を求める。そして、ECU7は、第2NOX吸蔵量の前回値から、単位時間あたりのNOX脱離量を減算することで、第2NOX吸蔵量ΣNOX2を演算すればよい。 In the process of S102, the ECU 7 acquires the second NO X storage amount ΣNO X 2 that is the NO X storage amount of the second NSR catalyst (corresponding to “acquiring means” according to the present invention). It is assumed that the second NO X storage amount ΣNO X 2 is separately calculated and stored in the backup RAM or the like. At that time, the second NO X storage amount ΣNO X 2 is calculated by the following method, for example. First, when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the second NSR catalyst is lean, the output of the second NO X sensor 9 is calculated from the inflow NO X amount calculated based on the output signal of the first NO X sensor 8 and the exhaust gas flow rate. by subtracting the outflow amount of NO X is calculated on the basis of the signal and the exhaust flow rate, seek the NO X storage amount per unit time. Then, the ECU 7 may calculate the second NO X storage amount ΣNO X 2 by integrating the NO X storage amount per unit time. On the other hand, when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the second NSR catalyst is equal to or lower than the stoichiometric air-fuel ratio, the NO X desorption amount per unit time using the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas, the exhaust flow rate, the temperature of the second NSR catalyst, etc. as parameters. Ask for. Then, ECU 7 from the previous value of the 2NO X storage amount, by subtracting the NO X desorption amount per unit time may be calculating the first 2NO X storage amount ΣNO X 2.
S103の処理では、ECU7は、前記S102の処理で取得された第2NOX吸蔵量ΣNOX2が所定の閾値α以上であるか否かを判別する。ここでいう所定の閾値αは、前述したように、該所定の閾値α未満のNOXが第2NSR触媒で還元されずに大気中へ排出されても、排気エミッションの悪化が許容範囲に収まると考えられる値である。 In the process of S103, the ECU 7 includes a first 2NO X storage amount ΣNO X 2 obtained by the processing of the S102 it is determined whether or not a predetermined threshold value or more alpha. The predetermined threshold value α here is, as described above, when the deterioration of the exhaust emission is within the allowable range even if NO X less than the predetermined threshold value α is not reduced by the second NSR catalyst and discharged into the atmosphere. It is a possible value.
前記S103の処理において肯定判定された場合は、ECU7は、S104の処理へ進み、バイパス通路5が導通状態(バイパスをon)になるように流路切替弁6を制御する。この場合、前述した図3におけるt1〜t10の期間のように、内燃機関1から排出されるリッチ空燃比の排気が第1NSR触媒を迂回して第2NSR触媒へ流入することになる。その結果、第2NSR触媒排出HC量及び第2NSR触媒排出NOX量を極少量に抑えつつ、第2NSR触媒の吸蔵NOXを還元させることができる。
If an affirmative determination is made in the process of S103, the ECU 7 proceeds to the process of S104, and controls the flow
前記S103の処理において否定判定された場合は、ECU7は、S105の処理へ進み、バイパス通路5が遮断状態(バイパスをoff)になるように流路切替弁6を制御する。この場合、前述した図2におけるt1〜t2の期間、又は前述した図3におけるt10〜t2の期間のように、内燃機関1から排出されるリッチ空燃比の排気が第1NSR触媒へ流入することになる。その結果、第2NSR触媒排出HC量及び第2NSR触媒排出NOX量を極少量に抑えつつ、第1NSR触媒の吸蔵NOXを還元させることができる。
If a negative determination is made in the process of S103, the ECU 7 proceeds to the process of S105, and controls the flow
ここで、ECU7が上記したS103〜S105の処理を実行することに因り、本発明に係わる「流路制御手段」が実現される。 Here, the “flow path control means” according to the present invention is realized by the ECU 7 executing the processes of S103 to S105 described above.
以上述べた手順によって、リッチスパイク処理実行時の流路切替弁6が制御されると、排気エミッションの悪化を許容範囲に収めつつ、リッチスパイク処理を行うことができる。
If the flow
1 内燃機関
1a 燃料噴射弁
2 排気通路
3 第1触媒ケーシング
4 第2触媒ケーシング
5 バイパス通路
6 流路切替弁
7 ECU
8 第1NOXセンサ
9 第2NOXセンサ
10 排気温度センサ
1
8 The 1NO X sensor 9 first 2NO X sensor 10 exhaust gas temperature sensor
Claims (1)
前記第1NOX吸蔵還元型触媒より下流の前記排気通路に配置される触媒であって、排気の空燃比がリーン空燃比であるときは排気中のNOXを吸蔵し、排気の空燃比がリッチ空燃比であるときは吸蔵していたNOXを脱離させて、その脱離したNOXを排気中の未燃燃料成分によって還元させる第2NOX吸蔵還元型触媒と、
前記第1NOX吸蔵還元型触媒より上流の前記排気通路から分岐して、前記第1NOX吸蔵還元型触媒より下流且つ前記第2NOX吸蔵還元型触媒より上流の前記排気通路に合流するバイパス通路と、
前記バイパス通路又は前記第1NOX吸蔵還元型触媒の何れか一方に排気が流れるように、排気流路を切り替える流路切替弁と、
前記バイパス通路の分岐部より上流側の前記排気通路を流れる排気の空燃比をリッチ空燃比にすることで、前記第1NOX吸蔵還元型触媒と前記第2NOX吸蔵還元型触媒との少なくとも一方に吸蔵されているNOXを還元させるためのリッチスパイク処理を実行するリッチスパイク処理手段と、
前記リッチスパイク処理手段によるリッチスパイク処理の終了時をトリガとして前記第2NOX吸蔵還元型触媒より下流側へ流出するNOX量を積算することで積算NOX排出量を演算する演算手段と、
前記演算手段により算出された積算NOX排出量が所定の閾値以上になったときに、前記リッチスパイク処理が実行されるように、前記リッチスパイク処理手段を制御するリッチスパイク制御手段と、
前記第2NOX吸蔵還元型触媒のNOX吸蔵量を取得する取得手段と、
前記リッチスパイク処理が実行されるときに、前記取得手段により取得されるNOX吸蔵量が所定の閾値以上であれば排気が前記バイパス通路を流れるように前記流路切替弁を制御し、前記取得手段により取得されるNOX吸蔵量が前記所定の閾値未満であれば排気が前記第1NOX吸蔵還元型触媒を流れるように前記流路切替弁を制御する流路制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 A catalyst disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine that is operated with lean combustion, and when the air-fuel ratio of the exhaust gas is a lean air-fuel ratio, it stores NO X in the exhaust gas, and the air-fuel ratio of the exhaust gas is a rich air-fuel ratio and desorbed the NO X that has been occluded when a first 1NO X storage reduction catalyst that reduces the desorbed NO X by unburned fuel components in exhaust gas,
A catalyst disposed in the exhaust passage downstream of the first 1NO X storage reduction catalyst, when the air-fuel ratio of the exhaust gas is lean air-fuel ratio occludes NO X in the exhaust gas, the air-fuel ratio of the exhaust gas rich A second NO X storage reduction catalyst that desorbs the NO X stored when it is at the air-fuel ratio and reduces the desorbed NO X by the unburned fuel component in the exhaust;
Branched from the exhaust passage upstream of the first 1NO X storage reduction catalyst, the bypass passage merging into the exhaust passage upstream of the first 1NO X occluding and reducing catalyst downstream and the second 2NO X storage reduction catalyst ,
The bypass passage or as the exhaust to one second 1NO X either storage reduction catalyst flows, and a flow path switching valve for switching the exhaust passage,
By the air-fuel ratio of exhaust gas flowing through the upstream the exhaust passage of the branch portion of the bypass passage to the rich air-fuel ratio, at least one of said first 1NO X storage reduction catalyst and the second 2NO X storage reduction catalyst Rich spike processing means for performing rich spike processing for reducing the stored NO x ;
A calculating means for calculating a cumulative NO X emissions by accumulating the amount of NO X flowing to the downstream side of the first 2NO X storage reduction catalyst when it ends as a trigger of the rich spike action by the rich spike processing means,
Rich spike control means for controlling the rich spike processing means so that the rich spike processing is executed when the integrated NO X emission amount calculated by the calculating means is equal to or greater than a predetermined threshold;
Obtaining means for obtaining the NO X storage amount of the second NO X storage reduction catalyst;
Wherein when the rich spike operation is performed, NO X storage amount acquired by the acquisition means to control the flow path switching valve so that the exhaust equal to or greater than a predetermined threshold value flows through the bypass passage, the acquisition Flow path control means for controlling the flow path switching valve so that the exhaust flows through the first NO X storage reduction catalyst if the NO X storage amount acquired by the means is less than the predetermined threshold;
An exhaust emission control device for an internal combustion engine, comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2016244373A JP2018096341A (en) | 2016-12-16 | 2016-12-16 | Exhaust emission control device of internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2016244373A JP2018096341A (en) | 2016-12-16 | 2016-12-16 | Exhaust emission control device of internal combustion engine |
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| JP2018096341A true JP2018096341A (en) | 2018-06-21 |
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Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2018096341A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2019221128A1 (en) | 2018-05-18 | 2019-11-21 | Agc株式会社 | Glass substrate and optical component |
-
2016
- 2016-12-16 JP JP2016244373A patent/JP2018096341A/en active Pending
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