JP2008101575A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

内燃機関の排気浄化装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2008101575A
JP2008101575A JP2006286021A JP2006286021A JP2008101575A JP 2008101575 A JP2008101575 A JP 2008101575A JP 2006286021 A JP2006286021 A JP 2006286021A JP 2006286021 A JP2006286021 A JP 2006286021A JP 2008101575 A JP2008101575 A JP 2008101575A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
temperature
nox purification
purification device
injection
fuel
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.)
Granted
Application number
JP2006286021A
Other languages
English (en)
Other versions
JP4699331B2 (ja
Inventor
Hisao Haga
久夫 羽賀
Norio Suzuki
典男 鈴木
Katsuji Wada
勝治 和田
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.)
Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
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 Honda Motor Co Ltd filed Critical Honda Motor Co Ltd
Priority to JP2006286021A priority Critical patent/JP4699331B2/ja
Priority to US11/905,443 priority patent/US7827783B2/en
Publication of JP2008101575A publication Critical patent/JP2008101575A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4699331B2 publication Critical patent/JP4699331B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N11/00Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity
    • F01N11/002Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity the diagnostic devices measuring or estimating temperature or pressure in, or downstream of the exhaust apparatus
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N11/00Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity
    • F01N11/007Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity the diagnostic devices measuring oxygen or air concentration downstream of the exhaust apparatus
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/009Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/033Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters in combination with other devices
    • F01N3/035Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters in combination with other devices with catalytic reactors, e.g. catalysed diesel particulate filters
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0828Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents characterised by the absorbed or adsorbed substances
    • F01N3/0842Nitrogen oxides
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/021Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine
    • F02D41/0235Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/024Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to increase temperature of the exhaust gas treating apparatus
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/021Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine
    • F02D41/0235Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/027Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to purge or regenerate the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/0275Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to purge or regenerate the exhaust gas treating apparatus the exhaust gas treating apparatus being a NOx trap or adsorbent
    • F02D41/028Desulfurisation of NOx traps or adsorbent
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30Controlling fuel injection
    • F02D41/38Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D41/40Controlling fuel injection of the high pressure type with means for controlling injection timing or duration
    • F02D41/402Multiple injections
    • F02D41/405Multiple injections with post injections
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2560/00Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
    • F01N2560/06Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being a temperature sensor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2560/00Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
    • F01N2560/14Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics having more than one sensor of one kind
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00Input parameters for engine control
    • F02D2200/02Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/08Exhaust gas treatment apparatus parameters
    • F02D2200/0802Temperature of the exhaust gas treatment apparatus
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00Input parameters for engine control
    • F02D2200/02Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/08Exhaust gas treatment apparatus parameters
    • F02D2200/0818SOx storage amount, e.g. for SOx trap or NOx trap
    • 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
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies
    • 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

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

【課題】 ポスト噴射をより適切に実行し、潤滑油の希釈化や燃費の悪化を抑制しつつ、NOx浄化装置に堆積した硫黄酸化物を除去することができる排気浄化装置を提供する。
【解決手段】 NOx浄化装置の温度を高めて、NOx浄化装置に供給する還元剤量を増加させるべく、ポスト噴射を実行し、NOx浄化装置に堆積した硫黄酸化物を除去する再生処理を行う。ポスト噴射による再生処理中にNOx浄化装置の温度TLNCが上側判定温度TRHLを超えると(S14,S15)、主噴射量の増量による再生処理に移行する(S17)。その状態で、温度TLNCが下側判定温度TRLLより低くなると(S18)、ポスト噴射による再生処理に移行する(S14)。
【選択図】 図3

Description

本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関し、特にNOx浄化装置を備え、NOx浄化装置に蓄積した硫黄酸化物(SOx)を除去する再生処理を行うものに関する。
特許文献1は、NOx浄化装置を含む排気浄化装置を開示し、この装置では、NOx浄化装置に蓄積した硫黄酸化物を除去する再生処理が行われる。具体的には、NOx浄化装置の温度が所定温度(600℃)を超えるまで、通常より燃料噴射量を増量する制御(弱リーン低温燃焼制御)及び排気系に燃料を供給する燃料添加制御が実行される。そのとき、排気系に設けられた空燃比センサにより検出される空燃比が理論空燃比または理論空燃比よりリッチ側となったときは、燃料添加制御が停止され、弱リーン低温燃焼制御のみが実行される。
特開2003−120373号公報
特許文献1に示された装置では、排気系に直接燃料を供給するために還元剤供給機構が必要となるため、ポスト噴射(主噴射実行後の膨張行程または排気行程における燃料噴射)によって排気系に還元剤を供給することが望ましい。しかし、ポスト噴射の実行時間が長くなると、潤滑油の希釈化、あるいは燃費の悪化を招くので、ポスト噴射の実行時間は最小限に抑制することが望ましい。
一方堆積した硫黄酸化物を除去(還元)するためには、NOx浄化装置の温度をかなり高い温度まで昇温させる必要があるが、600℃より低い温度、例えば500℃程度でも、硫黄酸化物の還元が可能であることが確認されている。したがって、排気系への直接燃料を供給することやポスト噴射を実行せずに、通常の燃料噴射における噴射量を増加させること(空燃比のリッチ化)によっても硫黄酸化物の除去が可能である。
本発明は上述した点を考慮してなされたものであり、ポスト噴射及び空燃比のリッチ化をより適切に実行し、潤滑油の希釈化や燃費の悪化を抑制しつつ、NOx浄化装置に堆積した硫黄酸化物を確実に除去することができる排気浄化装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため請求項1に記載の発明は、内燃機関(1)の排気系(4)に設けられたNOx浄化装置(13)と、前記機関の燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射手段(16)とを備える内燃機関の排気浄化装置において、前記NOx浄化装置の温度(TLNC)を検出する温度検出手段(24)と、前記NOx浄化装置に蓄積した硫黄酸化物を除去する再生処理を実行する再生手段とを備え、前記再生手段は、前記燃料噴射手段(16)による主噴射実行後にポスト噴射を実行し、前記NOx浄化装置の温度(TLNC)を昇温させるとともに、前記NOx浄化装置に流入する排気を還元雰囲気に制御するポスト噴射制御手段と、前記ポスト噴射を行うことなく、燃料の主噴射量を増加させることにより、前記NOx浄化装置の温度(TLNC)を昇温させるとともに、前記NOx浄化装置に流入する排気を還元雰囲気に制御する主噴射制御手段とを備え、前記ポスト噴射制御手段を作動させている状態において、前記NOx浄化装置の温度(TLNC)が高温判定温度(TRHL)より高いときは、前記ポスト噴射制御手段の作動を停止させ、前記主噴射制御手段を作動させることを特徴とする。
請求項2に記載の発明は、内燃機関(1)の排気系(4)に設けられたNOx浄化装置(13)と、前記機関の燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射手段(16)とを備える内燃機関の排気浄化装置において、前記NOx浄化装置の温度(TLNC)を検出する温度検出手段(24)と、前記NOx浄化装置に蓄積した硫黄酸化物を除去する再生処理を実行する再生手段とを備え、前記再生手段は、前記燃料噴射手段(16)による主噴射実行後にポスト噴射を実行し、前記NOx浄化装置の温度(TLNC)を昇温させるとともに、前記NOx浄化装置に流入する排気を還元雰囲気に制御するポスト噴射制御手段と、前記ポスト噴射を行うことなく、燃料の主噴射量を増加させることにより、前記NOx浄化装置の温度(TLNC)を昇温させるとともに、前記NOx浄化装置に流入する排気を還元雰囲気に制御する主噴射制御手段とを備え、前記主噴射制御手段を作動させている状態において、前記NOx浄化装置の温度(TLNC)が低温判定温度(TRLL)より低くなったときは、前記主噴射制御手段の作動を停止させ、前記ポスト噴射制御手段を作動させることを特徴とする。
請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の内燃機関の排気浄化装置において、酸化セリウム系材料を内蔵することを特徴とする。
請求項1に記載の発明によれば、ポスト噴射によって再生処理を実行している状態において、NOx浄化装置の温度が第1所定温度以上であるときは、ポスト噴射を停止し、主噴射量を増加させることによる再生処理が実行される。NOx浄化装置の温度が高温判定温度より高いときは、主噴射量の増量による再生処理でも、NOx浄化装置の温度をある程度維持しつつ、硫黄酸化物の還元を行うことができる。したがって、ポスト噴射の実行時間を低減し、潤滑油の希釈化や燃費の悪化を抑制しつつ、NOx浄化装置に堆積した硫黄酸化物を除去することができる。
請求項2に記載の発明によれば、ポスト噴射を行うことなく、燃料の主噴射量を増加させることによりNOx浄化装置の昇温を行っている状態で、NOx浄化装置の温度が低温判定温度より低くなったときは、主噴射量の増量による再生処理からポスト噴射による再生処理に切り換えられる。したがって、NOx浄化装置の温度を低温判定温度以上に維持して、硫黄酸化物を確実に除去することができる。
請求項3に記載の発明によれば、NOx浄化装置が酸化セリウム系材料を内蔵しているので、酸化セリウム系材料を内蔵しない場合に比べて、硫黄酸化物の還元をより低温側で実行することが可能となる。
以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図1は本発明の一実施形態にかかる内燃機関及びその制御装置の構成を示す図である。内燃機関(以下単に「エンジン」という)1は、シリンダ内に燃料を直接噴射するディーゼルエンジンであり、各気筒に燃料噴射弁16が設けられている。燃料噴射弁16は、電子制御ユニット(以下「ECU」という)20に電気的に接続されており、燃料噴射弁16の開弁時間及び開弁時期は、ECU20により制御される。
エンジン1は、吸気管2、排気管4、及び過給機8を備えている。過給機8は、排気の運動エネルギにより駆動されるタービン10と、タービン10により回転駆動され、吸気の圧縮を行うコンプレッサ9とを備えている。
タービン10は、複数の可変ベーン(図示せず)を備えており、可変ベーンの開度を変化させることにより、タービン回転数(回転速度)を変更できるように構成されている。タービン10のベーン開度は、ECU20により電磁的に制御される。
吸気管2内の、コンプレッサ9の上流側には吸入空気流量を制御するインテークシャッタ(スロットル弁)3が設けられている。インテークシャッタ3は、図示しないアクチュエータを介してECU20により、開閉制御される。インテークシャッタ3の下流側には、吸入空気流量を検出する吸入空気流量センサ21が設けられており、その検出信号はECU20に供給される。
排気管4のタービン10の上流側と、吸気管2のコンプレッサ9の下流側との間には、排気を吸気管2に還流する排気還流通路6が設けられている。排気還流通路6には、排気還流量を制御するための排気還流制御弁(以下「EGR弁」という)7が設けられている。EGR弁7は、ソレノイドを有する電磁弁であり、その弁開度はECU20により制御される。
排気管4の、タービン10の下流側には、排気を浄化する触媒コンバータ11、ディーゼルパティキュレートフィルタ(以下「DPF」という)12、及びNOx浄化装置13が上流側からこの順序で設けられている。
触媒コンバータ11は、排気中に含まれる炭化水素及び一酸化炭素の酸化を促進するための酸化触媒を内蔵する。
DPF12は、排気がフィルタ壁の微細な孔を通過する際、排気中の炭素(C)を主成分とするパティキュレートであるスート(soot)を、フィルタ壁の表面及びフィルタ壁中の孔に堆積させることによって捕集する。フィルタ壁の構成材料としては、例えば、炭化珪素(SiC)等のセラミックスや金属多孔体が使用される。
NOx浄化装置13は、2層以上の異なる触媒層により被覆された担体からなる一体構造型の触媒であって、アンモニア吸着能を有する固体酸触媒を含む第1触媒層と、白金などの貴金属と酸化セリウム系材料とを含む第2触媒層とを備えるNOx浄化触媒で構成されている。第1触媒層の固体酸触媒としては、ゼオライト系触媒に鉄元素及びセリウム元素が添加されたものを用いる。また第2触媒層の酸化セリウム系材料としては、酸化セリウムまたは酸化セリウム−酸化ジルコニウム複合酸化物、またはこれらの酸化物に種々の副原料を添加したものが用いられる。
NOx浄化装置13は、エンジン1で燃焼する混合気の空燃比が理論空燃比よりリーン側に設定され、排気中の酸素濃度が比較的高く、還元剤(HC及びCO)濃度が酸素濃度より低い酸化雰囲気においては、NOxを吸着する一方、逆に空燃比が理論空燃比よりリッチ側に設定され、排気中の酸素濃度が比較的低く、還元剤濃度が酸素濃度より高い還元雰囲気においては、吸着したNOxを還元剤により還元し、窒素ガス、水蒸気及び二酸化炭素として排出するように構成されている。
NOx浄化触媒のNOx吸着能力の限界、すなわち最大NOx吸着量まで、NOxを吸着すると、それ以上NOxを吸着できなくなるので、適時NOxを還元するために空燃比のリッチ化、すなわち還元リッチ化を実行する。また、ディーゼル機関用の燃料に含まれている硫黄(S)が酸化して発生した硫黄酸化物(以下「SOx」という)がNOx浄化触媒に付着すると、NOx吸着能力が低下するので、適時SOxを還元して除去する再生処理を実行する。この再生処理は、後述するように燃料のポスト噴射を実行すること、または燃料の主噴射量を増量することにより行われる。ポスト噴射は、燃料噴射弁16により、圧縮行程における通常噴射だけでなく、その後の爆発行程や排気行程において行われる燃料噴射である。
NOx浄化装置13が酸化セリウム系材料を内蔵するようにしたので、酸化セリウム系材料を内蔵しない場合に比べて、SOxの還元をより低温側で実行することが可能となる。
なお、DPF12のスート捕集能力の限界、すなわち堆積限界までスートを捕集すると、排気圧力の上昇を引き起こすので、適時スートを燃焼させる処理を行う必要がある。このスート燃焼処理でも、ポスト噴射が実行される。
触媒コンバータ11の上流側には、排気中の酸素濃度によってエンジン1で燃焼する混合気の空燃比を検出する空燃比センサ22が設けられ、DPF12には、排気温度を検出する排気温度センサ23が設けられている。さらに、NOx浄化装置13には、NOx浄化装置13の温度(NOx浄化装置13内のNOx浄化触媒の温度、以下単に「触媒温度」という)TLNCを検出する触媒温度センサ24が設けられている。これらのセンサ22〜24の検出信号は、ECU20に供給される。
ECU20には、エンジン1により駆動される車両のアクセルペダルの操作量APを検出するアクセルセンサ25、及びエンジン1のクランク軸の回転角度を検出するクランク角度位置センサ26が設けられており、これらのセンサの検出信号が、ECU20に供給される。エンジン1の要求トルクTRQは、アクセルペダル操作量APにほぼ比例するように算出され、エンジン1の回転数NEは、クランク角度位置センサの出力から算出される。
ECU20は、各種センサからの入力信号波形を整形し、電圧レベルを所定レベルに修正し、アナログ信号値をデジタル信号値に変換する等の機能を有する入力回路、中央演算処理ユニット(以下「CPU」という)、CPUで実行される各種演算プログラム及び演算結果等を記憶する記憶回路、燃料噴射弁16、EGR弁7などに制御信号を供給する出力回路から構成される。
図2は、主噴射量QIMを増加させることによる再生処理の実行時間TRGと、NOx浄化率ηNOxとの関係を示す図である。曲線L1は、触媒温度TLNCが600℃の状態で、空燃比A/Fを14とした場合の特性を示し、曲線L2は、触媒温度TLNCが500℃の状態で、空燃比A/Fを13とした場合の特性を示し、曲線L3は、触媒温度TLNCが500℃の状態で、空燃比A/Fを14とした場合の特性を示す。この図から明らかなように、触媒温度TLNCが500℃程度であっても、主噴射量QIMの増量による再生処理で、SOxが除去され、NOx浄化率ηNOxが改善する。
図3は、上述した再生処理の手順を示すフローチャートである。この再生処理は、所定の再生処理実行条件が満たされたときに、ECU20のCPUで実行される。
ステップS11では、昇温制御を実行し、NOx浄化装置13の昇温を促進する。具体的には、燃料の主噴射時期の遅角、ポスト噴射の実行、ポスト噴射する燃料量の増量、吸入空気量の減量を適宜組み合わせて実行する。
ステップS12では、触媒温度TLNCが再生処理を実行することができる最低温度である温度閾値TRTH(例えば450℃)以上であるか否かを判別する。この答が否定(NO)であるときは、ステップS11に戻り、昇温制御を継続する。
TLNC≧TRTHであるときは、エンジン1の運転状態が、ポスト噴射領域RPIJにあるか否かを判別する(ステップS13)。具体的には、エンジン回転数NE及び要求トルクTRQで決まる運転状態が図4に示すポスト噴射領域RPIJ(実線L11及び実線L12の下側の領域)にあるか否かを判別する。図4に示すポスト噴射領域RPIJが、ポスト噴射による再生処理を実行するエンジン運転領域であり、主噴射領域RMIJが主噴射量QIMの増量による再生処理を実行するエンジン運転領域である。
ステップS13でエンジン運転状態がポスト噴射領域RPIJにあるときは、ポスト噴射による再生処理を実行する(ステップS14)。この再生処理では、インテークシャッタ3の開度を制御することにより、吸入空気流量を所定吸入空気流量に制御しつつ、ポスト噴射を実行する。ポスト噴射する燃料量は、空燃比センサ22により検出される空燃比AFACTが触媒温度TLNCに応じた目標空燃比AFCMDと一致するように、フィードバック制御される。ここで、検出空燃比AFACTは、実際には排気中の酸素濃度を検出することにより得られるものであり、ポスト噴射する燃料量が増加するほど検出空燃比AFACTは減少する。
ステップS15では、触媒温度TLNCが高温判定温度TRHL(例えば600℃)を超えたか否かを判別する。この答が否定(NO)であるときは、ステップS12と同様に、触媒温度TLNCが温度閾値TRTH以上であるか否かを判別する(ステップS16)。
触媒温度TLNCが低下して温度閾値TRTHより低くなったときは、ステップS11に戻る。TLNC≧TRTHであるときは、再生(SOxの除去)が完了したか否かを判別する(ステップS20)。例えば触媒温度TLNCが温度閾値TRTHを超えていた時間の積算値TRGTが所定判定時間TRGTTHに達したとき、再生が完了したと判定される。
再生が完了していないときは、ステップS13に戻り、完了したときは、本処理を終了する。
ステップS15で、触媒温度TLNCが高温判定温度TRHLを超えたときは、ステップS17に進み、主噴射量QIMの増量による再生処理を実行する。この再生処理では、主噴射量QIMは、検出される空燃比AFACTが触媒温度TLNCに応じた目標空燃比AFCMDと一致するように、フィードバック制御される。
ステップS18では、触媒温度TLNCが低温判定温度TRLL(例えば500℃)より低いか否かを判別し、その答が否定(NO)であるときは、さらに触媒温度TLNCが温度閾値TRTH以上であるか否かを判別する(ステップS19)。ステップS19の答が肯定(YES)であるときは、ステップS20に進み、否定(NO)、すなわち触媒温度TLNCが温度閾値TRTHより低くなったときは、ステップS11に戻る。
ステップS18の答が肯定(YES)、すなわち触媒温度TLNCが低温判定温度TRLL以下となったときは、ステップS14に進み、ポスト噴射による再生処理を実行する。
以上のように図3の処理によれば、ポスト噴射による再生処理を実行している状態において、触媒温度TLNCが高温判定温度TRHLより高いときは、ポスト噴射による再生処理から、主噴射量QIMを増加させることによる再生処理に切り換えられる。触媒温度TLNCが高温判定温度TRHLより高いときは、主噴射量QIMの増量による再生処理でも、触媒温度TLNCをある程度維持しつつ、SOxの還元・除去を行うことができる。すなわち、図3の処理によれば、図4の破線L13で示される範囲まで、触媒温度TLNCに応じて主噴射領域RMIJが実質的に拡張され、ポスト噴射の実行時間を減少させることができる。したがって、潤滑油の希釈化や燃費の悪化を抑制しつつ、NOx浄化装置13に堆積したSOxを除去することができる。
また、触媒温度TLNCが高温判定温度TRHLより低い低温判定温度TRLLより低くなったときは、主噴射量の増量による再生処理からポスト噴射による再生処理に切り換えられるようにしたので、触媒温度TLNCを低温判定温度TRLL以上に維持して、SOxを確実に除去することができる。
本実施形態では、燃料噴射弁16が燃料噴射手段に相当し、触媒温度センサ24が温度検出手段に相当し、ECU20が、再生手段、ポスト噴射制御手段、及び主噴射制御手段を構成する。具体的には、図3の処理が再生手段に相当し、図3のステップS14がポスト噴射制御手段に相当し、ステップS17が主噴射制御手段に相当する。
なお本発明は、クランク軸を鉛直方向とした船外機などのような船舶推進機用エンジンなどの排気浄化装置にも適用が可能である。
本発明の一実施形態にかかる内燃機関及びその制御装置の構成を示す図である。 NOx浄化装置の再生処理実行時間(TRG)と、NOx浄化率ηNOxとの関係を示す図である。 NOx浄化装置の再生処理のフローチャートである。 ポスト噴射による再生を実行するエンジン運転領域(RPIJ)、及び主噴射量の増量による再生を実行するエンジン運転領域(RMIJ)を示す図である。
符号の説明
1 内燃機関
13 NOx浄化装置
16 燃料噴射弁(燃料噴射手段)
20 電子制御ユニット(再生手段、ポスト噴射制御手段、主噴射制御手段)
24 触媒温度センサ(温度検出手段)

Claims (3)

  1. 内燃機関の排気系に設けられたNOx浄化装置と、前記機関の燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射手段とを備える内燃機関の排気浄化装置において、
    前記NOx浄化装置の温度を検出する温度検出手段と、
    前記NOx浄化装置に蓄積した硫黄酸化物を除去する再生処理を実行する再生手段とを備え、
    前記再生手段は、
    前記燃料噴射手段による主噴射実行後にポスト噴射を実行し、前記NOx浄化装置の温度を昇温させるとともに、前記NOx浄化装置に流入する排気を還元雰囲気に制御するポスト噴射制御手段と、
    前記ポスト噴射を行うことなく、燃料の主噴射量を増加させることにより、前記NOx浄化装置の温度を昇温させるとともに、前記NOx浄化装置に流入する排気を還元雰囲気に制御する主噴射制御手段とを備え、
    前記ポスト噴射制御手段を作動させている状態において、前記NOx浄化装置の温度が高温判定温度より高いときは、前記ポスト噴射制御手段の作動を停止させ、前記主噴射制御手段を作動させることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
  2. 内燃機関の排気系に設けられたNOx浄化装置と、前記機関の燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射手段とを備える内燃機関の排気浄化装置において、
    前記NOx浄化装置の温度を検出する温度検出手段と、
    前記NOx浄化装置に蓄積した硫黄酸化物を除去する再生処理を実行する再生手段とを備え、
    前記再生手段は、
    前記燃料噴射手段による主噴射実行後にポスト噴射を実行し、前記NOx浄化装置の温度を昇温させるとともに、前記NOx浄化装置に流入する排気を還元雰囲気に制御するポスト噴射制御手段と、
    前記ポスト噴射を行うことなく、燃料の主噴射量を増加させることにより、前記NOx浄化装置の温度を昇温させるとともに、前記NOx浄化装置に流入する排気を還元雰囲気に制御する主噴射制御手段とを備え、
    前記主噴射制御手段を作動させている状態において、前記NOx浄化装置の温度が低温判定温度より低くなったときは、前記主噴射制御手段の作動を停止させ、前記ポスト噴射制御手段を作動させることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
  3. 前記NOx浄化装置は、酸化セリウム系材料を内蔵することを特徴とする請求項1または2に記載の内燃機関の排気浄化装置。
JP2006286021A 2006-10-20 2006-10-20 内燃機関の排気浄化装置 Expired - Fee Related JP4699331B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006286021A JP4699331B2 (ja) 2006-10-20 2006-10-20 内燃機関の排気浄化装置
US11/905,443 US7827783B2 (en) 2006-10-20 2007-10-01 Exhaust gas purifying apparatus for internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006286021A JP4699331B2 (ja) 2006-10-20 2006-10-20 内燃機関の排気浄化装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2008101575A true JP2008101575A (ja) 2008-05-01
JP4699331B2 JP4699331B2 (ja) 2011-06-08

Family

ID=39316581

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006286021A Expired - Fee Related JP4699331B2 (ja) 2006-10-20 2006-10-20 内燃機関の排気浄化装置

Country Status (2)

Country Link
US (1) US7827783B2 (ja)
JP (1) JP4699331B2 (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011099365A (ja) * 2009-11-05 2011-05-19 Honda Motor Co Ltd 内燃機関の排気浄化装置
JP2013108421A (ja) * 2011-11-18 2013-06-06 Mitsubishi Motors Corp エンジンの排気浄化装置
JP2016205207A (ja) * 2015-04-21 2016-12-08 三菱自動車工業株式会社 内燃機関

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1739289A4 (en) * 2004-04-19 2010-01-20 Honda Motor Co Ltd EXHAUST PURIFYING DEVICE FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE
JP4100451B1 (ja) * 2007-03-02 2008-06-11 いすゞ自動車株式会社 排気ガス浄化方法及び排気ガス浄化システム
JP2009162157A (ja) * 2008-01-08 2009-07-23 Honda Motor Co Ltd 内燃機関の排気浄化装置
US8245500B2 (en) * 2008-07-07 2012-08-21 Delphi Technologies, Inc. Dual catalyst NOx reduction system for exhaust from lean burn internal combustion engines

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000054900A (ja) * 1998-08-05 2000-02-22 Mitsubishi Motors Corp 筒内噴射型内燃機関
JP2001032741A (ja) * 1999-05-14 2001-02-06 Toyota Motor Corp 筒内噴射式内燃機関の排気浄化装置
JP2003065042A (ja) * 2001-08-30 2003-03-05 Toyota Motor Corp 内燃機関の排気浄化装置

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6044644A (en) * 1994-12-06 2000-04-04 Engelhard Corporation Close coupled catalyst
JP3835241B2 (ja) 2001-10-15 2006-10-18 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
JP4131219B2 (ja) * 2003-09-18 2008-08-13 日産自動車株式会社 ディーゼルエンジンの排気後処理装置
JP5217072B2 (ja) * 2003-11-14 2013-06-19 トヨタ自動車株式会社 排ガス浄化用触媒およびその製法
US7171801B2 (en) * 2004-06-24 2007-02-06 Caterpillar Inc Filter system

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000054900A (ja) * 1998-08-05 2000-02-22 Mitsubishi Motors Corp 筒内噴射型内燃機関
JP2001032741A (ja) * 1999-05-14 2001-02-06 Toyota Motor Corp 筒内噴射式内燃機関の排気浄化装置
JP2003065042A (ja) * 2001-08-30 2003-03-05 Toyota Motor Corp 内燃機関の排気浄化装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011099365A (ja) * 2009-11-05 2011-05-19 Honda Motor Co Ltd 内燃機関の排気浄化装置
JP2013108421A (ja) * 2011-11-18 2013-06-06 Mitsubishi Motors Corp エンジンの排気浄化装置
JP2016205207A (ja) * 2015-04-21 2016-12-08 三菱自動車工業株式会社 内燃機関

Also Published As

Publication number Publication date
JP4699331B2 (ja) 2011-06-08
US20080092529A1 (en) 2008-04-24
US7827783B2 (en) 2010-11-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4440823B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP4270155B2 (ja) 排気浄化触媒の熱劣化状態検出装置
JP4430705B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP5257024B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP4699331B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP4433861B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP5195287B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP2005256723A (ja) 車載内燃機関の排気浄化装置
JP2008128162A (ja) 内燃機関の排気浄化装置
WO2010090037A1 (ja) 内燃機関の排気浄化装置及び排気浄化方法
JP2013174170A (ja) 排気浄化装置
JP4613787B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP2008075525A (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP4995154B2 (ja) 内燃機関の制御装置
JP4709733B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP2008144688A (ja) 内燃機関の制御装置
JP2005155500A (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP2016151183A (ja) 内燃機関の排気ガス浄化システム、内燃機関及び内燃機関の排気ガス浄化方法
JP2019138159A (ja) エンジンの制御装置
JP4660446B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP4489504B2 (ja) ディーゼルエンジンの排気浄化装置
JP2004176636A (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP4893493B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP4821112B2 (ja) 希薄燃焼内燃機関の制御装置
JP4440824B2 (ja) 触媒コンバータの劣化検出装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20081127

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20100924

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20101012

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20101210

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

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20110215

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20110302

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees