JP2984528B2 - Exhaust gas purification device for internal combustion engine - Google Patents
Exhaust gas purification device for internal combustion engineInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の排気浄化装
置に関し、詳細には、ディーゼルエンジンや希薄燃焼を
行うガソリンエンジン等、リーン空燃比の燃焼を行う内
燃機関の排気中のＮＯX を効果的に除去可能な排気浄化
装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to an exhaust purifying apparatus for an internal combustion engine, in particular, a gasoline engine or the like for a diesel engine or lean burn, the NO X in the exhaust gas of an internal combustion engine causing combustion of lean air-fuel ratio The present invention relates to an exhaust purification device that can be removed effectively.
【０００２】[0002]
【従来の技術】この種の排気浄化装置の例としては、例
えば国際公開第ＷＯ９３／７３６３号公報に開示された
ものがある。同公報の装置は、リーン空燃比運転が可能
な内燃機関の排気通路に、流入する排気の空燃比がリー
ンのときに排気中のＮＯX を吸収し、排気酸素濃度が低
下したときに吸収したＮＯX を放出するＮＯX 吸収剤を
配置した構成であり、通常は機関のリーン空燃比運転を
行って、排気空燃比をリーンに保つことにより排気中の
ＮＯX をＮＯX 吸収剤に吸収させる。また、機関高負荷
運転時等で機関空燃比をリッチに切換えると、ＮＯX 吸
収剤に流入する排気空燃比はリッチになるためＮＯX 吸
収剤は吸収したＮＯX を放出し、この放出されたＮＯX
が排気中の未燃ＨＣ、ＣＯ等により還元浄化される。2. Description of the Related Art An example of this type of exhaust gas purifying apparatus is disclosed, for example, in International Publication No. WO93 / 7363. The apparatus of this publication, in an exhaust passage of a lean air-fuel ratio operation can be an internal combustion engine, air-fuel ratio of the exhaust gas flowing absorbs NO X in the exhaust gas when the lean exhaust oxygen concentration absorbed when reduced a configuration of arranging the the NO X absorbent to release the NO X, usually performs lean air-fuel ratio operation of the engine, to absorb NO X in the exhaust gas in the NO X absorbent by keeping the exhaust gas air-fuel ratio to the lean . Further, when switching the engine air-fuel ratio in the engine high load operation or the like in the rich exhaust air-fuel ratio flowing into the NO X absorbent is the NO X absorbent to become rich to release NO X absorbed was this released NO X
Is reduced and purified by unburned HC, CO and the like in the exhaust gas.
【０００３】一方、機関の運転状況によっては機関空燃
比をリッチ空燃比に切り換える頻度が少なくなり、ＮＯ
X 吸収剤のＮＯX 吸収量が飽和してしまい排気中のＮＯ
X が吸収されずに大気に放出されるおそれがある。上記
公報の装置では、ＮＯX 吸収剤のＮＯX 吸収量が飽和に
近づいたときに、短時間機関の運転空燃比をリッチ側に
切り換えてＮＯX 吸収剤からの上記ＮＯX の放出と還元
浄化とを行うようにして、ＮＯX 吸収剤のＮＯX 吸収量
の飽和を防止している（以下、このＮＯX の放出と還元
浄化とを「ＮＯX 吸収剤の再生操作」という）。On the other hand, depending on the operating condition of the engine, the frequency of switching the engine air-fuel ratio to the rich air-fuel ratio decreases, and NO
NO in the exhaust will be NO X absorption amount of X absorbent is saturated
X may be released to the atmosphere without being absorbed. In the apparatus of the above publication, when the NO X absorption of the NO X absorbent is close to saturation, and release reduction purification of the NO X from the NO X absorbent by switching the operating air-fuel ratio of the short time the engine on the rich side and to perform the door, to prevent the saturation of the NO X absorption of the NO X absorbent (hereinafter, a reduction purification and release of the NO X referred to as "regeneration operation of the NO X absorbent").
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】上記ＷＯ９３／７３６
３号公報の排気浄化装置では、リーン空燃比運転がある
程度続いてＮＯX 吸収剤のＮＯX 吸収量が飽和に近づく
と、ＮＯX 吸収剤の再生を行うために自動的に短時間機
関運転空燃比がリーンからリッチに切り換えられること
になる。このため、車両用エンジン等では、リーン空燃
比の定常走行がある程度の時間継続すると、運転者の意
志とは無関係に空燃比がリッチに切り換えられることに
なる。ところが、機関空燃比をリーンからリッチに切り
換えると、それに伴って機関出力トルクが変動するた
め、上記のような場合には、定常走行中等に突然、運転
者の予期しない出力トルクの変動（トルクショック）が
生じることになり、運転性が悪化する問題がある。The above-mentioned WO 93/736.
In the exhaust purification system of 3 JP, when NO X absorption of the lean air-fuel ratio operation is somewhat Subsequently the NO X absorbent approaches saturation, automatically short engine operating air in order to reproduce of the NO X absorbent The fuel ratio is switched from lean to rich. For this reason, in a vehicle engine or the like, if the steady running of the lean air-fuel ratio continues for a certain period of time, the air-fuel ratio is switched to rich regardless of the driver's intention. However, when the engine air-fuel ratio is switched from lean to rich, the engine output torque fluctuates accordingly. In such a case, unexpected fluctuations in the output torque (torque shock) suddenly occur during steady driving or the like. ) Is caused, and there is a problem that drivability is deteriorated.
【０００５】一方、この運転性の悪化を防止するため
に、リーン空燃比の定常走行中などにはＮＯX 吸収剤の
再生操作を行わず、車両の運転状況が変化して、例えば
エンジンブレーキ等のように運転者がトルクショックが
生じることを予期している状況になった場合にのみ空燃
比をリッチに切り換えてＮＯX 吸収剤の再生を行うよう
にすることも可能だが、この場合も高速道路での定常走
行時等のように運転状況の変化が少ない走行条件ではＮ
ＯX 吸収剤の再生操作の頻度が低下してＮＯX 吸収量が
飽和してしまう問題が生じる。On the other hand, in order to prevent the operation of the deterioration, the like during steady running of a lean air-fuel ratio without regenerating operation of the NO X absorbent, the operating condition of the vehicle is changed, for example, an engine brake, etc. driver but also possible to perform the regeneration of the NO X absorbent by switching the air-fuel ratio to the rich only when it becomes a situation where expecting that the torque shock occurs, faster in this case as Under running conditions where there is little change in driving conditions, such as during steady running on a road, N
O X NO X absorption frequency of the regenerating operation is reduced absorbent is saturated problems.
【０００６】本発明は上記問題に鑑み、未浄化の排気の
大気放出を防止しながら、ＮＯX 吸収剤の再生のために
運転者の予期しないトルクショックが生じることを防止
可能な内燃機関の排気浄化装置を提供することを目的と
している。[0006] The present invention has been made in view of the above problems, while preventing atmospheric discharge of exhaust unpurified exhaust capable of preventing an internal combustion engine that is unexpected torque shock of the driver caused due to the regeneration of the NO X absorbent It is intended to provide a purification device.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明によれば、リーン
空燃比の燃焼を行うことのできる内燃機関の排気通路に
配置された、流入する排気の空燃比がリーンのときに排
気中のＮＯX を吸収し、排気酸素濃度が低下したときに
吸収したＮＯX を放出するＮＯX 吸収剤と、前記ＮＯX
吸収剤下流側の排気通路に配置された、リーン排気空燃
比条件下で排気中のＮＯX を還元剤と選択的に反応させ
得るＮＯX 選択還元触媒と、前記ＮＯX吸収剤とＮＯX
選択還元触媒との間の排気通路に還元剤を供給する還元
剤供給装置と、前記ＮＯX 吸収剤に吸収されたＮＯX 量
を検出する検出手段と、前記ＮＯ X 吸収剤に吸収された
ＮＯX 量が所定値以上になったときに、前記還元剤供給
装置から前記ＮＯX 選択還元触媒に還元剤を供給する制
御手段とを備えた内燃機関の排気浄化装置が提供され
る。According to the present invention, there is provided a lean engine.
In the exhaust passage of an internal combustion engine capable of performing air-fuel ratio combustion
When the air-fuel ratio of the incoming exhaust gas is lean,
NO in the airXWhen the exhaust oxygen concentration decreases
NO absorbedXReleases NOXAbsorbent and the NOX
Lean exhaust air-fuel located in the exhaust passage downstream of the absorbent
NO in exhaust under specific conditionsXIs selectively reacted with a reducing agent.
NO to getXA selective reduction catalyst and the NOXAbsorbent and NOX
Reduction to supply a reducing agent to the exhaust passage between the selective reduction catalyst
An agent supply device and the NOXNO absorbed by the absorbentXamount
Detecting means for detecting XAbsorbed by absorbent
NOXWhen the amount becomes a predetermined value or more, the reducing agent supply
NO from the deviceXSystem for supplying reducing agent to selective reduction catalyst
And an exhaust gas purification device for an internal combustion engine, comprising:
You.
【０００８】[0008]
【作用】機関のリーン空燃比の運転が開始されると、Ｎ
ＯX 吸収剤は排気中のＮＯX の吸収を開始し、ＮＯX 吸
収剤のＮＯX 吸収量が増大する。これにより、リーン空
燃比運転が続きＮＯX 吸収剤の吸収量が飽和量に近づく
につれて、排気中のＮＯ X のうち吸収されずにＮＯX 吸
収剤を通過して下流側に流出するＮＯX 量が増大する。
制御手段は、検出手段が検出したＮＯX 吸収剤のＮＯX
吸収量が増大して飽和状態に近い所定値に達したとき
に、ＮＯX 吸収剤下流側に配置されたＮＯX選択還元触
媒に還元剤を供給する。これにより、ＮＯX 吸収剤下流
側に流出した排気中のＮＯX はＮＯX 選択還元触媒上で
還元剤と選択的に反応して還元浄化される。このため、
ＮＯX 吸収剤の吸収量が飽和状態に達して排気中のＮＯ
X を吸収できなくなった場合でもＮＯX 選択還元触媒に
より排気中のＮＯX が浄化され、未浄化のＮＯX が大気
に放出されない。When the engine starts operating at a lean air-fuel ratio, N
OXAbsorbent is NO in exhaustXStart absorption of NOXSucking
NO for collectorXAbsorption increases. This makes the lean sky
Fuel ratio operation continues and NOXAbsorbed amount of absorbent approaches saturation
NO in the exhaust XNO without being absorbedXSucking
NO that flows downstream after passing through the absorbentXThe amount increases.
The control means detects the NO detected by the detection means.XAbsorbent NOX
When the absorption increases and reaches a predetermined value close to saturation
And NOXNO located downstream of the absorbentXSelective touch
Supply the reducing agent to the medium. Thereby, NOXDownstream of absorbent
In the exhaust flowing out to the sideXIs NOXOver selective reduction catalyst
It selectively reacts with the reducing agent to be reduced and purified. For this reason,
NOXNO in exhaust gas when the absorption amount of the absorbent reaches a saturated state
XNO even if it can no longer absorbXFor selective reduction catalyst
NO in exhaustXIs purified and unpurified NOXIs the atmosphere
Not released to
【０００９】また、飽和状態になったＮＯX 吸収剤は、
次に運転状態が変化して機関がリッチ空燃比で運転され
たときに再生され、再びＮＯX の吸収能力を回復する。The saturated NO x absorbent is
Then engine operating condition changes is played when it is operated at a rich air-fuel ratio, to recover the absorption capacity of the NO X again.
【００１０】[0010]
【実施例】以下、添付図面を用いて本発明の実施例を説
明する。図１において、１は希薄燃焼を行うガソリンエ
ンジン等、リーン空燃比の燃焼を行うことのできる内燃
機関、３は内燃機関１の排気通路を示す。排気通路３下
流には、流入する排気空燃比がリーンのときに排気中の
ＮＯX を吸収し、排気中の酸素濃度が低下したときに吸
収したＮＯX を放出する、後述するＮＯX 吸収剤５が接
続されている。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an internal combustion engine capable of performing a lean air-fuel ratio combustion such as a gasoline engine that performs lean combustion, and 3 denotes an exhaust passage of the internal combustion engine 1. The exhaust passage 3 downstream air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into absorbs NO X in the exhaust gas when the lean, the oxygen concentration in the exhaust gas to release NO X absorbed when reduced, which will be described later the NO X absorbent 5 is connected.
【００１１】また、排気通路３のＮＯX 吸収剤５の更に
下流部分には、リーン排気空燃比条件下で排気中のＮＯ
X を還元剤と選択的に反応させ得るＮＯX 選択還元触媒
６が配置されている。すなわち、内燃機関１の排気はま
ず、ＮＯX 吸収剤５を通過し、その後ＮＯX 選択還元触
媒６を通過した後大気に放出される。図１に７で示すの
は、排気通路３のＮＯX 吸収剤５上流側に配置された空
燃比センサである。空燃比センサ７としては、広い空燃
比範囲で排気空燃比と一対一に対応した連続出力電圧を
発生する、いわゆる全域空燃比センサが使用され、ＮＯ
X 吸収剤５に流入する排気空燃比に対応した電圧信号
を、後述するエンジン制御回路（ＥＣＵ）２０に供給し
ている。Further, in the further downstream portion of the NO X absorbent 5 in the exhaust passage 3, NO in the exhaust gas in the lean exhaust air-fuel ratio conditions
A NO x selective reduction catalyst 6 capable of selectively reacting X with a reducing agent is provided. That is, the exhaust gas of the internal combustion engine 1 is first passed through the NO X absorbent 5, it is then discharged to the atmosphere after passing through the the NO X selective reducing catalyst 6. Shown in 7 in FIG. 1 is a air-fuel ratio sensor arranged in the NO X absorbent 5 upstream side of the exhaust passage 3. As the air-fuel ratio sensor 7, a so-called full-range air-fuel ratio sensor that generates a continuous output voltage in one-to-one correspondence with the exhaust air-fuel ratio in a wide air-fuel ratio range is used.
A voltage signal corresponding to the exhaust air-fuel ratio flowing into the X absorbent 5 is supplied to an engine control circuit (ECU) 20 described later.
【００１２】また、図に９で示すのは、内燃機関１の吸
気マニホルド（図示せず）に配置された機関吸気圧力を
検出する吸気圧センサ、１０は機関回転数センサであ
る。後述するように、本実施例では吸気マニホルド圧力
と機関回転数とからＮＯX 吸収剤のＮＯX 吸収量が算出
される。図に１１で示すのは、ＮＯX 吸収剤５とＮＯX
選択還元触媒６との間の排気通路に還元剤を供給する還
元剤供給装置である。還元剤供給装置１１は、後述する
ように、所定条件下でＥＣＵ２０の制御信号に応じてＮ
ＯX 選択還元触媒６のみに還元剤を供給する。In FIG. 1, reference numeral 9 designates an intake pressure sensor for detecting an engine intake pressure disposed in an intake manifold (not shown) of the internal combustion engine 1, and 10 an engine speed sensor. As described later, in the present embodiment NO X absorption amount of the NO X absorbent is calculated from the intake manifold pressure and engine speed. In the figure, reference numeral 11 denotes the NO X absorbent 5 and the NO X
This is a reducing agent supply device that supplies a reducing agent to an exhaust passage between the selective reduction catalyst 6. As will be described later, the reducing agent supply device 11 controls the N
O X supplies a reducing agent only to the selective reduction catalyst 6.
【００１３】図に２０で示すのはエンジン１の制御回路
（ＥＣＵ）である。ＥＣＵ２０はＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯ
Ｍ、及び入力ポート、出力ポートを相互に双方向バスで
接続した構成の公知のディジタルコンピュータからな
り、エンジンの燃料噴射量制御等の基本制御を行ってい
る。また、本実施例ではＥＣＵ２０は、ＮＯX 吸収剤５
のＮＯX 吸収量を算出し、吸収量が所定値以上になると
還元剤供給装置１１からＮＯX 選択還元触媒６に還元剤
を供給する、請求項１に記載した検出手段及び制御手段
としての機能を果たしている。このために、ＥＣＵ２０
の入力ポートには、回転数センサ１０からの回転数信号
が入力されている他、空燃比センサ７からの空燃比信
号、、吸気圧センサ９からの吸気マニホルド圧力信号が
それぞれ図示しないＡ／Ｄ変換器を介して入力されてい
る。さらにＥＣＵ２０の出力ポートは、図示しない駆動
回路を介して、後述する還元剤供給装置１１の制御弁１
４に接続され、ＮＯX 選択還元触媒６への還元剤供給を
制御している。A control circuit (ECU) of the engine 1 is shown at 20 in FIG. The ECU 20 includes a CPU, a RAM, and an RO.
M, and a well-known digital computer having a configuration in which an input port and an output port are mutually connected by a bidirectional bus, and performs basic control such as fuel injection amount control of an engine. Further, the ECU20 this embodiment, NO X absorbent 5
Of the NO X absorption is calculated, supplying the reducing agent and the absorption amount becomes a predetermined value or more from the reducing agent supply device 11 to the NO X selective reduction catalyst 6, functions as a detection means and control means described in claim 1 Plays. For this purpose, the ECU 20
In addition to the input port, a rotation speed signal from a rotation speed sensor 10 is input, and an air-fuel ratio signal from an air-fuel ratio sensor 7 and an intake manifold pressure signal from an intake pressure sensor 9 are respectively A / D (not shown). Input via the converter. Further, an output port of the ECU 20 is connected to a control valve 1 of a reducing agent supply device 11 described later via a drive circuit (not shown).
4 and controls the supply of the reducing agent to the NO x selective reduction catalyst 6.
【００１４】ＮＯX 吸収剤５は例えばアルミナ等の担体
を使用し、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 のような貴金属と
が担持されている。このＮＯX 吸収剤５は流入する排気
の空燃比がリーンの場合にはＮＯX を吸収し、酸素濃度
が低下するとＮＯX を放出するＮＯX の吸放出作用を行
う。[0014] the NO X absorbent 5 uses a carrier such as alumina or the like, the carrier on, for example potassium K, sodium Na, alkali metal, barium Ba, alkaline earth such as calcium Ca, such as lithium Li, cesium Cs And at least one selected from rare earths such as lanthanum La and yttrium Y, and a noble metal such as platinum Pt. This the NO X absorbent 5 absorbs NO X in the case the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing is lean, the oxygen concentration is carried out to absorbing and releasing action of the NO X that releases NO X when lowered.
【００１５】なお、上述の排気空燃比とは、ここではＮ
ＯX 吸収剤５の上流側の排気通路やエンジン燃焼室、吸
気通路等にそれぞれ供給された空気量の合計と燃料、還
元剤の合計との比を意味するものとする。従って、ＮＯ
X 吸収剤５の上流側排気通路に燃料、還元剤または空気
が供給されない場合には排気空燃比はエンジンの運転空
燃比（エンジン燃焼室内の燃焼における空燃比）と等し
くなる。The above-mentioned exhaust air-fuel ratio is defined as N
O X absorbent upstream of 5 exhaust passage and an engine combustion chamber, the sum and fuel respectively to the intake passage, such as a supply air amount, shall mean the ratio of the sum of the reducing agent. Therefore, NO
When no fuel, reducing agent, or air is supplied to the exhaust passage on the upstream side of the X absorbent 5, the exhaust air-fuel ratio becomes equal to the operating air-fuel ratio of the engine (air-fuel ratio in combustion in the engine combustion chamber).
【００１６】本実施例では、リーン空燃比の燃焼を行う
機関が使用されているため、通常運転時の排気空燃比は
リーンであり、ＮＯX 吸収剤５は排気中のＮＯX の吸収
を行う。また、機関の高負荷運転時などに運転空燃比が
リッチに切換えられて排気中の酸素濃度が低下すると、
ＮＯX 吸収剤５は吸収したＮＯX の放出を行う。この吸
放出作用の詳細なメカニズムについては明らかでない部
分もある。しかし、この吸放出作用は図２に示すような
メカニズムで行われているものと考えられる。次にこの
メカニズムについて担体上に白金Ｐt およびバリウムＢ
a を担持させた場合を例にとって説明するが他の貴金
属、アルカリ金属、アルカリ土類、希土類を用いても同
様なメカニズムとなる。In this embodiment, since an engine that performs combustion at a lean air-fuel ratio is used, the exhaust air-fuel ratio during normal operation is lean, and the NO X absorbent 5 absorbs NO X in the exhaust gas. . Also, when the operating air-fuel ratio is switched to rich at the time of high load operation of the engine and the oxygen concentration in the exhaust decreases,
The NO X absorbent 5 releases the absorbed NO X. The detailed mechanism of this absorption / release action is not clear in some parts. However, it is considered that this absorption / release action is performed by a mechanism as shown in FIG. Next, regarding this mechanism, platinum Pt and barium B
Although the case where a is carried will be described as an example, the same mechanism is obtained by using other noble metals, alkali metals, alkaline earths, and rare earths.
【００１７】すなわち、流入排気がかなりリーンになる
と流入排気中の酸素濃度が大巾に増大し、図２(A) に示
されるようにこれら酸素Ｏ2 がＯ2 - またはＯ2-の形で
白金Ｐt の表面に付着する。一方、流入排気中のＮＯは
白金Ｐt の表面上でこのＯ2 - またはＯ2-と反応し、Ｎ
Ｏ2 となる（２ＮＯ＋Ｏ2 →２ＮＯ2 ) 。次いで生成さ
れたＮＯ2 の一部は白金Ｐｔ上で酸化されつつ吸収剤内
に吸収されて酸化バリウムＢａＯと結合しながら、図２
(A) に示されるように硝酸イオンＮＯ3 - の形で吸収剤
内に拡散する。このようにしてＮＯX がＮＯX 吸収剤５
内に吸収される。That is, the inflow exhaust gas becomes considerably lean.
And the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas greatly increased, as shown in Fig. 2 (A).
These oxygen OTwoIs OTwo -Or O2-In the form of
It adheres to the surface of platinum Pt. On the other hand, NO in the inflow exhaust gas is
This O on the surface of platinum PtTwo -Or O2-Reacts with N
OTwo(2NO + OTwo→ 2NOTwo ). Then generated
NOTwoSome of the oxygen is oxidized on platinum Pt and
FIG. 2 shows that while being absorbed by
As shown in (A), nitrate ion NOThree -Absorbent in the form of
Spreads in. NO in this wayXIs NOXAbsorbent 5
Is absorbed into.
【００１８】従って、流入排気中の酸素濃度が高い限り
白金Ｐt の表面でＮＯ2 が生成され、吸収剤のＮＯX 吸
収能力が飽和しない限りＮＯ2 が吸収剤内に吸収されて
硝酸イオンＮＯ3 - が生成される。これに対して排気空
燃比がリッチまたは理論空燃比になり、流入排気中の酸
素濃度が低下してＮＯ2 の生成量が減少すると反応が逆
方向（ＮＯ3 - →ＮＯ2 ）に進み、こうして吸収剤内の
硝酸イオンＮＯ3 - がＮＯ2 の形で吸収剤から放出され
る。すなわち、流入排気の空燃比がリッチまたは理論空
燃比になるとＮＯX 吸収剤５からＮＯX が放出されるこ
とになる。Therefore, as long as the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas is high, NO 2 is generated on the surface of the platinum Pt, and as long as the NO x absorption capacity of the absorbent is not saturated, NO 2 is absorbed in the absorbent and nitrate ions NO 3 - is generated. On the other hand, when the exhaust air-fuel ratio becomes rich or the stoichiometric air-fuel ratio, and the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas decreases and the amount of generated NO 2 decreases, the reaction proceeds in the reverse direction (NO 3 − → NO 2 ), thus nitrate ions NO 3 of the absorbent - is released from the absorbent in the form of NO 2. That is, the air-fuel ratio of the inflowing exhaust becomes the NO X is released from the NO X absorbent 5 becomes rich or the stoichiometric air-fuel ratio.
【００１９】一方、機関運転空燃比がリッチになると、
排気中の酸素濃度が急激に減少するとともに排気中のＨ
Ｃ、ＣＯ等の成分が増大する。流入排気中にＨＣ、ＣＯ
等の成分が存在すると、これらの成分は白金Ｐt 上の酸
素Ｏ2 - またはＯ2-と反応して酸化され、白金Ｐt 上の
酸素Ｏ2 - またはＯ2-を消費する。また、排気中の酸素
濃度低下によりＮＯX 吸収剤５から放出されたＮＯ2 は
図２(B) に示すようにＨＣ，ＣＯと反応して還元され
る。このようにして白金Ｐt の表面上にＮＯ2 が存在し
なくなると吸収剤から次から次へとＮＯ2 が放出され
る。On the other hand, when the engine operating air-fuel ratio becomes rich,
The oxygen concentration in the exhaust gas rapidly decreases and the H
Components such as C and CO increase. HC, CO during inflow exhaust
When component etc. are present, these components oxygen O 2 on the platinum Pt - is oxidized by the reaction or O 2- and oxygen O 2 on the platinum Pt - or consume O 2-. Further, NO 2 released from the NO X absorbent 5 due to a decrease in the oxygen concentration in the exhaust gas is reduced by reacting with HC and CO as shown in FIG. 2 (B). When NO 2 is no longer present on the surface of the platinum Pt, NO 2 is released from the absorbent one after another.
【００２０】すなわち、流入排気中のＨＣ，ＣＯは、ま
ず白金Ｐt 上のＯ2 - またはＯ2-とただちに反応して酸
化され、次いで白金Ｐt 上のＯ2 - またはＯ2-が消費さ
れてもまだＨＣ，ＣＯが残っていればこのＨＣ，ＣＯに
よって吸収剤から放出されたＮＯX および機関から排出
されたＮＯX が還元される。ところが、上述のＮＯX 吸
収時にはＮＯX 吸収剤にＮＯX が吸収されて吸収剤内の
硝酸イオンの濃度が増大するにつれて、吸収剤内に硝酸
イオンが吸収されにくくなる。このため、排気空燃比が
リーンのままに維持されてＮＯX 吸収が続き、上述のＮ
ＯX 吸収剤からのＮＯX の放出、還元が行われないと、
ＮＯX 吸収剤の吸収能力は次第に低下し、ＮＯX の吸収
量が一定量を越えると流入排気中のＮＯX は殆ど吸収剤
に吸収されずに、そのままＮＯX 吸収剤を通過して下流
に流出するようになってしまう。[0020] That is, HC in the inflowing exhaust gas, CO, first O 2 on the platinum Pt - immediately react with oxidized or O 2-, and then on the platinum Pt O 2 - or O 2- is consumed the HC, NO X discharged from the released NO X and the engine from the absorbent by CO is reduced even yet HC, any remaining CO is. However, as the concentration of nitrate ions in the absorbent NO X is absorbed in the NO X absorbent during NO X absorption of the above is increased, nitrate ion is less likely to be absorbed into the absorbent. Therefore, followed by NO X absorbing exhaust air-fuel ratio is maintained to lean, the above N
If the release and reduction of NO X from the O X absorbent are not performed,
Absorption capacity of the NO X absorbent is lowered gradually, NO X in the inflow exhaust absorption of the NO X exceeds a predetermined amount without being hardly absorbed in the absorbent, downstream and passes through the the NO X absorbent It starts to leak.
【００２１】図３は、ＮＯX 吸収剤の吸収量と下流側に
流出する排気中のＮＯX 濃度との関係を示す図である。
図３縦軸はＮＯX 濃度を、横軸はＮＯX 吸収剤のＮＯX
吸収量をそれぞれ示し、また図３にＩＮで示すのはＮＯ
X 吸収剤に流入する排気中のＮＯX 濃度、ＯＵＴで示す
のはＮＯX 吸収剤から流出する排気中のＮＯX 濃度を示
している。図３に示すようにＮＯX 吸収剤のＮＯX 吸収
量が少ない間は流入排気中のＮＯX の殆どがＮＯX 吸収
剤に吸収され、ＮＯX 吸収剤下流側排気中のＮＯX 濃度
（ＯＵＴ）は上流側排気中のＮＯX 濃度（ＩＮ）に較べ
て低いレベルに維持される。しかし、ＮＯX 吸収剤の吸
収量が増大するにつれて下流に流出する排気中のＮＯX
濃度は増大し、ＮＯX 吸収剤の吸収量が飽和に近づくと
流入する排気中のＮＯX は殆ど吸収されなくなり、下流
側排気中のＮＯX 濃度（ＯＵＴ）が上流側排気中のＮＯ
X 濃度（ＩＮ）と殆ど同じレベルになってしまう。FIG. 3 is a graph showing the relationship between the absorption amount of the NO X absorbent and the NO X concentration in the exhaust gas flowing downstream.
Figure 3 the vertical axis NO X concentration, and the horizontal axis of the NO X absorbent NO X
The amount of absorption is shown, and IN in FIG.
Concentration of NO X in the exhaust gas flowing into the X absorbent, show by OUT indicates the concentration of NO X in the exhaust gas flowing out from the NO X absorbent. During NO X absorption amount of the NO X absorbent is small as shown in FIG. 3 Most of the NO X in the inflowing exhaust gas is absorbed in the NO X absorbent, NO X NO X concentration of the absorbent in the downstream exhaust (OUT ) is maintained at a low level compared to the NO X concentration in the upstream exhaust (iN). However, as the absorption amount of the NO X absorbent increases, the NO X
As the concentration increases and the absorption amount of the NO X absorbent approaches saturation, almost no NO X in the inflowing exhaust gas is absorbed, and the NO X concentration (OUT) in the downstream exhaust gas is reduced to the NO in the upstream exhaust gas.
The level is almost the same as the X density (IN).
【００２２】前述の従来技術では、リーン空燃比運転が
継続した場合に短時間運転空燃比をリッチに切り換えて
ＮＯX 吸収剤から吸収したＮＯX を放出させることによ
り、ＮＯX 吸収剤の吸収量が飽和して下流側排気中のＮ
ＯX 濃度が増大することを防止しており、このためリッ
チ空燃比切換え時にトルクショックが生じる結果となっ
ている。[0022] In the prior art described above, by releasing NO X to the lean air-fuel ratio engine operation is absorbed from the NO X absorbent is switched short operating air-fuel ratio rich when continued, absorption of the NO X absorbent Is saturated and N in the downstream exhaust
O X concentration and prevents increases, has resulted in a torque shock generated at the time of the order rich air-fuel ratio switching.
【００２３】本発明による実施例では、リーン空燃比運
転が続いてＮＯX 吸収剤５のＮＯX吸収能力が飽和に近
づいた場合でもＮＯX 吸収剤の再生のために強制的にリ
ッチ空燃比運転に切り換えることは行わず、運転条件が
変化により自然にリッチ空燃比運転が行われる状態にな
るまでＮＯX 吸収剤の再生を行わない。また、この間に
ＮＯX 吸収剤５から流出するＮＯX は、ＮＯX 吸収剤５
下流側に配置したＮＯ X 選択還元触媒６により還元浄化
して未浄化のＮＯX が大気に放出されることを防止して
いる。In the embodiment according to the present invention, the lean air-fuel ratio
Rolling continues and NOXNO of absorbent 5XAbsorption capacity near saturation
NOXForcibly refill the absorbent for regeneration.
Switching to air-fuel ratio operation is not performed.
Changes to a state in which rich air-fuel ratio operation is naturally performed.
NO untilXDo not regenerate absorbent. Also during this time
NOXNO flowing out of absorbent 5XIs NOXAbsorbent 5
NO located downstream XReduction purification by selective reduction catalyst 6
And unpurified NOXTo be released into the atmosphere
I have.
【００２４】本実施例では、ＮＯX 吸収剤５の下流側の
排気管１に配置されるＮＯX 選択還元触媒６としては例
えば、ゼオライトＺＳＭ−５にＣｕ等の金属をイオン交
換して担持させたものが用いられる。ＮＯX 選択還元触
媒９はリーン雰囲気下で適量の還元成分が存在するとＮ
ＯX を還元してＮ2 に転換することができる。ＮＯX 選
択還元触媒６に供給する還元剤としては、排気中で水
素、一酸化炭素炭化水素等の成分を発生するものであれ
ば良く、水素、一酸化炭素等の気体、プロパン、プロピ
レン、ブタン等の液体又は気体の炭化水素等が使用でき
る。[0024] In this embodiment, the the NO X selective reducing catalyst 6 arranged in the exhaust pipe 1 downstream of the NO X absorbent 5 for example, it is supported by ion exchange metal such as Cu zeolite ZSM-5 Is used. The NO X selective reducing catalyst 9 there is an appropriate amount of reducing components in the lean atmosphere when N
The O X by reduction can be converted to N 2. The reducing agent to be supplied to the NO X selective reduction catalyst 6 may be any one that generates components such as hydrogen and carbon monoxide hydrocarbons in exhaust gas, such as a gas such as hydrogen and carbon monoxide, propane, propylene and butane. Such as liquid or gaseous hydrocarbons can be used.
【００２５】本実施例では、還元性が強くＮＯX の還元
を効率良く行えること、原料となる水が容易に補給でき
ること等を考慮して、水の電気分解により発生するＨ2
ガスを還元剤として使用している。このため、本実施例
の還元剤供給装置１１は、水の電気分解により水素ガス
を発生する水素ガス発生装置１２と、発生した水素ガス
を貯蔵する容器１３とを備えており、水素ガスは容器１
３から制御弁１４と排気の逆流を防止する逆止弁１５と
を介してＮＯX 選択還元触媒６に供給される。In the present embodiment, H 2 generated by electrolysis of water is considered in consideration of the fact that NO x can be efficiently reduced and the water as a raw material can be easily replenished.
Gas is used as a reducing agent. Therefore, the reducing agent supply device 11 of the present embodiment includes a hydrogen gas generator 12 that generates hydrogen gas by electrolysis of water, and a container 13 that stores the generated hydrogen gas. 1
From 3, it is supplied to the NO x selective reduction catalyst 6 via a control valve 14 and a check valve 15 for preventing back flow of exhaust gas.
【００２６】また、本実施例では、ＥＣＵ２０はＮＯX
吸収剤５のＮＯX 吸収量を機関運転条件に基づいて算出
し、ＮＯX 吸収剤５のＮＯX 吸収量が増大して下流側に
流出する排気中のＮＯX 濃度が増大する場合にのみ還元
剤供給装置１１の制御弁１４を開弁して、ＮＯX 選択還
元触媒６に還元剤を供給することにより還元剤消費量の
低減と過剰な還元剤の大気放出を防止している。In the present embodiment, the ECU 20 stores NO X
Reduced only when the NO X absorption amount of the absorbent 5 is calculated based on the engine operating conditions, the concentration of NO X in the exhaust gas NO X absorption of the NO X absorbent 5 is flowing downstream increases to increase by opening the control valve 14 of the agent supply device 11, thereby preventing atmospheric discharge of the reducing agent consumption reduction and excess reducing agent by supplying the reducing agent to the NO X selective reduction catalyst 6.
【００２７】次に、図４に上記還元剤供給制御のフロー
チャートを示す。本ルーチンはＥＣＵ２０により所定時
間毎（例えば、６４ms毎）に実行される。図４に於いて
ルーチンがスタートすると、ステップ４０１ではＮＯX
吸収剤５に流入する排気空燃比ＡＦ、機関吸気マニホル
ド圧力ＰＭ、機関回転数ＮＥがそれぞれ空燃比センサ
７、吸気圧センサ９、回転数センサ１０から読み込まれ
る。Next, FIG. 4 shows a flowchart of the reducing agent supply control. This routine is executed by the ECU 20 every predetermined time (for example, every 64 ms). When the routine is started at 4, in step 401 NO X
The exhaust air-fuel ratio AF flowing into the absorbent 5, the engine intake manifold pressure PM, and the engine speed NE are read from the air-fuel ratio sensor 7, the intake pressure sensor 9, and the speed sensor 10, respectively.
【００２８】次いで、ステップ４０３では上記により読
み込んだ空燃比ＡＦが理論空燃比相当値ＳＴ（例えばＳ
Ｔ＝１４．５）と比較され、ＮＯX 吸収剤５に流入する
排気空燃比がリッチかリーンかが判断される。空燃比が
リッチである場合（ＡＦ＜ＳＴ）には、ＮＯX 吸収剤５
が排気中のＮＯX を吸収中であるので、ステップ４０５
に進みＮＯX 吸収剤のＮＯX 吸収量の増加分ＡＮＯX を
算出する。ここで、増加分ＡＮＯX は例えばルーチン実
行間隔（例えば６４ms）の間にＮＯX 吸収剤が吸収する
ＮＯX 量に相当する値で、近似的に排気中のＮＯX 濃度
と排気空燃比との関数として与えられる。また、排気中
のＮＯX 濃度は機関負荷、回転数等の条件によって与え
られる。本実施例では、予め実験等により機関負荷（吸
気マニホルド圧力ＰＭ）、回転数ＮＥ、排気空燃比ＡＦ
とＮＯX 吸収量ＡＮＯX との関係を求め、ＥＣＵ２０の
ＲＯＭに格納しておき、ステップ４０５ではステップ４
０１で読み込んだＰＭ、ＮＥ、ＡＦの値を用いてＲＯＭ
に格納した上記関係から吸収量ＡＮＯX を算出する。Next, at step 403, the air-fuel ratio AF read as described above becomes the stoichiometric air-fuel ratio equivalent value ST (for example, S
T = 14.5) is compared with the exhaust air-fuel ratio flowing into the NO X absorbent 5 is rich or lean is determined. If the air-fuel ratio is rich (AF <ST) is, NO X absorbent 5
Because There is being absorbed NO X in the exhaust gas, a step 405
Calculating the increment ANO X of the NO X absorption of the NO X absorbent proceed to. Here, increment ANO X is the value the NO X absorbent is equivalent to the amount of NO X absorbed during eg routine execution interval (e.g. 64 ms), of the NO X concentration in approximately the exhaust and the exhaust air-fuel ratio Given as a function. Further, NO X concentration in the exhaust gas engine load given by the conditions such as the rotational speed. In the present embodiment, the engine load (intake manifold pressure PM), rotation speed NE, exhaust air-fuel ratio AF
And the relationship between the NO X absorption amount ANO X and the NO X absorption amount ANO X are stored in the ROM of the ECU 20.
ROM using the values of PM, NE and AF read in 01
The absorption amount ANO X is calculated from the relationship stored in the above.
【００２９】上記により吸収量ＡＮＯX が算出される
と、ステップ４０７では前回ルーチン実行時のＮＯX 吸
収剤５内のＮＯX 量ＳＮＯX にＡＮＯX が加算され、現
在のＮＯX 吸収剤５内のＮＯX 量ＳＮＯX が算出され
る。ステップ４０９、４１１ではＮＯX 量ＳＮＯX が最
大値ＳＮＯX MAX でガードされる。ここで、ＳＮＯ
X MAXはＮＯX 吸収剤５が吸収しうるＮＯX 量の最大値
（飽和量）に相当する値である。When the absorption amount ANO X is calculated as described above, in step 407, ANO X is added to the NO X amount SNO X in the NO X absorbent 5 at the time of execution of the previous routine, and the current NO X of the NO X amount SNO X is calculated. Step 409 and 411 the amount of NO X SNO X is guarded by a maximum value SNO X MAX. Where SNO
X MAX is a value corresponding to the maximum value (saturation amount) of the NO X amount that can be absorbed by the NO X absorbent 5.
【００３０】一方、ステップ４０３でＮＯX 吸収剤５に
流入する排気空燃比がリーンである場合（ＡＦ＞ＳＴ）
には、リッチ空燃比の排気によりＮＯX 吸収剤５に吸収
されたＮＯX が還元浄化されており、ＮＯX 吸収剤５に
吸収されたＮＯX 量ＳＮＯXが減少していることを意味
するので、ステップ４１３に進みＮＯX 量の減少分ＢＮ
ＯX を算出する。ここで減少分ＢＮＯX は、例えばルー
チン実行間隔の間にＮＯX 吸収剤から放出され、還元浄
化されるＮＯX 量に相当し、前述のＡＮＯX と同様に吸
気マニホルド圧力ＰＭ、回転数ＮＥ、排気空燃比ＡＦの
関数として予め実験等により求められ、ＥＣＵ２０のＲ
ＯＭに格納されている。ステップ４１３では、この関係
に基づいてステップ４０１で読み込んだＰＭ、ＮＥ、Ａ
Ｆの値から減少分ＢＮＯX が算出される。On the other hand, when the exhaust air-fuel ratio flowing into the NO X absorbent 5 in step 403 is lean (AF> ST)
The means that NO X absorbed in the absorbent 5 the NO X are reduced and purified, absorbed in the NO X absorbent 5 NO X amount SNO X is reduced by exhaust gas of a rich air-fuel ratio Therefore, the process proceeds to step 413, where the NO X amount is reduced by BN.
To calculate the O X. Here decrease BNO X is for example released from the NO X absorbent during the routine execution interval, equivalent to the amount of NO X reduction and purification, ANO X as well as the intake manifold pressure PM described above, the rotational speed NE, It is determined in advance by an experiment or the like as a function of the exhaust air-fuel ratio AF.
It is stored in the OM. In step 413, PM, NE, and A read in step 401 based on this relationship.
The decrease BNO X is calculated from the value of F.
【００３１】次いで、ステップ４１５から４１９では、
上記により算出されたＢＮＯX の値を用いて現在のＮＯ
X 吸収剤５内のＮＯX 量ＳＮＯX が算出され、ＳＮＯX
が最小値ゼロでガードされる。上記操作終了後、ステッ
プ４２１では現在ＮＯX 吸収剤５内に吸収されているＮ
ＯX の量ＳＮＯX が所定値ＳＮＯX0より大きいか否かが
判断される。ここで、ＳＮＯX0は、下流側に流出する排
気中のＮＯX 濃度が上流側の排気中のＮＯX 濃度の一定
の割合（例えば９０パーセント程度）に増加するまでＮ
ＯX 吸収剤のＮＯX 吸収能力が低下するＮＯX 吸収量で
ある（図３参照）。ＳＮＯX0の値は予め実験等により設
定される。Next, in steps 415 to 419,
Using the value of BNO X calculated above, the current NO
The NO X amount SNO X in the X absorbent 5 is calculated, and the SNO X
Are guarded with a minimum value of zero. After the operation end, N, which is absorbed in step 421 the current the NO X absorbent 5
O X amount SNO X whether greater than a predetermined value SNO X0 is determined. Here, SNO X0 is N until the NO X concentration in the exhaust gas flowing to the downstream side increases to a certain ratio (for example, about 90%) of the NO X concentration in the exhaust gas on the upstream side.
This is the NO X absorption amount at which the NO X absorption capacity of the O X absorbent decreases (see FIG. 3). The value of SNO X0 is set in advance by experiments or the like.
【００３２】ステップ４２１でＳＮＯX が所定値ＳＮＯ
X0を越えている場合には、吸収量の増大によりＮＯX 吸
収剤の吸収能力が低下しており、下流側排気中のＮＯX
濃度が増大していることを意味するため、ステップ４２
３に進み、還元剤供給装置１１の制御弁１４を開弁して
ＮＯX 選択還元触媒６に水素を供給する。これにより排
気中のＮＯX はＮＯX 選択還元触媒６上で還元浄化さ
れ、未浄化のＮＯX の大気放出が防止される。[0032] predetermined value SNO X is in step 421 SNO
If exceeds the X0, the absorption capacity of the NO X absorbent is lowered by the increase in absorption, NO X in the downstream exhaust
Step 42 indicates that the concentration is increasing.
Proceeds to 3 to supply hydrogen to the NO X selective reducing catalyst 6 by opening the control valve 14 of the reducing agent supply device 11. As a result, the NO X in the exhaust gas is reduced and purified on the NO X selective reduction catalyst 6, and the emission of unpurified NO X to the atmosphere is prevented.
【００３３】また、ステップ４２１でＳＮＯX が所定値
ＳＮＯX0以下である場合には、ＮＯ X 吸収剤５の吸収能
力が充分に高く、下流側排気中のＮＯX 濃度は充分に低
いと考えられるため、ステップ４２５に進み還元剤供給
装置１１の制御弁１４を閉弁して還元剤の供給を停止す
る。上述のように、本実施例ではＮＯX 吸収剤５の再生
のためのみに強制的に機関運転空燃比がリーンからリッ
チに切り換えられることがないため、運転者の予期しな
いトルクショックが生じることが防止される。また、リ
ーン空燃比運転が長時間続いてＮＯX 吸収剤５のＮＯX
吸収能力が低下した場合にはＮＯX 選択還元触媒６によ
るＮＯX の浄化が行われるため、ＮＯX のエミッション
が悪化することがない。In step 421, the SNOXIs a predetermined value
SNOX0NO if: XAbsorption capacity of absorbent 5
The power is high enough and NO in the downstream exhaustXConcentration is low enough
Proceed to step 425 to supply the reducing agent
The control valve 14 of the device 11 is closed to stop the supply of the reducing agent.
You. As described above, in this embodiment, NOXRegeneration of absorbent 5
The engine operation air-fuel ratio is forced from lean to
Switch is not switched to
This prevents the occurrence of an excessive torque shock. Also,
NO for long-term air-fuel ratio operationXNO of absorbent 5X
NO if absorption capacity is reducedXBy the selective reduction catalyst 6
NOXNO is purified, so NOXEmissions
Does not get worse.
【００３４】なお、ＮＯX 吸収剤のＮＯX 吸収量が飽和
に近づいて吸収能力が低下するまでの運転時間は、通
常、５分から１０分程度程度の時間であり、これに対し
てＮＯ X 吸収剤の再生に要する時間は１秒から数秒程度
の時間である。従って、通常は５分から１０分程度に一
度高負荷運転が行われれば、ＮＯX 吸収剤５はＮＯX 吸
収能力が低下する前に再生されることになる。このた
め、還元剤供給装置１１からＮＯX 選択還元触媒６に還
元剤を供給する必要が生じるのは、主として高速道路に
おける定常走行などの限られた場合になり全体としての
還元剤消費量は極めて少なくなる。Note that NOXAbsorbent NOXAbsorption is saturated
The operation time until the absorption capacity decreases as
Usually, it takes about 5 to 10 minutes.
NO XThe time required to regenerate the absorbent is from one second to several seconds
It's time. Therefore, it usually takes about 5 to 10 minutes.
If high load operation is performed, NOXAbsorbent 5 is NOXSucking
It will be rebuilt before its capacity drops. others
From the reducing agent supply device 11XReturn to selective reduction catalyst 6
The need to supply base ingredients arises mainly on highways.
Limited cases such as steady driving in
Reducing agent consumption is very low.
【００３５】図５は本発明の還元剤供給制御の別の実施
例を示す。本ルーチンも図４のルーチンと同様、ＥＣＵ
２０により一定時間毎に実行される。前述の実施例で
は、ＮＯX 吸収剤５内のＮＯX 吸収量ＳＮＯX を機関負
荷、回転数、空燃比の関数として計算しているが、本実
施例ではＮＯX 吸収剤５内のＮＯX 吸収量（ＴＮＯX ）
を排気空燃比がリーンになった時間とリッチになった時
間の関数として近似的に算出している点が相違してい
る。FIG. 5 shows another embodiment of the reducing agent supply control according to the present invention. This routine is similar to the routine of FIG.
20 is executed at regular intervals. In such an embodiment, the NO X absorbent NO X absorption SNO X engine load within 5 rpm, but calculated as a function of the air-fuel ratio, NO X in the NO X absorbent in 5 in this embodiment Absorption (TNO x )
Is approximately calculated as a function of the time when the exhaust air-fuel ratio becomes lean and the time when it becomes rich.
【００３６】すなわち、ステップ５０１で空燃比センサ
７からＮＯX 吸収剤５に流入する排気空燃比を読み込
み、ステップ５０７でＮＯX 吸収剤５に流入する排気空
燃比ＡＦがリーンであった場合には、ＮＯX 吸収剤５内
のＮＯX 吸収量を表すパラメータＴＮＯX が１だけ増加
され、逆に排気空燃比ＡＦがリッチであった場合にはス
テップ５１５でＴＮＯX が定数Ａだけ低減される。[0036] That is, when reading the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing from the air-fuel ratio sensor 7 at step 501 the NO X absorbent 5, the exhaust air-fuel ratio AF flowing into the NO X absorbent 5 in step 507 was lean , parameters TNO X representing the NO X absorption amount in the NO X absorbent 5 is increased by 1, the exhaust air-fuel ratio AF on the contrary, if the air-fuel ratio was rich TNO X in step 515 is reduced by a constant a.
【００３７】前述のように、ＮＯX 吸収剤のＮＯX 吸収
量が飽和に達する運転時間は５分から１０分程度である
のに対して、ＮＯX 吸収剤の再生に要する時間は１秒か
ら数秒と極めて短い。すなわち、ＮＯX 吸収剤からのＮ
ＯX の放出、還元浄化の速度は吸収時間の数百倍であ
る。このため、空燃比がリッチになった場合の単位時間
当たりのＮＯX 量ＴＮＯX の減少は、空燃比がリーンに
なった場合の単位時間当たりのＮＯX 量ＴＮＯX の増加
よりはるかに大きい。従って、上記定数Ａは１に対して
非常に大きな値（例えば２００から３００程度）に設定
される。図５の他のステップは図４の対応するステップ
と略同一であるのでここでは詳細な説明は省略する。As previously noted, while the NO X NO X absorption amount of absorbent operating time to reach saturation is about 5 minutes to 10 minutes, the time required for regeneration of the NO X absorbent is a few seconds 1 second And extremely short. Ie, N from the NO X absorbent
O X release, the rate of reduction purification is several hundred times of absorption time. Therefore, the decrease in the NO X amount TNO X per unit time when the air-fuel ratio becomes rich is much larger than the increase in the NO X amount TNO X per unit time when the air-fuel ratio becomes lean. Therefore, the constant A is set to an extremely large value (for example, about 200 to 300) with respect to 1. The other steps in FIG. 5 are substantially the same as the corresponding steps in FIG. 4, and thus detailed description is omitted here.
【００３８】本実施例によれば、ＮＯX 吸収剤内のＮＯ
X 吸収量を空燃比がリーンになった時間とリッチになっ
た時間との関数として近似的に算出しているため、簡易
な制御が可能になる利点がある。次に図６に、本発明の
別の実施例を示す。図６は本実施例の排気浄化装置の全
体を示す図１と同様な図であり、図１と同じ参照符号は
図１と同様な要素を示している。According to this embodiment, NO in the NO X absorbent
Since the X absorption amount is approximately calculated as a function of the time when the air-fuel ratio becomes lean and the time when the air-fuel ratio becomes rich, there is an advantage that simple control becomes possible. Next, FIG. 6 shows another embodiment of the present invention. FIG. 6 is a view similar to FIG. 1 showing the entire exhaust gas purification apparatus of the present embodiment, and the same reference numerals as in FIG. 1 indicate the same elements as in FIG.
【００３９】本実施例では、図１のＮＯX 吸収剤５上流
側の空燃比センサ７の代わりに、ＮＯX 吸収剤５とＮＯ
X 選択還元触媒６との間の排気通路に排気中のＮＯX 濃
度を検出するＮＯX センサ８を設けた点が図１と相違し
ている。排気中のＮＯX 濃度を検出するＮＯX センサと
しては、種々のタイプがあるが、本実施例では、例えば
チタニア（酸化チタン）を主成分とするＮ型酸化物半導
体セラミックスをセンサとして用いて、排気中のＮＯX
がセンサ表面に吸着される際にセラミックス中の電子を
捕捉することにより生じる電気抵抗値の変化から排気中
のＮＯX 濃度を読みとる半導体型センサを使用してお
り、ＮＯX 吸収剤５から流出する排気中のＮＯX 濃度を
リアルタイムで検出している。[0039] In the present embodiment, instead of the air-fuel ratio sensor 7 of the NO X absorbent 5 upstream of FIG 1, the NO X absorbent 5 and NO
Point where the NO X sensor 8 for detecting the concentration of NO X in the exhaust gas provided in an exhaust passage is different from the FIG. 1 between the X selective reduction catalyst 6. The NO X sensor for detecting the concentration of NO X in the exhaust gas, there are various types, in this embodiment, for example using titania N-type oxide semiconductor ceramics mainly the (titanium oxide) as a sensor, NO X in exhaust
To There flows out electricity from the change in the resistance value and using the semiconductor-type sensor for reading the concentration of NO X in the exhaust gas, NO X absorbent 5 caused by trapping electrons in the ceramic when it is adsorbed to the sensor surface and detects the concentration of NO X in the exhaust gas in real time.
【００４０】本実施例では、上記により検出した、ＮＯ
X 吸収剤５下流側の排気のＮＯX 濃度が予め設定した所
定値以上になったときに、ＮＯX 吸収剤５のＮＯX 吸収
量が飽和量に近づいたと判断し、ＮＯX 選択還元触媒６
に還元剤の供給を行う。図７は、本実施例の上記還元剤
供給制御のフローチャートを示す。本ルーチンも図４、
図５のルーチンと同様、ＥＣＵ２０により一定時間毎に
実行される。In the present embodiment, the NO
When concentration of NO X exhaust X absorbent 5 downstream exceeds a predetermined value set in advance, NO X absorption of the NO X absorbent 5 is determined to have approached the saturation amount, NO X selective reduction catalyst 6
Is supplied with a reducing agent. FIG. 7 shows a flowchart of the reducing agent supply control of the present embodiment. This routine is also shown in FIG.
Similar to the routine of FIG. 5, the routine is executed by the ECU 20 at regular intervals.
【００４１】図７においてルーチンがスタートすると、
ステップ７０１ではＮＯX センサ８からＮＯX 吸収剤５
下流側の排気中のＮＯX 濃度ＣＮＯX が読み込まれる。
次いでステップ７０３では、上記ＮＯX 濃度ＣＮＯX が
所定値ＣＮＯX0以上か否かが判断される。ここで、所定
値ＣＮＯX0は排気中のＮＯX 濃度規制値に応じて任意に
設定可能であり、本実施例では、例えば１００から２０
０ppm 程度に設定される。When the routine starts in FIG.
In step 701, the NO X sensor 8 outputs the NO X absorbent 5
NO X concentration CNO X in the exhaust gas on the downstream side is read.
Next, at step 703, it is determined whether or not the NO X concentration CNO X is equal to or greater than a predetermined value CNO X0 . Here, the predetermined value CNO X0 can be set arbitrarily in accordance with the NO X concentration regulation value in the exhaust gas.
It is set to about 0 ppm .
【００４２】ステップ７０３でＮＯX 濃度が所定値ＣＮ
ＯX0を越えている場合には、ステップ７０５で還元剤供
給装置１１の制御弁１４が開弁され、ＮＯX 選択還元触
媒６に還元剤が供給される。これにより、排気中のＮＯ
X はＮＯX 選択還元触媒６により還元浄化され、大気に
所定値以上の濃度のＮＯX が放出されることが防止され
る。また、ステップ７０３でＮＯX 濃度が所定値以下の
場合には、ＮＯX 吸収剤５内のＮＯX 吸収量が低く、Ｎ
ＯX 吸収剤５のＮＯX 吸収能力が充分に高いため、ステ
ップ７０７で制御弁１４が閉弁され、ＮＯX 選択還元触
媒６への還元剤供給は行わない。[0042] In step 703 NO X concentration is a predetermined value CN
If it exceeds the O X0, the control valve 14 of the reducing agent supply device 11 is opened in step 705, the reducing agent is supplied to the NO X selective reduction catalyst 6. As a result, the NO in the exhaust
X is reduced and purified by the NO X selective reduction catalyst 6, thereby preventing NO X having a concentration equal to or higher than a predetermined value from being released to the atmosphere. Further, when the NO X concentration is less than the predetermined value at step 703, low NO X absorption amount in the NO X absorbent 5, N
Since the NO X absorption capacity of the O X absorbent 5 is sufficiently high, the control valve 14 is closed in step 707 and the supply of the reducing agent to the NO X selective reduction catalyst 6 is not performed.
【００４３】本実施例によれば、実際にＮＯX 吸収剤５
を通過した排気中のＮＯX 濃度に基づいてＮＯX 選択還
元触媒６への還元剤供給が行われるため、例えばＮＯX
吸収剤５が劣化して吸収可能なＮＯX 量の最大値（飽和
量）が低下したような場合でも、ＮＯX のエミッション
増大を効果的に防止することができる。[0043] According to this embodiment, actually the NO X absorbent 5
Since the reducing agent is supplied to the NO X selective reduction catalyst 6 based on the NO X concentration in the exhaust gas passing through the NO X , for example, NO X
Even in a case where the maximum value (saturation amount) of the absorbable NO X amount is reduced due to the deterioration of the absorbent 5, an increase in NO X emission can be effectively prevented.
【００４４】[0044]
【発明の効果】本発明の排気浄化装置によれば上述のよ
うに、ＮＯX 吸収剤の下流側にＮＯX選択還元触媒を配
置し、ＮＯX 吸収剤に吸収されたＮＯX 量が所定値以上
になったときにＮＯX 選択還元触媒に還元剤を供給する
ようにしたことにより、未浄化のＮＯX が大気放出され
ることを防止しながら、ＮＯX 吸収剤の再生のために運
転者が予期しないトルクショックが生じることを防止す
ることが可能になる。According to the exhaust purification system of the present invention according to the present invention as described above, NO on the downstream side of the X absorbent disposed the NO X selective reducing catalyst, the absorbed amount of NO X is a predetermined value in the NO X absorbent By supplying the reducing agent to the NO X selective reduction catalyst when the above is reached, the driver can regenerate the NO X absorbent while preventing unpurified NO X from being released to the atmosphere. Can prevent an unexpected torque shock from occurring.
【図１】本発明の排気浄化装置の一実施例を示す内燃機
関の全体図である。FIG. 1 is an overall view of an internal combustion engine showing an embodiment of an exhaust gas purification apparatus of the present invention.
【図２】ＮＯX 吸収剤のＮＯX の吸放出作用を説明する
図である。FIG. 2 is a view for explaining the NO X absorption / release action of a NO X absorbent.
【図３】ＮＯX 吸収剤内のＮＯX 吸収量の増大に伴うＮ
ＯX 吸収剤下流側の排気中のＮＯX 濃度の変化を説明す
る図である。[3] the NO X absorbent in of the NO X absorption of the accompanying increase in N
The change of the NO X concentration in the exhaust gas of O X absorbent downstream is a diagram for explaining.
【図４】図１の実施例の還元剤供給制御を説明するフロ
ーチャートである。FIG. 4 is a flowchart illustrating a reducing agent supply control of the embodiment of FIG. 1;
【図５】図１の実施例の還元剤供給制御の別の例を説明
するフローチャートである。FIG. 5 is a flowchart illustrating another example of the reducing agent supply control of the embodiment of FIG. 1;
【図６】本発明の排気浄化装置の別の実施例を示す図１
と同様な図である。FIG. 6 shows another embodiment of the exhaust gas purification apparatus of the present invention.
FIG.
【図７】図６の実施例の還元剤供給制御を説明するフロ
ーチャートである。FIG. 7 is a flowchart illustrating a reducing agent supply control of the embodiment of FIG. 6;
１…内燃機関 ３…排気通路 ５…ＮＯX 吸収剤 ６…ＮＯX 選択還元触媒 ７…空燃比センサ ８…ＮＯX センサ ９…吸気圧センサ １０…回転数センサ １１…還元剤供給装置 ２０…エンジン制御回路（ＥＣＵ）1 ... engine 3 ... exhaust passage 5 ... NO X absorbent 6 ... NO X selective reducing catalyst 7 ... air-fuel ratio sensor 8 ... NO X sensor 9 ... intake pressure sensor 10 ... rotational speed sensor 11 ... reducing agent supply device 20: engine Control circuit (ECU)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松浦 幸三 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 藤本 正男 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41 番地の１株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 瀧 昌弘 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41 番地の１株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 横田 幸治 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41 番地の１株式会社豊田中央研究所内 (56)参考文献 特開 平６−272545（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−195755（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−98942（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F01N 3/08 - 3/28 F02D 41/04 305 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Kozo Matsuura 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Inside Toyota Automobile Co., Ltd. (72) Inventor Masao Fujimoto 41 shares of Nagakute-cho, Yakumichi, Nagakute-cho, Aichi-gun, Aichi Prefecture 1 share. (72) Inventor Masahiro Taki 41 inventor, Aichi-gun, Nagakute-machi, Oku-cho, Yukimichi 41 No. 1 Inside Toyota Central Research Laboratory, Inc. (56) References JP-A-6-272545 (JP, A) JP-A-5-195755 (JP, A) JP-A-5-98942 (JP, A) (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) F01N 3/08-3/28 F02D 41/04 305
Claims (1)
内燃機関の排気通路に配置された、流入する排気の空燃
比がリーンのときに排気中のＮＯX を吸収し、排気酸素
濃度が低下したときに吸収したＮＯX を放出するＮＯX
吸収剤と、 前記ＮＯX 吸収剤下流側の排気通路に配置された、リー
ン排気空燃比条件下で排気中のＮＯX を還元剤と選択的
に反応させ得るＮＯX 選択還元触媒と、 前記ＮＯX 吸収剤とＮＯX 選択還元触媒との間の排気通
路に還元剤を供給する還元剤供給装置と、 前記ＮＯX 吸収剤に吸収されたＮＯX 量を検出する検出
手段と、 前記ＮＯX 吸収剤に吸収されたＮＯX 量が所定値以上に
なったときに、前記還元剤供給装置から前記ＮＯX 選択
還元触媒に還元剤を供給する制御手段とを備えた内燃機
関の排気浄化装置。1. A disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine capable of performing combustion of the lean air-fuel ratio, the air-fuel ratio of the exhaust flowing absorbs NO X in the exhaust gas when the lean, reduced exhaust oxygen concentration NO X to release the absorbed NO X when
And absorbent, the disposed in an exhaust passage of the NO X absorbent downstream, and the NO X selective reduction catalyst the NO X in the exhaust gas in the lean exhaust air-fuel ratio conditions may selectively reacting with a reducing agent, the NO a reducing agent supply device for supplying a reducing agent into the exhaust passage between the X absorbent and the NO X selective reducing catalyst, and detecting means for detecting the amount of NO X absorbed in the the NO X absorbent, the NO X absorbent the amount of NO X absorbed in the agent when it is above a predetermined value, the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine and a control means for supplying a reducing agent from the reducing agent supply device to the the NO X selective reducing catalyst.
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Applications Claiming Priority (1)
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| JP5248259A JP2984528B2 (en) | 1993-10-04 | 1993-10-04 | Exhaust gas purification device for internal combustion engine |
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| JPH07102948A JPH07102948A (en) | 1995-04-18 |
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Family
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-
1993
- 1993-10-04 JP JP5248259A patent/JP2984528B2/en not_active Expired - Lifetime
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| JPH07102948A (en) | 1995-04-18 |
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