JP4385617B2 - Exhaust gas purification system for internal combustion engine - Google Patents

Exhaust gas purification system for internal combustion engine Download PDF

Info

Publication number
JP4385617B2
JP4385617B2 JP2003041326A JP2003041326A JP4385617B2 JP 4385617 B2 JP4385617 B2 JP 4385617B2 JP 2003041326 A JP2003041326 A JP 2003041326A JP 2003041326 A JP2003041326 A JP 2003041326A JP 4385617 B2 JP4385617 B2 JP 4385617B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
temperature
nox catalyst
poisoning
recovery
filter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP2003041326A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2004251172A (en
Inventor
大介 柴田
久 大木
正晃 山口
正明 小林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2003041326A priority Critical patent/JP4385617B2/en
Publication of JP2004251172A publication Critical patent/JP2004251172A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4385617B2 publication Critical patent/JP4385617B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の排気浄化システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
吸蔵還元型ＮＯx触媒を内燃機関の排気系に配置し、還元雰囲気のときに排気中の窒素酸化物（ＮＯx）を吸蔵（吸着、吸収でも良い。）し、酸化雰囲気となったときは吸蔵還元型ＮＯx触媒に吸蔵されていたＮＯxを還元して排気中のＮＯxを浄化する技術が知られている。また、同じメカニズムで吸蔵された硫黄成分による被毒を回復する技術が知られている。
【０００３】
一方、排気中に含まれる浮遊粒子状物質である煤に代表されるパティキュレートマター（Particulate Matter：以下特に断らない限り「ＰＭ」という。）が大気中に放出されないように、ディーゼルエンジンの排気系にＰＭの捕獲を行うパティキュレートフィルタ（以下、単に「フィルタ」とする）を設ける技術が知られている。
【０００４】
しかし、フィルタに捕獲されたＰＭが該フィルタに堆積しフィルタの目詰まりを発生させることがある。この目詰まりが発生すると、フィルタ上流の排気の圧力が上昇し内燃機関の出力低下やフィルタの毀損を誘発する虞がある。このようなときには、フィルタ上に堆積したＰＭを酸化せしめることにより該ＰＭを除去することができる。このようにフィルタに堆積したＰＭを除去することをフィルタの再生という。
【０００５】
このＳ被毒の回復を行う技術、若しくはフィルタの再生を行う技術として例えば、硫黄成分の吸蔵量を推定し、この量が所定量に達したときに、ＮＯx触媒にて燃料を酸化させて該触媒の温度を上昇させ、Ｓ被毒を回復する技術（例えば、特許文献１参照）、バッテリが外された後に再接続された場合には、所定期間経過後にＳ被毒回復を行う技術（例えば、特許文献２参照）、フィルタの再生中に機関が停止された場合には、再生開始時から機関停止までの時間に応じて次回フィルタ再生の判定値を設ける技術（例えば、特許文献３参照）が知られている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平８−６１０５２号公報（第６−１４頁、図６）
【特許文献２】
特開平１１−２２９８４８号公報（第３−６頁、図５）
【特許文献３】
特開平５−２２２９１７号公報（第３−６頁、図６）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ＮＯx触媒を高温にしてＳ被毒回復を行うと、ＮＯx触媒に堆積しているＰＭが酸化され、このときに発生する熱でＮＯx触媒が過熱する虞がある。これを抑制するために、Ｓ被毒回復を行う温度よりも低い温度で一旦ＰＭを酸化させ、その後にＳ被毒回復を行うことがある。
【０００８】
この途中で内燃機関が停止され、若しくは内燃機関の運転状態がＳ被毒回復に適さないものとなると、Ｓ被毒回復処理をやり直すことになり、還元剤の消費量が多くなる。
【０００９】
本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、内燃機関の排気浄化システムにおいて、Ｓ被毒回復の途中で処理が中断された場合に、その後のＳ被毒回復処理において還元剤の消費量を抑制しつつ速やかにＳ被毒を回復させる技術を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するために本発明の内燃機関の排気浄化システムは、以下の手段を採用した。即ち、
酸化雰囲気のときにＮＯxを吸蔵し還元雰囲気で吸蔵していたＮＯxを還元するＮＯx触媒と、
前記ＮＯx触媒へ還元剤を供給する還元剤供給手段と、
前記ＮＯx触媒の温度を上昇させる昇温手段と、
前記昇温手段によりＮＯx触媒の温度を上昇させつつ前記還元剤供給手段から還元剤を供給して前記ＮＯx触媒のＳ被毒を回復させるＳ被毒回復手段と、
を備えた内燃機関の排気浄化システムであって、
前記Ｓ被毒回復手段は、前記ＮＯx触媒の温度と、前記ＮＯx触媒に導入される排気中の還元剤濃度若しくは酸素濃度と、の関係から決定づけられる複数の条件を個別に成立させてＳ被毒を回復させ、Ｓ被毒の回復途中で処理が中断された後にＳ被毒の回復を再度行う場合には、Ｓ被毒回復開始時の目標となるＮＯx触媒の温度及び前記ＮＯx触媒に導入される還元剤濃度若しくは酸素濃度を、処理が中断された前回のＳ被毒回復の処理の履歴から決定することを特徴とする。
【００１１】
本発明の最大の特徴は、Ｓ被毒回復中、若しくは、それ以前の吸蔵還元型ＮＯx触媒の昇温中において、Ｓ被毒回復処理が中断された後に、Ｓ被毒回復を再開する場合には、前回中断されるまでのＳ被毒回復処理状態により、今回の処理条件を決定することにある。
【００１２】
このように構成された内燃機関の排気浄化システムでは、吸蔵還元型ＮＯx触媒に燃料中の硫黄分が燃焼して生成される硫黄酸化物（ＳＯx）がＮＯxと同じメカニズムで吸蔵（吸収、吸着、付着でも良い。）される。このように、吸蔵された硫黄成分は、ＮＯxに比して安定していて吸蔵還元型ＮＯx触媒内に残留してしまう。
【００１３】
そして、吸蔵還元型ＮＯx触媒に吸蔵されている硫黄成分の量が増加すると、それに応じてＮＯxの吸蔵に関与することができる触媒の量が減少するため、吸蔵還元型ＮＯx触媒のＮＯx吸蔵能力が低下する。これをＳ被毒といい、ＮＯx浄化率が低下するため、適宜の時期にＳ被毒から回復させるＳ被毒回復処理を施す必要がある。このＳ被毒回復処理は、ＮＯx触媒を高温（例えば６００乃至６９０℃程度）にしつつ還元雰囲気の排気をＮＯx触媒に流通させて行われている。
【００１４】
ここで、ＮＯx触媒に粒子状物質が堆積していると、Ｓ被毒回復処理中に粒子状物質が酸化され、熱が発生する。これにより、ＮＯx触媒の熱劣化が進行する虞がある。そのため、先ず、昇温手段は前記ＮＯx触媒の温度を該ＮＯx触媒に付着した粒子状物質の除去に必要な温度とし、該粒子状物質の除去を行う。その後に、Ｓ被毒の回復に必要となる温度までＮＯx触媒を昇温させる。このように段階的な昇温を行った後にＳ被毒の回復が行われる。
【００１５】
また、ＮＯx触媒を高温状態にすれば、該ＮＯx触媒に蓄積した硫黄成分を放出させることができる。ところが、還元剤濃度を高い状態にし、また前記ＮＯx触媒の温度を十分に高くしなければ、前記ＮＯx触媒と強固に結合した硫黄成分を脱離させ、該ＮＯx触媒の機能を十分に回復させることはできない。その一方、前記ＮＯx触媒を高温状態にすると、熱劣化により該ＮＯx触媒の寿命を短くしてしまう傾向がある。
【００１６】
同構成によれば、前記ＮＯx触媒に導入される還元剤濃度若しくは酸素濃度との関係から決定づけられる複数の条件が個別に成立することによって、前記ＮＯx触媒に蓄積した、例えば蓄積部位や、蓄積状態の異なる各種の硫黄成分の中で、前記ＮＯx触媒から放出されるために適した条件（ＮＯx触媒の温度や還元剤濃度若しくは酸素濃度）となったものが、前記ＮＯx触媒から主に放出されることになる。よって、前記ＮＯx触媒から放出されるのに高温条件を要する一部の硫黄成分の為に、必要以上の還元成分を消費することがなくなり、また、前記ＮＯx触媒が必要以上に長い期間高温条件下に晒され、該ＮＯx触媒の耐久性が低下することもなくなる。
【００１７】
さらに、前記ＮＯx触媒に蓄積した硫黄成分が分散して放出されるようになる。このため、多量の硫黄成分が一度に放出されることがなく、硫黄成分特有の臭気も発生しにくくなる。
【００１８】
ところで、Ｓ被毒回復処理中に、内燃機関がＮＯx触媒の昇温若しくはＳ被毒回復に適さない運転状態となり、ＮＯx触媒の昇温若しくはＳ被毒の回復が中断されることがある。しかし、その直後にＳ被毒回復に適した運転状態となった場合には、粒子状物質の除去や硫黄成分の放出がある程度なされた状態からＳ被毒回復処理が開始されることとなる。従って、中断前の処理状態を考慮して、昇温を開始若しくはＳ被毒の回復を再開させれば、昇温や硫黄成分の放出に費やされる時間を短縮させることができ、その分、還元剤の消費量を減少させることが可能となる。
【００１９】
本発明においては、前記Ｓ被毒回復手段は、異なる状態で蓄積された硫黄成分を段階的に放出すべく、各段階で少なくとも一の成分が主として放出されるように前記ＮＯx触媒を段階的に温度上昇させ、Ｓ被毒回復の途中で処理が中断された後にＳ被毒回復を再開する場合には、処理が中断されたときの前記ＮＯx触媒の温度を目標として再開することができる。
【００２０】
ここで、「異なる状態で蓄積された硫黄成分」とは、「ＮＯx触媒の異なる部位に蓄積された硫黄成分」や、「当該触媒との結合状態を含め、物理的・化学的に異なる蓄積状態で蓄積されている硫黄成分」等の意味を含む。
【００２１】
このように構成された内燃機関の排気浄化システムでは、異なる状態で蓄積された硫黄成分によるＳ被毒の回復が段階的に行われる。これは、異なる状態で蓄積された硫黄成分は、放出可能な温度、還元剤濃度若しくは酸素濃度が夫々異なり、段階的に回復処理を行うことにより、臭気の発生を抑制することができるからである。そして、Ｓ被毒の回復処理が途中で中断された後に再開される場合には、Ｓ被毒回復手段は、中断前のＳ被毒の回復処理の条件を次回Ｓ被毒回復時に適用する。
【００２２】
このようにして、Ｓ被毒の回復処理が途中で中断された後では、途中からＳ被毒回復処理を開始することが可能となる。
【００２３】
本発明においては、前記ＮＯx触媒は、パティキュレートフィルタに担持され、前記Ｓ被毒回復手段は、異なる状態で堆積した粒子状物質を段階的に酸化すべく、各段階で少なくとも一の成分が主として酸化されるように前記ＮＯx触媒を段階的に温度上昇させ、Ｓ被毒回復の途中で処理が中断された後にＳ被毒回復を再開する場合には、処理が中断されたときの前記ＮＯx触媒の温度を目標として再開することができる。
【００２４】
ここで、「異なる状態で堆積した粒子状物質」とは、「ＮＯx触媒の異なる部位に堆積した粒子状物質」や、「ＳＯＦや煤等の異なる種類が堆積した粒子状物質」等の意味を含む。
【００２５】
このように構成された内燃機関の排気浄化システムでは、異なる状態で堆積した粒子状物質を除去する処理が個別に行われる。即ち、ＮＯx触媒に堆積する粒子状物質には、煤（ＳＯＯＴ）等の不溶成分と、未燃炭化水素（ＨＣ）等の可溶な有機的留分（Soluble Organic Function：以下、ＳＯＦとする）と、が含まれている。これらの成分は夫々酸化除去が可能な温度が異なっている。そして、Ｓ被毒回復時にＮＯx触媒を高温状態にすると、これら粒子状物質が酸化され熱が発生する。この熱により、ＮＯx触媒の温度は更に上昇し、熱劣化が進行してしまう。
【００２６】
その点、本発明では、硫黄成分を放出させるための高温状態とする前に、その温度よりも低い粒子状物質の酸化除去可能な温度で粒子状物質を酸化除去させる。そして、粒子状物質の酸化除去が完了してから硫黄成分を放出可能な温度とすることにより、ＮＯx触媒の過熱を抑制し、熱劣化の進行を抑制することが可能となる。
【００２７】
そして、Ｓ被毒の回復処理が途中で中断された後に再開される場合には、Ｓ被毒回復手段は、中断前の粒子状物質の処理から次回Ｓ被毒回復を開始する。
【００２８】
このようにして、Ｓ被毒の回復処理が途中で中断された後では、途中からＳ被毒回復処理を開始することが可能となる。
【００２９】
本発明においては、前記Ｓ被毒回復手段は、Ｓ被毒の回復処理が中断された期間が所定期間以上となった場合には、Ｓ被毒の回復処理を再開するときに前記ＮＯx触媒の目標となる温度を低下させることができる。
【００３０】
段階的な昇温を行っている途中で、アイドル状態となると、その後の昇温が困難となる一方で、排気中の粒子状物質がＮＯx触媒に堆積することがある。また、硫黄成分が再度吸蔵されてしまうこともある。このような状態で、昇温を再開すると、ＮＯx触媒に堆積した粒子状物質が酸化されＮＯx触媒が過熱する虞があり、また、硫黄成分による臭気が発生する虞がある。そこで、目標となる温度まで昇温させることができない状態が所定期間続いた場合には、昇温再開時の目標温度を低下させることにより、ＮＯx触媒の過熱及び臭気の発生を抑制することが可能となる。
【００３１】
尚、「所定期間」とは、前記したような粒子状物質の堆積や、硫黄成分の吸蔵が起こり得る期間である。
【００３２】
また、前記所定期間は、複数存在し、中断期間が長いほど目標温度が低くなるように設定しても良い。
【００３３】
本発明においては、Ｓ被毒の回復処理が中断された期間の内燃機関の運転状態に基づいて前記ＮＯx触媒の目標となる温度を設定することができる。
【００３４】
段階的な昇温を行っている途中で、Ｓ被毒回復に適さない運転状態となった場合には昇温が中断される。その間にＮＯx触媒に粒子状物質が堆積することがあり、この堆積量は機関運転状態によって異なる。また、その間に硫黄成分が吸蔵されることがあり、この吸蔵量は機関運転状態によって異なる。また、運転状態が異なるとＮＯx触媒の温度低下の度合いも異なる。そこで、Ｓ被毒回復若しくはＮＯx触媒の昇温が途中で中断された後に、再開する場合には、そのときの運転状態に基づいて昇温再開時の目標温度を決定する。これにより、ＮＯx触媒の過熱及び臭気の発生を抑制することが可能となる。
【００３５】
本発明においては、前記Ｓ被毒回復の中断は、内燃機関の停止により発生しても良い。
【００３６】
内燃機関が停止された場合には、硫黄成分の放出及びＮＯx触媒の昇温は中断される。そして、機関停止中にはＮＯx触媒に硫黄成分が吸蔵されることはなく、また、粒子状物質が堆積することもない。従って、Ｓ被毒回復の途中で内燃機関が停止され、その後に内燃機関が始動された場合には、内燃機関の停止前のＳ被毒回復状態に基づいて、Ｓ被毒回復再開時の処理条件を決定する。これにより、還元剤の消費量を低減させることが可能となり、還元剤に燃料が使用されている場合には、燃費を向上させることが可能となる。
【００３７】
【発明の実施の形態】
＜第１の実施の形態＞
以下、本発明に係る内燃機関の排気浄化システムの具体的な実施態様について図面に基づいて説明する。ここでは、本発明に係る内燃機関の排気浄化システムを車両駆動用のディーゼル機関に適用した場合を例に挙げて説明する。
【００３８】
図１は、本実施の形態に係る排気浄化システムを適用するエンジン１とその吸排気系の概略構成を示す図である。
【００３９】
図１に示すエンジン１は、４つの気筒２を有する水冷式の４サイクル・ディーゼル機関である。
【００４０】
エンジン１は、各気筒２の燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁３を備えている。各燃料噴射弁３は、燃料を所定圧まで蓄圧する蓄圧室（コモンレール）４と接続されている。
【００４１】
前記コモンレール４は、燃料供給管５を介して燃料ポンプ６と連通している。この燃料ポンプ６は、エンジン１の出力軸（クランクシャフト）の回転トルクを駆動源として作動するポンプであり、該燃料ポンプ６の入力軸に取り付けられたポンププーリ６ａがエンジン１の出力軸（クランクシャフト）に取り付けられたクランクプーリ１ａとベルト７を介して連結されている。
【００４２】
このように構成された燃料噴射系では、クランクシャフトの回転トルクが燃料ポンプ６の入力軸へ伝達されると、燃料ポンプ６は、クランクシャフトから該燃料ポンプ６の入力軸へ伝達された回転トルクに応じた圧力で燃料を吐出する。
【００４３】
前記燃料ポンプ６から吐出された燃料は、燃料供給管５を介してコモンレール４へ供給され、コモンレール４にて所定圧まで蓄圧されて各気筒２の燃料噴射弁３へ分配される。そして、燃料噴射弁３に駆動電流が印加されると、燃料噴射弁３が開弁し、その結果、燃料噴射弁３から気筒２内へ燃料が噴射される。
【００４４】
次に、エンジン１には、吸気枝管８が接続されており、吸気枝管８の各枝管は、各気筒２の燃焼室と吸気ポート（図示省略）を介して連通している。
【００４５】
前記吸気枝管８は吸気管９に接続されている。吸気管９には、該吸気管９内を流通する吸気の質量に対応した電気信号を出力するエアフローメータ１１が取り付けられている。
【００４６】
前記吸気管９における吸気枝管８の直上流に位置する部位には、該吸気管９内を流通する吸気の流量を調節する吸気絞り弁１３が設けられている。この吸気絞り弁１３には、ステップモータ等で構成されて該吸気絞り弁１３を開閉駆動する吸気絞り用アクチュエータ１４が取り付けられている。
【００４７】
前記エアフローメータ１１と前記吸気絞り弁１３との間に位置する吸気管９には、排気のエネルギを駆動源として作動する遠心過給機（ターボチャージャ）１５のコンプレッサハウジング１５ａが設けられている。
【００４８】
このように構成された吸気系では、吸気は、吸気管９を介してコンプレッサハウジング１５ａに流入する。
【００４９】
コンプレッサハウジング１５ａに流入した吸気は、該コンプレッサハウジング１５ａに内装されたコンプレッサホイールの回転によって圧縮される。前記コンプレッサハウジング１５ａ内で圧縮された吸気は、必要に応じて吸気絞り弁１３によって流量を調節されて吸気枝管８に流入する。吸気枝管８に流入した吸気は、各枝管を介して各気筒２の燃焼室へ分配され、各気筒２の燃料噴射弁３から噴射された燃料を着火源として燃焼される。
【００５０】
一方、エンジン１には、排気枝管１８が接続され、排気枝管１８の各枝管が排気ポート１ｂを介して各気筒２の燃焼室と連通している。
【００５１】
前記排気枝管１８は、前記遠心過給機１５のタービンハウジング１５ｂと接続されている。前記タービンハウジング１５ｂは、排気管１９と接続され、この排気管１９は、下流にて大気へと通じている。
【００５２】
前記排気管１９の途中には、排気中に含まれる浮遊粒子状物質である煤に代表されるパティキュレートマター（Particulate Matter：以下、「ＰＭ」という。）を捕獲するためのパティキュレートフィルタ（以下、単にフィルタという。）２０が設けられている。このフィルタ２０には、吸蔵還元型ＮＯx触媒（以下、単にＮＯx触媒とする。）が担持されている。
【００５３】
フィルタ２０は、例えばコージェライトのような多孔質材料から形成され、例えば、アルミナを担体とし、その担体上に、カリウム（Ｋ）、ナトリウム（Ｎａ）、リチウム（Ｌｉ）、もしくはセシウム（Ｃｓ）等のアルカリ金属と、バリウム（Ｂａ）もしくはカルシウム（Ｃａ）等のアルカリ土類と、ランタン（Ｌａ）もしくはイットリウム（Ｙ）等の希土類とから選択された少なくとも１つと、白金（Ｐｔ）等の貴金属とを担持して構成されている。尚、本実施の形態では、アルミナからなる担体上にバリウム（Ｂａ）と白金（Ｐｔ）とを担持し、更に酸素貯蔵（Ｏ2ストレージ）能のある例えばセリア（ＣｅＯ2）等の遷移金属が添加されている。
【００５４】
このフィルタ２０に担持されたＮＯx触媒は、該フィルタ２０に流入する排気の酸素濃度が高いときは排気中の窒素酸化物（ＮＯx）を吸蔵（吸収、吸着、付着でも良い。）し、一方、該フィルタ２０に流入する排気の酸素濃度が低下したときは吸蔵していたＮＯxを放出する。その際、排気中に炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）等の還元成分が存在していれば、放出されたＮＯxが還元される。また、セリア（ＣｅＯ2）等の遷移金属は、排気の特性に応じて酸素を一時的に保持し、活性化酸素として放出する能力を有する。
【００５５】
フィルタ２０より上流の排気管１９には、該排気管１９内を流通する排気の温度に対応した電気信号を出力する排気温度センサ２４が取り付けられている。また、フィルタ２０より下流の排気管１９には、該排気管１９内を流通する排気中のＮＯx濃度に対応した電気信号を出力するＮＯxセンサ２２及び空燃比に対応した電気信号を出力する空燃比センサ２３が取り付けられている。
【００５６】
このように構成された排気系では、エンジン１の各気筒２で燃焼された混合気（既燃ガス）が排気ポート１ｂを介して排気枝管１８へ排出され、次いで排気枝管１８から遠心過給機１５のタービンハウジング１５ｂへ流入する。タービンハウジング１５ｂに流入した排気は、該排気が持つエネルギを利用してタービンハウジング１５ｂ内に回転自在に支持されたタービンホイールを回転させる。その際、タービンホイールの回転トルクは、前述したコンプレッサハウジング１５ａのコンプレッサホイールへ伝達される。
【００５７】
前記タービンハウジング１５ｂから排出された排気は、排気管１９を介してフィルタ２０へ流入し、排気中のＮＯxが吸蔵され、ＰＭが捕獲される。その後、排気は排気管１９を流通して大気中へと放出される。
【００５８】
ところで、エンジン１が希薄燃焼運転されている場合は、エンジン１から排出される排気の空燃比がリーンとなり排気中の酸素濃度が高くなるため、排気中に含まれるＮＯxがＮＯx触媒に吸蔵されることになるが、エンジン１の希薄燃焼運転が長期間継続されると、ＮＯx触媒のＮＯx吸蔵能力が飽和し、排気中のＮＯxがＮＯx触媒にて吸蔵されずに大気中へ放出されてしまう。
【００５９】
ここで、「排気の空燃比がリーン」である状態とは、例えば理論空燃比の混合気を燃焼して得られる排気中の成分比（酸化成分と還元成分の比）よりも、酸化成分が多い（濃い）状態に相当する。換言すると、吸気系へ排気が還流されたり、還元成分が直接排気系に供給されたりといった外乱がない場合、機関燃焼に供される混合気の空燃比が、概ね「１４．６」（理論空燃比）よりも大きい（リーン寄りである）ときの排気の状態を意味する。一方、「排気の空燃比がリッチ」である状態とは、同じく吸気系へ排気が還流されたり、還元成分が直接排気系に供給されたりといった外乱がない場合、機関燃焼に供される混合気の空燃比が、概ね「１４．６」（理論空燃比）よりも小さい（リッチ寄りである）ときの排気の状態を意味する。
【００６０】
特に、エンジン１のようなディーゼル機関では、大部分の運転領域においてリーン空燃比の混合気が燃焼され、それに応じて大部分の運転領域において排気の空燃比がリーン空燃比となるため、ＮＯx触媒のＮＯx吸蔵能力が飽和し易い。
【００６１】
従って、エンジン１が希薄燃焼運転されている場合は、ＮＯx触媒のＮＯx吸蔵能力が飽和する前にＮＯx触媒に流入する排気中の酸素濃度を低下させるとともに還元剤の濃度を高め、ＮＯx触媒に吸蔵されたＮＯxを還元させる必要がある。
【００６２】
このように酸素濃度を低下させる方法としては、排気中への燃料添加や、再循環するＥＧＲガス量を増大させて煤の発生量が増加して最大となった後に、更にＥＧＲガス量を増大させる低温燃焼（特許第３１１６８７６号）、機関出力のための燃料を噴射させる主噴射の後の膨張行程若しくは排気行程中に再度燃料を噴射させる副噴射等の方法が考えられる。例えば、排気中の燃料添加では、フィルタ２０より上流の排気管１９を流通する排気中に還元剤たる燃料（軽油）を添加する還元剤供給機構を備え、この還元剤供給機構から排気中へ燃料を添加することにより、フィルタ２０に流入する排気の酸素濃度を低下させるとともに還元剤の濃度を高めることができる。
【００６３】
還元剤供給機構は、図１に示されるように、その噴孔が排気枝管１８内に臨むように取り付けられ、後述するＥＣＵ３５からの信号により開弁して燃料を噴射する還元剤噴射弁２８と、前述した燃料ポンプ６から吐出された燃料を前記還元剤噴射弁２８へ導く還元剤供給路２９と、を備えている。
【００６４】
このような還元剤供給機構では、燃料ポンプ６から吐出された高圧の燃料が還元剤供給路２９を介して還元剤噴射弁２８へ印加される。そして、ＥＣＵ３５からの信号により該還元剤噴射弁２８が開弁して排気枝管１８内へ還元剤としての燃料が噴射される。
【００６５】
還元剤噴射弁２８から排気枝管１８内へ噴射された還元剤は、排気枝管１８の上流から流れてきた排気の酸素濃度を低下させると共に、フィルタ２０に到達し、フィルタ２０に吸蔵されていたＮＯxを還元することになる。
【００６６】
その後、ＥＣＵ３５からの信号により還元剤噴射弁２８が閉弁し、排気枝管１８内への還元剤の添加が停止される。
【００６７】
また、エンジン１には、クランクシャフトの回転位置に対応した電気信号を出力するクランクポジションセンサ３３が設けられている。
【００６８】
以上述べたように構成されたエンジン１には、該エンジン１を制御するための電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）３５が併設されている。このＥＣＵ３５は、エンジン１の運転条件や運転者の要求に応じてエンジン１の運転状態を制御するユニットである。
【００６９】
ＥＣＵ３５には、各種センサが電気配線を介して接続され、上記した各種センサの出力信号の他、運転者がアクセルを踏み込んだ量に応じた電気信号を出力するアクセル開度センサ３６の出力信号が入力されるようになっている。
【００７０】
一方、ＥＣＵ３５には、燃料噴射弁３、吸気絞り用アクチュエータ１４、還元剤噴射弁２８等が電気配線を介して接続され、上記した各部をＥＣＵ３５により制御することが可能になっている。
【００７１】
例えば、ＮＯx浄化制御では、ＥＣＵ３５は、フィルタ２０に流入する排気中の酸素濃度を比較的に短い周期でスパイク的（短時間）に低くする、所謂リッチスパイク制御を実行する。
【００７２】
リッチスパイク制御では、ＥＣＵ３５は、所定の周期毎にリッチスパイク制御実行条件が成立しているか否かを判別する。このリッチスパイク制御実行条件としては、例えば、フィルタ２０が活性状態にある、排気温度センサ２４の出力信号値（排気温度）が所定の上限値以下である、Ｓ被毒回復制御が実行されていない、等の条件を例示することができる。
【００７３】
上記したようなリッチスパイク制御実行条件が成立していると判定された場合は、ＥＣＵ３５は、還元剤噴射弁２８からスパイク的に還元剤たる燃料を噴射させるべく当該還元剤噴射弁２８を制御することにより、フィルタ２０に流入する排気の空燃比を一時的に所定の目標リッチ空燃比とする。
【００７４】
具体的には、ＥＣＵ３５は、記憶されている機関回転数、アクセル開度センサ３６の出力信号（アクセル開度）、エアフローメータ１１の出力信号値（吸入空気量）、空燃比センサ２３の出力信号、燃料噴射量等を読み出す。
【００７５】
ＥＣＵ３５は、前記した機関回転数とアクセル開度と吸入空気量と燃料噴射量とをパラメータとして還元剤添加量制御マップへアクセスし、排気の空燃比を予め設定された目標空燃比とする上で必要となる還元剤の添加量（目標添加量）を算出する。
【００７６】
続いて、ＥＣＵ３５は、前記目標添加量をパラメータとして還元剤噴射弁制御マップへアクセスし、還元剤噴射弁２８から目標添加量の還元剤を噴射させる上で必要となる還元剤噴射弁２８の開弁時間（目標開弁時間）を算出する。
【００７７】
還元剤噴射弁２８の目標開弁時間が算出されると、ＥＣＵ３５は、還元剤噴射弁２８を開弁させる。
【００７８】
ＥＣＵ３５は、還元剤噴射弁２８を開弁させた時点から前記目標開弁時間が経過すると、還元剤噴射弁２８を閉弁させる。
【００７９】
このように還元剤噴射弁２８が目標開弁時間だけ開弁されると、目標添加量の燃料が還元剤噴射弁２８から排気枝管１８内へ噴射されることになる。そして、還元剤噴射弁２８から噴射された還元剤は、排気枝管１８の上流から流れてきた排気と混ざり合って目標空燃比の混合気を形成してフィルタ２０に流入する。
【００８０】
この結果、フィルタ２０に流入する排気の空燃比は、比較的に短い周期で酸素濃度が変化することになり、以て、フィルタ２０がＮＯxの吸蔵と還元とを交互に短周期的に繰り返すことになる。
【００８１】
このように、フィルタ２０に流入する排気の空燃比をスパイク的に目標リッチ空燃比とし、吸蔵還元型ＮＯx触媒に吸蔵されたＮＯxを還元することが可能となる。
【００８２】
次に、Ｓ被毒回復制御では、ＥＣＵ３５は、ＮＯx触媒の硫黄成分による被毒から回復させるべくＳ被毒回復処理を行う。
【００８３】
ここで、エンジン１の燃料には硫黄（Ｓ）が含まれている場合があり、そのような燃料がエンジン１で燃焼されると、二酸化硫黄（ＳＯ2）や三酸化硫黄（ＳＯ3）などの硫黄酸化物（ＳＯx）が生成される。
【００８４】
ＳＯxは、排気とともにフィルタ２０に流入し、ＮＯxと同様のメカニズムによってＮＯx触媒に吸蔵される。
【００８５】
具体的には、フィルタ２０に流入する排気の酸素濃度が高いときには、流入排気ガス中の二酸化硫黄（ＳＯ2）や三酸化硫黄（ＳＯ3）等の硫黄成分が白金（Ｐｔ）の表面上で酸化され、硫酸イオン（ＳＯ4 2-）の形でフィルタ２０に吸蔵される。更に、フィルタ２０に吸蔵された硫酸イオン（ＳＯ4 2-）は、酸化バリウム（ＢａＯ）と結合して硫酸塩（ＢａＳＯ4）を形成する。
【００８６】
ところで、硫酸塩（ＢａＳＯ4）は、硝酸バリウム（Ｂａ（ＮＯ3）2）に比して安定していて分解し難く、フィルタ２０に流入する排気の酸素濃度が低くなっても分解されずにフィルタ２０内に残留してしまう。
【００８７】
フィルタ２０における硫酸塩（ＢａＳＯ4）の量が増加すると、それに応じてＮＯxの吸蔵に関与することができる酸化バリウム（ＢａＯ）の量が減少するため、フィルタ２０のＮＯx吸蔵能力が低下する、いわゆるＳ被毒が発生する。
【００８８】
ＮＯx触媒のＳ被毒を回復する方法としては、フィルタ２０の雰囲気温度をおよそ６００乃至６９０℃の高温域まで昇温させるとともに、フィルタ２０に流入する排気の酸素濃度を低くすることにより、フィルタ２０に吸蔵されている硫酸バリウム（ＢａＳＯ4）をＳＯ3 -やＳＯ4 -に熱分解し、次いでＳＯ3 -やＳＯ4 -を排気中の炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）と反応させて気体状のＳＯ2 -に還元する方法を例示することができる。
【００８９】
ＥＣＵ３５は、例えば、還元剤噴射弁２８から排気中へ燃料を添加させることにより、それらの未燃燃料成分をフィルタ２０において酸化させ、酸化の際に発生する熱によってフィルタ２０の床温を高めるようにする。同時に、各気筒の膨張行程若しくは排気行程時に燃料噴射弁３から副次的に燃料を噴射させても良い。このように膨張行程若しくは排気行程で燃料を噴射させるのは、主噴射による燃料噴射量を増量すると機関出力が上昇して運転状態が悪化する虞があるためである。この副噴射により噴射された燃料は、気筒２内で燃焼し、気筒２内のガス温度を上昇させる。温度が上昇したガスは排気となってフィルタ２０に到達し、該フィルタ２０の雰囲気温度を上昇させることができる。また、副噴射を行う時期によっては、副噴射された燃料が燃焼しないこともある。しかし、副噴射によって気筒２内に供給される燃料は、主噴射による燃焼ガス中で軽質なＨＣに改質され、排気系に排出される。すなわち、還元剤として機能する軽質なＨＣが、副噴射を通じて排気系に添加され、排気中の還元成分濃度を高めることとなる。排気系に添加された還元成分は、ＮＯx触媒において、該ＮＯx触媒から放出されるＮＯxや、排気中に含まれるその他の酸化成分と反応する。このとき発生する反応熱により、フィルタ２０の床温が上昇される。
【００９０】
上記したような燃料添加によりフィルタ２０の床温が６００℃乃至６９０℃程度の高温域まで上昇する。その後も、引き続きフィルタ２０に流入する排気の酸素濃度を低下させるべくＥＣＵ３５は還元剤噴射弁２８から燃料を噴射させる。
【００９１】
このようにＳ被毒回復処理が実行されると、フィルタ２０の床温が高い状況下で、フィルタ２０に流入する排気の酸素濃度が低くなるため、フィルタ２０に吸蔵されている硫酸バリウム（ＢａＳＯ4）がＳＯ3 -やＳＯ4 -に熱分解され、それらＳＯ3 -やＳＯ4 -が排気中の炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）と反応して還元され、以てフィルタ２０のＳ被毒が回復されることになる。
【００９２】
尚、本実施の形態では、Ｓ被毒回復処理には前記リッチスパイクを行い排気の酸素濃度を低下させている。
【００９３】
ここで、フィルタ２０に捕獲されるＰＭには、煤（ＳＯＯＴ）等の不溶成分と未燃炭化水素（ＨＣ）等の可溶な有機的留分（Soluble Organic Function：以下、ＳＯＦとする）とが含まれている。これらの成分は夫々酸化させるために必要となる温度が異なる。そして、ＳＯＦはＳＯＯＴよりも低い温度で酸化除去することが可能である。また、これらＰＭを酸化除去可能な温度は、Ｓ被毒を回復させるときに必要となる温度よりも低い。従って、Ｓ被毒回復を行うためにフィルタ２０をＳ被毒の回復に必要となる温度まで上昇させると、フィルタ２０に堆積したＰＭが酸化される。そのときに発生する熱によりフィルタ２０が過熱して、熱劣化を進行させることがある。
【００９４】
そこで、本実施の形態では、Ｓ被毒回復を行う前のフィルタ２０の昇温段階では、ＰＭの酸化熱によるフィルタ２０の過熱を抑制するため、段階的な昇温を行うこととしている。即ち、昇温段階では、先ず、ＳＯＦを酸化可能な温度までフィルタ２０の温度を上昇させる。ＳＯＦが酸化された後、ＳＯＯＴを酸化可能な温度まで更に上昇させる。そして、ＳＯＯＴが酸化された後に硫黄成分の放出に必要となる温度までフィルタ２０を昇温させてＳ被毒の回復を行う。このように、段階的にフィルタ２０の温度を上昇させることにより、ＰＭが酸化される際に発生する熱によるフィルタ２０の過熱を抑制することができる。
【００９５】
フィルタ２０の段階的な昇温は、還元剤噴射弁２８からの間欠的な燃料噴射により、排気中の還元剤濃度（ＨＣ濃度）を次第に高くして行われる。
【００９６】
尚、燃料添加を通じて排気の中のＨＣ濃度やフィルタ２０の温度を所望の値に収束させるためには、例えば還元剤噴射弁２８を駆動するための指令信号の波形を調整すればよい。
【００９７】
例えば図２は、還元剤噴射弁２８に送られるＥＣＵ３５の指令信号の波形と、その波形に対応する空燃比の変化とを同一時間軸上に示すタイムチャート図である。還元剤噴射弁２８は、同図２（ａ）に示す指令信号がオン（「ＯＮ」）の状態となっているときに開弁し、所定圧力の燃料を排気ポート１ｂ若しくは排気枝管１８に添加供給する。燃料添加が行われることにより、フィルタ２０に流入する排気中のＨＣ濃度が高くなる（リッチスパイクが形成される）ようになる。ここで、添加期間（図２（ａ））を長くするほどＨＣ濃度の変化量（図２（ｂ））は大きくなり、総添加期間（図２（ａ））を長くするほど（添加回数を多くするほど）リッチスパイクの形成期間（図２（ｂ））も長くなる。また、添加インターバル（図２（ａ））を短くするほど、排気中のＨＣ濃度が高くなりフィルタ温度の上昇量は大きくなる。一方、燃料添加の休止期間（図２（ａ））の長さは、ＨＣ濃度（図２（ｂ））が低くなる期間（連続的に形成されるリッチスパイクの間において酸化雰囲気が継続する期間）の長さに対応する。この休止期間の長さにより、フィルタ２０の床温を調整することができる。即ち、休止期間を長くするほど、フィルタ２０の温度は低くなる。
【００９８】
これらの条件は、エンジン回転数（クランクポジションセンサ３３の出力信号）及び負荷（アクセル開度センサ３６の出力信号、若しくは、燃料噴射弁３からの燃料噴射量）との関係を予め実験等により求めてマップ化しておき、このマップへ目標温度と、エンジン回転数及び負荷とを代入して求めることができる。
【００９９】
ここで、図３は、Ｓ被毒回復中処理中のフィルタの目標床温及び実際の床温の時間推移を示したタイムチャート図である。
【０１００】
フィルタ２０の昇温の途中でエンジン１が停止された場合や、Ｓ被毒回復に適さない機関運転状態となった場合には、Ｓ被毒回復処理やそれに伴うフィルタ２０の昇温処理は中断される。そして、従来では、エンジン１が始動され、若しくはＳ被毒回復に適した機関運転状態となった場合に、フィルタ２０に堆積したＳＯＦを酸化させるための温度上昇を再度行っていた。しかし、前回のフィルタ２０の昇温により、ＳＯＦやＳＯＯＴが酸化除去されている場合には、これらを酸化させるための段階的な温度上昇を行わなくともフィルタ２０が過熱することはない。
【０１０１】
また、再度ＳＯＦを酸化させるための温度上昇から開始すると、Ｓ被毒回復が完了するまでに時間を要し、再度のエンジン停止等により硫黄成分を放出させる機会を逃す虞がある。また、還元剤を多く必要とするので、本実施の形態のように還元剤に燃料を用いている場合には、燃費の悪化を誘発させる。
【０１０２】
そこで、本実施の形態では、フィルタ２０の昇温段階を含むＳ被毒回復処理時に該Ｓ被毒回復処理が中断された場合であって、その後に、Ｓ被毒回復処理が行われる場合には、前回のフィルタ２０の昇温結果を考慮して、今回目標となる温度を設定する。尚、図３では、本実施の形態による目標床温を点線で示している。
【０１０３】
即ち、前回、Ｓ回復処理時にＳＯＦの酸化が完了する前に昇温が中断された場合には、今回、ＳＯＦを酸化可能な温度にフィルタ２０の昇温目標温度を設定する。前回、ＳＯＦの酸化が完了後、ＳＯＯＴの酸化途中で中断された場合には、今回、ＳＯＯＴを酸化可能な温度に目標温度を設定する。そして、前回、ＳＯＯＴの酸化が完了後、Ｓ被毒回復中で中断された場合には、今回、硫黄成分の放出に必要となる温度に目標温度を設定する。
【０１０４】
このように、Ｓ被毒回復時に、前回のフィルタ２０の昇温結果に基づいた目標温度を設定して、今回のフィルタ２０の昇温を行うことにより、Ｓ被毒回復処理にかかる時間を短縮することが可能となり、燃費の悪化を抑制することが可能となる。また、Ｓ被毒回復処理に要する時間の短縮が可能となるので、Ｓ被毒回復処理が速やかに完了し、Ｓ被毒回復の中断される回数を減少させることが可能となる。従って、Ｓ被毒による大気中へのＮＯxの放出を抑制することが可能となる。
【０１０５】
尚、エンジン１の運転状態がＳ被毒回復処理に適さないものとなりＳ被毒回復処理が中断され、Ｓ被毒回復処理が再開されるまでの期間が長い場合や、アイドル状態のように目標温度までフィルタ２０を昇温できない期間（Ｓ被毒回復処理が中断された期間）が長い場合には、その間、フィルタ２０にＰＭが堆積してしまう。従って、フィルタ２０の過熱を抑制するためには、再度段階的な昇温が必要となる。
【０１０６】
そこで、本実施の形態では、このような運転状態が所定期間継続した場合には、再度ＳＯＦを酸化させるために必要となる温度を目標温度としてフィルタ２０の昇温を行う。これにより、フィルタ２０の過熱を抑制することが可能となる。判定条件となる所定期間は、予め実験等により求めておく。尚、エンジン１の停止によりフィルタ２０の昇温が停止された場合には、フィルタ２０にＰＭは堆積しないため、前回昇温中断時の到達温度を目標温度に設定すれば良い。また、前記所定期間は、複数存在し、昇温処理の中断期間が長いほど目標温度が低くなるように設定しても良い。
【０１０７】
次に、フィルタ２０の床温を目標温度まで上昇させることができない場合の昇温処理のフローについて説明する。
【０１０８】
図４は、Ｓ被毒回復中処理中であって、フィルタ２０の床温を目標温度まで上昇させることができない場合のフィルタの目標床温及び実際の床温の時間推移を示したタイムチャート図である。
【０１０９】
また、図５は、フィルタ２０の床温を目標温度まで上昇させることができない場合の昇温処理のフローを指し示したフローチャート図である。
【０１１０】
ステップＳ１０１では、Ｓ被毒回復条件が成立しているか否か判定する。条件としては、エンジン１がＳ被毒回復に適した運転状態であるか、ＮＯx触媒に吸蔵された硫黄成分が所定量を超えたか等を例示することができる。ＮＯx触媒に吸蔵された硫黄成分量は、燃料消費量やＮＯxセンサ２２からの出力信号、車両走行距離等により求めることができる。ここで、燃料中の硫黄成分によりフィルタ２０が被毒するので、燃料の消費量を積算してＥＣＵ３５に記憶させ、この燃料の消費量によりＮＯx触媒に吸蔵された硫黄成分量を得ても良い。また、Ｓ被毒が進行すると吸蔵還元型ＮＯx触媒のＮＯxの吸蔵量が減少し、フィルタ２０下流に流通するＮＯxの量が増大する。従って、フィルタ２０の下流にＮＯxセンサ２２を設け、この出力信号に基づいてＮＯx触媒に吸蔵された硫黄成分量を得ても良い。更に、車両走行距離に応じてＮＯx触媒に吸蔵された硫黄成分量が増加するとして、該車両走行距離に基づいて硫黄成分量を得ても良い。
【０１１１】
ステップＳ１０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０２へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１０６へ進む。
【０１１２】
ステップＳ１０２では、フィルタ２０の目標温度と床温との差が所定温度以上であるか否か判定する。フィルタ２０の温度が目標温度よりも所定温度以上低い場合には、ＰＭが新たに堆積する虞がある。ここで、所定温度とは、フィルタ２０に新たにＰＭが堆積する虞のある温度差であり、予め実験等により求めておく。
【０１１３】
ステップＳ１０２で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０３へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１０６へ進む。
【０１１４】
ステップＳ１０３では、フィルタ２０の床温が目標よりも所定温度以上低い状態が継続した時間を示す昇温未達時間をカウントアップする。
【０１１５】
ステップＳ１０４では、昇温未達時間が所定時間よりも長いか否か判定される。この所定時間は、昇温未達時間が継続した場合にＰＭが堆積する虞のある時間として、予め実験等により求めておく。
【０１１６】
ステップＳ１０４で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０５へ進み、一方、否定判定がなされた場合には本ルーチンを終了させる。
【０１１７】
ステップＳ１０５では、段階昇温をリセットする。即ち、一番低い温度であるＳＯＦの酸化可能温度にフィルタ２０の昇温目標温度が設定される。
【０１１８】
その後、本ルーチンを終了する。
【０１１９】
ステップＳ１０６では、ＰＭが酸化可能であるとして、昇温未達時間をリセットする。
【０１２０】
その後、本ルーチンを終了する。
【０１２１】
このようにして、フィルタ２０の昇温中に目標温度まで上昇しない状態が継続した場合には、目標温度を一番低い温度に設定し直して、再度段階昇温処理を行う。これにより、目標温度まで上昇しない状態のときにフィルタ２０に堆積したＰＭの酸化熱によるフィルタ２０の過熱を抑制することが可能となる。
【０１２２】
また、本実施の形態においては、フィルタ２０の昇温中に目標温度まで上昇しない状態が継続した場合には、この間の機関運転状態に基づいて目標床温を設定し直しても良い。即ち、目標温度までフィルタ床温が上昇しない状態での機関運転中にフィルタ２０に堆積するＰＭの量やその成分は、そのときの機関運転状態により異なる。そこで、ＳＯＦ及びＳＯＯＴの発生する運転状態を、例えば、機関回転数と負荷との関係から予め実験等により求め、これをマップ化しておく。そして、フィルタ２０の床温が目標温度まで上昇しない状態が継続した期間中、ＳＯＦ及びＳＯＯＴの発生量を積算し、該フィルタ２０に堆積したＳＯＦ及びＳＯＯＴの量を求める。そして、ＳＯＦ若しくはＳＯＯＴが所定量以上堆積した場合には、それらを酸化可能な温度となるようにフィルタの目標床温を再設定する。
【０１２３】
このようにして、目標温度に達しないときに堆積したＰＭの酸化によるフィルタ２０の熱劣化の進行を抑制することが可能となる。
【０１２４】
尚、本実施の形態においては、Ｓ被毒回復に伴うＰＭの酸化除去について説明したが、単に、フィルタに堆積したＰＭの除去を行う場合であっても適用することができる。
【０１２５】
以上説明したように、本実施の形態によれば、Ｓ被毒回復処理の中断前のフィルタ２０の温度に基づいて、同処理再開時の昇温目標温度を設定することができる。これにより、Ｓ被毒回復時の燃費の悪化を抑制することが可能となる。また、Ｓ被毒を速やかに回復させ、大気中へのＮＯxの放出を抑制することが可能となる。
＜第２の実施の形態＞
本実施の形態では、第１の実施の形態と比較して、吸蔵還元型ＮＯx触媒からの硫黄成分の放出を段階的に行う点で相違する。尚、本実施の形態においては、適用対象となるエンジンやその他ハードウェアの基本構成については、第１の実施の形態と共通なので説明を割愛する。
【０１２６】
ここで、Ｓ被毒回復制御を行うと、短期間に比較的高い濃度の硫黄成分が大気中へ放出されることがある。その中には、臭気を発する硫化水素（Ｈ2Ｓ）等が含まれている。この臭気を抑制するために、還元剤濃度を低くして、少しずつ硫黄成分を放出させることも考えられる。しかし、フィルタ２０が長期間高温状態となるので熱劣化が進行する虞がある。
【０１２７】
一方、ＮＯx触媒には、幾つかの異なる状態で硫黄成分が吸蔵・吸着・付着されている。即ち、ＮＯx触媒との結合状態が、物理的・化学的に異なる状態で蓄積されている。更に、硫黄成分はＮＯx触媒の異なる部位に蓄積されている。そして、これらの硫黄成分が放出される温度及び還元剤濃度若しくは酸素濃度は、その結合状態や蓄積部位によって異なる。
【０１２８】
ここで、ＮＯx触媒に蓄積された硫黄成分は、還元剤濃度が高くなるほど、また、温度が高くなるほど放出されやすくなる。しかし、還元剤濃度が低い場合（更には、酸化雰囲気である場合）、また、ＮＯx触媒の温度が低い場合であっても、ＮＯx触媒の特定部位に蓄積されている硫黄成分、或いは特定の形態でＮＯx触媒に結合されている硫黄成分は、放出させることが可能である。
【０１２９】
そこで、本実施の形態では、結合状態の異なる硫黄成分を段階的な昇温及び段階的な還元剤濃度の上昇により順次放出させてＳ被毒回復を行う。このようにすることで、臭気の発生を抑制し、ＮＯx触媒の熱劣化の進行を抑制することが可能となる。
【０１３０】
尚、本実施の形態では、ＮＯx触媒に蓄積する硫黄成分を、蓄積部位や蓄積状態の異なる３種の硫黄成分として分別し、各種の硫黄成分を放出させる処理を段階的に行う。
【０１３１】
図６は、Ｓ被毒回復制御を行った場合に観測されるＮＯxの浄化効率（図６（ａ））及び硫黄成分の放出量（図６（ｂ））の推移を同一時間軸上に示すタイムチャートであって、同一の運転条件で同一期間エンジン１を運転した後、３つの異なる条件を設定してＳ被毒回復制御を行った結果である。なお、同各図中において、符号Ａ／Ｆminは各回のリッチスパイクによって達する空燃比Ａ／Ｆの最低値に相当し、符号ＴＣＡＴmaxはＳ被毒回復制御によって達するフィルタ床温ＴＣＡＴの最高値に相当する。
【０１３２】
先ず図６（ａ）に示すように、空燃比の最低値Ａ／Ｆminが最も低く（リッチ雰囲気に相当し）、フィルタ床温の最高値ＴＣＡＴmaxが最も高い条件Ａでは、Ｓ被毒回復制御の実行に伴って速やかにＮＯx浄化効率が回復する。これに対し、条件Ａに比べると空燃比の最低値Ａ／Ｆminが高く（理論空燃比近傍の雰囲気に相当し）、フィルタ床温の最高値ＴＣＡＴmaxが低い条件Ｂでは、ＮＯx浄化効率の回復量（度合い）が小さい。
【０１３３】
さらに、条件Ｂよりも空燃比の最低値Ａ／Ｆminが高く（弱リーン雰囲気に相当し）、フィルタ床温の最高値ＴＣＡＴmaxが低い条件Ｃでは、制御の実行に伴うＮＯx浄化効率の回復はほとんどみられない。
【０１３４】
一方、図６（ｂ）に示すように、硫黄成分の放出量は、条件Ａ、条件Ｂ，条件Ｃの順で、各々に対応する放出量は減少するものの、ＮＯx浄化率の回復がほとんどみられない条件ＣでＳ被毒回復制御を行った場合にも、当該制御の実行に伴い所定量の硫黄成分が放出されている。なお、条件Ａで被毒回復制御を行った結果放出された硫黄成分の全量は、当該制御を開始する際、ＮＯx触媒に蓄積していた硫黄成分の全量に略等しい。
【０１３５】
この実験結果から考察されるように、ＮＯx触媒に蓄積した硫黄成分を放出させる上で最適な条件Ａの下、Ｓ被毒回復制御を行ってほとんどの硫黄成分を放出させることができるものの、これとは異なる特定条件（条件Ｂ、条件Ｃ）の下でＳ被毒回復制御を行った場合であっても、ＮＯx触媒に蓄積した硫黄成分のうち、少なくとも一部を放出させることはできる。また、ＮＯx浄化率の回復といった面からは何ら効果を認識することができない条件Ｃの下でＳ被毒回復制御を行う場合であっても、当該制御の実行に伴い所定量の硫黄成分が放出される。
【０１３６】
ところで、上記条件Ａ，Ｂ，Ｃの何れを成立させる場合にも、空燃比Ａ／Ｆを低下させ（リッチ寄りに移行させ）、フィルタ床温ＴＣＡＴを上昇させるために所定量の添加燃料が必要となり、また、フィルタ床温ＴＣＡＴを高温状態に移行させることである程度はＮＯx触媒の熱劣化が進行する。そして、添加燃料の消費量が最も多く、また、ＮＯx触媒への影響（劣化の進行度合い）が最も大きくなるのは条件Ａを成立させる場合である。逆に、消費する添加燃料の量が最も少なく、また、ＮＯx触媒の劣化が最小限に抑えられるのは、条件Ｃを成立させる場合である。
【０１３７】
そこで、本実施の形態にかかるエンジン１の排気浄化システムは、硫黄成分の放出に関わるＮＯx触媒の上記特性に適合した制御構造を構築することにより、燃料（還元剤）消費量の節減と、ＮＯx触媒の熱劣化の防止・抑制とを併せ図ることのできる効率的なＳ被毒回復制御を実施し、ＮＯx触媒の機能を最適な状態に管理する。
【０１３８】
本実施の形態において、エンジン１の排気浄化システムは、フィルタ床温ＴＣＡＴ、及び排気の空燃比Ａ／Ｆの調整を通じ、ＮＯx触媒に蓄積した硫黄成分を放出させる。その際、条件設定の異なる複数の処理を連続的に行うことにより、ＮＯx触媒の異なる部位に蓄積している硫黄成分、或いはＮＯx触媒に異なる状態で蓄積している硫黄成分を、微量ずつ徐々に放出させる。
【０１３９】
具体的には、ＮＯx触媒に所定量の硫黄成分が蓄積したものと認識した場合に、ＥＣＵ３５は、先ず、第１のＳ放出処理を通じて条件Ｃ（例えば空燃比Ａ／Ｆ＝１６程度、フィルタ床温ＴＣＡＴ＝６２０℃程度）を成立させ、硫黄成分ＳＸ１を主に放出させる。そして、当該条件Ｃを所定期間保持した後、続けて第２のＳ放出処理を行うことにより、条件Ｂ（例えば空燃比Ａ／Ｆ＝１４．６程度、フィルタ床温ＴＣＡＴ＝６６０℃程度）を成立させ、硫黄成分ＳＸ２を主に放出させる。そして、当該条件Ｂを所定期間保持した後、第３のＳ放出処理を通じて条件Ａ（例えば空燃比Ａ／Ｆ＝１３程度、フィルタ床温ＴＣＡＴ＝６９０℃程度）を成立させ、当該条件Ａを所定期間保持し、硫黄成分ＳＸ３を主に放出させる。ＥＣＵ３５は、このような一連の処理を間欠的に実行する。
【０１４０】
このような制御手順を繰り返すことにより、本実施の形態にかかる排気浄化システムは、ＮＯx触媒に蓄積した硫黄成分のうち、蓄積部位や蓄積状態の異なる硫黄成分ＳＸ１，ＳＸ２，ＳＸ３を、段階的に放出させ、ＮＯx触媒の機能を最適な状態に管理する。
【０１４１】
ここで、従来のように、所定期間毎に条件Ａを成立させる第３の放出処理のみを行っても、ＮＯx触媒に蓄積した硫黄成分ＳＸ１，ＳＸ２，ＳＸ３を併せて放出させることはできる。
【０１４２】
しかしながら、そのような方法では、第３のＳ放出処理を行うことにより、硫黄成分ＳＸ１，ＳＸ２，ＳＸ３が同時に放出されることになるため、ＮＯx触媒下流の排気中における硫黄成分の濃度が過剰に高くなってしまう懸念がある。しかも、硫黄成分ＳＸ１，ＳＸ２，ＳＸ３をＮＯx触媒から放出・除去するために要する第３のＳ放出処理の継続期間は、本実施の形態のように硫黄成分ＳＸ３のみをＮＯx触媒から放出・除去するために要する第３のＳ放出処理の継続期間よりも長くなってしまう。この結果、ＮＯx触媒の熱劣化が進行し、当該触媒の耐久性も低下してしまうことになる。
【０１４３】
この点、硫黄成分ＳＸ１，ＳＸ２，ＳＸ３を同時に放出させることなく、段階的にＮＯx触媒から放出させる本実施の形態の排気浄化システムによれば、ＮＯx触媒下流の排気中における硫黄成分の濃度が過剰に高まるといった懸念がなくなる。また、第３のＳ放出処理を完了するために必要な期間も比較的短くなるため、ＮＯx触媒の劣化の進行が抑制され、当該触媒の耐久性も実質的に向上する。
【０１４４】
ところで、このような段階的なＳ被毒回復処理を実施している途中で、エンジン１が停止された場合や、Ｓ被毒回復に適さない機関運転状態となった場合には、Ｓ被毒回復処理が中断される。そして、エンジン再始動後、若しくは、エンジン１の運転状態がＳ被毒回復処理に適した状態となった場合に、Ｓ被毒回復が再度行われる。その際、本実施の形態では、エンジン１停止前、若しくは、Ｓ被毒回復に適さない機関運転状態となる前に行われていたＳ被毒回復処理の中断時の処理段階からＳ被毒回復処理を開始する。
【０１４５】
即ち、前回のＳ被毒回復処理の中断時に、硫黄成分ＳＸ１若しくはＳＸ２が放出されている場合には、これらを放出させるための段階的な処理を行わなくとも臭気が発生することがない。
【０１４６】
また、硫黄成分ＳＸ１若しくはＳＸ２の放出が完了しているにも関わらず、再度硫黄成分ＳＸ１を放出させるための処理を行うと、Ｓ被毒回復が完了するまでに時間を要する。従って、還元剤を多く必要とするので、本実施の形態のように還元剤に燃料を用いている場合には、燃費の悪化を誘発させる。また、硫黄成分ＳＸ３を放出させる機会を逃す虞もある。
【０１４７】
そこで、本実施の形態では、Ｓ被毒回復時にＳ被毒回復処理が中断された場合であって、その後に、Ｓ被毒回復処理を行う場合には、前回の処理段階を考慮して、今回行う処理段階を設定する。
【０１４８】
即ち、前回、第１のＳ放出処理が完了する前にＳ被毒回復処理が中断された場合には、今回、第１のＳ放出処理から開始する。また、前回、第１のＳ放出処理が完了後、第２のＳ放出処理の途中でＳ被毒回復処理が中断された場合には、今回、第２のＳ放出処理から開始する。そして、前回、第２のＳ放出処理が完了後、第３のＳ放出処理の途中で中断された場合には、今回、第３のＳ放出処理から開始する。
【０１４９】
このように、Ｓ被毒回復時に、前回の処理段階に基づいた処理を行うことにより、臭気の発生を抑制することができる。また、Ｓ被毒回復の時間を短縮することが可能となり、燃費の悪化を抑制することが可能となる。更に、Ｓ被毒回復に要する時間の短縮が可能となるので、Ｓ被毒回復途中のエンジン停止や運転状態の変化によるＳ被毒回復処理の中断回数を減少させることが可能となり、Ｓ被毒による大気中へのＮＯxの放出を抑制することが可能となる。
【０１５０】
尚、本実施の形態においては、エンジン１の運転状態によりＳ被毒回復処理が中断され、次回行われるまでのエンジン運転期間が長い場合や、アイドル状態のような目標温度まで温度が上昇できない期間が長く続いた場合には、再度第１のＳ放出処理からのＳ被毒回復を行う。即ち、その間ＮＯx触媒に硫黄成分が新たに蓄積されるので、臭気が発生する虞がある。そこで、本実施の形態では、このような運転状態が続いた場合には、再度第１のＳ放出処理からのＳ被毒回復を行う。これにより、新たに蓄積された硫黄成分による臭気の発生を抑制することが可能となる。また、Ｓ被毒回復処理が中断された期間が長いほど目標温度が低くなるように設定しても良い。ここで、エンジン１の停止によりＳ被毒回復処理が中断された場合には、硫黄成分が蓄積されないため、前回処理段階からＳ被毒回復処理を行えば良い。
【０１５１】
また、本実施の形態においては、Ｓ被毒回復処理中に目標温度まで上昇しない状態が所定期間継続した場合には、この間の機関運転状態に基づいて目標床温を設定し直しても良い。即ち、目標温度までフィルタ床温が上昇しない状態での機関運転中にＮＯx触媒に蓄積される硫黄成分の量やその成分は、そのときの機関運転状態により異なる。そこで、硫黄成分ＳＸ１若しくはＳＸ２の発生する運転状態を、例えば、機関回転数と負荷との関係から予め実験等により求め、これをマップ化しておく。そして、フィルタ２０の床温が目標温度まで上昇しない状態が継続した期間中、硫黄成分ＳＸ１若しくはＳＸ２の発生量を積算し、ＮＯx触媒に蓄積された硫黄成分ＳＸ１若しくはＳＸ２の量を求める。そして、硫黄成分ＳＸ１若しくはＳＸ２が所定量以上堆積した場合には、それらを放出可能な温度となるようにフィルタの目標床温を再設定する。
【０１５２】
このようにして、目標温度に達しないときに蓄積された硫黄成分の放出による臭気の発生を抑制することが可能となる。
【０１５３】
尚、本実施の形態における段階的なＳ被毒回復処理と、第１の実施の形態で説明した段階的な昇温と、を組み合わせて行うこともできる。これにより、臭気の発生と熱劣化の進行とを抑制することが可能となる。
【０１５４】
以上説明したように、本実施の形態によれば、Ｓ被毒回復処理の中断前の処理状態に基づいて、同処理再開時の処理条件を設定することができる。これにより、Ｓ被毒回復による燃費の悪化を抑制することが可能となる。また、Ｓ被毒を速やかに回復させ、大気中へのＮＯxの放出を抑制することが可能となる。更に、臭気の発生を抑制することが可能となる。
【０１５５】
【発明の効果】
本発明に係る内燃機関の排気浄化システムでは、Ｓ被毒回復の途中で処理が中断され、さらにその後に同処理を再開する場合には、中断前のＮＯx触媒の温度に基づいて、再開時の目標温度を設定することができる。これにより、Ｓ被毒回復による燃費の悪化を抑制することが可能となる。また、Ｓ被毒を速やかに回復させ、大気中へのＮＯxの放出を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１の実施の形態に係る排気浄化システムを適用するエンジンとその吸排気系の概略構成を示す図である。
【図２】 還元剤噴射弁に送られるＥＣＵの指令信号の波形と、その波形に対応する空燃比の変化とを同一時間軸上に示すタイムチャート図である。
【図３】 Ｓ被毒回復中処理中のフィルタの目標床温及び実際の床温の時間推移を示したタイムチャート図である。
【図４】 Ｓ被毒回復中処理中であって、フィルタの床温を目標温度まで上昇させることができない場合のフィルタの目標床温及び実際の床温の時間推移を示したタイムチャート図である。
【図５】 フィルタの床温を目標温度まで上昇させることができない場合の昇温処理のフローを指し示したフローチャート図である。
【図６】 Ｓ被毒回復制御を行った場合に観測されるＮＯxの浄化効率（図６（ａ））及び硫黄成分の放出量（図６（ｂ））の推移を同一時間軸上に示すタイムチャート図である。
【符号の説明】
１ エンジン
１ａ クランクプーリ
１ｂ 排気ポート
２ 気筒
３ 燃料噴射弁
４ コモンレール
５ 燃料供給管
６ 燃料ポンプ
６ａ ポンププーリ
７ ベルト
８ 吸気枝管
９ 吸気管
１１ エアフローメータ
１３ 吸気絞り弁
１４ 吸気絞り用アクチュエータ
１５ 遠心過給機
１５ａ コンプレッサハウジング
１５ｂ タービンハウジング
１８ 排気枝管
１９ 排気管
２０ パティキュレートフィルタ
２２ ＮＯxセンサ
２３ 空燃比センサ
２４ 排気温度センサ
２８ 還元剤噴射弁
２９ 還元剤供給路
３３ クランクポジションセンサ
３５ ＥＣＵ
３６ アクセル開度センサ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an exhaust gas purification system for an internal combustion engine.
[0002]
[Prior art]
An NOx storage reduction catalyst is placed in the exhaust system of the internal combustion engine, and nitrogen oxide (NOx) in the exhaust is stored (adsorption or absorption) in a reducing atmosphere. There is known a technology for purifying NOx in exhaust gas by reducing NOx stored in a type NOx catalyst. Moreover, the technique which recovers the poisoning by the sulfur component occluded by the same mechanism is known.
[0003]
On the other hand, the exhaust system of diesel engines prevents particulate matter (particulate matter: hereinafter referred to as “PM” unless otherwise specified) from being released into the atmosphere. There is known a technique in which a particulate filter (hereinafter simply referred to as “filter”) for capturing PM is provided.
[0004]
However, PM trapped in the filter may accumulate on the filter and cause clogging of the filter. If this clogging occurs, the pressure of the exhaust gas upstream of the filter may increase, leading to a decrease in the output of the internal combustion engine and damage to the filter. In such a case, the PM deposited on the filter can be oxidized to be removed. The removal of PM deposited on the filter in this way is called filter regeneration.
[0005]
As a technique for recovering this S poisoning or a technique for regenerating a filter, for example, the amount of storage of sulfur components is estimated, and when this amount reaches a predetermined amount, the NOx catalyst oxidizes the fuel and A technique for increasing the temperature of the catalyst to recover S poisoning (see, for example, Patent Document 1), and a technique for recovering S poisoning after elapse of a predetermined period when the battery is reconnected after being removed (for example, (See Patent Document 2), when the engine is stopped during the regeneration of the filter, a technique for providing a judgment value for the next filter regeneration according to the time from the start of regeneration until the engine is stopped (for example, refer to Patent Document 3) It has been known.
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-8-61052 (page 6-14, FIG. 6)
[Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 11-229848 (page 3-6, FIG. 5)
[Patent Document 3]
Japanese Patent Laid-Open No. 5-2222917 (page 3-6, FIG. 6)
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, when S poison recovery is performed with the NOx catalyst at a high temperature, PM accumulated on the NOx catalyst is oxidized, and the NOx catalyst may be overheated by the heat generated at this time. In order to suppress this, PM may be once oxidized at a temperature lower than the temperature at which S poison recovery is performed, and then S poison recovery may be performed.
[0008]
If the internal combustion engine is stopped in the middle of this, or if the operating state of the internal combustion engine becomes unsuitable for S poison recovery, the S poison recovery process will be performed again, and the consumption of reducing agent will increase.
[0009]
The present invention has been made in view of the above-described problems. In the exhaust gas purification system for an internal combustion engine, when the process is interrupted during the recovery of the S poison, the subsequent S poison recovery process is performed. It aims at providing the technique which recovers S poisoning rapidly, suppressing the consumption of a reducing agent.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the exhaust gas purification system for an internal combustion engine of the present invention employs the following means. That is,
A NOx catalyst for storing NOx in an oxidizing atmosphere and reducing NOx stored in a reducing atmosphere;
Reducing agent supply means for supplying a reducing agent to the NOx catalyst;
A temperature raising means for raising the temperature of the NOx catalyst;
S poisoning recovery means for recovering S poisoning of the NOx catalyst by supplying a reducing agent from the reducing agent supply means while increasing the temperature of the NOx catalyst by the temperature raising means;
An exhaust gas purification system for an internal combustion engine comprising:
The S poison recovery means individually establishes a plurality of conditions determined from the relationship between the temperature of the NOx catalyst and the reducing agent concentration or oxygen concentration in the exhaust gas introduced into the NOx catalyst, thereby performing S poisoning. When the S poisoning recovery is performed again after the process is interrupted in the middle of the recovery of the S poisoning, the temperature of the NOx catalyst as the target at the start of the S poisoning recovery and the NOx catalyst is introduced. The reducing agent concentration or oxygen concentration is determined from the history of the previous S-poisoning recovery process in which the process was interrupted.
[0011]
The greatest feature of the present invention is when the S poison recovery is resumed after the S poison recovery process is interrupted during the S poison recovery or during the temperature rise of the NOx storage reduction catalyst before that. Is to determine the current processing conditions according to the S poisoning recovery processing state until the previous interruption.
[0012]
In the exhaust gas purification system of the internal combustion engine configured as described above, the sulfur oxide (SOx) generated by burning the sulfur content in the fuel in the NOx storage reduction catalyst is stored (absorbed, adsorbed, absorbed) by the same mechanism as NOx. Adhesion may be used.) Thus, the stored sulfur component is more stable than NOx and remains in the NOx storage reduction catalyst.
[0013]
When the amount of the sulfur component stored in the NOx storage reduction catalyst increases, the amount of the catalyst that can participate in NOx storage decreases accordingly. Therefore, the NOx storage capacity of the NOx storage reduction catalyst is increased. descend. This is called S poisoning, and the NOx purification rate is lowered. Therefore, it is necessary to perform S poisoning recovery processing for recovering from S poisoning at an appropriate time. This S poisoning recovery process is performed by circulating exhaust gas in a reducing atmosphere through the NOx catalyst while keeping the NOx catalyst at a high temperature (eg, about 600 to 690 ° C.).
[0014]
Here, if the particulate matter is deposited on the NOx catalyst, the particulate matter is oxidized during the S poison recovery process, and heat is generated. Thereby, there is a possibility that thermal degradation of the NOx catalyst proceeds. Therefore, first, the temperature raising means sets the temperature of the NOx catalyst to a temperature necessary for removing particulate matter adhering to the NOx catalyst, and removes the particulate matter. Thereafter, the temperature of the NOx catalyst is raised to a temperature required for recovery of S poisoning. Thus, after the stepwise temperature increase, the S poisoning is recovered.
[0015]
Further, if the NOx catalyst is brought to a high temperature state, the sulfur component accumulated in the NOx catalyst can be released. However, unless the concentration of the reducing agent is set to a high level and the temperature of the NOx catalyst is not sufficiently high, the sulfur component firmly bonded to the NOx catalyst is desorbed to sufficiently restore the function of the NOx catalyst. I can't. On the other hand, when the NOx catalyst is brought into a high temperature state, the life of the NOx catalyst tends to be shortened due to thermal deterioration.
[0016]
According to the same configuration, a plurality of conditions determined from the relationship with the reducing agent concentration or the oxygen concentration introduced into the NOx catalyst are individually established, and thus accumulated in the NOx catalyst. Among the various sulfur components having different values, those that satisfy conditions (NOx catalyst temperature, reducing agent concentration or oxygen concentration) suitable for being released from the NOx catalyst are mainly released from the NOx catalyst. It will be. Therefore, because some sulfur components that require high temperature conditions to be released from the NOx catalyst do not consume more reducing components than necessary, and the NOx catalyst is used under high temperature conditions for a longer period than necessary. The durability of the NOx catalyst is not lowered.
[0017]
Further, the sulfur component accumulated in the NOx catalyst is dispersed and released. For this reason, a large amount of sulfur component is not released at a time, and the odor peculiar to the sulfur component is hardly generated.
[0018]
By the way, during the S poisoning recovery process, the internal combustion engine may be in an operating state that is not suitable for the NOx catalyst temperature rise or S poison recovery, and the NOx catalyst temperature rise or S poison recovery may be interrupted. However, immediately after that, when an operation state suitable for S poison recovery is obtained, the S poison recovery process is started from a state in which the particulate matter is removed and the sulfur component is released to some extent. Therefore, in consideration of the processing state before the interruption, if the temperature increase is started or the recovery of S poisoning is resumed, the time spent for the temperature increase or the release of the sulfur component can be shortened. It becomes possible to reduce the consumption of the agent.
[0019]
In the present invention, the S poison recovery means stepwise releases the NOx catalyst so that at least one component is mainly released at each step in order to release the sulfur component accumulated in different states stepwise. When the temperature is increased and the recovery of S poisoning is resumed after the process is interrupted during the recovery of S poisoning, the temperature of the NOx catalyst when the process is interrupted can be resumed.
[0020]
Here, “sulfur components accumulated in different states” means “sulfur components accumulated in different parts of the NOx catalyst” and “accumulated states that are physically and chemically different, including the binding state with the catalyst. Including the meaning of “sulfur component accumulated in”.
[0021]
In the exhaust gas purification system for an internal combustion engine configured as described above, recovery of S poisoning by sulfur components accumulated in different states is performed in stages. This is because sulfur components accumulated in different states have different temperatures that can be released, reducing agent concentrations, or oxygen concentrations, and by performing a recovery process step by step, the generation of odor can be suppressed. . When the S poison recovery process is resumed after being interrupted, the S poison recovery means applies the condition of the S poison recovery process before the interruption at the next S poison recovery time.
[0022]
Thus, after the S poison recovery process is interrupted, the S poison recovery process can be started midway.
[0023]
In the present invention, the NOx catalyst is supported on a particulate filter, and the S poison recovery means mainly includes at least one component at each stage so as to oxidize particulate matter deposited in different states in stages. When the temperature of the NOx catalyst is increased stepwise so as to be oxidized, and the recovery of S poisoning is resumed after the process is interrupted during the recovery of S poisoning, the NOx catalyst when the process is interrupted is resumed. The temperature can be resumed with the target as the target.
[0024]
Here, “particulate matter deposited in different states” means “particulate matter deposited at different parts of the NOx catalyst”, “particulate matter deposited with different types such as SOF and soot”, and the like. Including.
[0025]
In the exhaust gas purification system for an internal combustion engine configured as described above, processing for removing particulate matter accumulated in different states is individually performed. That is, the particulate matter deposited on the NOx catalyst includes an insoluble component such as soot (SOOT) and a soluble organic fraction such as unburned hydrocarbon (HC) (hereinafter referred to as SOF). And are included. These components have different temperatures at which they can be oxidized and removed. When the NOx catalyst is brought to a high temperature state during the S poison recovery, these particulate substances are oxidized and heat is generated. Due to this heat, the temperature of the NOx catalyst further rises and thermal degradation proceeds.
[0026]
In this regard, in the present invention, before the high temperature state for releasing the sulfur component is reached, the particulate matter is oxidized and removed at a temperature lower than that temperature at which the particulate matter can be removed by oxidation. Then, by setting the temperature at which the sulfur component can be released after the oxidation removal of the particulate matter is completed, it is possible to suppress overheating of the NOx catalyst and to suppress the progress of thermal degradation.
[0027]
When the S poison recovery process is resumed after being interrupted, the S poison recovery means starts the next S poison recovery from the processing of the particulate matter before the interruption.
[0028]
Thus, after the S poison recovery process is interrupted, the S poison recovery process can be started midway.
[0029]
In the present invention, the S-poisoning recovery means, when the S-poisoning recovery process is interrupted for a predetermined period or longer, the S-poisoning recovery means restarts the S-poisoning recovery process. The target temperature can be lowered.
[0030]
If the engine is in an idle state during the stepwise temperature increase, the subsequent temperature increase becomes difficult, while particulate matter in the exhaust gas may accumulate on the NOx catalyst. In addition, the sulfur component may be occluded again. When the temperature rise is resumed in such a state, the particulate matter deposited on the NOx catalyst may be oxidized and the NOx catalyst may be overheated, and an odor due to the sulfur component may be generated. Therefore, if the temperature cannot be raised to the target temperature for a predetermined period, the NOx catalyst overheating and the generation of odor can be suppressed by lowering the target temperature when the temperature rise is resumed. It becomes.
[0031]
The “predetermined period” is a period in which the accumulation of particulate matter as described above and the storage of sulfur components can occur.
[0032]
Further, there may be a plurality of the predetermined periods, and the target temperature may be set lower as the interruption period is longer.
[0033]
In the present invention, the target temperature of the NOx catalyst can be set based on the operating state of the internal combustion engine during the period when the recovery process of S poisoning is interrupted.
[0034]
During the stepwise temperature increase, the temperature increase is interrupted when the operation state is not suitable for S poison recovery. During this time, particulate matter may be deposited on the NOx catalyst, and the amount deposited depends on the engine operating condition. In addition, sulfur components may be occluded during this period, and the occlusion amount varies depending on the engine operating state. Moreover, the degree of temperature decrease of the NOx catalyst differs depending on the operating state. Therefore, when restarting after S poison recovery or NOx catalyst temperature increase is interrupted, the target temperature for restarting temperature increase is determined based on the operating state at that time. This makes it possible to suppress overheating of the NOx catalyst and generation of odor.
[0035]
In the present invention, the interruption of the S poison recovery may occur when the internal combustion engine is stopped.
[0036]
When the internal combustion engine is stopped, the release of the sulfur component and the temperature increase of the NOx catalyst are interrupted. During the stoppage of the engine, the sulfur component is not stored in the NOx catalyst, and particulate matter is not deposited. Therefore, when the internal combustion engine is stopped during the recovery of S poisoning and then the internal combustion engine is started, the process at the time of resuming the S poison recovery based on the S poison recovery state before the stop of the internal combustion engine. Determine the conditions. Thereby, it becomes possible to reduce the consumption of a reducing agent, and when a fuel is used as the reducing agent, it is possible to improve fuel efficiency.
[0037]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
<First Embodiment>
A specific embodiment of an exhaust gas purification system for an internal combustion engine according to the present invention will be described below with reference to the drawings. Here, a case where the exhaust gas purification system for an internal combustion engine according to the present invention is applied to a diesel engine for driving a vehicle will be described as an example.
[0038]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an engine 1 and its intake / exhaust system to which the exhaust purification system according to the present embodiment is applied.
[0039]
An engine 1 shown in FIG. 1 is a water-cooled four-cycle diesel engine having four cylinders 2.
[0040]
The engine 1 includes a fuel injection valve 3 that injects fuel directly into the combustion chamber of each cylinder 2. Each fuel injection valve 3 is connected to a pressure accumulation chamber (common rail) 4 that accumulates fuel to a predetermined pressure.
[0041]
The common rail 4 communicates with a fuel pump 6 through a fuel supply pipe 5. This fuel pump 6 is a pump that operates using the rotational torque of the output shaft (crankshaft) of the engine 1 as a drive source, and a pump pulley 6 a attached to the input shaft of the fuel pump 6 is connected to the output shaft (crankshaft) of the engine 1. ) And the belt pulley 7 are connected to each other.
[0042]
In the fuel injection system configured as described above, when the rotational torque of the crankshaft is transmitted to the input shaft of the fuel pump 6, the fuel pump 6 transmits the rotational torque transmitted from the crankshaft to the input shaft of the fuel pump 6. The fuel is discharged at a pressure according to the pressure.
[0043]
The fuel discharged from the fuel pump 6 is supplied to the common rail 4 via the fuel supply pipe 5, accumulated in the common rail 4 up to a predetermined pressure, and distributed to the fuel injection valves 3 of each cylinder 2. When a drive current is applied to the fuel injection valve 3, the fuel injection valve 3 opens, and as a result, fuel is injected from the fuel injection valve 3 into the cylinder 2.
[0044]
Next, an intake branch pipe 8 is connected to the engine 1, and each branch pipe of the intake branch pipe 8 communicates with a combustion chamber of each cylinder 2 via an intake port (not shown).
[0045]
The intake branch pipe 8 is connected to an intake pipe 9. An air flow meter 11 that outputs an electrical signal corresponding to the mass of the intake air flowing through the intake pipe 9 is attached to the intake pipe 9.
[0046]
An intake throttle valve 13 for adjusting the flow rate of the intake air flowing through the intake pipe 9 is provided at a portion of the intake pipe 9 located immediately upstream of the intake branch pipe 8. The intake throttle valve 13 is provided with an intake throttle actuator 14 that is configured by a step motor or the like and that drives the intake throttle valve 13 to open and close.
[0047]
The intake pipe 9 located between the air flow meter 11 and the intake throttle valve 13 is provided with a compressor housing 15a of a centrifugal supercharger (turbocharger) 15 that operates using exhaust energy as a drive source.
[0048]
In the intake system configured as described above, the intake air flows into the compressor housing 15 a via the intake pipe 9.
[0049]
The intake air flowing into the compressor housing 15a is compressed by the rotation of the compressor wheel built in the compressor housing 15a. The intake air compressed in the compressor housing 15a is adjusted in flow rate by the intake throttle valve 13 as necessary and flows into the intake branch pipe 8. The intake air that has flowed into the intake branch pipe 8 is distributed to the combustion chambers of the respective cylinders 2 through the respective branch pipes, and is burned using the fuel injected from the fuel injection valves 3 of the respective cylinders 2 as an ignition source.
[0050]
On the other hand, an exhaust branch pipe 18 is connected to the engine 1, and each branch pipe of the exhaust branch pipe 18 communicates with a combustion chamber of each cylinder 2 via an exhaust port 1b.
[0051]
The exhaust branch pipe 18 is connected to the turbine housing 15 b of the centrifugal supercharger 15. The turbine housing 15b is connected to an exhaust pipe 19, and the exhaust pipe 19 communicates with the atmosphere downstream.
[0052]
In the middle of the exhaust pipe 19, a particulate filter (hereinafter referred to as “PM”) typified by particulate matter (hereinafter referred to as “PM”) typified by soot, which is a suspended particulate matter contained in the exhaust, is used. , Simply referred to as a filter) 20. The filter 20 carries an NOx storage reduction catalyst (hereinafter simply referred to as NOx catalyst).
[0053]
The filter 20 is formed of a porous material such as cordierite, for example, using alumina as a carrier, and potassium (K), sodium (Na), lithium (Li), cesium (Cs), etc. on the carrier. At least one selected from alkaline metals such as barium (Ba) or calcium (Ca), and rare earths such as lanthanum (La) or yttrium (Y), and noble metals such as platinum (Pt) It is comprised. In this embodiment, barium (Ba) and platinum (Pt) are supported on a support made of alumina, and oxygen storage (O2For example, ceria (CeO) with storage capability2) And the like are added.
[0054]
The NOx catalyst supported by the filter 20 occludes (absorbs, adsorbs, or adheres) nitrogen oxide (NOx) in the exhaust when the oxygen concentration of the exhaust flowing into the filter 20 is high. When the oxygen concentration of the exhaust gas flowing into the filter 20 decreases, the stored NOx is released. At that time, if a reducing component such as hydrocarbon (HC) or carbon monoxide (CO) is present in the exhaust, the released NOx is reduced. Also, ceria (CeO2Transition metals such as) have the ability to temporarily hold oxygen and release it as activated oxygen according to the characteristics of the exhaust.
[0055]
An exhaust gas temperature sensor 24 that outputs an electrical signal corresponding to the temperature of the exhaust gas flowing through the exhaust pipe 19 is attached to the exhaust pipe 19 upstream of the filter 20. Further, an NOx sensor 22 that outputs an electrical signal corresponding to the concentration of NOx in the exhaust gas flowing through the exhaust pipe 19 and an air-fuel ratio that outputs an electrical signal corresponding to the air-fuel ratio are output to the exhaust pipe 19 downstream of the filter 20. A sensor 23 is attached.
[0056]
In the exhaust system configured as described above, the air-fuel mixture (burned gas) combusted in each cylinder 2 of the engine 1 is discharged to the exhaust branch pipe 18 through the exhaust port 1b, and then centrifuged from the exhaust branch pipe 18. It flows into the turbine housing 15b of the feeder 15. The exhaust gas flowing into the turbine housing 15b rotates the turbine wheel rotatably supported in the turbine housing 15b using the energy of the exhaust gas. At that time, the rotational torque of the turbine wheel is transmitted to the compressor wheel of the compressor housing 15a described above.
[0057]
Exhaust gas discharged from the turbine housing 15b flows into the filter 20 through the exhaust pipe 19, and NOx in the exhaust gas is occluded and PM is captured. Thereafter, the exhaust gas flows through the exhaust pipe 19 and is released into the atmosphere.
[0058]
By the way, when the engine 1 is in a lean burn operation, the air-fuel ratio of the exhaust discharged from the engine 1 becomes lean and the oxygen concentration in the exhaust becomes high, so NOx contained in the exhaust is occluded in the NOx catalyst. However, if the lean combustion operation of the engine 1 is continued for a long period of time, the NOx storage capability of the NOx catalyst is saturated, and NOx in the exhaust is released into the atmosphere without being stored in the NOx catalyst.
[0059]
Here, the state in which “the air-fuel ratio of the exhaust gas is lean” means that, for example, the oxidation component is larger than the component ratio (ratio of the oxidation component and the reduction component) in the exhaust gas obtained by burning the stoichiometric air-fuel mixture. This corresponds to a large (dark) state. In other words, if there is no disturbance such as the exhaust gas recirculating to the intake system or the reducing component being directly supplied to the exhaust system, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture used for engine combustion is approximately “14.6” (theoretical air). It means the state of the exhaust when it is greater than (fuel ratio) (close to lean). On the other hand, “the exhaust air-fuel ratio is rich” means that the air-fuel mixture is used for engine combustion when there is no disturbance such as the exhaust gas recirculating to the intake system or the reducing component is directly supplied to the exhaust system. This means the state of exhaust when the air-fuel ratio is smaller than “14.6” (theoretical air-fuel ratio) (close to the rich).
[0060]
In particular, in a diesel engine such as the engine 1, the lean air-fuel ratio mixture is combusted in the most operating region, and the exhaust air-fuel ratio becomes the lean air-fuel ratio in the most operating region accordingly. The NOx occlusion capacity is easily saturated.
[0061]
Therefore, when the engine 1 is in lean burn operation, before the NOx occlusion capacity of the NOx catalyst is saturated, the oxygen concentration in the exhaust gas flowing into the NOx catalyst is lowered and the concentration of the reducing agent is increased and occluded in the NOx catalyst. It is necessary to reduce the generated NOx.
[0062]
As a method for reducing the oxygen concentration in this way, after adding the fuel to the exhaust gas or increasing the amount of recirculated EGR gas to increase the amount of soot to the maximum, increase the amount of EGR gas further. Possible methods include low-temperature combustion (Japanese Patent No. 3116876), sub-injection in which fuel is injected again during the expansion stroke or exhaust stroke after main injection for injecting fuel for engine output. For example, in addition of fuel in the exhaust, a reductant supply mechanism for adding fuel (light oil) as a reductant to the exhaust flowing through the exhaust pipe 19 upstream of the filter 20 is provided, and fuel is supplied from the reductant supply mechanism into the exhaust. As a result, the oxygen concentration of the exhaust gas flowing into the filter 20 can be reduced and the concentration of the reducing agent can be increased.
[0063]
As shown in FIG. 1, the reducing agent supply mechanism is attached so that its injection hole faces the exhaust branch pipe 18, and is opened by a signal from an ECU 35 described later to inject fuel by reducing agent injection valve 28. And a reducing agent supply passage 29 that guides the fuel discharged from the fuel pump 6 to the reducing agent injection valve 28.
[0064]
In such a reducing agent supply mechanism, high-pressure fuel discharged from the fuel pump 6 is applied to the reducing agent injection valve 28 via the reducing agent supply path 29. Then, the reducing agent injection valve 28 is opened by a signal from the ECU 35 and fuel as a reducing agent is injected into the exhaust branch pipe 18.
[0065]
The reducing agent injected from the reducing agent injection valve 28 into the exhaust branch pipe 18 reduces the oxygen concentration of the exhaust gas flowing from the upstream side of the exhaust branch pipe 18, reaches the filter 20, and is stored in the filter 20. NOx will be reduced.
[0066]
Thereafter, the reducing agent injection valve 28 is closed by a signal from the ECU 35, and the addition of the reducing agent into the exhaust branch pipe 18 is stopped.
[0067]
The engine 1 is also provided with a crank position sensor 33 that outputs an electrical signal corresponding to the rotational position of the crankshaft.
[0068]
The engine 1 configured as described above is provided with an electronic control unit (ECU) 35 for controlling the engine 1. The ECU 35 is a unit that controls the operating state of the engine 1 according to the operating conditions of the engine 1 and the driver's request.
[0069]
Various sensors are connected to the ECU 35 via electric wiring, and in addition to the output signals of the various sensors described above, an output signal of the accelerator opening sensor 36 that outputs an electric signal according to the amount of depression of the accelerator by the driver. It is designed to be entered.
[0070]
On the other hand, the fuel injection valve 3, the intake throttle actuator 14, the reducing agent injection valve 28, and the like are connected to the ECU 35 via electrical wiring, and the above-described units can be controlled by the ECU 35.
[0071]
For example, in the NOx purification control, the ECU 35 performs so-called rich spike control in which the oxygen concentration in the exhaust gas flowing into the filter 20 is reduced in a spike manner (short time) in a relatively short cycle.
[0072]
In the rich spike control, the ECU 35 determines whether or not a rich spike control execution condition is satisfied every predetermined cycle. As the rich spike control execution condition, for example, the S poison recovery control in which the output signal value (exhaust temperature) of the exhaust temperature sensor 24 is not more than a predetermined upper limit value when the filter 20 is in an active state is not executed. And the like can be exemplified.
[0073]
When it is determined that the rich spike control execution condition as described above is satisfied, the ECU 35 controls the reducing agent injection valve 28 so as to inject fuel as a reducing agent from the reducing agent injection valve 28 in a spike manner. As a result, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the filter 20 is temporarily set to a predetermined target rich air-fuel ratio.
[0074]
Specifically, the ECU 35 stores the stored engine speed, the output signal of the accelerator opening sensor 36 (accelerator opening), the output signal value of the air flow meter 11 (intake air amount), and the output signal of the air-fuel ratio sensor 23. Then, the fuel injection amount is read out.
[0075]
The ECU 35 accesses the reducing agent addition amount control map using the engine speed, the accelerator opening, the intake air amount, and the fuel injection amount as parameters, and sets the exhaust air / fuel ratio to a preset target air / fuel ratio. The required amount of reducing agent added (target added amount) is calculated.
[0076]
Subsequently, the ECU 35 accesses the reducing agent injection valve control map using the target addition amount as a parameter, and opens the reducing agent injection valve 28 necessary for injecting the reducing agent with the target addition amount from the reducing agent injection valve 28. Calculate the valve time (target valve opening time).
[0077]
When the target valve opening time of the reducing agent injection valve 28 is calculated, the ECU 35 opens the reducing agent injection valve 28.
[0078]
The ECU 35 closes the reducing agent injection valve 28 when the target valve opening time elapses from the time when the reducing agent injection valve 28 is opened.
[0079]
Thus, when the reducing agent injection valve 28 is opened for the target valve opening time, a target addition amount of fuel is injected into the exhaust branch pipe 18 from the reducing agent injection valve 28. The reducing agent injected from the reducing agent injection valve 28 mixes with the exhaust gas flowing from the upstream side of the exhaust branch pipe 18 to form an air-fuel mixture having a target air-fuel ratio and flows into the filter 20.
[0080]
As a result, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the filter 20 changes in oxygen concentration in a relatively short cycle, and thus the filter 20 alternately repeats NOx occlusion and reduction in a short cycle. become.
[0081]
In this manner, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the filter 20 is spiked to the target rich air-fuel ratio, so that NOx stored in the NOx storage reduction catalyst can be reduced.
[0082]
Next, in the S poison recovery control, the ECU 35 performs an S poison recovery process to recover from the poisoning by the sulfur component of the NOx catalyst.
[0083]
Here, the fuel of the engine 1 may contain sulfur (S), and when such fuel is burned in the engine 1, sulfur dioxide (SO2) And sulfur trioxide (SOThree) And other sulfur oxides (SOx).
[0084]
SOx flows into the filter 20 together with the exhaust gas, and is stored in the NOx catalyst by the same mechanism as NOx.
[0085]
Specifically, when the oxygen concentration of the exhaust gas flowing into the filter 20 is high, sulfur dioxide (SO2) And sulfur trioxide (SOThree) And other sulfur components are oxidized on the surface of platinum (Pt), and sulfate ions (SOFour 2-) Is stored in the filter 20. Furthermore, sulfate ions (SOFour 2-) Combines with barium oxide (BaO) to form sulfate (BaSO).Four).
[0086]
By the way, sulfate (BaSOFour) Is barium nitrate (Ba (NOThree)2) And is difficult to decompose, and even if the oxygen concentration of the exhaust gas flowing into the filter 20 is lowered, it remains in the filter 20 without being decomposed.
[0087]
Sulfate (BaSOFour) Increases, the amount of barium oxide (BaO) that can participate in NOx occlusion decreases accordingly, so that the NOx occlusion capability of the filter 20 decreases, so-called S poisoning occurs.
[0088]
As a method of recovering S poisoning of the NOx catalyst, the filter 20 is heated by raising the atmospheric temperature of the filter 20 to a high temperature range of approximately 600 to 690 ° C. Barium sulfate (BaSOSO)Four) SOThree -Or SOFour -Pyrolyzed, and then SOThree -Or SOFour -Reacts with hydrocarbons (HC) and carbon monoxide (CO) in the exhaust to produce gaseous SO2 -An example of the method for reduction is shown.
[0089]
For example, the ECU 35 oxidizes those unburned fuel components in the filter 20 by adding fuel into the exhaust gas from the reducing agent injection valve 28, and raises the bed temperature of the filter 20 by heat generated during the oxidation. To. At the same time, fuel may be injected secondarily from the fuel injection valve 3 during the expansion stroke or exhaust stroke of each cylinder. The reason why the fuel is injected in the expansion stroke or the exhaust stroke in this manner is that if the fuel injection amount by the main injection is increased, the engine output may increase and the operating state may be deteriorated. The fuel injected by this sub-injection burns in the cylinder 2 and raises the gas temperature in the cylinder 2. The gas whose temperature has risen becomes exhaust gas and reaches the filter 20, and the ambient temperature of the filter 20 can be raised. Further, depending on the timing of performing the sub-injection, the sub-injected fuel may not burn. However, the fuel supplied into the cylinder 2 by the sub-injection is reformed into light HC in the combustion gas by the main injection and discharged to the exhaust system. That is, light HC that functions as a reducing agent is added to the exhaust system through the sub-injection, and the concentration of the reducing component in the exhaust is increased. The reducing component added to the exhaust system reacts with NOx released from the NOx catalyst and other oxidizing components contained in the exhaust in the NOx catalyst. The bed temperature of the filter 20 is raised by the reaction heat generated at this time.
[0090]
By adding the fuel as described above, the bed temperature of the filter 20 rises to a high temperature range of about 600 ° C. to 690 ° C. After that, the ECU 35 injects fuel from the reducing agent injection valve 28 so as to reduce the oxygen concentration of the exhaust gas flowing into the filter 20 continuously.
[0091]
When the sulfur poisoning recovery process is executed in this way, the oxygen concentration of the exhaust gas flowing into the filter 20 becomes low under the condition where the floor temperature of the filter 20 is high, so that the barium sulfate (BaSO) stored in the filter 20 is reduced.Four) Is SOThree -Or SOFour -They are pyrolyzed into SOThree -Or SOFour -Reacts with hydrocarbons (HC) and carbon monoxide (CO) in the exhaust gas and is reduced, so that S poisoning of the filter 20 is recovered.
[0092]
In the present embodiment, the rich spike is performed in the S poison recovery process to reduce the oxygen concentration in the exhaust.
[0093]
Here, the PM captured by the filter 20 includes an insoluble component such as soot (SOOT) and a soluble organic fraction (hereinafter referred to as SOF) such as unburned hydrocarbon (HC). It is included. These components have different temperatures required for oxidation. SOF can be removed by oxidation at a temperature lower than that of SOOT. Further, the temperature at which these PMs can be oxidized and removed is lower than the temperature required when recovering the S poison. Accordingly, when the filter 20 is raised to a temperature necessary for recovery of S poisoning in order to recover S poisoning, PM deposited on the filter 20 is oxidized. The heat generated at that time may cause the filter 20 to overheat and cause thermal degradation.
[0094]
Therefore, in the present embodiment, in the temperature rising stage of the filter 20 before performing the S poison recovery, a stepwise temperature increase is performed in order to suppress overheating of the filter 20 due to the oxidation heat of PM. That is, in the temperature raising stage, first, the temperature of the filter 20 is raised to a temperature at which SOF can be oxidized. After the SOF is oxidized, the SOOT is further raised to a temperature at which it can be oxidized. Then, after the SOOT is oxidized, the temperature of the filter 20 is raised to a temperature necessary for releasing the sulfur component to recover the S poison. As described above, by gradually increasing the temperature of the filter 20, it is possible to suppress overheating of the filter 20 due to heat generated when PM is oxidized.
[0095]
The stepwise temperature increase of the filter 20 is performed by gradually increasing the reducing agent concentration (HC concentration) in the exhaust gas by intermittent fuel injection from the reducing agent injection valve 28.
[0096]
In order to converge the HC concentration in the exhaust gas and the temperature of the filter 20 to desired values through fuel addition, for example, the waveform of a command signal for driving the reducing agent injection valve 28 may be adjusted.
[0097]
For example, FIG. 2 is a time chart showing the waveform of the command signal of the ECU 35 sent to the reducing agent injection valve 28 and the change in the air-fuel ratio corresponding to the waveform on the same time axis. The reducing agent injection valve 28 is opened when the command signal shown in FIG. 2A is on ("ON"), and fuel of a predetermined pressure is supplied to the exhaust port 1b or the exhaust branch pipe 18. Add supply. By adding the fuel, the HC concentration in the exhaust gas flowing into the filter 20 is increased (a rich spike is formed). Here, the longer the addition period (FIG. 2 (a)), the larger the amount of change in HC concentration (FIG. 2 (b)), and the longer the total addition period (FIG. 2 (a)) (the number of additions). The rich spike formation period (FIG. 2B) becomes longer. Further, the shorter the addition interval (FIG. 2A), the higher the HC concentration in the exhaust gas, and the greater the increase in the filter temperature. On the other hand, the length of the fuel addition suspension period (FIG. 2 (a)) is the period during which the HC concentration (FIG. 2 (b)) is low (the period in which the oxidizing atmosphere continues between the rich spikes that are continuously formed). ). The bed temperature of the filter 20 can be adjusted according to the length of the pause period. That is, the longer the pause period, the lower the temperature of the filter 20.
[0098]
For these conditions, the relationship between the engine speed (the output signal of the crank position sensor 33) and the load (the output signal of the accelerator opening sensor 36 or the fuel injection amount from the fuel injection valve 3) is obtained in advance through experiments or the like. It is possible to obtain a map by substituting the target temperature, the engine speed and the load into this map.
[0099]
Here, FIG. 3 is a time chart showing the time transition of the target bed temperature and the actual bed temperature of the filter during the S poisoning recovery process.
[0100]
When the engine 1 is stopped during the temperature rise of the filter 20 or when the engine operation state is not suitable for the S poison recovery, the S poison recovery process and the accompanying temperature increase process of the filter 20 are interrupted. Is done. Conventionally, when the engine 1 is started or the engine is in an operation state suitable for S poison recovery, the temperature is increased again to oxidize the SOF deposited on the filter 20. However, when SOF and SOOT are oxidized and removed by the previous temperature rise of the filter 20, the filter 20 does not overheat even if the temperature is not increased stepwise for oxidizing them.
[0101]
Moreover, if it starts from the temperature rise for oxidizing SOF again, it will take time to complete the S poison recovery, and there is a risk of missing the opportunity to release the sulfur component by stopping the engine again. Further, since a large amount of reducing agent is required, when fuel is used as the reducing agent as in the present embodiment, deterioration of fuel consumption is induced.
[0102]
Therefore, in the present embodiment, when the S poisoning recovery process is interrupted during the S poisoning recovery process including the temperature rising stage of the filter 20, and thereafter the S poisoning recovery process is performed. Sets the target temperature this time in consideration of the temperature rise result of the previous filter 20. In addition, in FIG. 3, the target bed temperature by this Embodiment is shown with the dotted line.
[0103]
That is, if the temperature increase was interrupted before the completion of SOF oxidation during the S recovery process last time, the temperature increase target temperature of the filter 20 is set to a temperature at which SOF can be oxidized this time. If the SOOT oxidation is interrupted in the middle of the SOOT oxidation after the completion of the SOF oxidation last time, the target temperature is set to a temperature at which the SOOT can be oxidized this time. If the SO poisoning recovery is interrupted after completion of SOOT oxidation last time, the target temperature is set to the temperature required for releasing the sulfur component this time.
[0104]
In this way, at the time of S poison recovery, the target temperature based on the previous temperature rise result of the filter 20 is set and the temperature of the filter 20 is raised this time, thereby shortening the time required for the S poison recovery process. It becomes possible to suppress deterioration of fuel consumption. Further, since the time required for the S poison recovery process can be shortened, the S poison recovery process can be completed quickly, and the number of times the S poison recovery can be interrupted can be reduced. Accordingly, it is possible to suppress the release of NOx into the atmosphere due to S poisoning.
[0105]
It should be noted that when the operating state of the engine 1 becomes unsuitable for the S poison recovery process, the S poison recovery process is interrupted, and the period until the S poison recovery process is restarted is long, or when the engine 1 is in the idle state. When the period during which the temperature of the filter 20 cannot be raised to the temperature (the period during which the S poisoning recovery process is interrupted) is long, PM accumulates on the filter 20 during that period. Therefore, in order to suppress overheating of the filter 20, it is necessary to raise the temperature stepwise again.
[0106]
Therefore, in the present embodiment, when such an operating state continues for a predetermined period, the temperature of the filter 20 is raised with the temperature necessary for oxidizing SOF again as the target temperature. Thereby, overheating of the filter 20 can be suppressed. The predetermined period as the determination condition is obtained in advance by experiments or the like. When the temperature of the filter 20 is stopped due to the stop of the engine 1, PM does not accumulate on the filter 20, so the temperature reached when the previous temperature increase was interrupted may be set to the target temperature. Further, there may be a plurality of the predetermined periods, and the target temperature may be set to be lower as the temperature increase process interruption period is longer.
[0107]
Next, the flow of the temperature raising process when the bed temperature of the filter 20 cannot be raised to the target temperature will be described.
[0108]
FIG. 4 is a time chart showing the time transition of the target bed temperature of the filter and the actual bed temperature when the bed temperature of the filter 20 cannot be raised to the target temperature during the S poisoning recovery process. It is.
[0109]
FIG. 5 is a flowchart showing the flow of the temperature raising process when the bed temperature of the filter 20 cannot be raised to the target temperature.
[0110]
In step S101, it is determined whether the S poison recovery condition is satisfied. Examples of conditions include whether the engine 1 is in an operating state suitable for S poison recovery, or whether the sulfur component occluded in the NOx catalyst exceeds a predetermined amount. The amount of sulfur component stored in the NOx catalyst can be obtained from the fuel consumption, the output signal from the NOx sensor 22, the vehicle travel distance, and the like. Here, since the filter 20 is poisoned by the sulfur component in the fuel, the fuel consumption amount may be accumulated and stored in the ECU 35, and the sulfur component amount occluded in the NOx catalyst may be obtained by the fuel consumption amount. . Further, as S poisoning proceeds, the amount of NOx stored in the NOx storage reduction catalyst decreases, and the amount of NOx flowing downstream of the filter 20 increases. Therefore, the NOx sensor 22 may be provided downstream of the filter 20, and the amount of sulfur component stored in the NOx catalyst may be obtained based on this output signal. Further, assuming that the amount of sulfur component stored in the NOx catalyst increases according to the vehicle travel distance, the sulfur component amount may be obtained based on the vehicle travel distance.
[0111]
If an affirmative determination is made in step S101, the process proceeds to step S102, whereas if a negative determination is made, the process proceeds to step S106.
[0112]
In step S102, it is determined whether or not the difference between the target temperature of the filter 20 and the bed temperature is equal to or higher than a predetermined temperature. When the temperature of the filter 20 is lower than the target temperature by a predetermined temperature or more, there is a possibility that PM is newly deposited. Here, the predetermined temperature is a temperature difference that may cause PM to newly accumulate on the filter 20 and is obtained in advance through experiments or the like.
[0113]
If an affirmative determination is made in step S102, the process proceeds to step S103, whereas if a negative determination is made, the process proceeds to step S106.
[0114]
In step S103, the temperature rise unachieved time indicating the time during which the bed temperature of the filter 20 is lower than the target by a predetermined temperature or more is counted up.
[0115]
In step S104, it is determined whether or not the temperature rise failure time is longer than a predetermined time. The predetermined time is obtained in advance through experiments or the like as a time during which PM may accumulate when the temperature rise unachieved time continues.
[0116]
If an affirmative determination is made in step S104, the process proceeds to step S105. On the other hand, if a negative determination is made, this routine is terminated.
[0117]
In step S105, the stepped temperature rise is reset. That is, the temperature increase target temperature of the filter 20 is set to the oxidizable temperature of SOF that is the lowest temperature.
[0118]
Thereafter, this routine is terminated.
[0119]
In step S106, assuming that PM can be oxidized, the temperature rise unachieved time is reset.
[0120]
Thereafter, this routine is terminated.
[0121]
In this manner, when the state where the temperature does not rise to the target temperature continues during the temperature rise of the filter 20, the target temperature is reset to the lowest temperature, and the stepped temperature rise process is performed again. This makes it possible to suppress overheating of the filter 20 due to the oxidation heat of PM accumulated on the filter 20 when the temperature does not rise to the target temperature.
[0122]
In the present embodiment, when the state where the temperature does not rise to the target temperature continues during the temperature increase of the filter 20, the target bed temperature may be reset based on the engine operating state during this time. That is, the amount of PM deposited on the filter 20 and its components during engine operation in a state where the filter bed temperature does not rise to the target temperature vary depending on the engine operation state at that time. Therefore, the operating state in which SOF and SOOT are generated is obtained in advance through experiments or the like from the relationship between the engine speed and the load, for example, and is mapped. Then, during the period in which the bed temperature of the filter 20 does not rise to the target temperature, the generated amounts of SOF and SOOT are integrated, and the amounts of SOF and SOOT deposited on the filter 20 are obtained. When a predetermined amount or more of SOF or SOOT is accumulated, the target bed temperature of the filter is reset so that the temperature can be oxidized.
[0123]
In this way, it is possible to suppress the progress of thermal degradation of the filter 20 due to oxidation of PM deposited when the target temperature is not reached.
[0124]
In this embodiment, the oxidation removal of PM accompanying the recovery of S poisoning has been described. However, the present invention can be applied even when the PM deposited on the filter is simply removed.
[0125]
As described above, according to the present embodiment, it is possible to set the temperature increase target temperature at the time of resuming the process based on the temperature of the filter 20 before the interruption of the S poison recovery process. Thereby, it becomes possible to suppress the deterioration of the fuel consumption at the time of S poison recovery. In addition, it becomes possible to quickly recover S poisoning and to suppress the release of NOx into the atmosphere.
<Second Embodiment>
This embodiment is different from the first embodiment in that the sulfur component is released from the NOx storage reduction catalyst stepwise. In the present embodiment, the basic configuration of the engine and other hardware to be applied is the same as that in the first embodiment, and thus the description thereof is omitted.
[0126]
Here, when S poisoning recovery control is performed, a sulfur component having a relatively high concentration may be released into the atmosphere in a short period of time. Among them, hydrogen sulfide (H2S) and the like are included. In order to suppress this odor, it is also conceivable to reduce the reducing agent concentration and gradually release the sulfur component. However, since the filter 20 is in a high temperature state for a long period of time, there is a risk that thermal degradation will proceed.
[0127]
On the other hand, the sulfur component is occluded / adsorbed / attached to the NOx catalyst in several different states. That is, the binding state with the NOx catalyst is accumulated in a physically and chemically different state. Furthermore, sulfur components are accumulated in different parts of the NOx catalyst. The temperature at which these sulfur components are released and the reducing agent concentration or oxygen concentration vary depending on the binding state and the accumulation site.
[0128]
Here, the sulfur component accumulated in the NOx catalyst is more likely to be released as the reducing agent concentration becomes higher and as the temperature becomes higher. However, when the concentration of the reducing agent is low (further, in an oxidizing atmosphere), and even when the temperature of the NOx catalyst is low, the sulfur component accumulated in a specific part of the NOx catalyst, or a specific form The sulfur component bound to the NOx catalyst can be released.
[0129]
Therefore, in the present embodiment, sulfur poisoning recovery is performed by sequentially releasing sulfur components having different binding states by a stepwise temperature increase and a stepwise increase of the reducing agent concentration. By doing in this way, generation | occurrence | production of an odor can be suppressed and progress of the thermal deterioration of a NOx catalyst can be suppressed.
[0130]
In the present embodiment, the sulfur component accumulated in the NOx catalyst is classified as three types of sulfur components having different accumulation sites and accumulation states, and various sulfur components are released stepwise.
[0131]
FIG. 6 shows, on the same time axis, the transition of NOx purification efficiency (FIG. 6A) and sulfur component release amount (FIG. 6B) observed when S poison recovery control is performed. It is a time chart, and is a result of performing S poison recovery control by setting three different conditions after operating the engine 1 for the same period under the same operating conditions. In the figures, the symbol A / Fmin corresponds to the lowest value of the air-fuel ratio A / F reached by each rich spike, and the symbol TCATmax corresponds to the highest value of the filter bed temperature TCAT reached by the S poison recovery control. To do.
[0132]
First, as shown in FIG. 6A, under the condition A in which the minimum value A / Fmin of the air-fuel ratio is the lowest (corresponding to a rich atmosphere) and the maximum value of the filter bed temperature TCATmax is the highest, the S poison recovery control is performed. The NOx purification efficiency quickly recovers with execution. On the other hand, in condition B where the minimum value A / Fmin of the air-fuel ratio is higher than that in condition A (corresponding to the atmosphere in the vicinity of the theoretical air-fuel ratio) and the maximum value TCATmax of the filter bed temperature is low, the recovery amount of the NOx purification efficiency (Degree) is small.
[0133]
Further, under condition C where the minimum value A / Fmin of the air-fuel ratio is higher than that of condition B (corresponding to a weak lean atmosphere) and the maximum value TCATmax of the filter bed temperature is low, the recovery of NOx purification efficiency accompanying the execution of control is almost none. I can't see it.
[0134]
On the other hand, as shown in FIG. 6 (b), the release amount of the sulfur component decreases in the order of condition A, condition B, and condition C, but the release amount corresponding to each decreases. Even when the S poison recovery control is performed under the condition C that is not possible, a predetermined amount of sulfur component is released along with the execution of the control. Note that the total amount of sulfur components released as a result of performing poisoning recovery control under condition A is substantially equal to the total amount of sulfur components accumulated in the NOx catalyst when the control is started.
[0135]
As can be seen from the results of this experiment, although most of the sulfur components can be released by performing S poison recovery control under the optimal condition A for releasing the sulfur components accumulated in the NOx catalyst, Even when the S poison recovery control is performed under specific conditions (conditions B and C) different from the above, at least a part of the sulfur component accumulated in the NOx catalyst can be released. Further, even when the S poison recovery control is performed under the condition C in which no effect can be recognized from the aspect of recovery of the NOx purification rate, a predetermined amount of sulfur component is released along with the execution of the control. Is done.
[0136]
By the way, when any of the above conditions A, B, and C is satisfied, a predetermined amount of added fuel is required to lower the air-fuel ratio A / F (shift toward rich) and increase the filter bed temperature TCAT. Moreover, the thermal degradation of the NOx catalyst proceeds to some extent by shifting the filter bed temperature TCAT to a high temperature state. The consumption of the added fuel is the largest and the influence on the NOx catalyst (the degree of progress of deterioration) is greatest when the condition A is satisfied. On the contrary, the amount of the added fuel consumed is the smallest and the deterioration of the NOx catalyst is minimized when the condition C is satisfied.
[0137]
Therefore, the exhaust purification system of the engine 1 according to the present embodiment constructs a control structure adapted to the above characteristics of the NOx catalyst related to the release of the sulfur component, thereby reducing fuel (reducing agent) consumption and NOx. Efficient sulfur poisoning recovery control that can prevent and suppress thermal deterioration of the catalyst is implemented, and the function of the NOx catalyst is managed in an optimal state.
[0138]
In the present embodiment, the exhaust purification system of the engine 1 releases the sulfur component accumulated in the NOx catalyst through the adjustment of the filter bed temperature TCAT and the exhaust air-fuel ratio A / F. At that time, by continuously performing a plurality of treatments with different conditions, the sulfur components accumulated in different parts of the NOx catalyst or the sulfur components accumulated in different states in the NOx catalyst are gradually added in small amounts. Release.
[0139]
Specifically, when recognizing that a predetermined amount of sulfur component has accumulated in the NOx catalyst, the ECU 35 first performs the condition C (for example, about air / fuel ratio A / F = 16, filter bed through the first S release process). Temperature TCAT = about 620 ° C.) and the sulfur component SX1 is mainly released. Then, after maintaining the condition C for a predetermined period, the second S release process is performed continuously, whereby the condition B (for example, air / fuel ratio A / F = 14.6, filter bed temperature TCAT = 660 ° C.) is satisfied. The sulfur component SX2 is mainly released. Then, after holding the condition B for a predetermined period, the condition A (for example, air-fuel ratio A / F = about 13 and filter bed temperature TCAT = about 690 ° C.) is established through the third S release process, and the condition A is set to the predetermined value. The sulfur component SX3 is mainly released for a period. The ECU 35 intermittently executes such a series of processes.
[0140]
By repeating such a control procedure, the exhaust purification system according to the present embodiment, among the sulfur components accumulated in the NOx catalyst, the sulfur components SX1, SX2, SX3 having different accumulation sites and accumulation states are stepwise. Release and manage the function of the NOx catalyst in an optimal state.
[0141]
Here, as in the prior art, the sulfur components SX1, SX2, SX3 accumulated in the NOx catalyst can be released together even if only the third release process for satisfying the condition A every predetermined period is performed.
[0142]
However, in such a method, since the sulfur components SX1, SX2, and SX3 are simultaneously released by performing the third S release treatment, the concentration of the sulfur component in the exhaust gas downstream of the NOx catalyst is excessive. There is a concern that it will rise. In addition, during the duration of the third S release process required for releasing / removing the sulfur components SX1, SX2, SX3 from the NOx catalyst, only the sulfur component SX3 is released / removed from the NOx catalyst as in the present embodiment. Therefore, it becomes longer than the duration of the third S release process required. As a result, the thermal degradation of the NOx catalyst proceeds and the durability of the catalyst also decreases.
[0143]
In this regard, according to the exhaust purification system of the present embodiment in which the sulfur components SX1, SX2, SX3 are released from the NOx catalyst stepwise without releasing them simultaneously, the concentration of the sulfur component in the exhaust downstream of the NOx catalyst is excessive. There is no longer any concern that it will increase. Further, since the period necessary for completing the third S release process is also relatively short, the progress of the deterioration of the NOx catalyst is suppressed, and the durability of the catalyst is substantially improved.
[0144]
By the way, when the engine 1 is stopped during the stepwise S poisoning recovery process or when the engine operation state is not suitable for the S poison recovery, the S poisoning is performed. Recovery processing is interrupted. Then, after the engine is restarted, or when the operating state of the engine 1 is in a state suitable for the S poison recovery process, the S poison recovery is performed again. At this time, in this embodiment, the S poison recovery is performed from the processing stage at the time of interruption of the S poison recovery process that was performed before the engine 1 was stopped or before the engine operation state suitable for S poison recovery was reached. Start processing.
[0145]
That is, when the sulfur component SX1 or SX2 is released when the previous S poisoning recovery process is interrupted, no odor is generated even if stepwise processing for releasing them is not performed.
[0146]
In addition, when the process for releasing the sulfur component SX1 is performed again despite the completion of the release of the sulfur component SX1 or SX2, it takes time to complete the S poison recovery. Therefore, since a large amount of reducing agent is required, when fuel is used as the reducing agent as in the present embodiment, deterioration of fuel consumption is induced. There is also a risk of missing the opportunity to release the sulfur component SX3.
[0147]
Therefore, in the present embodiment, when the S poisoning recovery process is interrupted at the time of S poisoning recovery, and when the S poisoning recovery process is performed after that, considering the previous processing stage, Set the processing stage to be performed this time.
[0148]
That is, if the S poisoning recovery process was interrupted before the completion of the first S release process last time, the process starts from the first S release process this time. In addition, when the S poison recovery process is interrupted during the second S release process after the first S release process is completed last time, the process starts from the second S release process this time. When the second S release process is completed last time and is interrupted in the middle of the third S release process, the process starts from the third S release process this time.
[0149]
In this way, the occurrence of odor can be suppressed by performing the processing based on the previous processing stage at the time of S poison recovery. Moreover, it becomes possible to shorten the time for S poison recovery, and to suppress deterioration in fuel consumption. Furthermore, since it becomes possible to shorten the time required for S poison recovery, it is possible to reduce the number of interruptions of the S poison recovery process due to engine stoppage or change of operating state during S poison recovery. This makes it possible to suppress the release of NOx into the atmosphere.
[0150]
In the present embodiment, the S poison recovery process is interrupted depending on the operating state of the engine 1, and the engine operating period until the next time is long, or the period during which the temperature cannot be increased to the target temperature, such as the idle state If this continues for a long time, the S poison recovery from the first S release process is performed again. That is, during this time, since the sulfur component is newly accumulated in the NOx catalyst, odor may be generated. Therefore, in this embodiment, when such an operation state continues, S poison recovery from the first S release process is performed again. Thereby, it becomes possible to suppress generation | occurrence | production of the odor by the newly accumulate | stored sulfur component. Further, the target temperature may be set to be lower as the period during which the S poisoning recovery process is interrupted is longer. Here, when the S poisoning recovery process is interrupted due to the stop of the engine 1, the sulfur component is not accumulated, so the S poisoning recovery process may be performed from the previous processing stage.
[0151]
In the present embodiment, when the state in which the temperature does not rise to the target temperature during the S poisoning recovery process continues for a predetermined period, the target bed temperature may be reset based on the engine operating state during this period. That is, the amount of sulfur component accumulated in the NOx catalyst during engine operation without increasing the filter bed temperature to the target temperature and its component vary depending on the engine operation state at that time. Therefore, the operating state in which the sulfur component SX1 or SX2 is generated is obtained in advance through experiments or the like based on the relationship between the engine speed and the load, and is mapped. Then, during the period in which the bed temperature of the filter 20 does not rise to the target temperature, the amount of sulfur component SX1 or SX2 generated is integrated to determine the amount of sulfur component SX1 or SX2 accumulated in the NOx catalyst. And when sulfur component SX1 or SX2 accumulates more than predetermined amount, the target bed temperature of a filter is reset so that it may become the temperature which can discharge | release them.
[0152]
In this way, it is possible to suppress the generation of odor due to the release of the accumulated sulfur component when the target temperature is not reached.
[0153]
In addition, the stepwise S poisoning recovery process in the present embodiment and the stepwise temperature increase described in the first embodiment can be performed in combination. Thereby, it becomes possible to suppress generation | occurrence | production of an odor, and progress of thermal degradation.
[0154]
As described above, according to the present embodiment, it is possible to set the processing conditions at the time of resuming the processing based on the processing state before the interruption of the S poison recovery processing. Thereby, it becomes possible to suppress the deterioration of fuel consumption due to S poison recovery. In addition, it becomes possible to quickly recover S poisoning and to suppress the release of NOx into the atmosphere. Furthermore, it is possible to suppress the generation of odor.
[0155]
【The invention's effect】
In the exhaust gas purification system for an internal combustion engine according to the present invention, when the process is interrupted during the recovery of S poisoning, and when the process is resumed after that, based on the temperature of the NOx catalyst before the interruption, A target temperature can be set. Thereby, it becomes possible to suppress the deterioration of fuel consumption due to S poison recovery. In addition, it becomes possible to quickly recover S poisoning and to suppress the release of NOx into the atmosphere.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an engine to which an exhaust purification system according to a first embodiment is applied and an intake / exhaust system thereof.
FIG. 2 is a time chart showing on the same time axis a waveform of an ECU command signal sent to a reducing agent injection valve and a change in an air-fuel ratio corresponding to the waveform.
FIG. 3 is a time chart showing the time transition of the target bed temperature and the actual bed temperature of the filter during the S poisoning recovery process.
FIG. 4 is a time chart showing the time transition of the target bed temperature of the filter and the actual bed temperature when the bed temperature of the filter cannot be raised to the target temperature during the S poisoning recovery process. is there.
FIG. 5 is a flowchart showing a flow of temperature raising processing when the bed temperature of the filter cannot be raised to the target temperature.
FIG. 6 shows changes in NOx purification efficiency (FIG. 6 (a)) and sulfur component release amount (FIG. 6 (b)) observed on the same time axis when S poison recovery control is performed. It is a time chart figure.
[Explanation of symbols]
1 engine
1a Crank pulley
1b Exhaust port
2-cylinder
3 Fuel injection valve
4 Common rail
5 Fuel supply pipe
6 Fuel pump
6a Pump pulley
7 Belt
8 Intake branch pipe
9 Intake pipe
11 Air flow meter
13 Inlet throttle valve
14 Inlet throttle actuator
15 Centrifugal supercharger
15a Compressor housing
15b Turbine housing
18 Exhaust branch pipe
19 Exhaust pipe
20 Particulate filter
22 NOx sensor
23 Air-fuel ratio sensor
24 Exhaust temperature sensor
28 Reducing agent injection valve
29 Reducing agent supply path
33 Crank position sensor
35 ECU
36 Accelerator position sensor

Claims (5)

酸化雰囲気のときにＮＯｘを吸蔵し還元雰囲気で吸蔵していたＮＯｘを還元するＮＯｘ触媒と、
前記ＮＯｘ触媒へ還元剤を供給する還元剤供給手段と、
前記ＮＯｘ触媒の温度を上昇させる昇温手段と、
前記昇温手段によりＮＯｘ触媒の温度を上昇させつつ前記還元剤供給手段から還元剤を供給して前記ＮＯｘ触媒のＳ被毒を回復させるＳ被毒回復手段と、
を備えた内燃機関の排気浄化システムであって、
前記Ｓ被毒回復手段は、前記ＮＯｘ触媒の温度と、前記ＮＯｘ触媒に導入される排気中の還元剤濃度若しくは酸素濃度と、の関係から決定づけられる複数の条件を個別に成立させてＳ被毒を回復させ、Ｓ被毒の回復途中で処理が中断された後にＳ被毒の回復を再度行う場合には、Ｓ被毒回復開始時の目標となるＮＯｘ触媒の温度及び前記ＮＯｘ触媒に導入される還元剤濃度若しくは酸素濃度を、処理が中断された前回のＳ被毒回復の処理の履歴から決定し、
更に、
前記Ｓ被毒回復手段は、異なる状態で蓄積された硫黄成分を段階的に放出すべく、各段階で少なくとも一の成分が主として放出されるように前記ＮＯｘ触媒を段階的に温度上昇させ、Ｓ被毒回復の途中で処理が中断された後にＳ被毒回復を再開する場合には、処理が中断されたときの段階の温度を目標として再開することを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。A NOx catalyst for storing NOx in an oxidizing atmosphere and reducing NOx stored in a reducing atmosphere;
Reducing agent supply means for supplying a reducing agent to the NOx catalyst;
A temperature raising means for raising the temperature of the NOx catalyst;
S poison recovery means for recovering S poisoning of the NOx catalyst by supplying a reducing agent from the reducing agent supply means while raising the temperature of the NOx catalyst by the temperature raising means;
An exhaust gas purification system for an internal combustion engine comprising:
The S poison recovery means individually establishes a plurality of conditions determined from the relationship between the temperature of the NOx catalyst and the reducing agent concentration or oxygen concentration in the exhaust gas introduced into the NOx catalyst, thereby performing S poisoning. When the S poisoning recovery is performed again after the process is interrupted during the recovery of the S poisoning, the temperature of the NOx catalyst that is the target at the start of the S poisoning recovery and the NOx catalyst is introduced. The reducing agent concentration or oxygen concentration to be determined from the history of the previous S-poisoning recovery process when the process was interrupted ,
Furthermore,
The S poison recovery means increases the temperature of the NOx catalyst stepwise so that at least one component is mainly released at each step so as to stepwise release sulfur components accumulated in different states. An exhaust gas purification system for an internal combustion engine, characterized in that when the process is resumed after the process is interrupted in the course of the poisoning recovery, the target temperature is restarted when the process is interrupted . 前記ＮＯｘ触媒は、パティキュレートフィルタに担持され、前記Ｓ被毒回復手段は、異なる状態で堆積した粒子状物質を段階的に酸化すべく、各段階で少なくとも一の成分が主として酸化されるように前記ＮＯｘ触媒を段階的に温度上昇させ、Ｓ被毒回復の途中で処理が中断された後にＳ被毒回復を再開する場合には、処理が中断されたときの前記ＮＯｘ触媒の温度を目標として再開することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化システム。The NOx catalyst is supported on a particulate filter, and the S poison recovery means is adapted to oxidize at least one component mainly at each stage so as to oxidize particulate matter deposited in different states in stages. When the temperature of the NOx catalyst is raised stepwise and the recovery of S poisoning is resumed after the process is interrupted during the recovery of S poisoning, the temperature of the NOx catalyst when the process is interrupted is targeted. The exhaust gas purification system for an internal combustion engine according to claim 1 , wherein the exhaust gas purification system is restarted. 前記Ｓ被毒回復手段は、Ｓ被毒の回復処理が中断された期間が所定期間以上となった場合には、Ｓ被毒の回復処理を再開するときに前記ＮＯｘ触媒の目標となる温度を低下させ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システム。The S poison recovery means sets the target temperature of the NOx catalyst when the S poison recovery process is resumed when the S poison recovery process is interrupted for a predetermined period or longer. The exhaust gas purification system for an internal combustion engine according to claim 1 , wherein the exhaust gas purification system is reduced. Ｓ被毒の回復処理が中断された期間の内燃機関の運転状態に基づいて前記ＮＯｘ触媒の目標となる温度を設定することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の排気浄化システム。The exhaust gas purification system for an internal combustion engine according to claim 3 , wherein a target temperature of the NOx catalyst is set based on an operating state of the internal combustion engine during a period in which the recovery process of S poisoning is interrupted. 前記Ｓ被毒回復の中断は、内燃機関の停止により発生することを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の内燃機関の排気浄化システム。The exhaust purification system for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4 , wherein the interruption of the S poison recovery occurs when the internal combustion engine is stopped.
JP2003041326A 2003-02-19 2003-02-19 Exhaust gas purification system for internal combustion engine Expired - Lifetime JP4385617B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003041326A JP4385617B2 (en) 2003-02-19 2003-02-19 Exhaust gas purification system for internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003041326A JP4385617B2 (en) 2003-02-19 2003-02-19 Exhaust gas purification system for internal combustion engine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2004251172A JP2004251172A (en) 2004-09-09
JP4385617B2 true JP4385617B2 (en) 2009-12-16

Family

ID=33024939

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003041326A Expired - Lifetime JP4385617B2 (en) 2003-02-19 2003-02-19 Exhaust gas purification system for internal combustion engine

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4385617B2 (en)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB0422549D0 (en) * 2004-10-12 2004-11-10 Johnson Matthey Plc Method of decomposing nitrogen dioxide
JP4506539B2 (en) * 2005-04-08 2010-07-21 株式会社デンソー Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP5126103B2 (en) * 2009-02-12 2013-01-23 トヨタ自動車株式会社 Heater control device
JP5251711B2 (en) * 2009-04-30 2013-07-31 トヨタ自動車株式会社 Exhaust gas purification device for internal combustion engine
KR101535088B1 (en) * 2012-06-12 2015-07-08 희성촉매 주식회사 SCR catalyst system with high performance
DE102012015259A1 (en) 2012-08-01 2014-02-06 Daimler Ag Process for treating exhaust gas and arrangement of an exhaust system on an internal combustion engine

Also Published As

Publication number Publication date
JP2004251172A (en) 2004-09-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3599012B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP3835241B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP4288942B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP3767483B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP3757860B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP3972864B2 (en) Exhaust gas purification system for internal combustion engine
JP2003065042A (en) Exhaust emission control device for internal combustion engine
JP4385617B2 (en) Exhaust gas purification system for internal combustion engine
US20100218486A1 (en) Exhaust gas purification device
JP2003020930A (en) Exhaust emission control device for internal combustion engine
JP4709733B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP3797224B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP2002155737A (en) Exhaust emission control device of internal combustion engine
JP4639565B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP2003269155A (en) Exhaust emission control device for internal combustion engine
JP2019132227A (en) Exhaust emission control device of engine
JP4193553B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP2003314257A (en) Exhaust emission control device for internal combustion engine and controlling method thereof
JP2004176636A (en) Exhaust emission control device for internal combustion engine
JP4314835B2 (en) Exhaust gas purification system for internal combustion engine
JP2003129830A (en) Exhaust emission control device for internal combustion engine
JP4314833B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP2005291058A (en) Exhaust emission control device
JP4052100B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP2003148133A (en) Exhaust emission control device for internal combustion engine

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060201

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20080930

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090210

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090407

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20090908

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

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20090921

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 4385617

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121009

Year of fee payment: 3

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121009

Year of fee payment: 3

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131009

Year of fee payment: 4

EXPY Cancellation because of completion of term