JP4449242B2

JP4449242B2 - Exhaust gas purification device for internal combustion engine

Info

Publication number: JP4449242B2
Application number: JP2001104891A
Authority: JP
Inventors: 智洋金子
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2001-04-03
Filing date: 2001-04-03
Publication date: 2010-04-14
Anticipated expiration: 2021-04-03
Also published as: JP2002303128A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関の排気浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関の燃焼室から排出される排気ガス中のＮＯ_X を還元剤により還元し浄化することのできるＮＯ_X 触媒を備え、該ＮＯ_X 触媒に還元剤を供給して排気ガス中のＮＯ_X を浄化するようにした排気浄化装置が特開平１１−３０１１８号公報に開示されている。ところで上述したようなＮＯ_X 触媒はその温度が或る一定の温度範囲内にあるときにのみＮＯ_X を浄化することができる。言い換えればＮＯ_X 触媒の温度が上記一定の温度範囲内にないときにＮＯ_X 触媒に還元剤を供給してもその還元剤はＮＯ_X 浄化には消費されずに無駄となってしまう。そこで上記公報に記載の排気浄化装置ではＮＯ_X 触媒の温度が上記一定の温度範囲内にないときにはＮＯ_X 触媒に還元剤を供給することを停止するようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが上記公報に記載されているようにＮＯ_X 触媒に還元剤を供給することを停止するように関連機器の動作を制御してもその制御遅れ等に起因して実際にはＮＯ_X 触媒の温度が上記一定の温度範囲内にないにもかかわらず還元剤がＮＯ_X 触媒に供給されてしまい、結果として還元剤が無駄となってしまうことがある。こうした事情に鑑み本発明の目的はＮＯ_X を浄化するために使用されるべき還元剤の無駄を少なくすることにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために１番目の発明では排気ガス中のＮＯ_X を還元剤により還元浄化することのできる触媒と、該触媒に流入する排気ガスに還元剤を供給するための還元剤供給手段とを具備し、排気ガス中のＮＯ_X を還元浄化するために還元剤供給手段から排気ガスに還元剤を供給するようにした内燃機関の排気浄化装置において、触媒の温度を検出するための温度センサと、該温度センサの出力値に基づいて触媒温度の変化率を算出する変化率算出手段とを具備し、該変化率算出手段により算出される触媒温度の変化率が許容値よりも大きいと判断されたときには還元剤供給手段により還元剤を供給することを停止する。すなわち触媒温度が許容値以上に大きく変化するときには触媒に還元剤を供給することが停止される。
【０００５】
２番目の発明では１番目の発明において上記変化率算出手段により算出される触媒温度の変化率が負の値であってその絶対値が許容値よりも大きいと判断されたときに還元剤供給手段により還元剤を供給することを停止する。
３番目の発明では１番目の発明において上記許容値が現在の触媒の温度の関数で算出される。
【０００６】
４番目の発明では１番目の発明において上記温度センサは触媒の排気上流側の部分の温度を検出する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明を筒内噴射式火花点火機関に適用した場合を示している。しかしながら本発明は圧縮着火式内燃機関に適用することもできる。図１を参照すると１は機関本体、２はシリンダブロック、３はシリンダブロック２内で往復動するピストン、４はシリンダブロック２上に固定されたシリンダヘッド、５はピストン３とシリンダヘッド４との間に形成された燃焼室、６は吸気弁、７は吸気ポート、８は排気弁、９は排気ポートを夫々示す。図１に示したようにシリンダヘッド４の内壁面の中央部には点火栓１０が配置され、シリンダヘッド４内壁面周辺部には燃料噴射弁１１が配置される。またピストン３の頂面上には燃料噴射弁１１の下方から点火栓１０の下方まで延びるキャビティ１２が形成されている。
【０００８】
各気筒の吸気ポート７は夫々対応する吸気枝管１３を介してサージタンク１４に連結され、サージタンク１４は吸気ダクト１５およびエアフロメータ１６を介してエアクリーナ（図示せず）に連結される。吸気ダクト１５内にはステップモータ１７によって駆動されるスロットル弁１８が配置される。一方、各気筒の排気ポート９は排気マニホルド１９に連結され、この排気マニホルド１９は酸化触媒または三元触媒２０を内蔵した触媒コンバータ２１および排気管２２を介してＮＯ_X 吸収剤２３を内蔵したケーシング２４に連結される。排気マニホルド１９とサージタンク１４とは再循環排気ガス（以下、ＥＧＲガスという）導管２６を介して互いに連結され、このＥＧＲガス導管２６内にはＥＧＲガス制御弁２７が配置される。
【０００９】
電子制御ユニット３１はディジタルコンピュータからなり、双方向性バス３２を介して相互に接続されたＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３３、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）３４、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）３５、入力ポート３６および出力ポート３７を具備する。エアフロメータ１６は吸入空気量に比例した出力電圧を発生し、この出力電圧が対応するＡＤ変換器３８を介して入力ポート３６に入力される。排気マニホルド１９には空燃比を検出するための空燃比センサ２８が取付けられ、この空燃比センサ２８の出力信号が対応するＡＤ変換器３８を介して入力ポート３６に入力される。
【００１０】
またＮＯ_X 吸収剤２３上流側の排気管２２には排気ガスの温度を検出することのできる温度センサ２９ａが取付けられ、ＮＯ_X 吸収剤２３の中央領域部分には当該ＮＯ_X 吸収剤２３の温度を検出することのできる温度センサ２９ｂが取付けられ、これら温度センサ２９ａ，２９ｂの出力信号が対応するＡＤ変換器３８を介して入力ポート３６に入力される。またＮＯ_X 吸収剤２３を内蔵したケーシング２４の出口に接続された排気管２５内には排気ガスの温度を検出することのできる温度センサ２９と、排気ガスの空燃比を検出することのできる空燃比センサ３０とが配置され、これら温度センサ２９および空燃比センサ３０の出力信号が対応するＡＤ変換器３８を介して入力ポート３６に入力される。
【００１１】
またアクセルペダル４０にはアクセルペダル４０の踏込み量に比例した出力電圧を発生する負荷センサ４１が接続され、負荷センサ４１の出力電圧は対応するＡＤ変換器３８を介して入力ポート３６に入力される。クランク角センサ４２は例えばクランクシャフトが３０度回転する毎に出力パルスを発生し、この出力パルスが入力ポート３６に入力される。ＣＰＵ３５ではこのクランク角センサ４２の出力パルスから機関回転数が計算される。一方、出力ポート３７は対応する駆動回路３９を介して点火栓１０、燃料噴射弁１１、ステップモータ１７およびＥＧＲ制御弁２７に接続される。
【００１２】
次に図２（Ａ）を参照しつつ図１に示した内燃機関の燃料噴射制御について説明する。なお図２（Ａ）において縦軸は機関負荷Ｑ／Ｎ（吸入空気量Ｑ／機関回転数Ｎ）を表しており、横軸は機関回転数Ｎを表している。図２（Ａ）において実線Ｘ₁ よりも低負荷側の運転領域では成層燃焼が行われる。すなわちこのときには図１に示したように圧縮行程末期に燃料噴射弁１１からキャビティ１２内に向けて燃料Ｆが噴射される。この燃料はキャビティ１２の内周面により案内されて点火栓１０周りに混合気を形成し、この混合気が点火栓１０によって着火燃焼せしめられる。このとき燃焼室５内における平均空燃比はリーンとなっている。
【００１３】
一方、図２（Ａ）において実線Ｘ₁ よりも高負荷側の領域では吸気行程中に燃料噴射弁１１から燃料が噴射され、このときには均一混合気燃焼が行われる。なお実線Ｘ₁ と鎖線Ｘ₂ との間ではリーン空燃比のもとで均一混合気燃焼が行われ、鎖線Ｘ₂ と鎖線Ｘ₃ との間では理論空燃比のもとで均一混合気燃焼が行われ、鎖線Ｘ₃ よりも高負荷側ではリッチ空燃比のもとで均一混合気燃焼が行われる。
【００１４】
本発明では空燃比を理論空燃比とするのに必要な基本燃料噴射量ＴＡＵが図２（Ｂ）に示したように機関負荷Ｑ／Ｎおよび機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予めＲＯＭ３４内に記憶されており、基本的にはこの基本燃料噴射量ＴＡＵに補正係数Ｋを乗算することによって最終的な燃料噴射量ＴＡＵＯ（＝Ｋ・ＴＡＵ）が算出される。この補正係数Ｋは図２（Ｃ）に示したように機関負荷Ｑ／Ｎおよび機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予めＲＯＭ３４内に記憶されている。この補正係数Ｋの値はリーン空燃比のもとで燃焼が行われる図２（Ａ）の鎖線Ｘ₂ よりも低負荷側の運転領域では１．０よりも小さく、リッチ空燃比のもとで燃焼が行われる図２（Ａ）の鎖線Ｘ₃ よりも高負荷側の運転領域では１．０よりも大きくなる。またこの補正係数Ｋは鎖線Ｘ₂ と鎖線Ｘ₃ との間の運転領域では１．０とされ、このとき空燃比は理論空燃比となるように空燃比センサ２８の出力信号に基づいてフィードバック制御される。
【００１５】
ところで機関排気通路内に配置されたＮＯ_X 吸収剤２３は例えばアルミナを担体とし、この担体上に例えばカリウムＫ、ナトリウムＮａ、リチウムＬｉ、セシウムＣｓのようなアルカリ金属、バリウムＢａ、カルシウムＣａのようなアルカリ土類、ランタンＬａ、イットリウムＹのような希土類から選ばれた少なくとも一つと、白金Ｐｔのような貴金属とが担持されている。この場合、ケーシング２４内に例えばコージライトからなるパティキュレートフィルタを配置し、このパティキュレートフィルタ上にアルミナを担体とするＮＯ_X 吸収剤２３を担持させることもできる。
【００１６】
いずれの場合であっても機関吸気通路、燃焼室５およびＮＯ_X 吸収剤２３上流の排気通路内に供給された燃料（炭化水素）の量に対する空気の量の比をＮＯ_X 吸収剤２３への流入排気ガスの空燃比と称するとこのＮＯ_X 吸収剤２３は流入排気ガスの空燃比がリーンのときにはＮＯ_X を吸収し、流入排気ガスの空燃比が理論空燃比またはリッチになると吸収したＮＯ_X を放出するＮＯ_X の吸放出作用を行う。
【００１７】
このＮＯ_X 吸収剤２３を機関排気通路内に配置すればＮＯ_X 吸収剤２３は実際にＮＯ_X の吸放出作用を行うがこの吸放出作用の詳細なメカニズムについては明らかでない部分もある。しかしながらこの吸放出作用は図３に示したようなメカニズムで行われているものと考えられる。次にこのメカニズムについて担体上に白金ＰｔおよびバリウムＢａを担持させた場合を例にとって説明するが他の貴金属、アルカリ金属、アルカリ土類、希土類を用いても同様なメカニズムとなる。
【００１８】
図１に示した内燃機関では使用頻度の高い大部分の運転状態において空燃比がリーンの状態で燃焼が行われる。このように空燃比がリーンの状態で燃焼が行われている場合には排気ガス中の酸素濃度は高く、このときには図３（Ａ）に示したようにこれら酸素Ｏ₂ がＯ₂ ^-またはＯ^2-の形で白金Ｐｔの表面に付着する。一方、流入排気ガス中のＮＯは白金Ｐｔの表面上でＯ₂ ^-またはＯ^2-と反応し、ＮＯ₂ となる（２ＮＯ＋Ｏ₂ →２ＮＯ₂ ）。次いで生成されたＮＯ₂ の一部は白金Ｐｔ上で酸化されつつ吸収剤内に吸収されて酸化バリウムＢａＯと結合しながら図３（Ａ）に示したように硝酸イオンＮＯ₃ ^-の形で吸収剤内に拡散する。このようにしてＮＯ_X がＮＯ_X 吸収剤２３内に吸収される。流入排気ガス中の酸素濃度が高い限り白金Ｐｔの表面でＮＯ₂ が生成され、吸収剤のＮＯ_X 吸収能力が飽和しない限りＮＯ₂ が吸収剤内に吸収されて硝酸イオンＮＯ₃ ^-が生成される。
【００１９】
一方、流入排気ガスの空燃比がリッチにされると流入排気ガス中の酸素濃度が低下し、その結果、白金Ｐｔの表面でのＮＯ₂ の生成量が低下する。ＮＯ₂ の生成量が低下すると反応が逆方向（ＮＯ₃ ^-→ＮＯ₂ ）に進み、斯くして吸収剤内の硝酸イオンＮＯ₃ ^-がＮＯ₂ の形で吸収剤から放出される。このときＮＯ_X 吸収剤２３から放出されたＮＯ_X は図３（Ｂ）に示したように流入排気ガス中に含まれる多量の未燃ＨＣ，ＣＯと反応して還元せしめられる。このようにして白金Ｐｔの表面上にＮＯ₂ が存在しなくなると吸収剤から次から次へとＮＯ₂ が放出される。したがって流入排気ガスの空燃比がリッチにされると短時間のうちにＮＯ_X 吸収剤２３からＮＯ_X が放出され、しかもこの放出されたＮＯ_X が還元されるために大気中にＮＯ_X が排出されることはない。
【００２０】
なおこの場合、流入排気ガスの空燃比を理論空燃比にしてもＮＯ_X 吸収剤２３からＮＯ_X が放出される。しかしながら流入排気ガスの空燃比を理論空燃比にした場合にはＮＯ_X 吸収剤２３からＮＯ_X が徐々にしか放出されないためにＮＯ_X 吸収剤２３に吸収されている全ＮＯ_X を放出させるには若干長い時間を要する。ところでＮＯ_X 吸収剤２３のＮＯ_X 吸収能力には限界があり、したがってＮＯ_X 吸収剤２３のＮＯ_X 吸収能力が飽和する前にＮＯ_X 吸収剤２３からＮＯ_X を放出させる必要がある。ところがＮＯ_X 吸収剤２３はＮＯ_X 吸収能力が十分なうちは排気ガス中に含まれるほとんど全てのＮＯ_X を吸収するがＮＯ_X 吸収能力の限界に近づくと一部のＮＯ_X を吸収しえなくなり、斯くしてＮＯ_X 吸収剤２３がＮＯ_X 吸収能力の限界に近づくとＮＯ_X 吸収剤２３から下流へ流出するＮＯ_X 量が増大しはじめる。
【００２１】
そこで本実施例ではＮＯ_X 吸収剤２３に吸収されているトータルのＮＯ_X 吸収量を推定し、このＮＯ_X 吸収量が最大ＮＯ_X 吸収量に近づいたときにＮＯ_X 吸収剤２３に流入する排気ガスの空燃比を一時的にリッチにしてＮＯ_X 吸収剤２３からＮＯ_X を放出させるようにしている。この場合、ＮＯ_X 吸収剤２３に流入する排気ガスの空燃比をリッチにする方法は種々の方法がある。例えば燃焼室５内における混合気の平均空燃比をリッチにすることにより排気ガスの空燃比をリッチにすることもできるし、膨張行程末期または排気行程中に追加の燃料を噴射することによって排気ガスの空燃比をリッチにすることもできるし、またはＮＯ_X 吸収剤２３上流の排気通路内に追加の燃料を噴射することによって排気ガスの空燃比をリッチにすることもできる。本発明の実施例では１番目の方法、すなわちリッチ空燃比のもとで均一混合気燃焼を行わせることによって排気ガスの空燃比をリッチにするようにしている。
【００２２】
そして本実施例ではこのように排気ガスの空燃比をリッチにする場合、そのリッチ化の度合、云い換えればＮＯ_X 吸収剤２３に供給する還元剤（未燃炭化水素）の量はＮＯ_X 吸収剤２３の温度に基づいて決定される。すなわち図４に示したようにＮＯ_X 吸収剤２３はその温度が下限温度Ｔｌｏｗよりも高く且つ上限温度Ｔｈｉｇｈよりも低い範囲内にあるときにＮＯ_X を還元剤により還元浄化し、そのＮＯ_X 浄化率Ｒ_P はその温度が下限温度Ｔｌｏｗと最適温度Ｔｏｐとの間にあるときには温度が高くなるのにつれて高くなり、その温度が最適温度Ｔｏｐと上限温度Ｔｈｉｇｈとの間にあるときには温度が高くなるのにつれて低くなるので本実施例ではＮＯ_X 吸収剤２３の温度が最適温度Ｔｏｐに近いほど排気ガスのリッチ化の度合を大きくする。これによればそのときにおけるＮＯ_X 吸収剤２３の最大の浄化率にてＮＯ_X が還元浄化される。
【００２３】
なお本実施例では具体的には図５に示したように温度センサ２９ａにより検出されるＮＯ_X 吸収剤２３の上流側部分の温度Ｔｉｎと、温度センサ２９ｃにより検出されるＮＯ_X 吸収剤２３の下流側部分の温度Ｔｏｕｔとの関数でＮＯ_X 吸収剤２３への還元剤供給量をマップの形で予めＲＯＭ３４に記憶しておき、排気ガスをリッチ化するときに温度Ｔｉｎと温度Ｔｏｕｔとに基づいて図５に示したマップから還元剤供給量が算出される。図５に示したマップによれば温度Ｔｉｎが或る温度を境にその温度よりも低くなるほど還元剤供給量は少なくなり、その温度よりも高くなるほど還元剤供給量は多くなり、同様に温度Ｔｏｕｔが或る温度を境にその温度よりも低くなるほど還元剤供給量は少なくなり、その温度よりも高くなるほど還元剤供給量は少なくなる。
【００２４】
ところで排気ガス中にはＳＯ_X が含まれており、ＮＯ_X 吸収剤２３にはＮＯ_X ばかりでなくＳＯ_X も吸収される。このＮＯ_X 吸収剤２３へのＳＯ_X の吸収メカニズムはＮＯ_X の吸収メカニズムと同じであると考えられる。すなわちＮＯ_X の吸収メカニズムを説明したときと同様に担体上に白金ＰｔおよびバリウムＢａを担持させた場合を例にとって説明すると前述したように流入排気ガスの空燃比がリーンのときには酸素Ｏ₂ がＯ₂ ^-またはＯ^2-の形で白金Ｐｔの表面に付着しており、流入排気ガス中のＳＯ₂ は白金Ｐｔの表面上でＯ₂ ^-またはＯ^2-と反応してＳＯ₃ となる。次いで生成されたＳＯ₃ の一部は白金Ｐｔ上でさらに酸化されつつ吸収剤内に吸収されて酸化バリウムＢａＯと結合しながら、硫酸イオンＳＯ₄ ^2- の形で吸収剤内に拡散し、安定した硫酸塩ＢａＳＯ₄ を生成する。
【００２５】
しかしながらこの硫酸塩ＢａＳＯ₄ は安定していて分解しづらく、流入排気ガスの空燃比を単にリッチにしただけでは硫酸塩ＢａＳＯ₄ は分解されずにそのまま残る。したがってＮＯ_X 吸収剤２３内には時間が経過するにつれて硫酸塩ＢａＳＯ₄ が増大することになり、斯くして時間が経過するにつれてＮＯ_X 吸収剤２３が吸収しうるＮＯ_X 量が低下することになる。すなわち時間が経過するにつれてＮＯ_X 吸収剤２３が劣化することになる。
【００２６】
ところがこの場合、ＮＯ_X 吸収剤２３の温度が一定温度、例えば６００℃以上になるとＮＯ_X 吸収剤２３内において硫酸塩ＢａＳＯ₄ が分解し、このときＮＯ_X 吸収剤２３に流入する排気ガスの空燃比をリッチにするとＮＯ_X 吸収剤２３からＳＯ_X を放出させることができる。そこで本発明の実施例ではＮＯ_X 吸収剤２３からＳＯ_X を放出すべきときにＮＯ_X 吸収剤２３の温度が高い場合にはＮＯ_X 吸収剤２３に流入する排気ガスの空燃比をリッチにしてＮＯ_X 吸収剤２３からＳＯ_X を放出させ、ＳＯ_X を放出すべきときにＮＯ_X 吸収剤２３の温度が低い場合にはＮＯ_X 吸収剤２３の温度を上昇させると共にＮＯ_X 吸収剤２３に流入する排気ガスの空燃比をリッチにするようにしている。
【００２７】
次に還元剤の供給制御について説明する。本実施例ではＮＯ_X 吸収剤２３への総ＮＯ_X 吸収量を推定し、ＮＯ_X 吸収剤２３に流入する排気ガスの空燃比をリッチにした後に再びリッチにするまでのリッチ時間間隔をこの総ＮＯ_X 吸収量の推定値に基づき制御するようにしている。すなわち本実施例の排気浄化装置はＮＯ_X 吸収剤２３に吸収されているトータルのＮＯ_X 量を推定するための総ＮＯ_X 吸収量推定手段を具備し、総ＮＯ_X 吸収量推定手段により推定された総ＮＯ_X 吸収量ΣＮＯＸが許容値ＮＯＸmax を越えたときに空燃比をリーンからリッチに一時的に切換えるようにする。
【００２８】
機関から排出されるＮＯ_X 量は機関の運転状態が定まるとほぼ定まり、したがってＮＯ_X 吸収剤２３にその時々で吸収されるＮＯ_X 量も機関の運転状態が定まるとほぼ定まる。したがって本実施例では機関運転状態に応じた単位時間当りのＮＯ_X 吸収剤２３へのＮＯ_X 吸収量ＮＡを予め実験により求めておき、このＮＯ_X 吸収量ＮＡが機関負荷Ｑ／Ｎおよび機関回転数Ｎの関数として図６に示すようにマップの形で予めＲＯＭ３４内に記憶されている。したがってこの実施例の総ＮＯ_X 吸収量推定手段によれば機関運転時に図６に示した機関運転状態に応じたＮＯ_X 吸収量ＮＡが積算され、それによってＮＯ_X 吸収剤２３に吸収されていると推定される総ＮＯ_X 吸収量ΣＮＯＸが算出される。ただし空燃比が理論空燃比またはリッチ空燃比となる運転領域ではＮＯ_X 吸収剤２３からＮＯ_X が放出されるのでこのような運転領域ではＮＡの値は負となる。
【００２９】
ところで上述したようにＮＯ_X 吸収剤２３はその温度が特定の温度範囲、すなわちＮＯ_X 吸収剤２３のＮＯ_X 浄化作用が活性化する温度範囲における下限温度Ｔｌｏｗよりも高く且つ上限温度よりも低いときにＮＯ_X を還元剤にて還元浄化する。云い換えればＮＯ_X 吸収剤２３の温度が下限温度Ｔｌｏｗ以下であるときにはＮＯ_X を還元するべくＮＯ_X 吸収剤２３に流入する排気ガスの空燃比をリッチとしてもＮＯ_X はＮＯ_X 吸収剤２３にて浄化されない。同様にＮＯ_X 吸収剤２３の温度が上限温度Ｔｈｉｇｈ以上であるときにもＮＯ_X 吸収剤２３に流入する排気ガスの空燃比をリッチとしてもＮＯ_X はＮＯ_X 吸収剤２３にて浄化されない。したがってこれらの場合にはＮＯ_X 吸収剤２３に供給された還元剤はＮＯ_X 吸収剤２３にて消費されずに無駄となり、しかも消費されなかった還元剤はＮＯ_X 吸収剤２３から下流へと流出するので排気エミッションが悪化する。
【００３０】
こうしたことを回避するための方法としてはＮＯ_X 吸収剤２３の温度を検出し、その温度を下限温度Ｔｌｏｗまたは上限温度Ｔｈｉｇｈと比較し、その温度が下限温度Ｔｌｏｗ以下となったとき、或いは上限温度Ｔｈｉｇｈ以上であったときには排気ガスの空燃比をリッチとする処理（リッチ化）を停止するという方法が考えられる。しかしながらこの方法にもなお解決すべき課題がある。すなわち排気ガスのリッチ化を停止させるためには内燃機関の幾つかの装置を制御する必要があるがこれら装置には少なからず制御遅れが存在するのでＮＯ_X 吸収剤２３の温度が下限温度Ｔｌｏｗ以下となったこと、或いは上限温度Ｔｈｉｇｈ以上となったことが検出されてから排気ガスのリッチ化が実際に停止されるまでには幾分かの時間がかかる。したがってこの方法によっても下限温度Ｔｌｏｗより低い温度、或いは上限温度Ｔｈｉｇｈより高い温度のＮＯ_X 吸収剤２３にリッチ空燃比の排気ガスが流入することがある。
【００３１】
またこうした各種装置の制御遅れを考慮して下限温度Ｔｌｏｗよりも高い温度、或いは上限温度Ｔｈｉｇｈよりも低い温度を基準として排気ガスのリッチ化を停止するタイミングを決定するという方法も考えられるがこの方法ではＮＯ_X 吸収剤２３がいまだ活性状態にあるにもかかわらず排気ガスのリッチ化が停止される可能性がある。そしてこの場合にはＮＯ_X 吸収剤２３にてＮＯ_X は還元浄化されず、しかもＮＯ_X 吸収剤２３に吸収されているＮＯ_X の量が許容値を越えている場合には排気エミッションが悪化する。
【００３２】
このためＮＯ_X 吸収剤２３に供給した還元剤を無駄にせず、しかも排気エミッションを悪化させないためにはＮＯ_X 吸収剤２３が非活性状態となることを精度高く予測して排気ガスのリッチ化を停止し、ＮＯ_X 吸収剤２３が実際に非活性状態となったときにちょうどリッチ化されていない排気ガスがＮＯ_X 吸収剤２３に流入するようにする必要がある。そこで本実施例では以下のようにしてＮＯ_X 吸収剤２３が実際に非活性状態となるタイミングを精度高く予測し、排気ガスのリッチ化を停止する。
【００３３】
すなわちＮＯ_X 吸収剤２３の温度が下限温度Ｔｌｏｗよりも比較的高い温度にあるときであっても非常に温度の低い排気ガスがＮＯ_X 吸収剤２３に流入するとＮＯ_X 吸収剤２３の温度は非常に急速に低下し、短時間のうちに下限温度Ｔｌｏｗよりも低くなる。もちろんＮＯ_X 吸収剤２３の温度が下限温度Ｔｌｏｗよりも高いが下限温度Ｔｌｏｗに比較的近い場合にはＮＯ_X 吸収剤２３の温度低下割合が比較的小さくてもＮＯ_X 吸収剤２３の温度は短時間のうちに下限温度Ｔｌｏｗよりも低くなる。すなわちＮＯ_X 吸収剤２３の温度が低下しはじめてから下限温度Ｔｌｏｗ以下となるまでの時間は単位時間当たりにおけるＮＯ_X 吸収剤２３の温度低下率と、刻々と変化するＮＯ_X 吸収剤２３の温度との関数であり、単位時間当たりのＮＯ_X 吸収剤２３の温度低下率が大きいほど短かく、ＮＯ_X 吸収剤２３の温度が低いほど短かい。同様にＮＯ_X 吸収剤２３の温度が上昇しはじめてから上限温度Ｔｈｉｇｈ以上となるまでの時間は単位時間当たりにおけるＮＯ_X 吸収剤２３の温度上昇率と、刻々と変化するＮＯ_X 吸収剤２３の温度との関数であり、単位時間当たりのＮＯ_X 吸収剤２３の温度上昇率が大きいほど短く、ＮＯ_X 吸収剤２３の温度が低いほど短い。
【００３４】
そこで本実施例ではＮＯ_X 吸収剤２３が比較的短時間のうちに下限温度Ｔｌｏｗよりも低くなる単位時間当たりの温度低下率をＮＯ_X 吸収剤２３の温度ごとに許容値として予め実験により求めてＲＯＭ３４に記憶しておき、ＮＯ_X 吸収剤２３の温度低下率がＮＯ_X 吸収剤２３の温度ごとに求められる許容値、すなわち許容温度低下率よりも大きいときにはＮＯ_X 吸収剤２３の温度が短時間のうちに下限温度Ｔｌｏｗよりも低くなると判断して排気ガスのリッチ化を停止する。一方、本実施例ではＮＯ_X 吸収剤２３が比較的短時間のうちに上限温度Ｔｈｉｇｈよりも高くなる単位時間当たりの温度上昇率を許容値として予め実験により求めてＲＯＭ３４に記憶しておき、ＮＯ_X 吸収剤２３の温度上昇率がＮＯ_X 吸収剤２３の温度ごとに求められる許容値、すなわち許容温度上昇率よりも大きいときにはＮＯ_X 吸収剤２３の温度が短時間のうちに上限温度Ｔｈｉｇｈよりも高くなると判断して排気ガスのリッチ化を停止する。すなわち一般的な表現をすれば本実施例では単位時間当たりにおけるＮＯ_X 吸収剤２３の温度変化率がその許容値よりも大きいときには排気ガスのリッチ化を停止する。
【００３５】
斯くして本実施例によればＮＯ_X 吸収剤２３の温度が下限温度Ｔｌｏｗ以下となったとき、或いは上限温度Ｔｈｉｇｈ以上となったときにちょうどＮＯ_X 吸収剤２３に流入する排気ガスの空燃比はリッチとされていないので還元剤を無駄にすることはなく、しかもＮＯ_X 吸収剤２３の温度が下限温度よりも低くなる直前或いは上限温度Ｔｈｉｇｈよりも高くなる直前まではリッチ化された排気ガスがＮＯ_X 吸収剤２３に流入するのでＮＯ_X 吸収剤２３におけるＮＯ_X の還元浄化は最大限に行われることとなる。
【００３６】
なお本実施例の上述した制御により排気ガスのリッチ化が一時的に停止された後に排気ガスのリッチ化を再開するか否かは３つの温度センサ２９ａ，２９ｂ，２９ｃにより検出される温度に基づいて決定される。具体的には３つの温度センサ２９ａ，２９ｂ，２９ｃにより検出されるＮＯ_X 吸収剤２３の上流側部分の温度と、ＮＯ_X 吸収剤２３の中央部分の温度と、ＮＯ_X 吸収剤２３の下流側部分の温度とが全てＮＯ_X 吸収剤２３の活性温度範囲における下限温度Ｔｌｏｗより高くなったとき、或いは上限温度Ｔｈｉｇｈより低くなったときに排気ガスのリッチ化が再開される。
【００３７】
図７は本実施例の機関運転を実行するためのルーチンを示している。図７を参照するとまず初めにステップ１００において図２（Ｂ）に示したマップから基本燃料噴射量ＴＡＵが算出される。次いでステップ１０１ではＮＯ_X 吸収剤２３からＮＯ_X を放出すべきことを示すＮＯ_X 放出フラグがセットされているか否かが判別される。ＮＯ_X 放出フラグがセットされていないときにはステップ１０２に進んで図４に示したマップから単位時間当りのＮＯ_X 吸収量ＮＡが算出される。次いでステップ１０３ではこのＮＯ_X 吸収量ＮＡをΣＮＯＸに加算することによってＮＯ_X 吸収剤２３に吸収されていると推定される総ＮＯ_X 吸収量ΣＮＯＸが算出される。
【００３８】
次いでステップ１０４では総ＮＯ_X 吸収量ΣＮＯＸが許容値ＮＯＸmax を越えたか否かが判別される。ΣＮＯＸ≦ＮＯＸmax のとき、すなわちＮＯ_X 吸収剤２３のＮＯ_X 吸収能力に未だ余裕があるときにはステップ１０６にジャンプする。ステップ１０６では図２（Ｃ）に示したマップから補正係数Ｋが算出される。次いでステップ１０７では基本燃料噴射量ＴＡＵに補正係数Ｋを乗算することによって最終的な燃料噴射量ＴＡＵＯ（＝Ｋ・ＴＡＵ）が算出され、この噴射量ＴＡＵＯでもって燃料噴射が行われる。次いでステップ１０８ではＮＯ_X 吸収剤２３からのＳＯ_X を放出するためのＳＯ_X 放出処理を行うべきか否かが判断される。ＳＯ_X 放出処理を行う必要のないときには処理サイクルを完了する。一方、ステップ１０４においてΣＮＯＸ＞ＮＯＸmax になったと判断されたときにはステップ１０５に進んでＮＯ_X 放出フラグがセットされ、次いでステップ１０６に進む。
【００３９】
ＮＯ_X 放出フラグがセットされると次の処理サイクルではステップ１０１からステップ１１０に進んでリッチ化許可フラグがセットされているか否かが判別される。ここでリッチ化許可フラグは後述する図８のルーチンにより設定されるフラグであり、ＮＯ_X 吸収剤２３に流入する排気ガスの空燃比をリッチとすることが許可される場合にはセットされ、逆にＮＯ_X 吸収剤２３に流入する排気ガスの空燃比をリッチとすべきではないときにリセットされるフラグである。ステップ１１０においてリッチ化許可フラグがセットされていると判別されたときにはステップ１１１に進んでリッチ補正係数Ｋ_R が算出される。次いでステップ１１２では基本燃料噴射量ＴＡＵにリッチ補正係数Ｋ_R を乗算することによって最終的な燃料噴射量ＴＡＵＯ（＝Ｋ_R ・ＴＡＵ）が算出され、この噴射量ＴＡＵＯでもって燃料噴射が行われる。このときリーン空燃比のもとでの成層燃焼またはリーン空燃比のもとでの均一混合気燃焼からリッチ空燃比のもとでの均一混合気燃焼に切換えられ、それによってＮＯ_X 吸収剤２３からのＮＯ_X の放出作用が開始される。一方、ステップ１１０においてリッチ化許可フラグがリセットされていると判別されたときにはステップ１０６に進む。すなわちこの場合にはＮＯ_X 吸収剤２３に流入する排気ガスの空燃比をリッチとすることが停止されることとなる。
【００４０】
ところでステップ１０８においてＳＯ_X 放出処理を行うべきであると判断されるとステップ１０９に進んでＮＯ_X 吸収剤２３からＳＯ_X を放出させる処理が行われる。すなわちＮＯ_X 吸収剤２３の温度をほぼ６００℃以上に維持しつつ空燃比がリッチとされる。次いでＮＯ_X 吸収剤２３からのＳＯ_X の放出作用が完了するとΣＴＡＵが零とされる。
【００４１】
図８はリッチ化許可フラグをセットし、或いはリセットするために実行されるルーチンを示している。図８において初めにステップ２００においてＮＯ_X 吸収剤２３の温度変化率Ｒが算出される。この温度変化率Ｒは上述したように前回のルーチン実行時にＮＯ_X 吸収剤２３上流の温度センサ２９ａにより検出されたＮＯ_X 吸収剤２３の温度から今回のルーチン実行時に同様に温度センサ２９ａにより検出されたＮＯ_X 吸収剤２３を差し引き、これを前回のルーチン実行時から今回のルーチン実行時までの時間で割ることにより算出される。
【００４２】
次いでステップ２０１において温度変化率Ｒが零よりも小さいか否かが判別される。ステップ２０１においてＲ＜０であると判別されたとき、すなわちＮＯ_X 吸収剤２３の温度が低下しているときにはステップ２０２において温度低下率に関する判定値Ｒｔｈが算出される。ここでの判定値Ｒｔｈは上述したように今回のルーチン実行時に温度センサ２９ａにより検出されたＮＯ_X 吸収剤２３の温度の関数で算出される。すなわちＮＯ_X 吸収剤２３の温度が低いほど算出される判定値Ｒｔｈの値は小さくなる。一方、ステップ２０１においてＲ≧０であると判別されたときにはステップ２０７において温度上昇率に関する判定値Ｒｔｈが算出される。ここでの判定値ＲｔｈもＮＯ_X 吸収剤２３の温度の関数で算出され、ＮＯ_X 吸収剤２３の温度が高いほど算出される判定値Ｒｔｈの値は小さくなる。
【００４３】
次いでステップ２０３に進んで温度低下率、或いは温度上昇率の絶対値が判定値Ｒｔｈよりも小さいか否かが判別される。
ステップ２０３において温度低下率、或いは温度上昇率の絶対値が判定値Ｒｔｈよりも小さいときにはステップ２０４に進んでリッチ化許可フラグがセットされているか否かが判別される。ステップ２０４においてリッチ化許可フラグがリセットされていると判別されたときにはステップ２０５に進む。一方、リッチ化許可フラグがセットされていると判別されたときにはそのままルーチンは終了せしめられる。ステップ２０５ではＮＯ_X 吸収剤２３上流の温度センサ２９ａにより検出されるＮＯ_X 吸収剤２３の上流側部分の温度Ｔｉｎと、ＮＯ_X 吸収剤２３中央の温度センサ２９ｃにより検出されるＮＯ_X 吸収剤２３の中央部分の温度Ｔｍｉｄと、ＮＯ_X 吸収剤２３下流の温度センサ２９ｃにより検出されるＮＯ_X 吸収剤２３の下流側部分の温度Ｔｏｕｔとが下限温度Ｔｌｏｗよりも高く且つ上限温度よりも低いか否かが判別される。ステップ２０５においてＴｌｏｗ＜Ｔｉｎ，Ｔｍｉｄ，Ｔｏｕｔ＜Ｔｈｉｇｈであると判別されたときにはステップ２０６に進んでリッチ化許可フラグがセットされる。この場合には図７のルーチンに従ってＮＯ_X 吸収剤２３に流入する排気ガスの空燃比がリッチとされる。
【００４４】
ステップ２０５においてＴｌｏｗ＜Ｔｉｎ，Ｔｍｉｄ，Ｔｏｕｔ＜Ｔｈｉｇｈではないと判別されたときにはそのままルーチンが終了せしめられる。すなわちこの場合においてリッチ化許可フラグが既にセットされているときにはリッチ化許可フラグはセットされたままであり、逆にリッチ化許可フラグが既にリセットされているときにはリッチ化許可フラグはリセットされたままである。
【００４５】
一方、ステップ２０３において温度低下率、或いは温度上昇率の絶対値が判定値Ｒｔｈ以上であるときにはステップ２０８に進んでリッチ化許可フラグがリセットされる。この場合には図７のルーチンに従ってＮＯ_X 吸収剤２３に流入する排気ガスの空燃比がリッチとされることが停止される。
なおＮＯ_X 吸収剤２３におけるＮＯ_X 浄化率はＮＯ_X 吸収剤２３を通過する排気ガスの量にも影響され、ＮＯ_X 吸収剤２３を通過する排気ガスの量が或る特定の量であるときにＮＯ_X 吸収剤２３の温度が等しい場合にはＮＯ_X 吸収剤２３のＮＯ_X 浄化率は最も高く、ＮＯ_X 吸収剤２３を通過する排気ガスの量がその特定の量より少なくなるほど、或いは多くなるほどＮＯ_X 吸収剤２３のＮＯ_X 浄化率は低くなる。そこで図５に示したように還元剤供給量をＮＯ_X 吸収剤２３の上流側部分の温度と、下流側部分の温度との関数で算出するのではなく、ＮＯ_X 吸収剤２３の上流側部分の温度と、下流側部分の温度と、ＮＯ_X 吸収剤２３を通過する排気ガスの量との関数で算出したり、ＮＯ_X 吸収剤２３の上流側部分の温度と、ＮＯ_X 吸収剤２３を通過する排気ガスの量との関数で算出したりしてもよい。
【００４６】
【発明の効果】
本発明によれば触媒温度が許容値以上に大きく変化するときには触媒に還元剤を供給することが停止される。すなわち触媒温度の変化割合が大きいときには短時間のうちに触媒温度がその活性温度範囲から外れると予想されるのでこの場合には触媒に還元剤を供給することが停止される。これによれば触媒温度が活性温度範囲から外れるタイミングで還元剤の供給が停止されるので還元剤の無駄が少なくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】内燃機関の全体図である。
【図２】基本燃料噴射量、補正係数等を示す図である。
【図３】ＮＯ_X 吸収剤のＮＯ_X 吸放出作用を説明するための図である。
【図４】ＮＯ_X 吸収剤のＮＯ_X 浄化特性を示す図である。
【図５】還元剤供給量を算出するためのマップを示す図である。
【図６】ＮＯ_X 吸収量のマップを示す図である。
【図７】運転制御を実行するためのフローチャートである。
【図８】リッチ化許可フラグをセットし、或いはリセットするためのフローチャートである。
【符号の説明】
１１…燃料噴射弁
２９ａ，２９ｂ，２９ｃ…温度センサ
２３…ＮＯ_X 吸収剤[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an exhaust emission control device for an internal combustion engine.
[0002]
[Prior art]
NO in exhaust gas discharged from combustion chamber of internal combustion engine_X NO can be reduced with a reducing agent and purified_X Provided with a catalyst, the NO_X NO in the exhaust gas by supplying a reducing agent to the catalyst_X Japanese Patent Laid-Open No. 11-30118 discloses an exhaust gas purification device that purifies the exhaust gas. By the way, NO as mentioned above_X A catalyst is NO only when its temperature is within a certain temperature range._X Can be purified. In other words, NO_X NO when the temperature of the catalyst is not within the certain temperature range_X Even if a reducing agent is supplied to the catalyst, the reducing agent is NO._X It is wasted without being consumed for purification. Therefore, in the exhaust emission control device described in the above publication, NO is used._X NO when the temperature of the catalyst is not within the certain temperature range._X The supply of the reducing agent to the catalyst is stopped.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, as described in the above publication, NO_X Even if the operation of the related equipment is controlled so as to stop the supply of the reducing agent to the catalyst, it is actually NO due to the control delay or the like._X The reducing agent is NO even though the temperature of the catalyst is not within the certain temperature range._X As a result, the reducing agent may be wasted. In view of these circumstances, the object of the present invention is NO._X This is to reduce the waste of the reducing agent to be used for purifying the water.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the first invention provides NO in exhaust gas._X And a reducing agent supply means for supplying the reducing agent to the exhaust gas flowing into the catalyst._X In an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine in which a reducing agent is supplied to exhaust gas from the reducing agent supply means to reduce and purify the exhaust gas, based on a temperature sensor for detecting the temperature of the catalyst and an output value of the temperature sensor Change rate calculating means for calculating the change rate of the catalyst temperature, and when it is determined that the change rate of the catalyst temperature calculated by the change rate calculation means is greater than the allowable value, the reducing agent supply means supplies the reducing agent. Stop supplying. That is, when the catalyst temperature changes greatly beyond the allowable value, the supply of the reducing agent to the catalyst is stopped.
[0005]
In the second invention, the reducing agent supply means when the change rate of the catalyst temperature calculated by the change rate calculation means in the first invention is a negative value and the absolute value is determined to be larger than the allowable value. To stop supplying the reducing agent.
In the third aspect, the allowable value is calculated as a function of the current catalyst temperature in the first aspect.
[0006]
In a fourth aspect, in the first aspect, the temperature sensor detects the temperature of the upstream portion of the catalyst.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows a case where the present invention is applied to a direct injection spark ignition engine. However, the present invention can also be applied to a compression ignition type internal combustion engine. Referring to FIG. 1, 1 is an engine body, 2 is a cylinder block, 3 is a piston that reciprocates in the cylinder block 2, 4 is a cylinder head fixed on the cylinder block 2, and 5 is a piston 3 and a cylinder head 4. A combustion chamber formed therebetween, 6 is an intake valve, 7 is an intake port, 8 is an exhaust valve, and 9 is an exhaust port. As shown in FIG. 1, a spark plug 10 is arranged at the center of the inner wall surface of the cylinder head 4, and a fuel injection valve 11 is arranged around the inner wall surface of the cylinder head 4. A cavity 12 extending from the lower side of the fuel injection valve 11 to the lower side of the spark plug 10 is formed on the top surface of the piston 3.
[0008]
The intake port 7 of each cylinder is connected to a surge tank 14 via a corresponding intake branch pipe 13, and the surge tank 14 is connected to an air cleaner (not shown) via an intake duct 15 and an air flow meter 16. A throttle valve 18 driven by a step motor 17 is disposed in the intake duct 15. On the other hand, the exhaust port 9 of each cylinder is connected to an exhaust manifold 19, and this exhaust manifold 19 is NO through a catalytic converter 21 containing an oxidation catalyst or a three-way catalyst 20 and an exhaust pipe 22._X It is connected to a casing 24 containing the absorbent 23. The exhaust manifold 19 and the surge tank 14 are connected to each other via a recirculated exhaust gas (hereinafter referred to as EGR gas) conduit 26, and an EGR gas control valve 27 is disposed in the EGR gas conduit 26.
[0009]
The electronic control unit 31 is composed of a digital computer and includes a RAM (random access memory) 33, a ROM (read only memory) 34, a CPU (microprocessor) 35, an input port 36 and An output port 37 is provided. The air flow meter 16 generates an output voltage proportional to the amount of intake air, and this output voltage is input to the input port 36 via the corresponding AD converter 38. An air-fuel ratio sensor 28 for detecting the air-fuel ratio is attached to the exhaust manifold 19, and an output signal of the air-fuel ratio sensor 28 is input to the input port 36 via the corresponding AD converter 38.
[0010]
NO_X A temperature sensor 29a capable of detecting the temperature of the exhaust gas is attached to the exhaust pipe 22 upstream of the absorbent 23, and NO._X The NO in the central region of the absorbent 23_X A temperature sensor 29b capable of detecting the temperature of the absorbent 23 is attached, and output signals from these temperature sensors 29a and 29b are input to the input port 36 via the corresponding AD converters 38. NO_X A temperature sensor 29 capable of detecting the temperature of the exhaust gas and an air-fuel ratio sensor 30 capable of detecting the air-fuel ratio of the exhaust gas are disposed in the exhaust pipe 25 connected to the outlet of the casing 24 containing the absorbent 23. And the output signals of the temperature sensor 29 and the air-fuel ratio sensor 30 are input to the input port 36 via the corresponding AD converters 38.
[0011]
A load sensor 41 that generates an output voltage proportional to the amount of depression of the accelerator pedal 40 is connected to the accelerator pedal 40, and the output voltage of the load sensor 41 is input to the input port 36 via the corresponding AD converter 38. . For example, the crank angle sensor 42 generates an output pulse every time the crankshaft rotates 30 degrees, and the output pulse is input to the input port 36. The CPU 35 calculates the engine speed from the output pulse of the crank angle sensor 42. On the other hand, the output port 37 is connected to the spark plug 10, the fuel injection valve 11, the step motor 17, and the EGR control valve 27 via a corresponding drive circuit 39.
[0012]
Next, the fuel injection control of the internal combustion engine shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG. In FIG. 2A, the vertical axis represents the engine load Q / N (intake air amount Q / engine speed N), and the horizontal axis represents the engine speed N. Solid line X in FIG.₁ In the operating region on the lower load side, stratified combustion is performed. That is, at this time, as shown in FIG. 1, the fuel F is injected from the fuel injection valve 11 into the cavity 12 at the end of the compression stroke. This fuel is guided by the inner peripheral surface of the cavity 12 to form an air-fuel mixture around the spark plug 10, and this air-fuel mixture is ignited and burned by the spark plug 10. At this time, the average air-fuel ratio in the combustion chamber 5 is lean.
[0013]
On the other hand, the solid line X in FIG.₁ In the region on the higher load side, fuel is injected from the fuel injection valve 11 during the intake stroke, and at this time, uniform mixture combustion is performed. Solid line X₁ And chain line X₂ Between the two and the fuel is homogeneously mixed under a lean air-fuel ratio, and the chain line X₂ And chain line X_Three And homogeneous air-fuel mixture combustion under the stoichiometric air-fuel ratio,_Three On the higher load side, homogeneous mixture combustion is performed under a rich air-fuel ratio.
[0014]
In the present invention, the basic fuel injection amount TAU necessary for setting the air-fuel ratio to the stoichiometric air-fuel ratio is previously stored in the ROM 34 in the form of a map as a function of the engine load Q / N and the engine speed N as shown in FIG. The final fuel injection amount TAUO (= K · TAU) is calculated by multiplying the basic fuel injection amount TAU by the correction coefficient K. The correction coefficient K is stored in advance in the ROM 34 in the form of a map as a function of the engine load Q / N and the engine speed N as shown in FIG. The value of the correction coefficient K is a chain line X in FIG. 2A where combustion is performed under a lean air-fuel ratio.₂ 2 is smaller than 1.0 in the operation region on the lower load side, and combustion is performed under a rich air-fuel ratio._Three In the operating region on the higher load side, it becomes larger than 1.0. The correction coefficient K is a chain line X₂ And chain line X_Three In the operating range between the two, the feedback control is performed based on the output signal of the air-fuel ratio sensor 28 so that the air-fuel ratio becomes the stoichiometric air-fuel ratio.
[0015]
By the way, NO placed in the engine exhaust passage_X The absorbent 23 has, for example, alumina as a carrier. On the carrier, for example, alkali metal such as potassium K, sodium Na, lithium Li, cesium Cs, alkaline earth such as barium Ba, calcium Ca, lanthanum La, yttrium Y, etc. At least one selected from such rare earths and a noble metal such as platinum Pt are supported. In this case, a particulate filter made of, for example, cordierite is disposed in the casing 24, and NO is supported on the particulate filter using alumina as a carrier._X The absorbent 23 can also be carried.
[0016]
In any case, the engine intake passage, the combustion chamber 5 and NO_X The ratio of the amount of air to the amount of fuel (hydrocarbon) supplied into the exhaust passage upstream of the absorbent 23 is NO._X This NO is referred to as the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the absorbent 23._X The absorbent 23 is NO when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean._X When the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas becomes the stoichiometric air-fuel ratio or rich, the absorbed NO_X NO release_X Performs absorption and release action.
[0017]
This NO_X If the absorbent 23 is placed in the engine exhaust passage, NO_X The absorbent 23 is actually NO_X The detailed mechanism of the absorption / release action is not clear. However, this absorption / release action is considered to be performed by the mechanism shown in FIG. Next, this mechanism will be described by taking as an example the case where platinum Pt and barium Ba are supported on the support, but the same mechanism can be obtained by using other noble metals, alkali metals, alkaline earths, and rare earths.
[0018]
In the internal combustion engine shown in FIG. 1, combustion is performed in a state where the air-fuel ratio is lean in most operating states that are frequently used. Thus, when combustion is performed with the air-fuel ratio being lean, the oxygen concentration in the exhaust gas is high. At this time, as shown in FIG.₂ Is O₂ ^-Or O^2-It adheres to the surface of platinum Pt. On the other hand, NO in the inflowing exhaust gas is O on the surface of platinum Pt.₂ ^-Or O^2-Reacts with NO₂ (2NO + O₂ → 2NO₂ ). Then the generated NO₂ As shown in FIG. 3 (A), a part of is absorbed in the absorbent while being oxidized on platinum Pt and combined with barium oxide BaO._Three ^-Diffuses into the absorbent in the form of In this way NO_X Is NO_X Absorbed in the absorbent 23. As long as the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas is high, NO on the surface of platinum Pt₂ Is produced and NO in the absorbent_X NO unless absorption capacity is saturated₂ Is absorbed into the absorbent and nitrate ion NO._Three ^-Is generated.
[0019]
On the other hand, when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is made rich, the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas decreases, and as a result, NO on the surface of the platinum Pt₂ The production amount of is reduced. NO₂ When the production amount of NO decreases, the reaction proceeds in the reverse direction (NO_Three ^-→ NO₂ ) And thus nitrate ion NO in the absorbent_Three ^-Is NO₂ Is released from the absorbent in the form of NO at this time_X NO released from the absorbent 23_X As shown in FIG. 3B, it is reduced by reacting with a large amount of unburned HC and CO contained in the inflowing exhaust gas. In this way, NO on the surface of platinum Pt.₂ NO from the absorbent to the next when no longer exists₂ Is released. Therefore, when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is made rich, the NO in a short time_X NO from absorbent 23_X Is released, and this released NO_X NO in the atmosphere because_X Will not be discharged.
[0020]
In this case, even if the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is the stoichiometric air-fuel ratio, NO_X NO from absorbent 23_X Is released. However, if the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is the stoichiometric air-fuel ratio, NO_X NO from absorbent 23_X NO is released only gradually_X Total NO absorbed by absorbent 23_X It takes a little longer time to release. By the way NO_X NO in absorbent 23_X Absorption capacity is limited, so NO_X NO in absorbent 23_X NO before absorption capacity saturates_X NO from absorbent 23_X Need to be released. But NO_X Absorbent 23 is NO_X As long as the absorption capacity is sufficient, almost all NO contained in the exhaust gas_X Absorbs NO_X Some NO when approaching the limit of absorption capacity_X Can no longer be absorbed, so NO_X Absorbent 23 is NO_X NO nearing the limit of absorption capacity_X NO flowing out from the absorbent 23 downstream_X The amount begins to increase.
[0021]
Therefore, in this embodiment, NO_X Total NO absorbed by absorbent 23_X Estimate the amount of absorption, this NO_X Maximum absorption is NO_X NO when approaching absorption_X The air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the absorbent 23 is temporarily made rich and NO_X NO from absorbent 23_X To be released. In this case, NO_X There are various methods for enriching the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the absorbent 23. For example, the air-fuel ratio of the exhaust gas can be made rich by making the average air-fuel ratio of the air-fuel mixture in the combustion chamber 5 rich, or the exhaust gas can be made by injecting additional fuel at the end of the expansion stroke or during the exhaust stroke. The air / fuel ratio can be made rich or NO_X By injecting additional fuel into the exhaust passage upstream of the absorbent 23, the air-fuel ratio of the exhaust gas can be made rich. In the embodiment of the present invention, the air-fuel ratio of the exhaust gas is made rich by performing the first method, that is, performing the homogeneous mixture combustion under the rich air-fuel ratio.
[0022]
In this embodiment, when the exhaust gas air-fuel ratio is made rich in this way, the degree of enrichment, in other words, NO._X The amount of reducing agent (unburned hydrocarbon) supplied to the absorbent 23 is NO._X It is determined based on the temperature of the absorbent 23. That is, as shown in FIG._X The absorbent 23 is NO when its temperature is in a range higher than the lower limit temperature Tlow and lower than the upper limit temperature High._X Is reduced and purified with a reducing agent._X Purification rate R_P Increases as the temperature increases when the temperature is between the lower limit temperature Tlow and the optimum temperature Top, and decreases as the temperature increases when the temperature is between the optimum temperature Top and the upper limit temperature High. Therefore, in this embodiment, NO_X The closer the temperature of the absorbent 23 is to the optimum temperature Top, the greater the degree of exhaust gas enrichment. According to this, NO at that time_X NO at the maximum purification rate of the absorbent 23_X Is reduced and purified.
[0023]
In this embodiment, specifically, as shown in FIG. 5, the NO detected by the temperature sensor 29a._X The temperature Tin of the upstream portion of the absorbent 23 and the NO detected by the temperature sensor 29c_X NO as a function of the temperature Tout of the downstream portion of the absorbent 23_X The reducing agent supply amount to the absorbent 23 is stored in advance in the ROM 34 in the form of a map, and the reducing agent supply amount is calculated from the map shown in FIG. 5 based on the temperature Tin and the temperature Tout when the exhaust gas is enriched. Is calculated. According to the map shown in FIG. 5, as the temperature Tin becomes lower than a certain temperature, the reducing agent supply amount decreases, and as the temperature Tin becomes higher, the reducing agent supply amount increases. Similarly, the temperature Tout However, the lower the temperature, the lower the supply amount of the reducing agent, and the higher the temperature, the lower the supply amount of the reducing agent.
[0024]
By the way, the exhaust gas contains SO._X Is included, NO_X The absorbent 23 has NO_X Not only SO_X Is also absorbed. This NO_X SO to absorbent 23_X NO absorption mechanism_X It is considered that the absorption mechanism is the same. Ie NO_X The case where platinum Pt and barium Ba are supported on the carrier is explained as an example in the same manner as in the description of the absorption mechanism of oxygen. As described above, when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean, oxygen O₂ Is O₂ ^-Or O^2-Is attached to the surface of platinum Pt in the form of SO₂ Is O on the surface of platinum Pt.₂ ^-Or O^2-Reacts with SO_Three It becomes. The generated SO_Three Part of the catalyst is further oxidized on platinum Pt while being absorbed into the absorbent and bonded to barium oxide BaO, while sulfate ions SO_Four ^2- Diffused into the absorbent in the form of a stable sulfate BaSO_Four Is generated.
[0025]
However, this sulfate BaSO_Four Is stable and difficult to decompose, simply by enriching the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas, sulfate BaSO_Four Remains undisassembled. Therefore NO_X In the absorbent 23, the sulfate BaSO as time passes._Four Will increase, so NO over time_X NO which the absorbent 23 can absorb_X The amount will decrease. That is, NO over time_X The absorbent 23 will deteriorate.
[0026]
However, in this case, NO_X When the temperature of the absorbent 23 reaches a certain temperature, for example, 600 ° C. or higher, NO_X In the absorbent 23, sulfate BaSO_Four Decomposes at this time, NO_X When the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the absorbent 23 is made rich, NO_X Absorbent 23 to SO_X Can be released. Therefore, in the embodiment of the present invention, NO_X Absorbent 23 to SO_X NO should be released_X NO when the temperature of the absorbent 23 is high_X The air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the absorbent 23 is made rich and NO_X Absorbent 23 to SO_X And release SO_X NO should be released_X NO when the temperature of the absorbent 23 is low_X Increase the temperature of the absorbent 23 and NO_X The air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the absorbent 23 is made rich.
[0027]
Next, the supply control of the reducing agent will be described. In this embodiment, NO_X Total NO to absorbent 23_X Estimate absorption, NO_X The rich time interval until the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the absorbent 23 is made rich after being made rich is determined as the total NO._X Control is based on the estimated amount of absorption. That is, the exhaust purification system of this embodiment is NO._X Total NO absorbed by absorbent 23_X Total NO to estimate quantity_X Absorption amount estimation means is provided and total NO_X Total NO estimated by absorption amount estimation means_X When the absorption amount ΣNOX exceeds the allowable value NOXmax, the air-fuel ratio is temporarily switched from lean to rich.
[0028]
NO discharged from the engine_X The amount is almost fixed when the engine's operating condition is determined, so NO_X NO absorbed by the absorbent 23 from time to time_X The amount is almost determined when the operating state of the engine is determined. Therefore, in this embodiment, the NO per unit time according to the engine operating state is determined._X NO to absorbent 23_X Absorption amount NA is obtained in advance by experiment, and this NO_X Absorption amount NA is stored in advance in ROM 34 in the form of a map as a function of engine load Q / N and engine speed N as shown in FIG. Therefore, the total NO of this example_X According to the absorption amount estimating means, the NO corresponding to the engine operating state shown in FIG._X Absorption amount NA is integrated, thereby NO_X Total NO estimated to be absorbed by the absorbent 23_X The absorption amount ΣNOX is calculated. However, if the air-fuel ratio is the stoichiometric or rich air-fuel ratio, NO_X NO from absorbent 23_X In such an operating region, the value of NA becomes negative.
[0029]
By the way, as mentioned above, NO_X The absorbent 23 has a specific temperature range, that is, NO._X NO in absorbent 23_X NO when the temperature is higher than the lower limit temperature Tlow and lower than the upper limit temperature in the temperature range where the purification action is activated_X Is reduced and purified with a reducing agent. In other words, NO_X NO when the temperature of the absorbent 23 is lower than the lower limit temperature Tlow_X NO to reduce_X NO even if the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the absorbent 23 is rich_X Is NO_X It is not purified by the absorbent 23. Similarly NO_X NO when the temperature of the absorbent 23 is equal to or higher than the upper limit temperature High._X NO even if the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the absorbent 23 is rich_X Is NO_X It is not purified by the absorbent 23. So in these cases NO_X The reducing agent supplied to the absorbent 23 is NO._X The reducing agent that is wasted without being consumed by the absorbent 23 and that has not been consumed is NO._X Since it flows out of the absorbent 23 downstream, the exhaust emission deteriorates.
[0030]
A way to avoid this is NO_X The temperature of the absorbent 23 is detected, and the temperature is compared with the lower limit temperature Tlow or the upper limit temperature High. When the temperature is lower than the lower limit temperature Tlow or higher than the upper limit temperature High, the air-fuel ratio of the exhaust gas is set. A method of stopping the rich process (rich process) can be considered. However, this method still has problems to be solved. That is, in order to stop the enrichment of exhaust gas, it is necessary to control several devices of the internal combustion engine._X It takes some time for the exhaust gas enrichment to actually stop after it has been detected that the temperature of the absorbent 23 has become lower than the lower limit temperature Tlow or higher than the upper limit temperature High. . Therefore, even by this method, the temperature is lower than the lower limit temperature Tlow or higher than the upper limit temperature High._X A rich air-fuel ratio exhaust gas may flow into the absorbent 23.
[0031]
In consideration of the control delay of these various devices, a method of determining the timing for stopping exhaust gas enrichment based on a temperature higher than the lower limit temperature Tlow or a temperature lower than the upper limit temperature High is also conceivable. Then NO_X There is a possibility that exhaust gas enrichment may be stopped even though the absorbent 23 is still in an active state. And in this case NO_X NO in absorbent 23_X Is not reduced and purified and NO_X NO absorbed in the absorbent 23_X Exhaust emissions deteriorate when the amount of gas exceeds the allowable value.
[0032]
For this reason NO_X NO in order not to waste the reducing agent supplied to the absorbent 23 and to worsen the exhaust emission._X Precisely predict that the absorbent 23 will be in an inactive state, stop enriching the exhaust gas, and_X When the absorbent 23 actually becomes inactive, the exhaust gas that has not been enriched is NO._X It is necessary to flow into the absorbent 23. In this embodiment, therefore, NO is performed as follows._X The timing at which the absorbent 23 actually becomes inactive is accurately predicted, and exhaust gas enrichment is stopped.
[0033]
Ie NO_X Even when the temperature of the absorbent 23 is relatively higher than the lower limit temperature Tlow, the exhaust gas having a very low temperature is NO._X NO into the absorbent 23_X The temperature of the absorbent 23 decreases very rapidly and becomes lower than the lower limit temperature Tlow in a short time. Of course NO_X If the temperature of the absorbent 23 is higher than the lower limit temperature Tlow but relatively close to the lower limit temperature Tlow, NO is determined._X Even if the temperature decrease rate of the absorbent 23 is relatively small, NO_X The temperature of the absorbent 23 becomes lower than the lower limit temperature Tlow in a short time. Ie NO_X The time from when the temperature of the absorbent 23 starts to drop to below the lower limit temperature Tlow is NO per unit time._X The temperature decrease rate of the absorbent 23 and NO that changes every moment_X It is a function of the temperature of the absorbent 23 and NO per unit time._X The larger the temperature decrease rate of the absorbent 23, the shorter the NO._X The lower the temperature of the absorbent 23, the shorter. Similarly NO_X The time from when the temperature of the absorbent 23 starts to rise until the temperature reaches the upper limit temperature High or higher is NO per unit time._X The temperature rise rate of the absorbent 23 and NO that changes every moment_X It is a function of the temperature of the absorbent 23 and NO per unit time._X The larger the temperature rise rate of the absorbent 23, the shorter, NO_X The lower the temperature of the absorbent 23, the shorter.
[0034]
Therefore, in this embodiment, NO_X The temperature decrease rate per unit time when the absorbent 23 becomes lower than the lower limit temperature Tlow in a relatively short time is NO._X As an allowable value for each temperature of the absorbent 23, it is obtained in advance by experiment and stored in the ROM 34._X The temperature decrease rate of the absorbent 23 is NO._X When the allowable value required for each temperature of the absorbent 23 is greater than the allowable temperature decrease rate, NO is determined._X It is determined that the temperature of the absorbent 23 becomes lower than the lower limit temperature Tlow in a short time, and the enrichment of the exhaust gas is stopped. On the other hand, in this embodiment, NO_X The temperature rise rate per unit time at which the absorbent 23 becomes higher than the upper limit temperature High within a relatively short time is obtained as an allowable value by an experiment in advance and stored in the ROM 34._X The temperature rise rate of the absorbent 23 is NO_X When the allowable value obtained for each temperature of the absorbent 23 is larger than the allowable temperature increase rate, NO is determined._X It is determined that the temperature of the absorbent 23 becomes higher than the upper limit temperature High within a short time, and the enrichment of the exhaust gas is stopped. In other words, in a general expression, in this embodiment, NO per unit time._X When the temperature change rate of the absorbent 23 is larger than the allowable value, exhaust gas enrichment is stopped.
[0035]
Thus, according to this embodiment, NO_X When the temperature of the absorbent 23 becomes lower than the lower limit temperature Tlow, or when it becomes higher than the upper limit temperature High, it is just NO_X Since the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the absorbent 23 is not made rich, the reducing agent is not wasted, and NO_X The enriched exhaust gas is NO until immediately before the temperature of the absorbent 23 becomes lower than the lower limit temperature or immediately before the temperature becomes higher than the upper limit temperature High._X NO flows into the absorbent 23_X NO in absorbent 23_X Reduction and purification of this will be done to the maximum.
[0036]
Whether exhaust gas enrichment is resumed after exhaust gas enrichment is temporarily stopped by the above-described control of this embodiment is based on the temperatures detected by the three temperature sensors 29a, 29b, 29c. Determined. Specifically, the NO detected by the three temperature sensors 29a, 29b, 29c_X The temperature of the upstream portion of the absorbent 23 and NO_X The temperature of the central part of the absorbent 23 and NO_X The temperature of the downstream portion of the absorbent 23 is all NO_X The exhaust gas enrichment is resumed when the temperature becomes lower than the lower limit temperature Tlow in the active temperature range of the absorbent 23 or when the temperature becomes lower than the upper limit temperature High.
[0037]
FIG. 7 shows a routine for executing the engine operation of this embodiment. Referring to FIG. 7, first, at step 100, the basic fuel injection amount TAU is calculated from the map shown in FIG. Next, in step 101, NO_X NO from absorbent 23_X NO that should be released_X It is determined whether or not the release flag is set. NO_X When the release flag is not set, the routine proceeds to step 102 where NO per unit time is determined from the map shown in FIG._X Absorption amount NA is calculated. Next, at step 103, this NO_X By adding the amount of absorption NA to ΣNOX, NO_X Total NO estimated to be absorbed by the absorbent 23_X The absorption amount ΣNOX is calculated.
[0038]
Next, at step 104, total NO_X It is determined whether or not the absorption amount ΣNOX exceeds the allowable value NOXmax. When ΣNOX ≦ NOXmax, that is, NO_X NO in absorbent 23_X When there is still a margin in the absorption capacity, the routine jumps to step 106. In step 106, the correction coefficient K is calculated from the map shown in FIG. Next, at step 107, the final fuel injection amount TAUO (= K · TAU) is calculated by multiplying the basic fuel injection amount TAU by the correction coefficient K, and fuel injection is performed with this injection amount TAUO. Next, in step 108, NO_X SO from absorbent 23_X SO to release_X It is determined whether the release process should be performed. SO_X When it is not necessary to perform the release process, the process cycle is completed. On the other hand, when it is determined at step 104 that ΣNOX> NOXmax, the routine proceeds to step 105 where NO is reached._X The release flag is set, then proceed to step 106.
[0039]
NO_X When the release flag is set, in the next processing cycle, the routine proceeds from step 101 to step 110, where it is determined whether or not the enrichment permission flag is set. Here, the enrichment permission flag is a flag set by a routine shown in FIG._X It is set when it is permitted to make the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the absorbent 23 rich, and conversely NO_X This flag is reset when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the absorbent 23 should not be made rich. When it is determined at step 110 that the enrichment permission flag is set, the routine proceeds to step 111 where the rich correction coefficient K_R Is calculated. Next, at step 112, the basic fuel injection amount TAU is added to the rich correction coefficient K._R The final fuel injection amount TAUO (= K_R TAU) is calculated, and fuel injection is performed with this injection amount TAUO. At this time, the stratified charge combustion under the lean air-fuel ratio or the homogeneous air-fuel mixture combustion under the lean air-fuel ratio is switched to the homogeneous air-fuel mixture combustion under the rich air-fuel ratio._X NO from absorbent 23_X The release action of is started. On the other hand, when it is determined in step 110 that the enrichment permission flag is reset, the process proceeds to step 106. That is, NO in this case_X The rich air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the absorbent 23 is stopped.
[0040]
By the way, at step 108, SO_X If it is determined that the release process should be performed, the routine proceeds to step 109 and NO._X Absorbent 23 to SO_X Is released. Ie NO_X The air-fuel ratio is made rich while maintaining the temperature of the absorbent 23 at approximately 600 ° C. or higher. Then NO_X SO from absorbent 23_X When the release action is completed, ΣTAU is made zero.
[0041]
FIG. 8 shows a routine that is executed to set or reset the enrichment permission flag. First in FIG._X A temperature change rate R of the absorbent 23 is calculated. As described above, the temperature change rate R is NO when the previous routine is executed._X NO detected by temperature sensor 29a upstream of absorbent 23_X The NO detected by the temperature sensor 29a in the same manner from the temperature of the absorbent 23 when the routine is executed this time._X This is calculated by subtracting the absorbent 23 and dividing this by the time from the previous routine execution to the current routine execution.
[0042]
Next, at step 201, it is judged if the temperature change rate R is smaller than zero. When it is determined in step 201 that R <0, that is, NO_X When the temperature of the absorbent 23 is decreasing, a determination value Rth relating to the temperature decrease rate is calculated in step 202. The determination value Rth here is the NO detected by the temperature sensor 29a during the current routine execution as described above._X It is calculated as a function of the temperature of the absorbent 23. Ie NO_X The lower the temperature of the absorbent 23, the smaller the calculated determination value Rth. On the other hand, when it is determined in step 201 that R ≧ 0, in step 207, a determination value Rth related to the temperature increase rate is calculated. The determination value Rth here is also NO._X Calculated as a function of absorbent 23 temperature, NO_X The higher the temperature of the absorbent 23, the smaller the calculated determination value Rth.
[0043]
Next, the routine proceeds to step 203, where it is determined whether or not the temperature decrease rate or the absolute value of the temperature increase rate is smaller than the determination value Rth.
In step 203, when the temperature decrease rate or the absolute value of the temperature increase rate is smaller than the determination value Rth, the routine proceeds to step 204, where it is determined whether or not the enrichment permission flag is set. If it is determined in step 204 that the enrichment permission flag has been reset, the process proceeds to step 205. On the other hand, when it is determined that the enrichment permission flag is set, the routine is ended as it is. In step 205 NO_X NO detected by temperature sensor 29a upstream of absorbent 23_X The temperature Tin of the upstream portion of the absorbent 23 and NO_X NO detected by the temperature sensor 29c at the center of the absorbent 23_X The temperature Tmid of the central part of the absorbent 23 and NO_X NO detected by temperature sensor 29c downstream of absorbent 23_X It is determined whether or not the temperature Tout of the downstream portion of the absorbent 23 is higher than the lower limit temperature Tlow and lower than the upper limit temperature. When it is determined at step 205 that Tlow <Tin, Tmid, Tout <High, the routine proceeds to step 206, where the enrichment permission flag is set. In this case, NO is followed according to the routine of FIG._X The air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the absorbent 23 is made rich.
[0044]
When it is determined in step 205 that Tlow <Tin, Tmid, and Tout <High are not satisfied, the routine is ended as it is. That is, in this case, when the enrichment permission flag is already set, the enrichment permission flag remains set. Conversely, when the enrichment permission flag is already reset, the enrichment permission flag remains reset.
[0045]
On the other hand, when the temperature decrease rate or the absolute value of the temperature increase rate is greater than or equal to the determination value Rth in step 203, the process proceeds to step 208 and the enrichment permission flag is reset. In this case, NO is followed according to the routine of FIG._X The rich air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the absorbent 23 is stopped.
NO_X NO in absorbent 23_X The purification rate is NO_X It is also influenced by the amount of exhaust gas that passes through the absorbent 23, and NO_X NO when the amount of exhaust gas passing through the absorbent 23 is a certain amount_X NO when the temperature of the absorbent 23 is equal_X NO in absorbent 23_X Highest purification rate, NO_X The smaller the amount of exhaust gas that passes through the absorbent 23 is, or the larger the amount is, the more NO_X NO in absorbent 23_X The purification rate is lowered. Therefore, as shown in FIG._X Rather than calculating as a function of the temperature of the upstream portion of the absorbent 23 and the temperature of the downstream portion, NO_X The temperature of the upstream portion of the absorbent 23, the temperature of the downstream portion, and NO_X Calculated as a function of the amount of exhaust gas passing through the absorbent 23, or NO_X The temperature of the upstream portion of the absorbent 23 and NO_X It may be calculated as a function of the amount of exhaust gas that passes through the absorbent 23.
[0046]
【The invention's effect】
According to the present invention, the supply of the reducing agent to the catalyst is stopped when the catalyst temperature changes greatly beyond the allowable value. That is, when the change rate of the catalyst temperature is large, the catalyst temperature is expected to be out of the activation temperature range within a short time, and in this case, the supply of the reducing agent to the catalyst is stopped. According to this, since the supply of the reducing agent is stopped at the timing when the catalyst temperature deviates from the activation temperature range, the waste of the reducing agent is reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall view of an internal combustion engine.
FIG. 2 is a diagram showing a basic fuel injection amount, a correction coefficient, and the like.
FIG. 3 NO_X Absorbent NO_X It is a figure for demonstrating the absorption-and-release function.
FIG. 4 NO_X Absorbent NO_X It is a figure which shows a purification characteristic.
FIG. 5 is a diagram showing a map for calculating a reducing agent supply amount.
FIG. 6 NO_X It is a figure which shows the map of absorption amount.
FIG. 7 is a flowchart for executing operation control.
FIG. 8 is a flowchart for setting or resetting the enrichment permission flag.
[Explanation of symbols]
11 ... Fuel injection valve
29a, 29b, 29c ... temperature sensor
23 ... NO_X Absorbent

Claims

排気ガス中のＮＯ_X を還元剤により還元浄化することのできる触媒と、該触媒に流入する排気ガスに還元剤を供給するための還元剤供給手段とを具備し、排気ガス中のＮＯ_X を還元浄化するために還元剤供給手段から排気ガスに還元剤を供給するようにした内燃機関の排気浄化装置において、触媒の温度を検出するための温度センサと、該温度センサの出力値に基づいて触媒温度の変化率を算出する変化率算出手段とを具備し、該変化率算出手段により算出される触媒温度の変化率が許容値よりも大きいと判断されたときには還元剤供給手段により還元剤を供給することを停止するようにした内燃機関の排気浄化装置。A catalyst the NO _X in the exhaust gas can be reduced and purified by the reducing agent, comprises a reducing agent supply means for supplying a reducing agent to exhaust gas flowing into the catalyst, the NO _X in the exhaust gas In an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine in which a reducing agent is supplied to exhaust gas for reduction and purification, a temperature sensor for detecting the temperature of the catalyst and an output value of the temperature sensor A rate-of-change calculating means for calculating the rate of change of the catalyst temperature. When it is determined that the rate of change of the catalyst temperature calculated by the rate-of-change calculating means is larger than an allowable value, the reducing agent is supplied by the reducing agent supply means. An exhaust emission control device for an internal combustion engine that stops supply.

上記変化率算出手段により算出される触媒温度の変化率が負の値であってその絶対値が許容値よりも大きいと判断されたときに還元剤供給手段により還元剤を供給することを停止するようにした請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。When the change rate of the catalyst temperature calculated by the change rate calculation means is a negative value and the absolute value is determined to be larger than the allowable value, the supply of the reducing agent by the reducing agent supply means is stopped. The exhaust emission control device for an internal combustion engine according to claim 1, which is configured as described above.

上記許容値が現在の触媒の温度ごとに算出される値である請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。The exhaust purification device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the allowable value is a value calculated for each current temperature of the catalyst.

上記温度センサは触媒の排気上流側の部分の温度を検出する請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the temperature sensor detects a temperature of a portion of the catalyst upstream of the exhaust gas.