WO2006027903A1 - 排気ガス浄化方法及び排気ガス浄化システム - Google Patents

排気ガス浄化方法及び排気ガス浄化システム Download PDF

Info

Publication number
WO2006027903A1
WO2006027903A1 PCT/JP2005/013626 JP2005013626W WO2006027903A1 WO 2006027903 A1 WO2006027903 A1 WO 2006027903A1 JP 2005013626 W JP2005013626 W JP 2005013626W WO 2006027903 A1 WO2006027903 A1 WO 2006027903A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
control
nox
oxygen
amount
exhaust gas
Prior art date
Application number
PCT/JP2005/013626
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Masashi Gabe
Daiji Nagaoka
Original Assignee
Isuzu Motors Limited
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 Isuzu Motors Limited filed Critical Isuzu Motors Limited
Priority to EP05767190.1A priority Critical patent/EP1793099B1/en
Priority to US11/660,312 priority patent/US7716918B2/en
Publication of WO2006027903A1 publication Critical patent/WO2006027903A1/ja

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/021—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine
    • F02D41/0235—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/027—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to purge or regenerate the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/0275—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to purge or regenerate the exhaust gas treating apparatus the exhaust gas treating apparatus being a NOx trap or adsorbent
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9404—Removing only nitrogen compounds
    • B01D53/9409—Nitrogen oxides
    • B01D53/9431—Processes characterised by a specific device
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9495—Controlling the catalytic process
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0814—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents combined with catalytic converters, e.g. NOx absorption/storage reduction catalysts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0871—Regulation of absorbents or adsorbents, e.g. purging
    • F01N3/0885—Regeneration of deteriorated absorbents or adsorbents, e.g. desulfurization of NOx traps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/206—Adding periodically or continuously substances to exhaust gases for promoting purification, e.g. catalytic material in liquid form, NOx reducing agents
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N9/00—Electrical control of exhaust gas treating apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2370/00—Selection of materials for exhaust purification
    • F01N2370/02—Selection of materials for exhaust purification used in catalytic reactors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2560/00—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
    • F01N2560/02—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being an exhaust gas sensor
    • F01N2560/025—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being an exhaust gas sensor for measuring or detecting O2, e.g. lambda sensors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/03—Adding substances to exhaust gases the substance being hydrocarbons, e.g. engine fuel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
    • F01N2900/04—Methods of control or diagnosing
    • F01N2900/0412—Methods of control or diagnosing using pre-calibrated maps, tables or charts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/08—Exhaust gas treatment apparatus parameters
    • F02D2200/0806—NOx storage amount, i.e. amount of NOx stored on NOx trap
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/021—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine
    • F02D41/0235—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/0295—Control according to the amount of oxygen that is stored on the exhaust gas treating apparatus
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Definitions

  • the present invention relates to an exhaust gas purification method and an exhaust gas including a catalyst device carrying a NOx occlusion reduction type catalyst that reduces and purifies NOx (nitrogen oxides) in exhaust gas of an internal combustion engine. It relates to a purification system.
  • NOx catalysts for reducing and removing NOx (nitrogen oxides) in exhaust gas from internal combustion engines such as diesel engines and some gasoline engines and various combustion devices. ing.
  • NOx storage-reduction catalyst as a NOx reduction catalyst for diesel engines.
  • This catalyst device is formed of a monolithic cam 30M or the like having a structure as shown in FIG. 7, and this monolithic cam 30M is formed of cordierite or stainless steel as shown in FIG. A large number of polygonal cells 30S are formed on the structural material carrier 31 thus formed. On the wall surface of the cell 30S, as shown in FIGS. 8 and 9, alumina (Al 2 O 3) zeora is used.
  • a porous catalyst coat layer 34 is provided as a catalyst support layer formed of 2 3ite.
  • the catalyst coat layer 34 earns a surface area in contact with the exhaust gas.
  • a supported noble metal (catalytically active metal) 32 and a NOx storage material (NOx storage material: NOx storage agent: NOx absorbent) 33 are supported on the surface of the catalyst coat layer 34. This configuration generates a catalytic function.
  • FIG. 10 and FIG. 11 show the arrangement of the catalyst substances 32 and 33 on the surface of the support layer of the catalyst device and the NOx occlusion reduction mechanism.
  • a noble metal 32 having an oxidation function and a NOx storage material 33 having a NOx storage function are supported on the catalyst coat layer 34.
  • This precious metal 32 is white gold (Pt) or the like.
  • NOx occlusion material 33 is composed of alkali metals such as potassium (K), sodium (Na), lithium (Li) and cesium (Cs), alkaline earth metals such as barium (Ba) and calcium (Ca), lanthanum (La ), Formed from several forces among rare earths such as yttrium (Y).
  • the catalyst device with this configuration performs the NOx occlusion function by the difference in oxygen concentration in the exhaust gas. It also serves to purify NOx emission and the released NOx.
  • nitric acid and nitrogen which is also exhausted from the engine power, is oxidized to nitrogen dioxide (NO) by oxygen contained in the exhaust gas by the oxidation catalyst function of the noble metal 32.
  • the nitrogen dioxide is stored in the form of nitrate in the NOx storage material 33 such as norium with NOx storage function to purify NOx.
  • the NOx occlusion material 33 having the NOx occlusion function is entirely changed to nitrate, and therefore the NOx occlusion function is lost. Therefore, the engine operating conditions are changed or fuel is injected into the exhaust passage to produce rich combustion exhaust gas (rich spike gas) and send it to the catalyst.
  • This rich combustion exhaust gas is an exhaust gas in which oxygen is not present in the exhaust gas, the concentration of carbon monoxide (CO) is high, and the exhaust temperature is high.
  • the excess air ratio at the initial stage of rich combustion is shown in FIG.
  • the rich control is performed by setting the air fuel ratio to 1.0, that is, the air fuel ratio to the stoichiometric air fuel ratio. Initially, oxygen adsorbed on the catalyst surface is released. Because of this released oxygen, in the exhaust gas The reducing agent is consumed. Therefore, a reducing agent sufficient to reduce the released NOx cannot be obtained, and the NOx reduction reaction is not sufficiently activated.
  • the catalyst outlet NOx concentration Cnoxex is remarkably increased, and a large amount of unpurified NOx is released downstream of the catalyst device.
  • the oxygen adsorbed on the catalyst surface does not make the air-fuel ratio near the catalyst surface rich.
  • NOx cannot be reduced and NOx flows out.
  • This upstream side catalytic device functions as a starting catalytic device with the main purpose of removing HC and CO components released in large quantities when the engine is started.
  • oxygen at the start of the catalyst device is released during a rich spike operation for regenerating the catalyst device carrying the NOx storage reduction catalyst. This oxygen is trying to solve the problem that NOx is not purified in the early stage of regeneration and flows out downstream of the catalytic device.
  • this exhaust purification device a reducing agent for consuming the total amount of oxygen released by the upstream start catalyst device is added, and a rich noise operation for regenerating the NOx storage reduction catalyst is performed.
  • Storage reduction means for making the air-fuel ratio richer than the air-fuel ratio is provided. Due to this storage reduction measure, the NOx storage reduction catalyst is located near the beginning of the rich spike operation. Since the air-fuel ratio of the engine does not become richer than the stoichiometric air-fuel ratio, it is possible to prevent the NOx from being exhausted and becoming a state.
  • an exhaust purification device for an internal combustion engine as described in Japanese Patent Laid-Open No. 2002-188430, for example.
  • the supply amount of the reducing agent is feedback-controlled by an air-fuel ratio sensor provided on the downstream side of the catalyst device carrying the NOx storage reduction catalyst. Then, at the initial stage of the regeneration control, a predetermined period until the output value of the air-fuel ratio sensor reaches a predetermined value, that is, an oxygen (O) streak.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an exhaust gas purification method using an NOx occlusion reduction type catalyst and exhaust gas for the purification of NOx in the exhaust gas.
  • the regeneration control of the NOx storage reduction catalyst takes into account the oxygen storage function and performs generation control to supply an appropriate amount of reducing agent into the exhaust gas.
  • the exhaust gas purification method for achieving the above-mentioned object has stored NOx when the air-fuel ratio power lean state of the exhaust gas and occludes when it is rich.
  • the amount of reducing agent that matches the amount of oxygen released in the catalyst device power at the initial stage of regeneration control is Catalytic device power Addition to the amount of reducing agent supplied to reduce released NOx is performed to perform the first-time rich control in which the target air-fuel ratio is made smaller than the stoichiometric air-fuel ratio.
  • the catalyst device It is a method characterized by performing reproduction.
  • the air-fuel ratio of the exhaust gas here does not necessarily mean the air-fuel ratio in the cylinder, and the amount of air supplied to the exhaust gas flowing into the catalyst device carrying the NOx storage reduction catalyst. This is the ratio to the amount of fuel (including the amount burned in the cylinder).
  • the target air-fuel ratio in the first rich control is set to 0.70 to 0.98 in terms of the excess air ratio ⁇
  • the target air-fuel ratio in the second rich control is set to 0.98 in the excess air ratio conversion: L 02 is preferred.
  • the air-fuel ratio in the vicinity of the NOx occlusion reduction type catalyst can be maintained in a rich state in the vicinity of the theoretical air-fuel ratio in spite of oxygen release.
  • sufficient reducing agent is supplied to reduce the released NOx, it is possible to prevent the raw NOx from flowing out to the downstream side of the catalyst device.
  • the air-fuel ratio in the vicinity of the NOx storage reduction catalyst can be maintained in a rich state near the stoichiometric air-fuel ratio by late rich control in which the amount of reducing agent is changed to an appropriate amount. Further, when reducing the released NOx, excess unreacted reducing agent is avoided, so that unused HC and CO can be prevented from flowing out downstream of the NOx storage reduction catalyst.
  • the amount of reducing agent commensurate with the amount of oxygen released from the catalyst device is determined from map data indicating the relationship between the catalyst device temperature and the oxygen storage amount.
  • the regeneration control can be performed with a relatively simple algorithm.
  • the map data indicating the relationship between the catalyst device temperature and the oxygen storage amount is obtained in advance by a preliminary experiment or the like, input to the control device, and referred to during the regeneration control.
  • control time of the late rich control is Map data based on gin load and engine speed, or map data based on engine load and catalyst device temperature
  • control time of late rich control is determined with a relatively simple algorithm be able to.
  • the control time of the late rich control is determined from the NOx remaining amount of the catalyst device and the amount of HC detected downstream of the catalyst device.
  • the control time of late rich control can be determined with a relatively simple algorithm.
  • This NOx remaining amount is determined from a map measured in advance through tests, etc., and the exhaust gas temperature and regeneration time during the previous regeneration.
  • an exhaust gas purification system for achieving the above-described object occludes NOx when the air-fuel ratio of the exhaust gas is lean, and occludes when it is rich.
  • the regeneration control means is a reducing agent commensurate with the amount of oxygen released from the catalyst device at the initial stage of the regeneration control.
  • First-stage rich control means for performing first-stage rich control in which the target air-fuel ratio is made smaller than the theoretical air-fuel ratio by adding the amount of NOx to the amount of reducing agent supplied to reduce the NOx released from the catalyst device.
  • Ritz In the control, when it is determined from the oxygen concentration on the downstream side of the catalyst device that the release of the oxygen is completed and the release of the oxygen is determined to be complete, the target air is more effective than the previous rich control.
  • late rich control means for performing late rich control in the vicinity of the stoichiometric air-fuel ratio with an increased fuel ratio.
  • the rich control means determines the amount of the reducing agent corresponding to the amount of oxygen released from the catalyst device, the catalyst device temperature and the oxygen storage amount.
  • the first-stage rich control and the second-stage rich control are respectively configured such that the inlet side oxygen concentration of the catalyst device becomes the oxygen concentration of each target air-fuel ratio. It is configured to feedback control.
  • the late rich control means may map the control time of the late rich control based on engine load and engine speed, Alternatively, it is configured to calculate from map data based on the engine load and the catalyst device temperature.
  • the late rich control means detects the control time of the late rich control on the NOx remaining amount of the catalyst device and the downstream side of the catalyst device. It is configured to be determined from the amount of HC.
  • the amount of reducing agent necessary for consuming oxygen released in the initial regeneration is increased in consideration of the oxygen storage function of the catalyst device. Therefore, the rich control is performed in the first half, so that the air-fuel ratio in the vicinity of the NOx occlusion reduction catalyst can be maintained in a rich state near the theoretical air-fuel ratio in spite of the oxygen release from the catalyst device, and the released oxygen As the amount of reducing agent consumed is expected, the NOx released can be reduced with a sufficient amount of reducing agent.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an exhaust gas purification system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing a configuration of control means of the exhaust gas purification system according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of a control flow for regeneration of a catalyst device carrying a NOx storage reduction catalyst.
  • FIG. 4 is a diagram schematically showing a map data configuration of control time of late rich control based on engine load and engine speed.
  • FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the remaining amount of NOx and the outflow HC.
  • FIG. 6 Fuel injection control, exhaust pipe injection control, N in the control flow of FIG.
  • Fig. 6 is a diagram schematically showing temporal changes in the estimated amount of Ox occlusion, the valve opening of the EGR valve, the throttle opening of the intake valve, the intake air amount, the catalyst inlet excess air ratio, and the catalyst outlet excess air ratio.
  • FIG. 7 is a view showing a monolith honeycomb.
  • FIG. 8 is a partially enlarged view of a monolith honeycomb.
  • FIG. 9 is an enlarged view of a cell wall portion of a monolith cam.
  • FIG. 10 is a diagram schematically showing the structure of the catalyst device and the mechanism of the purification in the state during lean control.
  • FIG. 11 is a diagram schematically showing the structure of the catalyst device and the mechanism of purification in the state during rich control.
  • FIG. 12 is a diagram schematically showing a cryogenic temperature region.
  • FIG. 13 is a graph showing the relationship between catalyst device temperature and purification rate.
  • An exhaust gas purification system 10 shown in FIG. 1 is configured by arranging a catalyst device 50 carrying a NOx storage reduction catalyst in an exhaust passage 20 of an engine (internal combustion engine) 1.
  • the catalyst device 50 is formed of a monolith catalyst.
  • a catalyst coat layer is provided on a carrier such as acid aluminum or titanium oxide. This catalyst coat layer is loaded with a noble metal catalyst (catalyst metal) such as platinum (Pt) or palladium (Pd) and a NOx storage material (NOx storage material) such as barium (Ba).
  • a noble metal catalyst catalyst metal
  • platinum platinum
  • Pd palladium
  • NOx storage material such as barium (Ba).
  • the NOx occlusion material occludes NOx in the exhaust gas when the exhaust gas has a high oxygen concentration (lean air-fuel ratio). This purifies NOx in the exhaust gas.
  • the oxygen concentration is low or zero, the stored NOx is released and the released NOx is reduced by the catalytic action of the noble metal catalyst. This prevents NOx from flowing into the atmosphere.
  • An exhaust pipe fuel addition valve 22 is provided on the upstream side of the catalyst device 50.
  • the exhaust pipe fuel addition valve 22 receives fuel from a line (not shown) during regeneration control, and supplies this fuel into the exhaust gas as a reducing agent for NOx.
  • the air-fuel ratio of the exhaust gas is made smaller than the stoichiometric air-fuel ratio, and the exhaust gas is brought into a deep rich state.
  • the regeneration control of the catalyst device 50 feedback control is performed so that the oxygen concentration in the exhaust gas flowing into the catalyst device 50 becomes the oxygen concentration of the target air-fuel ratio (or the excess air ratio ⁇ ).
  • the supply amount of the reducing agent is adjusted.
  • a catalyst inlet ⁇ (excess air ratio) sensor 51 is provided on the inlet side of the catalyst device 50.
  • the catalyst outlet ⁇ for detecting the oxygen concentration downstream of the catalyst device 50 in order to determine the completion of the oxygen release at the initial stage of regeneration.
  • a sensor 52 is provided. This catalyst outlet ⁇ sensor 52 Use an air excess rate sensor that can easily and accurately determine the end of oxygen release, where the output change is extremely large near Toiki (theoretical air-fuel ratio).
  • a catalyst inlet ⁇ sensor 53 and a catalyst inlet exhaust gas temperature sensor 54 for detecting the catalyst device temperature of the catalyst device 50 are disposed on the inlet side of the catalyst device 50.
  • a catalyst outlet ⁇ sensor 55 is disposed on the outlet side of the catalyst device 50.
  • a turbine 21 a of the turbocharger 21 is disposed upstream of the catalyst device 50 in the exhaust passage 20.
  • a mass air flow sensor (MAF sensor) 31 a compressor (not shown;), an intercooler (not shown), a turbocharger 21, an intake throttle valve (intake throttle valve) 32) are provided.
  • an EGR passage 40 that connects the exhaust passage 20 and the intake passage 30 on the upstream side of the turbine 21a is provided.
  • the EGR passage 40 is provided with an EGR cooler 41 and an EGR valve 42.
  • a control device (ECU: engine control unit) 60 is provided that performs overall control of the operation of the engine 1 and also performs recovery control of the NOx purification capacity of the catalyst device 50. Detection values from the catalyst inlet sensor 51, the catalyst outlet sensor 52, the catalyst inlet NOx sensor 53, the catalyst inlet exhaust gas temperature sensor 54, the catalyst outlet NOx sensor 55, and the like are input to the control device 60.
  • the control device 60 outputs a signal for controlling the EGR valve 42 of the engine 1, the fuel injection valve 61 of the common rail electronic control fuel injection device for fuel injection, the intake throttle valve 32, and the like.
  • the air A passes through a mass flow sensor (MAF sensor) 31 in the intake passage 30 and a compressor (not shown) in the turbocharger 21, and is taken in by the intake throttle valve 32.
  • the amount is adjusted and enters the cylinder.
  • the exhaust gas G generated in the cylinder drives the turbine 21a of the turbocharger 21 in the exhaust passage 20.
  • the exhaust gas G passes through the catalyst device 50 and becomes purified exhaust gas Gc, which is discharged into the atmosphere through a silencer (not shown).
  • part of the exhaust gas G As EGR gas Ge, it passes through the EGR cooler 41 in the EGR passage 40, the amount is adjusted by the EGR valve 42, and is recirculated to the intake passage 30 side.
  • the control device force of the exhaust gas purification system 10 is incorporated in the control device 60 of the engine 1, and the exhaust gas purification system 10 is controlled in parallel with the operation control of the engine 1.
  • the control device of the exhaust gas purification system 10 includes a control means C1 for the NOx storage reduction catalyst as shown in FIG.
  • This NOx storage reduction catalyst control means C1 is a means for controlling regeneration, desulfurization (sulfur purge), etc. of the catalyst device 50 carrying the NOx storage reduction catalyst, and is a regeneration control means C10. And desulfurization regeneration control means C20.
  • the regeneration control means C10 performs regeneration for recovering the NOx storage capacity of the catalyst device 50 when the estimated NOx storage amount estimated to be stored in the catalyst device 50 reaches a predetermined determination value.
  • NOx concentration detection means Cll, catalyst temperature detection means C12, regeneration start determination means C13, first-stage rich control means C14, oxygen release completion determination means C15, and second-stage rich control means C16 It is prepared for.
  • the NOx concentration detection means C11 is a means for detecting the NOx concentration in the exhaust gas, and has a catalyst inlet NOx sensor 53 and a catalyst outlet NOx sensor 55.
  • the oxygen concentration (or excess air ratio) is also detected along with the NOx concentration. It will be.
  • the catalyst temperature detecting means C12 is means for detecting the temperature of the catalyst device based on the exhaust gas temperature Tg detected by the catalyst inlet exhaust gas temperature sensor 54. Strictly speaking, unlike the exhaust gas temperature Tg at the catalyst inlet, the exhaust gas temperature Tg is often used as the catalytic device temperature in consideration of the simplicity of force control that needs to be corrected. Here too, the exhaust gas temperature (catalyst inlet gas temperature) Tg is used as the catalyst device temperature. When a catalyst device temperature sensor is provided to directly measure the catalyst device temperature, the measured temperature becomes the detected catalyst device temperature as it is.
  • the NOx occlusion amount has a slight effect on the temperature, so this NOx occlusion amount Rnoxl is corrected somewhat as a function, and this corrected value is cumulatively calculated to obtain the NOx occlusion estimation amount Rnox.
  • This NOx occlusion estimated amount Rnox is compared with the judgment value R0 for starting regeneration control, and when the NOx occlusion estimated amount Rnox is equal to or greater than the predetermined judgment value R0, it is judged that it is the start time of regeneration control. .
  • the regeneration control start determination value R0 is calculated from a map data force for a start determination value set in advance from the engine speed Ne indicating the operating state of the engine and the load Q. This map data is based on the data obtained from prior experiments, etc., and the value of the judgment value R0 for starting regeneration control is set in a map based on the engine speed Ne and the load Q.
  • the first rich control means C14 determines the amount of the reducing agent (additional reducing agent amount) commensurate with the amount of oxygen released from the catalytic device 50 from map data indicating the relationship between the catalytic device temperature and the oxygen storage amount. Reducing agent amount calculating means C141 is provided. This first-stage rich control unit C14 adds the amount of additional reducing agent to the amount of reducing agent supplied to reduce NOx released from the catalyst device 50 in the early stage of regeneration control (standard reducing agent amount). This is means for performing the rich control in the first half of the rich state in which the target air-fuel ratio is smaller than the theoretical air-fuel ratio.
  • This early rich control means C14 performs feedback control so that the oxygen concentration on the inlet side of the catalyst device 50 becomes the oxygen concentration of the target air-fuel ratio by a large amount of EGR by intake throttle, injection in the exhaust pipe, fuel injection control, etc. .
  • intake throttle the intake throttle valve 22 and the EGR valve 42 are controlled.
  • fuel injection control exhaust pipe injection by the exhaust pipe fuel addition valve 22 and post injection or main injection increase are performed.
  • the amount of additional reducing agent refer to the map data that shows the relationship between the catalytic device temperature and the oxygen storage amount from the detected catalytic device temperature for the amount of reducing agent that matches the amount of oxygen released from the catalytic device 50. Then, the oxygen storage amount is calculated, the released oxygen amount is calculated from the oxygen stored amount, and the additional reduction amount corresponding to the released oxygen amount is calculated.
  • the standard reducing agent amount is an engine that indicates the operating state of the engine. It is calculated from the map data for calculating the standard reducing agent amount that has been set in advance through experiments and the like from the rotation speed Ne and the load Q. This map data is based on the engine speed Ne and load Q, and the amount of reducing agent that minimizes the NOx outflow to the downstream side of the catalytic device 50 when there is no released oxygen is set as the standard reducing agent amount. It is a thing. This map data is set based on data obtained by prior experiments.
  • the oxygen release completion determination means C15 is a means for determining the completion of oxygen release from the oxygen concentration downstream of the catalyst device 50 in the first rich control. This oxygen release completion determination means C15 determines that the release of oxygen is completed when the output value of the excess air ratio sensor 52 that detects the oxygen concentration downstream of the catalyst device 50 is reversed.
  • the late rich control means C16 determines that the release of oxygen is complete, the late rich control means C16 increases the target air-fuel ratio more than the first rich control, and the latter half of the theoretical air-fuel ratio in the rich state shallower than the first rich control. It is means for performing rich control.
  • this late rich control feedback control is performed so that the inlet side oxygen concentration of the NOx storage reduction catalyst 50 becomes the oxygen concentration of each target air-fuel ratio.
  • a large amount of EGR by the intake throttle and fuel injection control such as post injection or main injection increase are performed without performing the injection into the exhaust pipe by the exhaust pipe fuel addition valve 22.
  • the target air-fuel ratio is calculated based on the standard reducing agent amount that does not take into account the released oxygen.
  • the control time Tr of the late rich control is calculated based on the first control time map data based on the engine load and the engine speed, or the engine load. Calculate from the second control time map data based on the catalyst device temperature.
  • the first control time map data is based on the engine load and the engine speed, and the control times Tr of the late rich control are arranged in a matrix and in a map. It is a thing.
  • the first control time map data is configured such that a control time corresponding to the detected engine load and engine speed can be selected.
  • the second control time map data is configured in the same manner as the first control time map data.
  • the optimal time point (at the time of crossing in Fig. 5) can be set as the end point Re of the late rich control. That is, the control time Tr of the late rich control can also be determined from the remaining NOx amount of the catalyst device 50 and the outflow HC amount detected on the downstream side of the catalyst device 50.
  • the desulfurization regeneration control means C20 includes a desulfurization control start determination means C21 and a desulfurization control means C22.
  • This desulfurization control start determination means C21 determines whether or not the sulfur purge control is started by whether or not the sulfur has accumulated until the NOx occlusion capacity is reduced, such as by integrating the sulfur (sulfur) accumulation amount. Means.
  • This means C20 starts desulfurization when the sulfur accumulation amount exceeds a predetermined judgment value.
  • the desulfurization control means C22 is a means for efficiently performing desulfurization while suppressing emission of carbon monoxide (CO) into the atmosphere.
  • This means C22 controls the air-fuel ratio of the exhaust gas by in-pipe injection or post-injection, and also performs EGR control and intake throttle control to raise the temperature of the catalyst device 50 to a temperature capable of desulfurization.
  • control means C1 of the exhaust gas purification system of the control device of the exhaust gas purification system 10 incorporated in the control device 60 of the engine 1 is The regeneration control of the catalyst device 50 is performed according to the control flow illustrated in FIG.
  • the control flow of FIG. 3 is shown as being executed in parallel with other control flows of the engine when the engine 1 is operated.
  • the regeneration start determination means C13 causes the catalyst inlet NOx concentration Cnoxin, the catalyst outlet NOx concentration Cnoxex, the fuel injection amount (fuel weight) Qg, and the intake air amount (step S11). Intake air weight) Calculate NOx occlusion amount Rnox from Ag. Also, in the next step S12, this NOx occlusion estimated amount Rnox is compared with the judgment value R0 for starting regeneration control, and when the NOx occlusion estimated amount Rnox becomes equal to or greater than the predetermined judgment value R0, the regeneration control is performed. It is determined that it is the start time.
  • the regeneration control start determination value R0 also calculates a predetermined start determination value map data force from the engine speed Ne indicating the engine operating state and the load Q.
  • step S 12 If it is determined in step S 12 that the reproduction control is not started! /, Control other than the reproduction control is performed in step S 40. After passing through control routines other than the regeneration control, the process returns to step S11. In control other than this regeneration control, various conditions If the conditions are correct, control other than regeneration control, such as desulfurization control, is performed, but if the respective conditions are not met, the control returns without performing these controls.
  • control other than regeneration control such as desulfurization control
  • step S12 If it is determined in step S12 that the regeneration control is started, the process goes to step S20, and the previous rich control is performed by the previous rich means C14 of the regeneration control means C10.
  • the target air-fuel ratio (or the target excess air ratio ⁇ 1) of the first rich control is considered, and the oxygen released from the catalyst device 50 at the beginning of the regeneration control is considered. However, it is calculated based on the value obtained by adding the standard reducing agent amount to the additional reducing agent amount that is the amount of reducing agent commensurate with the amount of oxygen released from the catalyst device 50.
  • This target air-fuel ratio is less than the theoretical air-fuel ratio / J.
  • map data of the target air-fuel ratio (or target air excess ratio ⁇ 1) of the rich control in the previous period in consideration of the amount of additional reducing agent may be prepared in advance based on the engine load and the engine speed.
  • the target air-fuel ratio (or target excess air ratio ⁇ 1) of the first rich control is obtained from the detected engine load and engine speed.
  • the oxygen adsorption amount is substantially determined by the catalyst device temperature, and the exhaust gas temperature closely related to the catalyst device temperature is determined from the engine load and the engine speed. Instead of being based on catalyst device temperature, it can be based on engine load and engine speed.
  • step S22 the oxygen concentration at the inlet side of the catalyst device 50 becomes the oxygen concentration of the target air-fuel ratio by controlling a large amount of EGR and exhaust pipe injection by post-intake and post injection or main injection increase. Feedback control.
  • the air-fuel ratio of the exhaust gas is set to 0.70 to 0.98 (for example, 0.90) in terms of excess air ratio ( ⁇ ) in front of the catalyst.
  • the NOx occlusion ability that is, the NOx purification capacity, is recovered by regenerating the NOx catalyst within a predetermined temperature range (power by the catalyst is approximately 200 ° C to 600 ° C).
  • the first-time rich control in step S22 is performed for a predetermined time At related to the interval for determining whether oxygen release is completed, and the process goes to step S23.
  • the release of oxygen that has been adsorbed and stored by the oxygen storage function of the catalyst device 50 during the rich control in the previous period is performed by the oxygen release completion determination means C15. Determine completion.
  • step S23 If it is determined in step S23 that oxygen release has not been completed, the process returns to step S22, and step S22 and step S23 are performed until it is determined in step S23 that oxygen release has been completed. repeat.
  • step S30 the late rich control means C16 performs late rich control in the vicinity of the stoichiometric air-fuel ratio in which the target air-fuel ratio is larger than in the previous rich control.
  • step S31 the late rich control is performed.
  • the target air-fuel ratio (target excess air ratio ⁇ 2) is calculated based on the value of the standard reducing agent amount that does not take into account the released oxygen.
  • a control time Tr of late rich control is calculated.
  • the calculation of the control time Tr is based on the map data for the first control time based on the engine load and the engine speed, or the map data for the second control time based on the engine load and the catalyst device temperature. calculate.
  • the control time Tr of the late rich control is determined from the NOx remaining amount of the catalyst device 50 and the HC amount detected on the downstream side of the catalyst device 50. This NOx remaining amount is determined from a map measured in advance through tests, etc., and the exhaust gas temperature and regeneration time during the previous regeneration.
  • the amount of HC the relationship between the O concentration and the amount of HC was determined from the previous test results.
  • the HC amount is also calculated from the value of the excess air ratio sensor 52 at the catalyst outlet, and the control time Tr of the late rich control is determined from these maps.
  • step S33 the oxygen concentration on the inlet side of the catalyst device 50 is set to the target air-fuel ratio (target air excess ratio) by controlling a large amount of EGR and exhaust pipe injection by post-intake and post injection or main injection increase. 2) Perform feedback control to achieve the oxygen concentration.
  • the air-fuel ratio of the exhaust gas is set to 0.98 to L 02 (for example, 1.0) in terms of excess air ratio ( ⁇ ) in front of the catalyst.
  • the NOx occlusion capacity that is, the NOx purification capacity, is restored within a predetermined temperature range (power by the catalyst is approximately 200 ° C to 600 ° C), and the NOx catalyst is regenerated.
  • step S33 is completed during the control time Tr of the late rich control calculated in step S32.
  • Regeneration control is performed in the rich control in step S20 and the late rich control in step S30, and when the late rich control ends, the process returns to step S11.
  • control flow in Fig. 3 is repeatedly executed until the engine is stopped. If the engine key is turned off during control, an interrupt in step S13 is generated. After performing the necessary end processing (shown in the figure) at the step where this interrupt occurred, the process returns. And this control flow is complete
  • the amount of reducing agent commensurate with the amount of oxygen released from the catalyst device 50 at the initial stage of the regeneration control is determined.
  • rich control is performed in the previous period in which the target air-fuel ratio (excess air ratio ⁇ 1) is smaller (deeper) than the stoichiometric air-fuel ratio.
  • the completion of the oxygen release is determined based on the oxygen concentration downstream of the catalyst device 50.
  • the target air-fuel ratio is set larger (shallow) than in the first period rich control.
  • the catalyst device 50 can be regenerated by performing late rich control in the vicinity of the theoretical air-fuel ratio (excess air ratio ⁇ 2).
  • FIG. 6 shows fuel injection control ⁇ ⁇ ⁇ , post-injection pipe injection control ⁇ , NOx occlusion estimation amount C (Rnox), valve opening of the EGR valve, etc., according to the control flow of FIG.
  • An example of a time series of D, intake valve throttle opening E, intake air amount F, catalyst inlet excess air ratio ⁇ in, and catalyst outlet excess air ratio ⁇ ex is schematically shown.
  • the target excess air ratio ⁇ ⁇ is set to 0.70 to 0.98 ( For example, 0.90)
  • injection into the exhaust pipe by the exhaust pipe fuel addition valve 22 is performed.
  • the valve opening D of the EGR valve is opened, the throttle opening ⁇ of the intake valve is closed, and the intake air amount F is decreased.
  • feedback control is performed so that the catalyst inlet excess air ratio ⁇ in becomes the target excess air ratio ⁇ .
  • This excess air ratio ⁇ ⁇ ⁇ at the inlet of the catalyst reaches the target excess air ratio ⁇ 1 after overshooting, and this rich control is continued until the point Oe when oxygen release is completed.
  • This early rich control reduces the estimated NOx storage amount C (Rnox).
  • the catalyst outlet air excess rate ex rapidly decreases. Start a little.
  • the first rich control is terminated and the second rich control is started.
  • the target excess air rate 2 is set to 0.98-: L 02 (eg, 1.0), and fuel injection control such as post injection is continued, but the exhaust pipe fuel addition valve 2 2 The injection into the exhaust pipe due to stops. Then, feedback control is performed so that the catalyst inlet excess air rate in becomes the target excess air rate 2.
  • the valve opening D of the EGR valve is closed, the throttle opening E of the intake valve is opened, and the intake air amount F is restored.
  • the late rich control is terminated.
  • the NOx occlusion estimated amount C (Rnox) becomes substantially zero, the NOx occlusion capacity is restored, and the regeneration control is completed.
  • the exhaust gas purification system and the exhaust gas purification method of the present invention having the excellent effects described above are not limited to exhaust gases of internal combustion engines mounted on automobiles, but also various industrial machines and stationary types. It can be used very effectively as an exhaust gas purification system and exhaust gas purification method for internal combustion engine exhaust gas, factory gas, power plant gas, and the like.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

　ＮＯｘ吸蔵還元型触媒を担持した触媒装置（５０）を備えた排気ガス浄化システム（１０）において、再生制御の初期に放出される酸素量に見合う還元剤の量を加算して、目標空燃比を理論空燃比よりも小さくした前期リッチ制御を行い、該前期リッチ制御において、前記触媒装置（５０）の下流側の酸素濃度により、前記酸素の放出の完了を判定し、酸素放出完了と判定した時に、前記前期リッチ制御よりも目標空燃比を大きくした理論空燃比付近の後期リッチ制御を行って、前記触媒装置（５０）の再生を行う。   これにより、触媒装置（５０）の再生制御の際に、再生初期に発生する未浄化ＮＯｘの流出と、再生後期に発生するＨＣ，ＣＯ等の未使用還元剤の流出の両方を防止できる。

Description

明 細 書
排気ガス浄化方法及び排気ガス浄化システム
技術分野
[0001] 本発明は、内燃機関の排気ガス中の NOx (窒素酸ィ匕物）を還元して浄ィ匕する NOx 吸蔵還元型触媒を担持した触媒装置を備えた排気ガス浄化方法及び排気ガス浄化 システムに関する。
背景技術
[0002] ディーゼルエンジンや一部のガソリンエンジン等の内燃機関や様々な燃焼装置の 排気ガス中力 NOx (窒素酸ィ匕物）を還元除去するための NOx触媒について、種々 の研究や提案がなされている。その一つに、ディーゼルエンジン用の NOx低減触媒 として NOx吸蔵還元型触媒がある。この NOx吸蔵還元型触媒を担持した触媒装置 の使用により、排気ガス中の NOxを有効に浄ィ匕できる。
[0003] この触媒装置は、図 7に示すような構造のモノリスハ-カム 30M等で形成されてお り、このモノリスハ-カム 30Mは、図 8に示すように、コージイエライト若しくはステンレ スで形成された構造材の担体 31に、多数の多角形のセル 30Sを形成して構成され る。このセル 30Sの壁面には、図 8及び図 9に示すように、アルミナ（Al O )ゃゼオラ
2 3 イトで形成された触媒担持層となる多孔質の触媒コート層 34が設けられている。この 触媒コート層 34は、排気ガスと接触する表面積を稼いでいる。この触媒コート層 34の 表面に担持貴金属 (触媒活性金属） 32と NOx吸蔵材 (NOx吸蔵物質: NOx吸蔵剤 ： NOx吸収剤） 33を担持する。この構成により触媒機能を発生させている。
[0004] 図 10及び図 11に、触媒装置の担持層表面の触媒物質 32, 33の配置と NOx吸蔵 還元メカニズムを示す。この触媒装置は、触媒コート層 34に、酸化機能を持つ貴金 属 32と NOx吸蔵機能を持つ NOx吸蔵材 33が担持されている。この貴金属 32は白 金（Pt)等である。 NOx吸蔵材 33は、カリウム (K) ,ナトリウム (Na) ,リチウム (Li) ,セ シゥム（Cs)等のアルカリ金属、バリウム（Ba) ,カルシウム（Ca)等のアルカリ土類金属 、ランタン (La) ,イットリウム (Y)等の希土類等の中から幾つ力から形成される。この 構成の触媒装置は、排気ガス中の酸素濃度の違いによって、 NOx吸蔵の機能を果 たしたり、 NOx放出とこの放出された NOxを浄ィ匕する機能を果たしたりする。
[0005] そして、図 10に示すように、通常のディーゼルエンジン、希薄燃焼ガソリンエンジン 等では、排気ガス中に酸素（O )が含まれる。このように排気ガスの空燃比がリーン空
2
燃比状態の場合には、エンジン力も排出される一酸ィ匕窒素 (NO)を、貴金属 32の酸 化触媒機能によって、排気ガス中に含まれる酸素で、二酸化窒素 (NO )に酸化する
2
。そして、その二酸化窒素を、 NOx吸蔵機能を持つノ リウム等の NOx吸蔵材 33に、 硝酸塩のかたちで吸蔵し、 NOxを浄ィ匕する。
[0006] しかし、このままの状態を継続すると、 NOx吸蔵機能を持つ NOx吸蔵材 33は、全 て硝酸塩に変化し、そのため、 NOx吸蔵機能を失ってしまう。そこで、エンジンの運 転条件を変えたり、排気通路中に燃料噴射をしたりして、過濃燃焼排気ガス (リッチス パイクガス)を作り出し触媒に送る。この過濃燃焼排気ガスは、排気ガス中に酸素が 存在しないで、一酸ィ匕炭素 (CO)濃度が高ぐ排気温度も高い排気ガスである。
[0007] そして、図 11に示すように、排気ガス中に酸素が無ぐ一酸化炭素濃度が高ぐ排 気ガス温度が上昇したリッチ空燃比状態にすると、 NOxを吸蔵した硝酸塩は、二酸 化窒素を放出し、元のバリウム等に戻る。この放出された二酸ィ匕窒素を、排気ガス中 に酸素が存在しないので、担持貴金属 32の酸化機能により還元し浄化する。つまり 、二酸化窒素を、排気ガス中の一酸化炭素，炭化水素 (HC) ,水素 (H )の還元剤を
2
使用して、水 (H O) ,二酸化炭素（CO )，窒素 (N )に還元する。
2 2 2
[0008] そのため、例えば、 日本の特開平 6— 336916号公報に記載された NOx吸蔵還元 型触媒を担持した触媒装置を備えた排気ガス浄ィ匕システムでは、次のような再生操 作を行っている。 NOx吸蔵推定量が NOx吸蔵飽和量になった時に、排気ガスの空 燃比をリッチにする。これにより、流入する排気ガスの酸素濃度を低下させる。つまり 、 NOx吸蔵能力回復用のリッチ制御を行う。このリッチ制御により、吸収した NOxを 放出させて、この放出された NOxを貴金属触媒により還元させる。
[0009] し力しながら、従来の NOx吸蔵還元型触媒を担持した触媒装置の NOx吸蔵能力 の再生のためのリッチ燃焼制御では、図 12に示すようにリッチ燃焼の初期において は、空気過剰率えを 1. 0に、即ち、空燃比を理論空燃比にしてリッチ制御する。最初 は、触媒表面に吸着された酸素が放出される。この放出酸素のために、排気ガス中 の還元剤が消費されてしまう。そのため、放出された NOxを還元するのに十分な還 元剤を得られず、 NOx還元反応が充分に活性化されない。従って、触媒入口 NOx 濃度 Cnoxinに比べて、触媒出口 NOx濃度 Cnoxexが著しく大きくなり、触媒装置の 下流側に未浄ィ匕の NOxが多量に放出されてしまう。つまり、触媒表面に吸着した酸 素により、触媒表面近傍の空燃比がリッチにならない。そのため、 NOxを還元するこ とができず、 NOxが流出してしまう。その結果、全体としての NOx浄ィ匕性能が低下す るという問題がある。
[0010] また、この触媒装置の再生制御においては、硝酸塩が分解されて NOxが放出され ることよりも、触媒表面に吸着された酸素が放出されることの方が行われ易い。そのた め、再生制御の初期においては、 NOx吸蔵剤に NOxが高い割合で残留してしまう。 この点を考慮に入れて、再生制御時間を設定しないと、 NOx吸蔵能力の回復が不 十分となるという問題がある。
[0011] そこで、予め試験を行って、触媒装置に吸着される酸素量を計測し、この吸着酸素 分の放出量に相等する分だけ還元剤を増力 tlして、燃料リッチが更に深くなるようにす ることが考免られる。
[0012] これに近いものとして、例えば、日本の特開 2000— 27677号公報に記載されてい るような希薄燃焼の内燃機関のための排気浄ィ匕装置が提案されている。この排気浄 化装置では、酸素貯蔵 (Oストレージ)機能を有する触媒装置を、 NOx吸蔵還元型
2
触媒を担持した触媒装置の上流側に配置している。この上流側の触媒装置は、機関 始動時に機関力 多量に放出される HC, CO成分を除去することを主な目的とする 、スタート時用の触媒装置として機能する。この排気浄ィ匕装置では、 NOx吸蔵還元 型触媒を担持した触媒装置を再生するためのリッチスパイク操作時に、スタート時用 の触媒装置力 酸素が放出される。この酸素によって、再生初期に NOxが浄化され ない状態で触媒装置の下流側へ流出される問題を解決しょうとしている。
[0013] この排気浄化装置では、上流側のスタート時用の触媒装置で放出される酸素全量 を消費するための還元剤を加算し、 NOx吸蔵還元型触媒を再生するためのリッチス ノイク操作中の空燃比より更にリッチにするストレージ低減手段を備えている。このス トレージ低減手段により、リッチスパイク操作の初期に NOx吸蔵還元型触媒の近傍 の空燃比が理論空燃比以下のリッチにならな 、ために、 NOxを浄ィ匕しきれな 、状態 になってしまうことを防止して 、る。
[0014] し力しながら、この放出酸素分だけ還元剤を増加した再生制御を行う場合には、酸 素放出後も NOxの放出が継続する。そのため、酸素ストレージ機能によって吸収し た酸素が触媒表面力も放出された後には、排気ガス中の還元剤である HCや COが 過剰〖こなる。その結果、 NOxの還元に使用されない HC、 COが、浄化されない状態 で NOx吸蔵還元触媒を担持した触媒装置の下流側に放出され、排気ガスを極端に 悪ィ匕させてしまうと 、う問題が生じる。
[0015] つまり、図 13に示すように、空気過剰率えを 1. 0よりも小さぐ即ち、空燃比を理論 空燃比よりも小さくして深いリッチ制御すると、初期の触媒出口 NOx濃度 Cnoxexの 大きさは小さくなる。しかし、酸素の放出がなくなると還元剤の消費量が減少するので 、触媒出口 HC濃度 Chcexは、著しく大きくなる。その結果、触媒表面に吸着した酸 素を消費した後は、 HCが多量に触媒装置の下流側に未使用のまま流出 (スリップ） してしまう。
[0016] また、一方で、例えば、日本の特開 2002— 188430号公報に記載されているよう な内燃機関の排気浄ィ匕装置が提案されている。この排気浄ィ匕装置では、 NOx吸蔵 還元型触媒を担持した触媒装置の下流側に設けた空燃比センサによって、還元剤 の供給量をフィードバック制御する。そして、再生制御の初期に、空燃比センサの出 力値が所定値に達するまでの所定期間、即ち、酸素 (O )ストレー
2 ジ効果の収束まで の期間の間、フィードバック制御を禁止する。これにより、 NOx吸蔵材（吸収材)の酸 素吸蔵機能によって生じる不必要な還元剤の供給を防止する。それと共に、還元剤 の過剰供給に起因した排気ェミッションの悪ィ匕ゃ還元剤の無駄な消費を防止する。
[0017] し力しながら、この内燃機関の排気浄ィ匕装置では、触媒装置の下流側では、酸素 ストレージ効果によって酸素が放出される結果、空燃比は見かけ上一時的に高い空 燃比となると考えている。この考えに基づいて、還元剤の供給量が、触媒装置に本来 供給すべき還元剤の供給量よりも多くなることを防止している。
[0018] 従って、放出された酸素により還元剤が消費されることは考慮されていない。そのた め、リッチスパイク操作の初期に、触媒装置の下流側に未浄ィ匕の NOxが流出するの を防止できな 、と 、う問題がある。
発明の開示
[0019] 本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、排気ガ ス中の NOxの浄化のために NOx吸蔵還元型触媒を用いる排気ガス浄化方法及び 排気ガス浄ィ匕システムにおいて、 NOx吸蔵還元型触媒の再生制御の際に、酸素スト レージ機能を考慮に入れて、適正な量の還元剤を排気ガス中に供給する生成制御 を行うことにより、再生初期に発生する未浄化 NOxの流出と、再生後期に発生する H C , CO等の未使用還元剤の流出の両方を防止できる排気ガス浄ィ匕方法及び排気ガ ス浄ィ匕システムを提供することにある。
[0020] 上記のような目的を達成するための排気ガス浄ィ匕方法は、排気ガスの空燃比力 リ ーン状態の場合に NOxを吸蔵し、かつ、リッチ状態の場合に吸蔵していた NOxを放 出すると共に還元する NOx吸蔵還元型触媒を担持した触媒装置を備え、該触媒装 置に吸蔵されたと推定される NOx吸蔵推定量が所定の判定値に達したと判定した 時に、該触媒装置の NOx吸蔵能力を回復するための再生制御を行う排気ガス NOx 浄ィ匕システムの再生制御において、再生制御の初期に前記触媒装置力 放出され る酸素量に見合う還元剤の量を、前記触媒装置力 放出される NOxを還元するため に供給する還元剤の量に加算して、目標空燃比を理論空燃比よりも小さくした前期リ ツチ制御を行い、該前期リッチ制御において、前記触媒装置の下流側の酸素濃度に より、前記酸素の放出の完了を判定し、前記酸素の放出が完了したと判定した時に、 前記前期リッチ制御よりも目標空燃比を大きくした理論空燃比付近の後期リッチ制御 を行って、前記触媒装置の再生を行うことを特徴とする方法である。
[0021] なお、ここでいう排気ガスの空燃比とは、必ずしもシリンダ内における空燃比を意味 するものではなぐ NOx吸蔵還元型触媒を担持した触媒装置に流入する排気ガス中 に供給した空気量と燃料量 (シリンダ内で燃焼した分も含めて）との比のことをいう。
[0022] また、前期リッチ制御の目標空燃比は、空気過剰率 λ換算で 0. 70〜0. 98にし、 後期リッチ制御の目標空燃比は、空気過剰率え換算で 0. 98〜： L 02とすることが好 ましい。なお、空燃比（=空気量 Ζ燃料量)と空気過剰率との関係は、空気過剰率 = (空燃比/理論空燃比）となって ヽる。 [0023] 上記の排気ガス浄化方法によれば、前期リッチ制御においては、触媒装置の酸素 ストレージ機能を考慮に入れて、再生の初期に放出される酸素を消費するのに必要 な量の還元剤を増量して前期リッチ制御を行う。そのため、酸素放出にもかかわらず 、 NOx吸蔵還元型触媒の近傍における空燃比を理論空燃比近傍のリッチ状態に維 持できる。また、放出される NOxを還元するのに十分な還元剤を供給するので、未 浄ィ匕の NOxが触媒装置の下流側に流出するのを防止できる。
[0024] 更に、酸素の放出を完了した後においても、適切な還元剤量に変更した後期リッチ 制御により、 NOx吸蔵還元型触媒の近傍における空燃比を理論空燃比近くのリッチ 状態に維持できる。また、放出される NOxの還元に際して、未反応の還元剤が余る のを回避しているので、未使用の HC, COが NOx吸蔵還元型触媒の下流側に流出 するのを防止できる。
[0025] また、上記の排気ガス浄ィ匕方法において、前記触媒装置から放出される酸素量に 見合う還元剤の量を、触媒装置温度と酸素吸蔵量の関係を示すマップデータから決 定すると共に、前記前期リッチ制御及び前記後期リッチ制御において、前記触媒装 置の入口側酸素濃度が目標空燃比の酸素濃度になるようにフィードバック制御する と比較的簡単なアルゴリズムで再生制御を行うことができる。
[0026] この触媒装置温度と酸素吸蔵量の関係を示すマップデータは、事前実験等により 予め求めて、制御装置に入力しておき、再生制御の途中で参照される。
[0027] また、上記の排気ガス浄ィ匕方法において、前記酸素の放出の完了の判定において 、前記触媒装置の下流側の酸素濃度を検出する空気過剰率センサの出力値が反転 した時に酸素の放出が完了したと判定する。この空気過剰率センサはストィキ空燃比 (理論空燃比)付近で出力変化が著しく大きいので、容易かつ正確に酸素放出の終 了を判定できる。
[0028] この空気過剰率センサには、 1 = 1. 0を境としてリッチ側とリーン側とで急激に出力 が変化する特性を持つ Oセンサを用いる。この Oセンサで、 λ = 1. 0がゼロ点にな
2 2
るように出力の変換を設定して、 1 = 1. 0を境としてプラスとマイナスに反転するよう な特性を持たせる。これにより、 ONZOFF出力を行う。
[0029] また、上記の排気ガス浄化方法にお!、て、前記後期リッチ制御の制御時間を、ェン ジンの負荷とエンジン回転数とをベースとするマップデータ、又は、エンジンの負荷と 触媒装置温度とをベースとするマップデータ力 算出すると比較的簡単なァルゴリズ ムで後期リッチ制御の制御時間を決定することができる。
[0030] これらのマップデータは、事前実験等により予め求めて、制御装置に入力しておき
、再生制御の途中で参照される。
[0031] あるいは、上記の排気ガス浄ィ匕方法において、前記後期リッチ制御の制御時間を、 前記触媒装置の NOx残量と、前記触媒装置の下流側で検出される HC量とから決 定すると比較的簡単なアルゴリズムで後期リッチ制御の制御時間を決定することがで きる。
[0032] この NOx残量は、事前に試験等により測定したマップと、前回の再生時の排気ガス 温度と再生時間から判定し、また、 HC量については、事前の試験結果から O濃度
2 と HC量の関係をマップィ匕しておき、触媒出口の空気過剰率センサの値から HC量を 算出し、これらのマップから、後期リッチ制御の制御時間を決定する。
[0033] また、上記のような目的を達成するための排気ガス浄ィ匕システムは、排気ガスの空 燃比が、リーン状態の場合に NOxを吸蔵し、かつ、リッチ状態の場合に吸蔵していた NOxを放出すると共に還元する NOx吸蔵還元型触媒を担持した触媒装置を備え、 該触媒装置に吸蔵されたと推定される NOx吸蔵推定量が所定の判定値に達した時 に、該触媒装置の NOx吸蔵能力を回復するための再生制御を行う再生制御手段を 備えた排気ガス浄ィ匕システムにおいて、前記再生制御手段が、再生制御の初期に 前記触媒装置から放出される酸素量に見合う還元剤の量を、前記触媒装置から放 出される NOxを還元するために供給する還元剤の量に加算して、目標空燃比を理 論空燃比よりも小さくした前期リッチ制御を行う前期リッチ制御手段と、前記前期リツ チ制御において、前記触媒装置の下流側の酸素濃度から、前記酸素の放出の完了 を判定する酸素放出完了判定手段と、前記酸素の放出が完了したと判定した時に、 前記前期リッチ制御よりも目標空燃比を大きくした理論空燃比付近の後期リッチ制御 を行う後期リッチ制御手段とを備えて構成される。
[0034] また、上記の排気ガス浄ィ匕システムにお 、て、前記前期リッチ制御手段が、前記触 媒装置から放出される酸素量に見合う還元剤の量を、触媒装置温度と酸素吸蔵量の 関係を示すマップデータから決定する追加還元剤量算出手段を有すると共に、前記 前期リッチ制御及び前記後期リッチ制御が、それぞれ、前記触媒装置の入口側酸素 濃度がそれぞれの目標空燃比の酸素濃度になるようにフィードバック制御するように 構成される。
[0035] また、上記の排気ガス浄ィ匕システムにお 、て、前記酸素放出完了判定手段が、酸 素の放出の完了の判定において、前記触媒装置の下流側の酸素濃度を検出する空 気過剰率センサの出力値が大きく変化し、空気過剰率 = 1の値を境に反転した時に 酸素の放出が完了したと判定するように構成される。
[0036] また、上記の排気ガス浄ィ匕システムにお 、て、前記後期リッチ制御手段が、前記後 期リッチ制御の制御時間を、エンジンの負荷とエンジン回転数とをベースとするマツ プデータ、又は、エンジンの負荷と触媒装置温度とをベースとするマップデータから 算出するように構成される。
[0037] あるいは、上記の排気ガス浄ィ匕システムにおいて、前記後期リッチ制御手段が、前 記後期リッチ制御の制御時間を、前記触媒装置の NOx残量と、前記触媒装置の下 流側で検出される HC量とから決定するように構成される。
[0038] 以上説明したように、本発明に係る排気ガス浄ィ匕方法及び排気ガス浄ィ匕システム によれば、以下のような効果を奏することができる。
[0039] NOx吸蔵還元型触媒を担持した触媒装置の再生制御に際して、触媒装置の酸素 ストレージ機能を考慮に入れて、再生初期に放出される酸素を消費するのに必要な 量の還元剤を増量して前期リッチ制御を行うので、触媒装置からの酸素放出にもか かわらず、 NOx吸蔵還元型触媒の近傍における空燃比を理論空燃比近くのリッチ状 態に維持でき、また、放出された酸素による還元剤消費量を見込んでいるので、触媒 装置力 放出される NOxを十分な量の還元剤で還元できる。
[0040] 更に、酸素放出完了後においては、適切な還元剤量に変更した後期リッチ制御を 行うので、酸素放出が終了した後でも、 NOx吸蔵還元型触媒の近傍における空燃 比を理論空燃比近くのリッチ状態に維持でき、触媒装置力も放出される NOxを適正 な量の還元剤で還元できる。
[0041] 従って、再生制御の初期における未浄ィ匕の NOxの流出を減少でき、 NOx浄化性 能を向上することができる。それと共に、酸素の放出を完了した後に、即ち、再生制 御後半における未使用の HC, CO等の還元剤の流出 (スリップ)を減少できる。また、 NOx吸蔵能力の低下に対し適切に再生制御でき、更に、未使用の HC, COが NOx 吸蔵還元型触媒の酸化触媒の作用で燃焼し、その反応熱で居所的に高温になるの を防止でき、触媒の熱劣化を低減できる。そのため、この排気ガス浄ィ匕システムは、 触媒劣化による活性低下に対しても対応でき、高性能かつ高寿命のシステムとなる。 図面の簡単な説明
[図 1]本発明に係る実施の形態の排気ガス浄化システムの構成を示す図である。
[図 2]本発明に係る実施の形態の排気ガス浄化システムの制御手段の構成を示す図 である。
[図 3]NOx吸蔵還元型触媒を担持した触媒装置の再生のための制御フローの一例 を示す図である。
[図 4]エンジン負荷とエンジン回転数をベースにした後期リッチ制御の制御時間のマ ップデータの構成を模式的に示す図である。
[図 5]NOx残量と流出 HCの関係を示す図である。
[図 6]図 3の制御フローによる制御における、燃料噴射制御，排気管内噴射制御， N
Ox吸蔵推定量、 EGR弁の弁開度，吸気弁のスロットル開度，吸気量，触媒入口空 気過剰率，触媒出口空気過剰率の時間的な変化を模式的に示す図である。
[図 7]モノリスハニカムを示す図である。
[図 8]モノリスハニカムの部分拡大図である。
[図 9]モノリスハ-カムのセルの壁の部分の拡大図である。
[図 10]触媒装置の構成とリーン制御時の状態の浄ィ匕のメカニズムを模式的に示す図 である。
[図 11]触媒装置の構成とリッチ制御時の状態の浄ィ匕のメカニズムを模式的に示す図 である。
[図 12]極低温域を模式的に示す図である。
[図 13]触媒装置温度と浄ィ匕率の関係を示す図である。
発明を実施するための最良の形態 [0043] 以下、本発明に係る実施の形態の排気ガス浄化方法及び排気ガス浄化システムに ついて、図面を参照しながら説明する。なお、ここでいう排気ガスのリッチ状態とは、 必ずしもシリンダ内でリッチ燃焼する必要はなぐ NOx吸蔵還元型触媒を担持した触 媒装置に流入する排気ガス中に供給した空気量と燃料量 (シリンダ内で燃焼した分 も含めて）との比が理論空燃比に近い状態か又は理論空燃比より燃料量が多いリツ チの状態であることをいう。
[0044] 図 1に示す排気ガス浄ィ匕システム 10は、エンジン（内燃機関） 1の排気通路 20に、 NOx吸蔵還元型触媒を担持した触媒装置 50が配置されて構成される。この触媒装 置 50は、モノリス触媒で形成される。この触媒装置 50では、酸ィ匕アルミニウム、酸ィ匕 チタン等の担持体に、触媒コート層を設ける。この触媒コート層に、白金 (Pt)、パラジ ゥム (Pd)等の貴金属触媒 (触媒金属）と、バリウム (Ba)等の NOx吸蔵材 (NOx吸蔵 物質)を担持させる。
[0045] この触媒装置 50では、酸素濃度が高い排気ガスの状態 (リーン空燃比状態)の時 に、排気ガス中の NOxを NOx吸蔵材が吸蔵する。これにより、排気ガス中の NOxを 浄化する。また、酸素濃度が低いかゼロの排気ガス状態の時に、吸蔵した NOxを放 出すると共に放出された NOxを貴金属触媒の触媒作用により還元する。これにより、 大気中への NOxの流出を防止する。
[0046] この触媒装置 50の上流側に、排気管燃料添加弁 22が設けられる。この排気管燃 料添加弁 22は、再生制御の時に、図示しないラインから燃料を受けて、この燃料を N Oxの還元剤として排気ガス中に供給する。これにより、排気ガスの空燃比を、理論空 燃比より小さくし、排気ガスを深いリッチ状態とする。
[0047] そして、触媒装置 50の再生制御において、触媒装置 50へ流入する排気ガス中の 酸素濃度が目標空燃比（又は空気過剰率 λ )の酸素濃度になるように、フィードバッ ク制御する。このフィードバック制御では還元剤の供給量を調整する。このフィードバ ック制御のために、触媒装置 50の入口側に、触媒入口 λ (空気過剰率)センサ 51を 設ける。更に、触媒装置 50の NOx吸蔵還元型触媒の酸素ストレージ機能に基づい て、再生の初期の酸素の放出の完了を判定するために、触媒装置 50の下流側の酸 素濃度を検出する触媒出口 λセンサ 52を設ける。この触媒出口 λセンサ 52には、ス トイキ (理論空燃比)付近で出力変化が著しく大きぐ容易かつ正確に酸素放出の終 了を判定できる空気過剰率センサを用いる。
[0048] この空気過剰率センサ 52としては、 λ = 1. 0がゼロ点になるように出力の変換を設 定した場合に、 λ = 1. 0を境としてプラスとマイナスに反転するような特性を持つセン サを採用する。この空気過剰率センサは、 λ = 1. 0を境としてリッチ側とリーン側とで 急激に変化する特性を持つ。この空気過剰率センサは、 ONZOFF出力を行う。
[0049] 更に、この触媒装置 50の入口側に、触媒入口 ΝΟχセンサ 53と触媒装置 50の触媒 装置温度を検出するための触媒入口排気ガス温度センサ 54が配設される。また、触 媒装置 50の出口側に、触媒出口 ΝΟχセンサ 55が配設される。また、排気通路 20の 触媒装置 50の上流側に、ターボチャージャ 21のタービン 21aが配置される。
[0050] 一方、吸気通路 30には、マスエアフローセンサ（MAFセンサ） 31、ターボチヤジャ 一 21のコンプレッサー（図示しな 、；)、インタークーラ（図示しな 、）、吸気絞り弁（吸 気スロットル弁） 32とが設けられる。また、タービン 21aの上流側の排気通路 20と吸気 通路 30とを接続する EGR通路 40が設けられる。この EGR通路 40には、 EGRクーラ 一 41と EGR弁 42が設けられている。
[0051] そして、エンジン 1の運転の全般的な制御を行うと共に、触媒装置 50の NOx浄ィ匕 能力の回復制御も行う制御装置 (ECU:エンジンコントロールユニット） 60が設けられ る。この制御装置 60に、触媒入口えセンサ 51、触媒出口えセンサ 52、触媒入口 N Oxセンサ 53、触媒入口排気ガス温度センサ 54、触媒出口 NOxセンサ 55等からの 検出値が入力される。また、この制御装置 60からエンジン 1の EGR弁 42や燃料噴射 用のコモンレール電子制御燃料噴射装置の燃料噴射弁 61や吸気絞り弁 32等を制 御する信号が出力される。
[0052] この排気ガス浄化システム 10においては、空気 Aは、吸気通路 30のマスェアフロ 一センサ（MAFセンサ） 31とターボチヤジャー 21のコンプレッサー（図示しない）を通 過して、吸気絞り弁 32によりその量を調整されてシリンダ内に入る。そして、シリンダ 内で発生した排気ガス Gは、排気通路 20のターボチヤジャー 21のタービン 21aを駆 動する。その後、排気ガス Gは、触媒装置 50を通過して、浄化された排気ガス Gcとな つて、図示しない消音器を通って大気中に排出される。また、排気ガス Gの一部は、 EGRガス Geとして、 EGR通路 40の EGRクーラー 41を通過し、 EGR弁 42でその量 を調整されて吸気通路 30側に再循環される。
[0053] そして、この排気ガス浄化システム 10の制御装置力 エンジン 1の制御装置 60に 組み込まれ、エンジン 1の運転制御と並行して、排気ガス浄ィ匕システム 10の制御が 行われる。この排気ガス浄ィ匕システム 10の制御装置は、図 2に示すような NOx吸蔵 還元型触媒の制御手段 C1を備えて構成される。
[0054] この NOx吸蔵還元型触媒の制御手段 C1は、 NOx吸蔵還元型触媒を担持した触 媒装置 50の再生や脱硫 (サルファパージ)等の制御を行う手段であり、再生制御手 段 C 10と脱硫再生制御手段 C20を有して構成される。
[0055] そして、この再生制御手段 C10は、触媒装置 50に吸蔵されたと推定される NOx吸 蔵推定量が所定の判定値に達した時に、触媒装置 50の NOx吸蔵能力を回復する ための再生制御を行う手段であり、 NOx濃度検出手段 Cl l、触媒温度検出手段 C1 2、再生開始判定手段 C13、前期リッチ制御手段 C14と、酸素放出完了判定手段 C 15と、後期リッチ制御手段 C16とを備えて構成される。
[0056] NOx濃度検出手段 C11は、排気ガス中の NOx濃度を検出する手段であり、触媒 入口 NOxセンサ 53と触媒出口 NOxセンサ 55を有している。なお、この NOxセンサ に NOx濃度センサと酸素濃度 (又は空気過剰率)センサとがー体ィヒした排気成分濃 度センサを用いる場合には、 NOx濃度と共に酸素濃度 (又は空気過剰率)も検出で さることになる。
[0057] 触媒温度検出手段 C12は、触媒入口排気ガス温度センサ 54によって検出された 排気ガス温度 Tgを基に、触媒装置温度を検出する手段である。厳密には、触媒装 置温度は、触媒入口の排気ガス温度 Tgとは異なり、補正する必要がある力 制御の 簡便さを考えて、排気ガス温度 Tgを触媒装置温度として使用する場合が多ぐここ でも触媒装置温度として排気ガス温度 (触媒入口ガス温度) Tgを用いる。なお、触媒 装置温度センサを設けて触媒装置温度を直接計測する場合には、計測された温度 がそのまま検出された触媒装置温度となる。
[0058] 再生開始判定手段 C13は、 NOx濃度検出手段 C11から触媒入口 NOx濃度 Cnox inと触媒出口 NOx濃度 Cnoxexを入力し、エンジンの制御量から燃料噴射量 (燃料 重量) Qg、吸入空気量（吸入空気重量) Agを入力する。そして、これらの排気ガス の状態を示す値から、 Rnoxl = (Qg +Ag ) X (Cnoxin— Cnoxex )の計算で、単位 時間当たりの NOx吸蔵量 Rnoxlを算出する。この場合に、 NOx吸蔵量が温度に多 少影響するため、関数として多少、この NOx吸蔵量 Rnoxlを補正し、この補正した値 を累積計算して、 NOx吸蔵推定量 Rnoxを求める。この NOx吸蔵推定量 Rnoxと再 生制御開始用の判定値 R0を比較して、 NOx吸蔵推定量 Rnoxがこの所定の判定 値 R0以上になった時に、再生制御の開始の時期であると判断する。
[0059] なお、この再生制御開始用の判定値 R0は、エンジンの運転状態を示すエンジン 回転速度 Neと負荷 Qとから、予め設定された開始判定値用マップデータ力 算出す る。このマップデータは、事前実験などによって得られたデータに基づいて、エンジン 回転速度 Neと負荷 Qをベースとして再生制御開始用の判定値 R0の値をマップ状 に設定したものである。
[0060] 前期リッチ制御手段 C14は、触媒装置 50から放出される酸素量に見合う還元剤の 量 (追加還元剤量)を、触媒装置温度と酸素吸蔵量の関係を示すマップデータから 決定する追加還元剤量算出手段 C141を有して構成される。この前期リッチ制御手 段 C14は、再生制御の初期に触媒装置 50から放出される NOxを還元するために供 給する還元剤の量 (標準還元剤量）に、追加還元剤量を加算して、目標空燃比を理 論空燃比よりも小さくした深いリッチ状態の前期リッチ制御を行う手段である。この前 期リッチ制御手段 C14は、吸気絞りによる大量 EGR、排気管内噴射、及び、燃料噴 射制御等により、触媒装置 50の入口側酸素濃度が目標空燃比の酸素濃度になるよ うにフィードバック制御する。この吸気絞りでは、吸気絞り弁 22や EGR弁 42を制御す る。また、燃料噴射制御では、排気管燃料添加弁 22による排気管内噴射、及び、ポ スト噴射又は主噴射増量等が行われる。
[0061] 追加還元剤量に関しては、触媒装置 50から放出される酸素量に見合う還元剤の量 を、検出された触媒装置温度から、触媒装置温度と酸素吸蔵量の関係を示すマップ データを参照して酸素吸蔵量を算出し、この酸素吸蔵量から放出酸素量を算出し、 この放出酸素量に見合った追加還元量を算出する。
[0062] また、放出酸素を考慮しな 、標準還元剤量は、エンジンの運転状態を示すェンジ ン回転速度 Neと負荷 Qとから、予め実験などによって設定された標準還元剤量算出 用マップデータから算出する。このマップデータは、エンジン回転速度 Neと負荷 Qを ベースとして、放出酸素が無い場合に触媒装置 50の下流側への NOx流出量が最 低となる還元剤量を標準還元剤量の値として設定したものである。このマップデータ は、事前実験などによって得られたデータに基づいて設定される。
[0063] 酸素放出完了判定手段 C15は、前期リッチ制御において、触媒装置 50の下流側 の酸素濃度から、酸素の放出の完了を判定する手段である。この酸素放出完了判定 手段 C15は、触媒装置 50の下流側の酸素濃度を検出する空気過剰率センサ 52の 出力値が反転した時に酸素の放出が完了したと判定する。
[0064] 後期リッチ制御手段 C16は、酸素の放出が完了したと判定した時に、前期リッチ制 御よりも目標空燃比を大きくし、前期リッチ制御よりも浅いリッチ状態の理論空燃比付 近の後期リッチ制御を行う手段である。また、この後期リッチ制御においては、 NOx 吸蔵還元型触媒 50の入口側酸素濃度がそれぞれの目標空燃比の酸素濃度になる ようにフィードバック制御する。このフィードバック制御では、排気管燃料添加弁 22に よる排気管内噴射を行わずに、吸気絞りによる大量 EGR、及び、ポスト噴射又は主 噴射増量等の燃料噴射制御等を行う。この後期リッチ制御においては、目標空燃比 を、放出される酸素を考慮しない標準還元剤量を基に算出する。
[0065] また、この後期リッチ制御手段 C16においては、後期リッチ制御の制御時間 Trを、 エンジンの負荷とエンジン回転数とをベースとする第 1制御時間用マップデータ、又 は、エンジンの負荷と触媒装置温度とをベースとする第 2制御時間用マップデータか ら算出する。
[0066] 図 4に示すように、この第 1制御時間用マップデータは、エンジンの負荷とエンジン 回転数とをベースとして、後期リッチ制御の制御時間 Trを、マトリックス状に並べてマ ップ状にしたものである。この第 1制御時間用マップデータは、検出されたエンジンの 負荷とエンジン回転数に該当する制御時間を選択できるように構成される。第 2制御 時間用マップデータもこの第 1制御時間用マップデータと同様に構成される。
[0067] また、図 5に示すように、後期リッチ制御の経過時間に対して、触媒装置 50の NOx 残量と、触媒装置 50の下流側で検出される流出 HC量は減少傾向と増加傾向にある ので、最適な時点（図 5では交差する時点）を後期リッチ制御の終了時点 Reとするこ ともできる。つまり、後期リッチ制御の制御時間 Trを、触媒装置 50の NOx残量と、触 媒装置 50の下流側で検出される流出 HC量とから決定することもできる。
[0068] そして、脱硫再生制御手段 C20は、脱硫制御開始判定手段 C21、脱硫制御手段 C22を有して構成される。この脱硫制御開始判定手段 C21は、硫黄 (サルファ）蓄積 量を積算する等の方法で、 NOx吸蔵能力が低下するまで硫黄が蓄積した力否かで サルファパージ制御を開始する力否かを判定する手段である。この手段 C20は、硫 黄蓄積量が所定の判定値以上になると脱硫の開始とする。また、脱硫制御手段 C22 は、一酸ィ匕炭素 (CO)の大気中への排出を抑制しながら、効率よく脱硫を行う手段で ある。この手段 C22は、排気管内噴射又はポスト噴射により排気ガスの空燃比を制御 すると共に、 EGR制御や吸気絞り制御を行って、触媒装置 50の温度を脱硫可能な 温度まで昇温する。
[0069] そして、この排気ガス浄化システム 10では、エンジン 1の制御装置 60に組み込まれ た排気ガス浄ィ匕システム 10の制御装置の排気ガス浄ィ匕システムの制御手段 C 1によ り、図 3に例示するような制御フローに従って、触媒装置 50の再生制御が行われる。 なお、この図 3の制御フローは、エンジン 1の運転に際して、エンジンの他の制御フロ 一と並行して、実行されるものとして示してある。
[0070] この図 3の制御フローがスタートすると、再生開始判定手段 C13により、ステップ S1 1で、触媒入口 NOx濃度 Cnoxin、触媒出口 NOx濃度 Cnoxex、燃料噴射量 (燃料 重量) Qg、吸入空気量（吸入空気重量) Agとから NOx吸蔵推定量 Rnoxを算出す る。また、次のステップ S 12で、この NOx吸蔵推定量 Rnoxと再生制御開始用の判定 値 R0を比較して、 NOx吸蔵推定量 Rnoxがこの所定の判定値 R0以上になった時 に、再生制御開始の時期であると判定する。なお、この再生制御開始用の判定値 R0 は、エンジンの運転状態を示すエンジン回転速度 Neと負荷 Qとから、予め設定され た開始判定値用マップデータ力も算出する。
[0071] このステップ S 12の判定で、再生制御開始ではな!/、と判定された場合には、ステツ プ S40で、再生制御以外の制御を行う。そして、この再生制御以外の制御のルーチ ンを通った後は、ステップ S 11に戻る。なお、この再生制御以外の制御では、諸条件 が整えば、脱硫制御等の再生制御以外の制御を行うが、それぞれの条件が整わな い場合にはこれらの制御を行うことなぐ戻ってくる。
[0072] また、ステップ S12の判定で、再生制御開始であると判定された場合には、ステップ S20に行き、再生制御手段 C10の前期リッチ手段 C14により、前期リッチ制御を行う
[0073] この前期リッチ制御では、先ず、ステップ S21で、前期リッチ制御の目標空燃比 (又 は目標空気過剰率 λ 1)を、再生制御の初期に触媒装置 50から放出される酸素を考 慮しな ヽ標準還元剤量に、触媒装置 50から放出される酸素量に見合う還元剤の量 である追加還元剤量とを加えた値を基にして算出する。この目標空燃比は理論空燃 比よりち/ J、さくなる。
[0074] また、予め追加還元剤量を考慮した前期リッチ制御の目標空燃比 (又は目標空気 過剰率 λ 1)のマップデータをエンジン負荷とエンジン回転数をベースに用意してお いてもよい。この場合は、このマップデータを参照して、検出したエンジン負荷とェン ジン回転数とから、前期リッチ制御の目標空燃比 (又は目標空気過剰率 λ 1)を求め る。このマップデータ作成の場合には、実質的には触媒装置温度で酸素の吸着量が 決まり、触媒装置温度と密接な関係を持つ排気ガス温度がエンジン負荷とエンジン 回転数とから決まるため、排気温度を介して、触媒装置温度をベースにする代わりに 、エンジン負荷とエンジン回転数をベースにすることができる。
[0075] 次にステップ S22で、吸気絞りによる大量 EGRと排気管内噴射、及び、ポスト噴射 又は主噴射増量などの制御により、触媒装置 50の入口側酸素濃度が目標空燃比の 酸素濃度になるようにフィードバック制御する。この制御により、排気ガスの空燃比を 触媒前で空気過剰率（λ )換算値で 0. 70〜0. 98 (例えば、 0. 90)にする。それと 共に、所定の温度範囲 (触媒にもよる力 概ね 200°C〜600°C)にして、 NOx吸蔵能 力、即ち NOx浄ィ匕能力を回復し、 NOx触媒の再生を行う。このステップ S 22の前期 リッチ制御は、酸素放出完了の判定を行うインターバルに関係する所定の時間 A tの 間行い、ステップ S23に行く。
[0076] このステップ S23では、酸素放出完了判定手段 C15により、前期リッチ制御中にお いて、触媒装置 50の酸素ストレージ機能により吸着'貯蔵されていた酸素の放出の 完了を判定する。この酸素の放出の完了の判定は、触媒装置 50の下流側に設けた 空気過剰率センサ 52の出力値 (電圧) V 2が、大きく変化し、 λ = 1の値を境に反 転した時に、酸素の放出が完了したと判定する。
[0077] このステップ S23で、酸素放出が完了していないと判定された時は、ステップ S22 に戻り、ステップ S23で、酸素放出が完了したと判定されるまで、ステップ S22とステ ップ S23を繰り返す。
[0078] ステップ S23で、酸素放出が完了したと判定されたときは、ステップ S30の後期リツ チ制御に行く。このステップ S30の後期リッチ制御では、後期リッチ制御手段 C16に より、前期リッチ制御よりも目標空燃比を大きくした理論空燃比付近の後期リッチ制御 を行うが、先ず、ステップ S31で、後期リッチ制御の目標空燃比（目標空気過剰率 λ 2 )を、放出される酸素を考慮しない標準還元剤量の値を基にして算出する。
[0079] また、ステップ S32で、後期リッチ制御の制御時間 Trを算出する。この制御時間 Tr の算出は、エンジンの負荷とエンジン回転数とをベースとする第 1制御時間用マップ データ、又は、エンジンの負荷と触媒装置温度とをベースとする第 2制御時間用マツ プデータ力も算出する。あるいは、後期リッチ制御の制御時間 Trを、触媒装置 50の NOx残量と、触媒装置 50の下流側で検出される HC量とから決定する。この NOx残 量は、事前に試験等により測定したマップと、前回の再生時の排気ガス温度と再生時 間から判定する。また、 HC量については、事前の試験結果から O濃度と HC量の関
2
係をマップ化しておく。そして、触媒出口の空気過剰率センサ 52の値力も HC量を算 出し、これらのマップから、後期リッチ制御の制御時間 Trを決定する。
[0080] 次にステップ S33で、吸気絞りによる大量 EGRと排気管内噴射、及び、ポスト噴射 又は主噴射増量などの制御により、触媒装置 50の入口側酸素濃度が目標空燃比（ 目標空気過剰率え 2 )の酸素濃度になるようにフィードバック制御する。この制御によ り、排気ガスの空燃比を触媒前で空気過剰率（λ )換算値で 0. 98〜： L 02 (例えば、 1. 0)にする。それと共に、所定の温度範囲 (触媒にもよる力 概ね 200°C〜600°C) にして、 NOx吸蔵能力、即ち NOx浄ィ匕能力を回復し、 NOx触媒の再生を行う。この ステップ S33の後期リッチ制御は、ステップ S32で算出された後期リッチ制御の制御 時間 Trの間行い終了する。 [0081] このステップ S20の前記リッチ制御とステップ S30の後期リッチ制御とで、再生制御 が行われ、この後期リッチ制御が終了すると、ステップ S 11に戻る。
[0082] この図 3の制御フローは繰り返し実行され、エンジンの停止まで繰り返される。なお 、制御の途中でエンジンキーがオフされた場合には、ステップ S13の割り込みが発生 する。この割り込みが生じたステップで必要な終了処理（図示して ヽな 、）を行った後 、リターンする。そして、メインの制御の終了と共に、この制御フローも終了する。
[0083] この制御フローによれば、排気ガス NOx浄化システムの再生制御にお!/、て、再生 制御の初期に触媒装置 50から放出される酸素量に見合う還元剤の量を、触媒装置 50から放出される NOxを還元するために供給する還元剤の量に加算して、目標空 燃比 (空気過剰率 λ 1)を理論空燃比よりも小さく（深く）した前期リッチ制御を行う。こ の前期リッチ制御において、触媒装置 50の下流側の酸素濃度により、酸素の放出の 完了を判定し、酸素の放出が完了したと判定した時に、前期リッチ制御よりも目標空 燃比を大きく（浅く）した理論空燃比付近 (空気過剰率 λ 2)の後期リッチ制御を行つ て、触媒装置 50の再生を行うことができる。
[0084] 図 6に、この図 3の制御フローによる、ポスト噴射又は主噴射増量等の燃料噴射制 御 Α,排気管内噴射制御 Β, NOx吸蔵推定量 C (Rnox )、 EGR弁の弁開度 D,吸気 弁のスロットル開度 E,吸気量 F,触媒入口空気過剰率 λ in,触媒出口空気過剰率 λ exの時系列の一例を模式的に示す。
[0085] 図 6では、 NOx吸蔵推定量 C (Rnox )が閾値 R0を超えた時点 Rslから再生制御を 開始する力 前記リッチ制御では、目標空気過剰率 λ ΐを 0. 70〜0. 98 (例えば、 0 . 90)にして、ポスト噴射等の燃料噴射制御に加えて、排気管燃料添加弁 22による 排気管内噴射を行う。それと共に、 EGR弁の弁開度 Dを開とし、吸気弁のスロットル 開度 Εを閉として、吸気量 Fを減少する。そして、触媒入口空気過剰率 λ inがこの目 標空気過剰率 λ ΐになるようにフィードバック制御する。この触媒入口空気過剰率 λ ί ηはオーバーシュートしてから目標空気過剰率 λ 1になり、酸素放出が完了する時点 Oeまで、この前期リッチ制御を継続する。この前期リッチ制御により、 NOx吸蔵推定 量 C (Rnox )が減少する。
[0086] そして、酸素放出が完了する時点 Oeでは、触媒出口空気過剰率え exが急激に減 少し始める。これを検出した時点 Rs2にて、前期リッチ制御を終了し、後期リッチ制御 を開始する。この後期リッチ制御では、目標空気過剰率え 2を 0. 98〜： L 02 (例え ば、 1. 0)にして、ポスト噴射等の燃料噴射制御を継続するが、排気管燃料添加弁 2 2による排気管内噴射は停止する。そして、触媒入口空気過剰率え inがこの目標空 気過剰率え 2になるようにフィードバック制御する。この触媒入口空気過剰率 λ inは 、目標空気過剰率え 2になり、所定の制御時間 Trの間維持された後、時点 Reでポ スト噴射等の燃料噴射制御を停止する。それと共に、 EGR弁の弁開度 Dを閉とし、吸 気弁のスロットル開度 Eを開として、吸気量 Fを元に戻す。これにより、後期リッチ制御 を終了する。この前期リッチ制御と後期リッチ制御により、 NOx吸蔵推定量 C (Rnox ) が略ゼロとなり、 NOx吸蔵能力が回復され、再生制御が完了する。
[0087] そして、以上の構成の排気ガス浄ィ匕システム 10によれば、 NOx吸蔵還元型触媒を 担持した触媒装置 50の NOx吸蔵能力の再生制御において、触媒装置 50の再生に 際して、 NOx吸蔵還元型触媒 50の酸素ストレージ機能を考慮に入れて、再生初期 に放出される酸素を消費するのに必要な量の還元剤を増量して前期リッチ制御を行 うので、触媒装置 50からの酸素放出にもかかわらず、触媒装置 50における空燃比を 理論空燃比近傍のリッチ状態に維持できる。また、放出された酸素による還元剤消費 量を見込んで 、るので、触媒装置 50から放出される NOxを十分な量の還元剤で還 元できる。
[0088] 更に、酸素放出後において、適切な還元剤量に変更した後期リッチ制御を行うので 、酸素放出が終了した後でも、触媒装置 50の NOx吸蔵還元型触媒の近傍における 空燃比を理論空燃比近傍のリッチ状態に維持でき、触媒装置 50から放出される NO Xを適正な量の還元剤で還元できる。
[0089] 従って、再生制御初期における未浄ィ匕の NOxの流出を減少でき、 NOx浄ィ匕性能 を向上することができると共に、更に、酸素放出完了後における再生制御後半の HC , COの流出 (スリップ)を減少できる。
産業上の利用可能性
[0090] 上述した優れた効果を有する本発明の排気ガス浄化システム及び排気ガス浄化方 法は、自動車搭載の内燃機関の排気ガスのみならず、各種産業用機械や定置式の 内燃機関の排ガスや工場ガス，発電所ガス等の排気ガス浄ィ匕システム及び排気ガス 浄ィ匕方法として、極めて有効に利用することができる。

Claims

請求の範囲
[1] 排気ガスの空燃比が、リーン状態の場合に NOxを吸蔵し、かつ、リッチ状態の場合 に吸蔵していた NOxを放出すると共に還元する NOx吸蔵還元型触媒を担持した触 媒装置を備え、該触媒装置に吸蔵されたと推定される NOx吸蔵推定量が所定の判 定値に達したと判定した時に、該触媒装置の NOx吸蔵能力を回復するための再生 制御を行う排気ガス NOx浄ィ匕システムの再生制御において、
再生制御の初期に前記触媒装置から放出される酸素量に見合う還元剤の量を、前 記触媒装置力も放出される NOxを還元するために供給する還元剤の量に加算して 、目標空燃比を理論空燃比よりも小さくした前期リッチ制御を行い、
該前期リッチ制御において、前記触媒装置の下流側の酸素濃度により、前記酸素 の放出の完了を判定し、
前記酸素の放出が完了したと判定した時に、前記前期リッチ制御よりも目標空燃比 を大きくした理論空燃比付近の後期リッチ制御を行って、前記触媒装置の再生を行う ことを特徴とする排気ガス浄ィ匕方法。
[2] 排気ガスの空燃比が、リーン状態の場合に NOxを吸蔵し、かつ、リッチ状態の場合 に吸蔵していた NOxを放出すると共に還元する NOx吸蔵還元型触媒を担持した触 媒装置を備え、該触媒装置に吸蔵されたと推定される NOx吸蔵推定量が所定の判 定値に達した時に、該触媒装置の NOx吸蔵能力を回復するための再生制御を行う 再生制御手段を備えた排気ガス浄ィ匕システムにお ヽて、前記再生制御手段が、 再生制御の初期に前記触媒装置から放出される酸素量に見合う還元剤の量を、前 記触媒装置力も放出される NOxを還元するために供給する還元剤の量に加算して 、目標空燃比を理論空燃比よりも小さくした前期リッチ制御を行う前期リッチ制御手段 と、
前記前期リッチ制御において、前記触媒装置の下流側の酸素濃度から、前記酸素 の放出の完了を判定する酸素放出完了判定手段と、
前記酸素の放出が完了したと判定した時に、前記前期リッチ制御よりも目標空燃比 を大きくした理論空燃比付近の後期リッチ制御を行う後期リッチ制御手段とを備えた ことを特徴とする排気ガス浄ィ匕システム。
[3] 前記前期リッチ制御手段が、前記触媒装置から放出される酸素量に見合う還元剤 の量を、触媒装置温度と酸素吸蔵量の関係を示すマップデータ力 決定する追加還 元剤量算出手段を有すると共に、
前記前期リッチ制御及び前記後期リッチ制御が、それぞれ、前記触媒装置の入口 側酸素濃度がそれぞれの目標空燃比の酸素濃度になるようにフィードバック制御す ることを特徴とする請求項 2記載の排気ガス浄ィ匕システム。
[4] 前記酸素放出完了判定手段が、酸素の放出の完了の判定において、前記触媒装 置の下流側の酸素濃度を検出する空気過剰率センサの出力値が大きく変化し、空 気過剰率 = 1の値を境に反転した時に酸素の放出が完了したと判定することを特徴 とする請求項 2又は 3に記載の排気ガス浄ィ匕システム。
[5] 前記後期リッチ制御手段が、前記後期リッチ制御の制御時間を、エンジンの負荷と エンジン回転数とをベースとするマップデータ、又は、エンジンの負荷と触媒装置温 度とをベースとするマップデータ力 算出することを特徴とする請求項 2〜4の 、ずれ 力 1項に記載の排気ガス浄ィ匕システム。
[6] 前記後期リッチ制御手段が、前記後期リッチ制御の制御時間を、前記触媒装置の
NOx残量と、前記触媒装置の下流側で検出される HC量とから決定することを特徴と する請求項 2〜4のいずれ力 1項に記載の排気ガスシステム。
PCT/JP2005/013626 2004-09-03 2005-07-26 排気ガス浄化方法及び排気ガス浄化システム WO2006027903A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP05767190.1A EP1793099B1 (en) 2004-09-03 2005-07-26 Method of exhaust gas purification and exhaust gas purification system
US11/660,312 US7716918B2 (en) 2004-09-03 2005-07-26 Method of exhaust gas purification and exhaust gas purification system

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004256597A JP3852461B2 (ja) 2004-09-03 2004-09-03 排気ガス浄化方法及び排気ガス浄化システム
JP2004-256597 2004-09-03

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2006027903A1 true WO2006027903A1 (ja) 2006-03-16

Family

ID=36036196

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2005/013626 WO2006027903A1 (ja) 2004-09-03 2005-07-26 排気ガス浄化方法及び排気ガス浄化システム

Country Status (4)

Country Link
US (1) US7716918B2 (ja)
EP (1) EP1793099B1 (ja)
JP (1) JP3852461B2 (ja)
WO (1) WO2006027903A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7886527B2 (en) * 2007-04-10 2011-02-15 Gm Global Technology Operations, Inc. Reductant injection control strategy

Families Citing this family (47)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5087836B2 (ja) * 2005-12-14 2012-12-05 いすゞ自動車株式会社 排気ガス浄化システムの制御方法及び排気ガス浄化システム
JP4998714B2 (ja) * 2007-03-30 2012-08-15 三菱自動車工業株式会社 内燃機関の排気浄化装置
DE102007046353B3 (de) * 2007-09-27 2009-04-16 Continental Automotive Gmbh Regenerationsverfahren für einen Speicherkatalysator
JP5285296B2 (ja) 2008-02-22 2013-09-11 ヤンマー株式会社 排気ガス浄化装置
JP5285309B2 (ja) * 2008-03-14 2013-09-11 ヤンマー株式会社 排気ガス浄化装置
US20110036077A1 (en) * 2008-04-25 2011-02-17 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust gas purification system for internal combustion engine
JP5115328B2 (ja) * 2008-05-20 2013-01-09 トヨタ自動車株式会社 内燃機関
US8209964B2 (en) * 2008-05-29 2012-07-03 Caterpillar Inc. Exhaust control system having diagnostic capability
US8474258B2 (en) * 2008-09-24 2013-07-02 Deere & Company Stoichiometric compression ignition engine with increased power output
US8713914B2 (en) * 2009-09-29 2014-05-06 GM Global Technology Operations LLC Method and apparatus for monitoring a hydrocarbon-selective catalytic reduction device
CN102575545B (zh) * 2009-10-21 2013-12-11 丰田自动车株式会社 内燃机的排气净化装置
US8683784B2 (en) 2010-03-15 2014-04-01 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust purification system of internal combustion engine
CN102741515B (zh) 2010-03-15 2014-10-01 丰田自动车株式会社 内燃机排气净化装置
KR101324328B1 (ko) 2010-03-15 2013-10-31 도요타지도샤가부시키가이샤 내연 기관의 배기 정화 방법
WO2011125198A1 (ja) 2010-04-01 2011-10-13 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
BRPI1013977B1 (pt) 2010-07-28 2020-08-18 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha sistema de purificação de escapamento de motor de combustão interna
ES2599154T3 (es) 2010-08-30 2017-01-31 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Dispositivo de purificación de gases de escape para motor de combustión interna
BRPI1012614A2 (pt) 2010-08-30 2020-06-02 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Sistema de purificação de descarga de motor de combustão interna
CN103154455B (zh) 2010-10-04 2015-07-15 丰田自动车株式会社 内燃机的排气净化装置
ES2584605T3 (es) 2010-10-04 2016-09-28 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Método para purificación de gases de escape en sistema de purificación de gases de escape de motor de combustión interna
US8904768B2 (en) * 2010-10-17 2014-12-09 Southwest Research Institute Adaptive desulfation and regeneration methods for lean NOx trap
CN103154459B (zh) 2010-10-18 2015-07-15 丰田自动车株式会社 内燃机的排气净化装置
EP2631444B1 (en) * 2010-10-20 2016-01-13 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Catalyst deterioration judging system
EP2484876B8 (en) * 2010-12-06 2016-09-14 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust gas purification method for internal combustion engine
WO2012086093A1 (ja) 2010-12-20 2012-06-28 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
BRPI1014480B1 (pt) 2010-12-24 2022-02-22 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Sistema de purificação do escapamento de motor de combustão interna
CN103270282B (zh) * 2011-01-18 2016-01-06 丰田自动车株式会社 内燃机的空燃比控制装置
CN102753794B (zh) 2011-02-07 2015-05-13 丰田自动车株式会社 内燃机的排气净化装置
WO2012108063A1 (ja) 2011-02-10 2012-08-16 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
US9010097B2 (en) 2011-03-17 2015-04-21 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust purification system of internal combustion engine
JP5218672B2 (ja) 2011-04-15 2013-06-26 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
US8756922B2 (en) * 2011-06-10 2014-06-24 Cummins Ip, Inc. NOx adsorber catalyst condition evaluation apparatus and associated methods
EP2628912B1 (en) 2011-11-07 2017-05-03 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust cleaning device for internal combustion engine
CN103958842B (zh) 2011-11-09 2016-08-17 丰田自动车株式会社 内燃机的排气净化装置
JP5273303B1 (ja) 2011-11-30 2013-08-28 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
EP2626528B1 (en) 2011-11-30 2016-10-26 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust purification device for internal combustion engine
ES2629482T3 (es) 2012-02-07 2017-08-10 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Dispositivo de purificación de gases de escape para motor de combustión interna
JP5811261B2 (ja) * 2012-02-24 2015-11-11 日産自動車株式会社 ディーゼルエンジンの排ガス後処理システム及び排ガス後処理方法
US9422851B2 (en) * 2012-08-08 2016-08-23 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine
JP5741643B2 (ja) * 2013-08-08 2015-07-01 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
JP2016061147A (ja) * 2014-09-12 2016-04-25 いすゞ自動車株式会社 排気浄化システム及び、その制御方法
JP6179505B2 (ja) * 2014-12-24 2017-08-16 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化システム
DE102016110112B9 (de) * 2015-06-11 2021-04-01 Denso Corporation Kraftstoffeinspritzvorrichtung
JP2017057830A (ja) * 2015-09-18 2017-03-23 いすゞ自動車株式会社 排気浄化システム
US10443525B2 (en) * 2016-08-02 2019-10-15 Mazda Motor Corporation Exhaust emission control system of engine
JP7055641B2 (ja) * 2018-01-12 2022-04-18 日本碍子株式会社 車両用エンジンにおける燃焼制御方法および車両用エンジンシステム
WO2021177935A1 (en) * 2020-03-02 2021-09-10 Volvo Truck Corporation Engine system with fuel system control arrangement and method for controlling fuel injection in an internal combustion engine

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11210524A (ja) * 1998-01-27 1999-08-03 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関の排気浄化装置
JPH11347369A (ja) * 1998-06-12 1999-12-21 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関の排気浄化装置
JP2000213339A (ja) * 1999-01-22 2000-08-02 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関の排気浄化装置
JP2002309928A (ja) * 2001-04-13 2002-10-23 Yanmar Diesel Engine Co Ltd 内燃機関の排気浄化装置
JP2004232555A (ja) * 2003-01-30 2004-08-19 Toyota Motor Corp 内燃機関の排気浄化システム

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1993008383A1 (fr) * 1991-10-14 1993-04-29 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Dispositif d'echappement et d'epuration pour moteurs a combustion interne
JP2605579B2 (ja) 1993-05-31 1997-04-30 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
JP3788049B2 (ja) 1998-07-10 2006-06-21 トヨタ自動車株式会社 希薄燃焼内燃機関の排気浄化装置
US6233925B1 (en) * 1998-08-28 2001-05-22 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust discharge control device for internal combustion engine
JP2001355485A (ja) * 2000-06-16 2001-12-26 Isuzu Motors Ltd 窒素酸化物吸蔵還元型触媒を備えた排気ガス浄化装置
JP3558036B2 (ja) 2000-12-21 2004-08-25 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
US6487853B1 (en) * 2001-06-19 2002-12-03 Ford Global Technologies. Inc. Method and system for reducing lean-burn vehicle emissions using a downstream reductant sensor
US6860101B2 (en) * 2001-10-15 2005-03-01 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust gas purification system for internal combustion engine
EP1619373A1 (en) * 2003-04-30 2006-01-25 Hitachi, Ltd. Internal combustion engine control device

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11210524A (ja) * 1998-01-27 1999-08-03 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関の排気浄化装置
JPH11347369A (ja) * 1998-06-12 1999-12-21 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関の排気浄化装置
JP2000213339A (ja) * 1999-01-22 2000-08-02 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関の排気浄化装置
JP2002309928A (ja) * 2001-04-13 2002-10-23 Yanmar Diesel Engine Co Ltd 内燃機関の排気浄化装置
JP2004232555A (ja) * 2003-01-30 2004-08-19 Toyota Motor Corp 内燃機関の排気浄化システム

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7886527B2 (en) * 2007-04-10 2011-02-15 Gm Global Technology Operations, Inc. Reductant injection control strategy

Also Published As

Publication number Publication date
US20070256405A1 (en) 2007-11-08
JP2006070834A (ja) 2006-03-16
EP1793099A4 (en) 2010-03-17
US7716918B2 (en) 2010-05-18
JP3852461B2 (ja) 2006-11-29
EP1793099A1 (en) 2007-06-06
EP1793099B1 (en) 2018-12-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2006027903A1 (ja) 排気ガス浄化方法及び排気ガス浄化システム
JP4417878B2 (ja) 排気ガス浄化方法及び排気ガス浄化システム
JP4415648B2 (ja) サルファパージ制御方法及び排気ガス浄化システム
JP3901194B2 (ja) 排気ガス浄化方法及び排気ガス浄化システム
JP4304447B2 (ja) 排気ガス浄化方法及び排気ガス浄化システム
JP4140636B2 (ja) 排気ガス浄化方法及び排気ガス浄化システム
JP4304428B2 (ja) 内燃機関の排気ガス浄化システム
JP2005155374A (ja) 排気浄化方法及び排気浄化システム
JP5217102B2 (ja) ＮＯｘ浄化システムの制御方法及びＮＯｘ浄化システム
WO2006027904A1 (ja) 誘導構造及び排気ガス浄化装置
JP2007138866A (ja) 排気ガス浄化システムの再生制御方法及び排気ガス浄化システム
JP4650109B2 (ja) 排気ガス浄化方法及び排気ガス浄化システム
JP3948437B2 (ja) 排気ガス浄化方法及び排気ガス浄化システム
JPWO2003069137A1 (ja) 排気ガス浄化システム及び排気ガス浄化方法
JP2008240640A (ja) 排ガス浄化装置
JP3925357B2 (ja) 排気ガス浄化システムの制御方法
JP5070964B2 (ja) ＮＯｘ浄化システム及びＮＯｘ浄化システムの制御方法
JP3876903B2 (ja) 排気ガス浄化システムの脱硫制御方法及び排気ガス浄化システム
JP3876905B2 (ja) 排気ガス浄化システムの脱硫制御方法及び排気ガス浄化システム
JP4075641B2 (ja) 内燃機関の排気ガス浄化システム
JP4442373B2 (ja) 排気ガス浄化方法及び排気ガス浄化システム
JP2006037790A (ja) ガスヒートポンプの排ガス浄化装置及び排ガス浄化方法

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BW BY BZ CA CH CN CO CR CU CZ DE DK DM DZ EC EE EG ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS KE KG KM KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV MA MD MG MK MN MW MX MZ NA NG NI NO NZ OM PG PH PL PT RO RU SC SD SE SG SK SL SM SY TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN YU ZA ZM ZW

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): GM KE LS MW MZ NA SD SL SZ TZ UG ZM ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IS IT LT LU LV MC NL PL PT RO SE SI SK TR BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW ML MR NE SN TD TG

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2005767190

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 11660312

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 2005767190

Country of ref document: EP

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 11660312

Country of ref document: US