WO2006098104A1 - 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

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Daiji Nagaoka
Masashi Gabe
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Isuzu Motors Limited
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Definitions

  • the present invention relates to an exhaust gas purification method and an exhaust gas purification system provided with a NOx storage reduction catalyst that reduces and purifies NOx (nitrogen oxides) in exhaust gas of an internal combustion engine.
  • NOx catalysts for reducing and removing NOx (nitrogen oxides) of exhaust gas from internal combustion engines such as diesel engines and some gasoline engines and various combustion devices. Yes.
  • NOx storage-reduction catalyst as a NOx reduction catalyst for diesel engines.
  • This NOx occlusion reduction catalyst is formed of a monolith-chamber or the like.
  • a large number of polygonal cells are formed on the carrier of the structural material made of monolithic hammer cordierite or stainless steel.
  • the cell walls are made of alumina (Al 2 O 3) zeolite.
  • a porous catalyst coat layer is provided as a catalyst support layer.
  • the surface of the catalyst coat layer carries a supported noble metal (catalytically active metal) having an oxidation function and a NOx storage material having a NOx storage function (NOx storage material: NOx storage agent: NOx absorbent).
  • Supported noble metals include platinum (Pt).
  • NOx storage materials include alkaline metals such as potassium), sodium (Na), lithium (Li), and cesium (Cs), alkaline earth metals such as barium (Ba) and calcium (Ca), and lanthanum (La).
  • Middle forces such as yttrium (Y) are also formed from several forces.
  • NOx occlusion reduction type catalyst NOx is occluded in the catalyst metal during normal operation.
  • the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is changed to the rich air-fuel ratio to release the stored NOx, and the released NOx is reduced by the three-way function of the catalyst. To do.
  • exhaust gas air-fuel ratio s lean air-fuel ratio condition that contains oxygen (o)
  • the acid and nitrogen (NO) which is also discharged from the engine power, is oxidized to the diacid and nitrogen (NO) by the acid / catalyst function of the supported noble metal.
  • Nitrogen dioxide is stored in the form of nitrate in a NOx storage material such as norium, which has NOx storage function, to purify NOx.
  • the estimated NOx storage amount is saturated with NOx storage.
  • the rich air-fuel ratio of the exhaust gas is reduced, and the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas is reduced.By performing rich control for NOx storage capacity recovery, the absorbed NOx is released and released. Regeneration operation to reduce NOx with noble metal catalyst is performed.
  • the rich control includes intake system rich control and fuel system rich control.
  • intake system rich control the EGR valve is opened to inhale EGR gas to reduce the amount of new air.
  • control and rich control that reduces the amount of new air by restricting the intake valve.
  • Fuel system rich control includes in-cylinder injection rich control such as post injection in in-cylinder injection and exhaust pipe injection rich control for supplying fuel directly to the exhaust pipe.
  • the EGR valve is used to open the EGR valve and perform intake throttling to suck more EGR gas.
  • EGR rich control is a control that reduces the amount of air by recirculating a large amount of EGR gas to make the exhaust gas a rich air-fuel ratio. This is a control that can be implemented only in a low load range with few bad keys.
  • EGR rich control is performed when the engine is in a low-rotation / low-load operation region and the exhaust gas is at a low temperature.
  • the engine speed Ne fluctuates during the rich control period tr. To do. That is, hunting of the engine speed Ne occurs. Therefore, there is a problem that acceleration failure and a decrease in acceleration rate due to this acceleration failure occur.
  • Mac indicates the control signal for the operation mode
  • Tgin indicates the catalyst inlet exhaust gas temperature
  • Td indicates the catalyst temperature.
  • the present invention has been made in order to solve the above-mentioned problem by a method different from the retard of main injection.
  • the purpose is to accelerate the vehicle during the rich control for regeneration of the NOx storage reduction catalyst in the exhaust gas purification system that uses the NOx storage reduction catalyst to purify NOx in the exhaust gas.
  • Exhaust gas purification method and exhaust gas purification method which can regenerate the NOx storage reduction catalyst by making the exhaust gas air-fuel ratio rich while avoiding deterioration of the driver's spirit (riding comfort) at the time To provide a system.
  • An exhaust gas cleaning method for achieving the above-described object is to store NOx when the air-fuel ratio of the exhaust gas is lean and store it when it is rich.
  • a NOx occlusion reduction type catalyst that releases and reduces NOx, and the NOx occlusion estimation estimated to have been occluded by the NOx occlusion reduction type catalyst is determined to have reached a predetermined judgment value.
  • the regeneration of the exhaust gas purification system that performs regeneration control to restore the NOx storage capacity of the NOx storage reduction catalyst causes the engine operating state to be the first when the exhaust gas temperature falls below the predetermined mode judgment temperature. (1) It is determined whether the engine is in the engine operating range.
  • the EGR rich control is performed to bring the air-fuel ratio in the exhaust gas into a rich state by controlling the EGR amount. If not in the first engine operating range, exhaust When the exhaust pipe injection rich control is performed to inject the fuel directly into the pipe to make the air-fuel ratio in the exhaust gas rich, and the EGR rich control is performed, the vehicle equipped with the exhaust gas purification system It is determined whether or not the vehicle is accelerating. When it is determined that the vehicle is accelerating, the regeneration control is postponed until the determination that the vehicle is accelerating is completed.
  • the exhaust gas temperature is not more than a predetermined mode determination temperature (for example, about 300 ° C). Whether or not the temperature is below the mode determination temperature.
  • a predetermined mode determination temperature for example, about 300 ° C.
  • the operation state of the control engine set for operation or the detected operation state of the engine is compared with map data. For this map data, the operating state of the engine (engine speed, load, etc.) where the exhaust gas temperature is lower than the predetermined mode determination temperature is set in advance through experiments and input to the control device.
  • the acceleration determination is based on the increase in fuel flow rate per unit time, accelerator depression acceleration, engine rotation It is performed by one or a combination of several, such as increase in the temperature and degree of increase in the catalyst temperature.
  • the engine operating state is in a first engine operating region where the exhaust gas temperature is equal to or lower than a predetermined mode determination temperature.
  • the rich control by the EGR rich control is postponed and the rich control is not performed.
  • the rich control is performed after the request for rich control is frozen and the vehicle is in a steady running state in which the determination of the acceleration state by the above determination is eliminated.
  • the NOx purification rate by the NOx occlusion reduction catalyst is not more than a predetermined purification rate
  • the exhaust gas temperature power exhaust pipe injection lower limit temperature threshold is exceeded, combined rich control using EGR rich control and exhaust pipe injection control is performed.
  • the NOx purification rate is further reduced.
  • the lower limit temperature of the exhaust gas temperature for example, about 200 ° C
  • This lower threshold temperature is a lower limit temperature at which white smoke is not generated even when the exhaust pipe injection rich control is performed, and is around 200 ° C.
  • the target intake air flow rate (target excess air ratio) at the time of EGR rich control is set to a value higher than that at the time of normal rich control at the time of steady running.
  • the target intake air flow rate should be within a range where black smoke does not deteriorate due to in-cylinder combustion and acceleration does not cause a problem.
  • the rich air-fuel ratio is obtained by performing the exhaust pipe injection rich control in parallel.
  • the combined rich control in which the EGR rich control and the exhaust pipe injection rich control are used together is lower than the lower threshold temperature set by the activation temperature (about 200 ° C) of diesel oil! Preventing the generation of white smoke due to unburned HC emissions.
  • the badness of the driver driver during acceleration can be avoided while generating black smoke and white smoke, and the range of regeneration control during acceleration can be expanded, and the NOx storage reduction catalyst can be regenerated. Can be performed efficiently.
  • the exhaust gas purification method for achieving the above-mentioned object stores NOx when the air-fuel ratio of the exhaust gas is lean and stores it when it is rich.
  • a NOx occlusion reduction catalyst that releases and reduces NOx, and the NOx occlusion reduction estimated to have been occluded by the NOx occlusion reduction catalyst is determined to have reached a predetermined judgment value.
  • the first engine in which the exhaust gas temperature is below the specified mode judgment temperature during regeneration control of the exhaust gas purification system Determine whether the force is in the driving range,
  • EGR rich control is performed to make the air-fuel ratio in the exhaust gas rich by controlling the EGR amount, and in the first engine operation region, in this case, directly into the exhaust pipe
  • the exhaust pipe injection rich control is performed to inject the fuel and the air-fuel ratio in the exhaust gas is in the rich state, and the EGR rich control is performed, the vehicle equipped with the exhaust gas purification system is accelerating.
  • the combined rich control that combines EGR rich control and exhaust pipe injection rich control is performed.
  • the regeneration control is postponed if the exhaust gas temperature is not equal to or lower than the lower limit temperature threshold value for the exhaust pipe injection.
  • This exhaust gas cleaning method is also used as long as the exhaust gas temperature is equal to or higher than the lower limit temperature threshold for injection in the exhaust pipe during acceleration under EGR rich control, as in the above exhaust gas cleaning method.
  • the regeneration control is performed by performing the rich control, and the regeneration control can be postponed if it is not the lower limit temperature threshold value or more.
  • the exhaust gas purification system for achieving the above-mentioned object stores NOx when the air-fuel ratio of the exhaust gas is lean and stores it when it is rich.
  • V NOx storage reduction catalyst that releases and reduces NOx stored, and NOx storage estimation estimated to have been stored in the NOx storage reduction catalyst when it is determined that the NOx storage estimated amount has reached a predetermined judgment value.
  • the regeneration control device includes an engine operating state force S and an exhaust gas temperature of a predetermined value. It is determined whether or not there is power in the first engine operation region that is lower than the mode determination temperature. If it is in the first engine operation region, the air-fuel ratio in the exhaust gas is made rich by controlling the EGR amount.
  • the exhaust pipe injection rich control is performed to inject the fuel directly into the exhaust pipe to make the air-fuel ratio in the exhaust gas rich
  • the EGR rich control is performed.
  • V speaks It may determine whether the mosquito ⁇ not a vehicle equipped with a exhaust gas Kiyoshii ⁇ system is accelerating
  • control is performed to postpone the regeneration control until the determination that the vehicle is accelerating is completed.
  • the regeneration control device determines that the acceleration is being performed, the NOx purification rate by the NOx occlusion reduction catalyst is increased.
  • control is performed to perform rich control using both EGR rich control and exhaust pipe injection control. Composed.
  • an exhaust gas purification system for achieving the above-mentioned object stores NOx when the air-fuel ratio of the exhaust gas is lean and stores it when it is rich.
  • NOx occlusion reduction type catalyst that releases and reduces NOx, and NOx occlusion reduction that is estimated to have been occluded by the NOx occlusion reduction type catalyst has reached a predetermined judgment value.
  • the regeneration control device has an engine operating state force S an exhaust gas temperature is in a predetermined mode.
  • EGR rich control that determines whether or not the power is in the first engine operating region that is lower than the judgment temperature, and if it is in the first engine operating region, the air-fuel ratio in the exhaust gas is made rich by controlling the EGR amount The line, the first 1 When the engine is not in the engine operating range, perform fuel injection directly into the exhaust pipe to make the air-fuel ratio in the exhaust gas rich. If it is determined whether the vehicle equipped with the exhaust gas purification system is accelerating, and if it is determined that the vehicle is accelerating, the exhaust gas temperature is not less than the lower limit temperature threshold value of the injection in the exhaust pipe. , EGR rich control and exhaust pipe injection rich control are used in combination, and the control is configured to postpone regeneration control if the exhaust gas temperature is not equal to or lower than the lower limit temperature threshold of exhaust pipe injection. .
  • the air-fuel ratio of the exhaust gas here does not necessarily mean the air-fuel ratio in the cylinder.
  • the amount of air and the amount of fuel supplied to the exhaust gas flowing into the NOx storage reduction catalyst (inside the cylinder) (Including the amount burned in).
  • 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 an example of a regeneration control flow of the NOx storage reduction catalyst according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of a regeneration control flow of a NOx occlusion reduction type catalyst according to a second embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of a regeneration control flow of a NOx storage reduction catalyst according to a third embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram showing the engine speed, air-fuel ratio, and the like in EGR rich control in time series.
  • FIG. 6 is a graph showing the relationship between engine speed and air-fuel ratio in exhaust pipe injection rich control.
  • the rich state of exhaust gas is not necessarily rich combustion in the cylinder.
  • the ratio of the amount of air supplied to the exhaust gas flowing into the NOx storage reduction catalyst and the amount of fuel (including the amount burned in the cylinder) is close to the stoichiometric air-fuel ratio or from the stoichiometric air-fuel ratio.
  • the amount of fuel is high and the state is rich.
  • FIG. 1 shows a configuration of an exhaust gas purification system 1 according to an embodiment of the present invention.
  • an exhaust gas purification device 10 having a NOx occlusion reduction type catalyst 11 is disposed in an exhaust passage 4 of an engine (internal combustion engine) E.
  • This NOx occlusion reduction catalyst 11 is formed of a monolith catalyst.
  • a catalyst coat layer is provided on a carrier such as aluminum oxide or titanium oxide.
  • a catalyst metal such as platinum (Pt) (Pd) and a NOx storage material (NOx storage material) such as barium (Ba) are supported on the catalyst coat layer.
  • a ⁇ sensor (excess air ratio sensor) 14 is disposed downstream of the NOx storage reduction catalyst 11. Further, in order to measure the temperature of the NOx storage reduction catalyst 11, the upstream temperature sensor 15 and the downstream temperature sensor 16 are arranged upstream and downstream of the NOx storage reduction catalyst 11, that is, at the front and rear, respectively. . The temperature difference in the catalyst 11 is estimated from the temperature difference between the temperature sensors 15 and 16 installed at these two locations.
  • an HC supply valve (fuel injection injector) 13 for supplying hydrocarbon (HC) F as a NOx reducing agent is provided in the exhaust passage 4 on the upstream side of the NOx storage reduction catalyst 11.
  • the HC supply valve 13 is a means for exhaust pipe injection rich control.
  • This HC supply valve 13 directly injects hydrocarbon (HC) F such as light oil, which is the fuel of the engine, into the exhaust passage 4 to reduce the air-fuel ratio of the exhaust gas G in a lean state and a rich state.
  • HC hydrocarbon
  • a control device (ECU: engine control unit) 20 is provided that performs overall control of the operation of the engine E and also performs recovery control of the NOx purification capacity of the NOx storage reduction catalyst 11.
  • the control device 20 is connected to the ⁇ sensor 14, the upstream temperature sensor 15, and the downstream temperature sensor. Degree sensor A detection value of 16 isotropic force is input.
  • the control device 20 outputs a signal for controlling the EGR valve 6 of the engine E, the fuel injection valve 8 of the common rail electronic control fuel injection device for fuel injection, the intake throttle valve 9 and the like.
  • the air A and the exhaust gas G flow as follows. Air A passes through a mass air flow sensor (MAF sensor) 17 in the intake passage 2 and a compressor 3a in the turbocharger 3. Thereafter, the amount of air A is adjusted by the intake throttle valve 9 and then enters the cylinder from the intake manifold 2a. Then, the exhaust gas G generated in the cylinder exits from the exhaust manifold 4a to the exhaust passage 4 and drives the turbine bin 3b of the turbocharger 3. Thereafter, the exhaust gas G passes through the exhaust gas purification device 10 to become purified exhaust gas Gc, and is exhausted into the atmosphere through a silencer (not shown). Further, a part of the exhaust gas G passes through the EGR cooler 7 in the EGR passage 5 as EGR gas Ge, and after being adjusted by the EGR valve 6, is recirculated to the intake manifold 2a.
  • MAF sensor mass air flow sensor
  • the control power of the exhaust gas purification system 1 is incorporated into the control device 20 of the engine E, and controls the exhaust gas purification system 1 in parallel with the operation control of the engine E.
  • the control device of the exhaust gas purification system 1 controls the exhaust gas purification system including NOx regeneration control and desulfurization regeneration control of the NOx storage reduction catalyst 11.
  • the exhaust gas air-fuel ratio is set to a rich state (stoichiometric air-fuel ratio (theoretical air-fuel ratio) by using rich control of both intake system EGR rich control and fuel system exhaust pipe injection rich control. (Including fuel ratio).
  • EGR rich control the EGR valve 6 and the intake valve 9 are controlled to increase the amount of EGR and to reduce the air-fuel ratio of the exhaust gas.
  • EGR rich control EGR rich control that opens EGR valve 6 and performs intake throttling to control intake valve 9 to suck more EGR gas is used.
  • HC is directly supplied into the exhaust passage 4 by the HC supply valve 13, and fuel is added to the exhaust gas to lower the air-fuel ratio of the exhaust gas.
  • the exhaust gas state is set to a predetermined air-fuel ratio state (depending on the catalyst, approximately 0.8 to 1.0 in terms of excess air ratio (e)), and the exhaust gas Is within the specified temperature range (force by catalyst approximately 300 ° C to 600 ° C).
  • the NOx storage capacity that is, the NOx purification capacity
  • the present invention is configured to perform the following control.
  • Engine speed Ne indicating engine operating condition and load Q force
  • Fig. 2 to Fig. 4 when in the first engine operating range R1, there is no bad fuel economy and little black smoke bad Perform EGR rich control.
  • the exhaust temperature Tg is equal to or lower than a predetermined mode determination temperature Tgm (eg, 300 ° C.).
  • a predetermined mode determination temperature Tgm eg, 300 ° C.
  • the exhaust temperature Tg exceeds a predetermined temperature Tg m (eg, 300 ° C.).
  • the control device of the exhaust gas purification system 1 incorporated in the control device 20 of the engine E follows the regeneration control flow as illustrated in Figs.
  • the regeneration control of the NOx storage reduction catalyst 11 is performed. 2 to 4 are shown as being executed in parallel with other control flows of the engine E when the engine E is operated.
  • step S11 when this control flow is called and started, it is determined in step S11 whether or not the force is in the state of starting regeneration control. If this judgment is not in the playback control start state, the process returns.
  • the determination of the start of the regeneration control is, for example, determined to start the regeneration when the NOx cumulative value ⁇ NOx exceeds a predetermined determination value Cn.
  • This NOx cumulative value ⁇ NOx is obtained by calculating the NOx emission amount ⁇ ⁇ per unit time of engine E operating state force and accumulating this.
  • it is determined that regeneration of the NOx catalyst is started when the NOx purification rate becomes lower than a predetermined determination value.
  • the NOx purification rate is calculated from the NOx concentration upstream and downstream of the NOx storage reduction catalyst 11. In other words, regeneration control to restore the NOx storage capacity of the NOx storage reduction catalyst 11 when it is determined that the NOx storage estimation amount estimated to have been stored in the NOx storage reduction catalyst 11 has reached a predetermined judgment value. I do.
  • step S12 If the determination in step SI1 is the start of regeneration control, it is determined in step S12 whether the rich control mode force 3 ⁇ 4 GR rich control mode or the exhaust pipe injection rich control mode.
  • the exhaust gas temperature Tg is a predetermined mode determination temperature (for example, Judgment is made based on whether or not the engine is in the operating state (rotation speed Ne, load Q) so that the temperature is 300 ° C) Tgm or less. That is, when the detected engine speed Ne and load Q force are in the EGR rich control region (first engine operation region) R1, the EGR rich control mode is set. Further, when the detected engine speed Ne and the load Q are in the exhaust pipe injection rich control region (second engine operation region) R2, the exhaust pipe injection rich control mode is set.
  • Engine speed Ne and load Q force When the engine is in the EGR rich control region R1, refer to the map data for regeneration start input in advance, and the exhaust gas calculated from these engine speed Ne and load Q The temperature is below the predetermined mode determination temperature. If the engine speed Ne and the load Q are in the exhaust pipe injection rich control region R2, the exhaust gas temperature for which the engine speed Ne and the load Q force are also required exceeds the predetermined mode determination temperature Tgm. .
  • step S12 If the determination in step S12 is in the exhaust pipe injection rich control region R2, the exhaust pipe injection rich control is performed for a predetermined time in step S16, and the process goes to step S18.
  • step S12 If it is determined in step S12 that the vehicle is in the EGR rich control region R1, it is determined in step S13 whether or not the traveling state is an acceleration state. If it is determined in step S13 that the vehicle is in a steady running or decelerating state that is not accelerated, EGR rich control is performed for a predetermined time in step S17, and the process goes to step S18.
  • This acceleration determination that is, whether or not the vehicle equipped with the exhaust gas purification system is accelerating is determined by the fuel flow increase amount AQ per unit time, accelerator depression acceleration ⁇ , engine rotation A Ne, increase in catalyst temperature ATd, etc. For example, if any of these exceeds a predetermined range, it is determined that the vehicle is in an accelerated state.
  • step S13 If it is determined in step S13 that the vehicle is in an accelerated state, the process goes to step S14 to postpone regeneration control. In the next step S15, after waiting for a predetermined control time until the next determination is made, the process returns to step S12. Then, the exhaust gas temperature Tg rises and the rich control mode becomes the exhaust pipe injection rich control, and the regeneration control is performed by the exhaust pipe injection rich control in step S16, or the running state of the vehicle is changed from the acceleration state. Step out and wait until playback control is performed with EGR rich control in step S17.
  • step S18 it is determined whether or not the regeneration control is complete, and the regeneration control is terminated. Then, the reproduction control is finished and the process returns. If the reproduction control is not completed in this determination, the process returns to step S12 to repeat the reproduction control.
  • the end of the regeneration control is determined based on whether or not a predetermined regeneration time has elapsed and the power / power of the NOx purification rate increasing to a predetermined regeneration control purification rate. .
  • step S12 it is determined whether the engine operating state is in the first engine operating region R1 or the engine operating state is in the second engine operating region R2.
  • Engine operating condition when in the first E engine operating region R1, the rich control mode, the EGR rich control mode in which the air-fuel ratio in the exhaust gas by controlling the EGR amount to a rich state.
  • the rich control mode is an exhaust pipe injection rich control mode in which fuel is directly injected into the exhaust pipe and the air-fuel ratio in the exhaust gas is made rich.
  • step S13 it is determined in step S13 whether the vehicle equipped with the exhaust gas purification system is accelerating. If it is determined in this determination that the car is in the speed of acceleration, the regeneration control is postponed (including interruption during the regeneration control) until the determination that the vehicle is accelerating is completed.
  • step S21 when this control flow is called and started, it is determined in step S21 whether or not the regeneration control is in a start state. If it is determined in this determination that the playback control is not started, the process returns. If the regeneration control is started in this determination, it is determined in step S22 whether the rich control mode force / the GR rich control mode or the exhaust pipe injection rich control mode.
  • step S22 determines that the engine is in the exhaust pipe injection rich control region (second engine operation region) R2 following the EGR rich control region (first engine operation region) R1, that is, the rich control mode force.
  • the exhaust pipe injection rich control is performed for a predetermined time in step S28, and the process proceeds to step S31.
  • step S22 If the determination in step S22 is in the EGR rich control region R1 and the rich control mode is the EGR rich control mode, it is determined in step S23 whether or not the force is in an acceleration state. To do. If it is determined in step S23 that the vehicle is in a steady running or decelerating state that is not accelerated, the EGR rich control is performed for a predetermined time in step S29, and the process goes to step S31.
  • step S24 it is determined whether or not the NOx purification rate by the NOx storage reduction catalyst 11 is greater than a predetermined purification rate. In this judgment, if it is larger than the predetermined purification rate, there is still a margin until the NOx storage capacity is completely saturated, so go to step S26.
  • step S26 the reproduction control is postponed! And waits for a predetermined control time until the next determination is made in step S27. Thereafter, the process returns to step S22.
  • step S24 If it is determined in step S24 that the purification rate is less than or equal to the predetermined purification rate, in step S25, the exhaust gas temperature Tg force S the lower limit temperature threshold value (eg, 200 ° C) TgO for exhaust pipe injection Judge whether or not. If this determination is greater than or equal to the lower limit temperature threshold value TgO, in step S30, combined rich control is performed using both EGR rich control and exhaust pipe injection rich control. After this combined rich control is performed for a predetermined time in step S30, the process proceeds to step S31.
  • the lower limit temperature threshold value eg, 200 ° C
  • the target intake air flow rate is set to a higher value than that in the normal rich control in a range where black smoke does not deteriorate and acceleration does not cause a problem.
  • This also avoids the generation of white smoke due to unburned HC emissions.
  • this does not result in a rich air-fuel ratio. Therefore, the rich air-fuel ratio is achieved by performing exhaust pipe injection rich control in parallel.
  • this exhaust pipe injection rich control there is no increase in black smoke because the fuel is injected not into the cylinder but into the exhaust pipe. Further, since the air-fuel ratio of the exhaust gas is lowered by the EGR rich control, the amount of fuel injected for the exhaust pipe injection can be reduced. Therefore, no white smoke is generated by HC.
  • step S25 If it is determined in step S25 that the lower limit temperature threshold TgO is not exceeded, the process proceeds to step S26.
  • step S26 the regeneration control is postponed (including interruption in the middle of the regeneration control), and the process waits for a predetermined control time until the next determination is made in step S27. Then, return to step S22 and wait until playback control is possible.
  • step S31 it is determined whether or not the regeneration control is complete. If it is determined that the reproduction control is finished, the reproduction control is finished and the process returns. If it is determined that the reproduction control is not finished, the process returns to step S22 to repeat the reproduction control. [0073] With this control, one of the following three conditions is satisfied, and the process waits until playback control is performed. First, the exhaust gas temperature rises and the rich control mode becomes the exhaust pipe injection rich control mode, and regeneration control is performed by the exhaust pipe injection rich control in step S28. Second, the running state of the vehicle also loses the acceleration state force, and regeneration control is performed by the EGR rich control in step S29. Third, regeneration control is performed by the combined rich control in step S30 when the purification rate is equal to or lower than the predetermined purification rate and the exhaust gas temperature Tg is equal to or higher than the lower limit temperature threshold Tg0.
  • step S22 the control is in the EGR rich control mode in which the air-fuel ratio in the exhaust gas is made rich by controlling the EGR amount, or the fuel is directly injected into the exhaust pipe to make the air-fuel ratio in the exhaust gas rich. It is determined whether or not the exhaust pipe injection rich control mode is set.
  • step S23 it is determined in step S23 whether the vehicle equipped with the exhaust gas purification system is accelerating. When it is determined in this determination that the vehicle is accelerating, the NOx purification rate by the NOx storage reduction catalyst 11 is not more than a predetermined purification rate in the determination in step S24, and the exhaust gas temperature is determined in the determination in step S25. If the Tg force exhaust pipe injection lower limit temperature threshold TgO is exceeded, step S30 performs rich control using both EGR rich control and exhaust pipe injection control.
  • step S41 when this control flow is called and started, it is determined in step S41 whether or not the regeneration control is in a start state. If it is determined that the regeneration control has not been started, the process returns. If the regeneration control is started in this determination, it is determined in step S42 whether the rich control mode is EGR rich control or exhaust pipe injection rich control.
  • step S42 when the engine operating state is not in the EGR rich control region (first engine operation region) R1, but in the exhaust pipe injection rich control region (second engine operation region) R2.
  • step S48 the exhaust pipe injection rich control is performed for a predetermined time, and the process goes to step S51.
  • step S43 If the determination in step S42 is in the EGR rich control region R1, it is determined in step S43 whether or not the vehicle is in an acceleration state. It is determined in step S43 that the acceleration state is If the vehicle is running normally or decelerating, EGR rich control is performed for a predetermined time in step S49, and the process goes to step S51.
  • step S44 it is determined whether or not the exhaust gas temperature Tg force S the lower limit temperature threshold value (for example, 200 ° C) TgO of the exhaust pipe injection. If this determination is greater than or equal to the lower limit temperature threshold TgO, the combined rich control using the EGR rich control and the exhaust pipe injection rich control is performed for a predetermined time in step S50, and the process goes to step S51.
  • the lower limit temperature threshold value for example, 200 ° C
  • step S44 If it is determined in step S44 that the exhaust gas temperature Tg is not equal to or lower than the lower limit temperature threshold TgO, go to step S45.
  • step S45 it is determined whether or not the NOx purification rate by the NOx storage reduction catalyst 11 is greater than a predetermined purification rate. If it is determined that the ratio is greater than the predetermined purification rate, the process goes to step S46 to postpone the regeneration control (including interruption during the regeneration control). Then, after waiting for a predetermined control time until the next determination is made in step S42, the process returns to step S42.
  • step S45 When the determination in step S45 is equal to or less than the predetermined purification rate, the combined rich control in step S50 is performed. After performing this combined rich control for a predetermined time, go to step S51
  • step S51 it is determined whether or not the regeneration control is complete. If it is determined that the reproduction control is finished, the reproduction control is finished and the process returns. If it is determined that the reproduction control is not finished, the process returns to step S42 to repeat the reproduction control.
  • step S48 the exhaust gas temperature rises and rich control mode force exhaust pipe injection rich control is performed, and regeneration control is performed by exhaust pipe injection rich control in step S48.
  • step S48 the running state of the vehicle also loses the acceleration state force, and regeneration control is performed by the EGR rich control in step S49.
  • step S44 the exhaust gas temperature Tg is not less than the lower limit temperature threshold TgO, and in step S45, the purification rate becomes equal to or lower than the predetermined purification rate, and regeneration control is performed by the combined rich control in step S50.
  • step S42 the air-fuel ratio in the exhaust gas is made rich by controlling the EGR amount.
  • the exhaust gas is in the EGR rich control mode, or the fuel is directly injected into the exhaust pipe to make the air-fuel ratio in the exhaust gas rich. It is determined whether the in-pipe injection rich control mode is set. In this determination, if the EGR rich control mode is set, it is determined in step S43 whether or not the vehicle equipped with the exhaust gas purification system 1 is accelerating.
  • step S44 If it is determined in this determination that the vehicle is accelerating, if the exhaust gas temperature Tg force S is not less than the lower limit temperature threshold TgO of the exhaust pipe injection in step S44, the EGR rich control and the exhaust pipe injection control are used in combination in step S50. Rich control is performed.
  • the EGR rich control for regeneration of the NOx occlusion reduction type catalyst by the EGR rich control performs the EGR when the acceleration state is reached.
  • the exhaust gas purification method and exhaust gas purification system of the present invention having the excellent effects described above are used as an exhaust gas purification method and exhaust gas purification system for an exhaust gas of an internal combustion engine mounted on an automobile. It can be used very effectively.

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Abstract

 NOx吸蔵還元型触媒(11)を備えた排気ガス浄化システム(1)の再生制御において、エンジン運転状態が排気ガス温度が所定のモード判定温度以下となる第1エンジン運転領域にあるか否かを判定する。この判定で、ある場合には、EGRリッチ制御を行い、ない場合は、排気管内噴射リッチ制御を行う。EGRリッチ制御を行っている場合には、車両が加速中であるか否かを判定し、加速中であると判定した時には、車両が加速中であるとの判定が終了するまで再生制御を延期する。  これにより、NOx吸蔵還元型触媒の再生のためのリッチ制御の際に、車両加速時におけるドライバビリティ(乗り心地性)の悪化を避けつつ、NOx吸蔵還元型触媒(11)を再生する。

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吸蔵還元型触媒の使用により、有効に 排気ガス中の NOxを浄ィ匕できる。
[0003] この NOx吸蔵還元型触媒は、モノリスハ-カム等で形成される。このモノリスハ-カ ムの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に、多数の多角 形のセルが形成される。このセルの壁面にはアルミナ (Al O )ゃゼオライトで形成さ
2 3
れた触媒担持層となる多孔質の触媒コート層が設けられる。この触媒コート層の表面 に酸化機能を持つ担持貴金属 (触媒活性金属)と、 NOx吸蔵機能を持つ NOx吸蔵 材 (NOx吸蔵物質: NOx吸蔵剤: NOx吸収剤)を担持する。担持貴金属には、白金 (Pt)等がある。また、 NOx吸蔵材は、カリウム ),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)等の希土類等の中力も幾つ力から形成される。これら の構成により、排気ガス中の酸素濃度に対応して、 NOx吸蔵と、 NOx放出 ·浄ィ匕の 二つの機能を発揮する。
[0004] そして、この NOx吸蔵還元型触媒では、通常運転時に NOxを触媒金属に吸蔵さ せる。また、吸蔵能力が飽和に近づくと、適時、流入してくる排気ガスの空燃比をリツ チ空燃比にして、吸蔵した NOxを放出させると共に、この放出された NOxを触媒の 三元機能で還元する。
[0005] より詳細には、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の排気ガス 中に酸素 (o )が含まれるような、排気ガスの空燃比力 sリーン空燃比状態の場合には
2
、排気ガス中に含まれる酸素によって、エンジン力も排出される一酸ィ匕窒素 (NO)を 担持貴金属の酸ィ匕触媒機能によって二酸ィ匕窒素 (NO )に酸ィ匕する。そして、その
2
二酸ィ匕窒素を NOx吸蔵機能を持つノリウム等の NOx吸蔵材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吸蔵材は、全て 硝酸塩に変化して 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、 一酸化炭素 (CO)濃度が高ぐ排気温度も高!ヽ排気ガスである。
[0007] そして、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排気ガスをすると、 NOxを吸蔵した硝酸塩は二酸ィ匕窒素を放 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、担持貴金属の酸化機能により、排気ガス中の一酸化炭素,炭化水素 (H C) ,水素 (H )を還元剤として、窒素 (N )に還元し浄化する。
2 2
[0008] そのため、例えば、日本の特開平 6— 336916号公報に記載されているように、 NO X吸蔵還元型触媒を備えた排気ガス浄ィ匕システムでは、 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して、流入する排気ガスの酸素 濃度を低下させる NOx吸蔵能力回復用のリッチ制御を行うことにより、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再生操作を行つ ている。
[0009] この NOx吸蔵還元型触媒の NOx吸蔵能力回復用の再生制御においては、流入し てくる排気ガスの空燃比を理論空燃比以下にする必要がある。しかし、通常のディー ゼル燃焼では酸素過多であるため、酸素が殆ど無いリッチ空燃比にするためには、 E GRによる空気量の減少、燃料量の増加、あるいは、この両方を実施する必要がある
[0010] このリッチ制御には、吸気系リッチ制御と燃料系リッチ制御がある。吸気系リッチ制 御には、 EGR弁を開いて EGRガスを吸入することにより新規空気量を減少するリッチ 制御や、更に、吸気弁を絞ることにより、新規空気量を減少するリッチ制御などがある 。燃料系リッチ制御には、シリンダ内噴射におけるポスト噴射等のシリンダ内噴射リツ チ制御や排気管へ直接燃料を供給する排気管内噴射リッチ制御がある。なお、本発 明では、 EGR弁を開くと共に吸気絞りも行い、 EGRガスをより多く吸入する EGRリツ チ制御を使用する。
[0011] そして、通常は、排気温度が約 300°C以下では、燃料量の増加による燃費の悪ィ匕 を防止できること等の理由から、 EGRリッチ制御を行う。この EGRリッチ制御は、大量 の EGRガスを還流することにより空気量を減少して排気ガスをリッチ空燃比とする制 御であり、排気ガス温度が低く大量の EGRを還流しても黒煙の悪ィ匕が少な 、低負荷 域のみで、実施できる制御である。
[0012] また、排気温度が約 300°Cを超えた領域では、排気温度が上昇すると大量の EGR によるリッチ制御が黒煙の悪ィ匕のためにできなくなることや、ポスト噴射によるェンジ ンオイルの燃料による希釈の問題を防止することや、排気ガス温度力 S排気管内噴射 の燃料をガス化できる温度になっていること等の理由から、排気管内噴射リッチ制御 によるリッチ制御を行う。
[0013] し力しながら、エンジンが低回転'低負荷運転領域にあり、排気ガスが低温の場合 には、 EGRリッチ制御を実施する。しかし、図 5に示すように、排気ガスが低温であつ ても、エンジンを搭載している車両の加速時に、この EGRリッチ制御が入ると、リッチ 制御期間 trの間にエンジン回転数 Neが変動する。即ち、エンジン回転数 Neのハン チングが発生する。そのため、加速不良とこの加速不良に起因する加速率の低下が 発生するという問題がある。なお、図 5の Macは運転モードの制御信号を示し、 Tgin は触媒入口排気ガス温度を、 Tdは触媒温度を示す。
[0014] この原因は次のようなものである。つまり、ディーゼルエンジンの場合は、通常では 酸素過多の状態の燃焼となるので、エンジントルクの制御は燃料流量のみに拠って 行われることになる。しかし、リッチ制御時には理論空燃比となり、燃焼に寄与する酸 素が少なくなるので、燃料量を増加しても、車両を加速させるトルクが生じない。
[0015] また、更に、加速に際しては、リッチ制御で少なくなつている酸素量に対して、燃料 量が増加するため、黒煙が悪ィ匕する可能性が生じるという問題もある。 [0016] なお、排気温度が約 300°Cを超えた領域では、排気管内噴射リッチ制御でリッチ制 御を行う。そのため、図 6に示すように、リッチ制御期間において回転数 Neの大きなう ねりが発生することなく回転数 Ne変動も少なぐ加速不良が発生しない。その結果、 上記の EGRリッチ制御のような問題は発生しない。
[0017] この加速時のリッチ制御に関連しては、例えば、日本の特開 2004— 239136号公 報に記載されているような排気浄ィ匕システムを備えたエンジンの燃料噴射制御方法 も提案されている。この方法では、 NOx吸蔵還元型触媒を再生させるためにェンジ ンの運転条件をリッチ条件にする時に、加速時のみ燃料噴射にお 、てメインの噴射 タイミングをリタードさせる。これにより、 NOx吸蔵還元型触媒の NOx吸蔵能力を回 復するために、リッチ状態を発生させる際にこのリッチ条件と加速とが重なった場合で も、リッチ条件を停止すること無しにスモークの発生の低減を図ることが可能になり、 また、燃費の悪ィ匕を抑制できる。
発明の開示
[0018] 本発明は、メイン噴射のリタ一ドとは別の方法で、上記の問題を解決するためになさ れたものである。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ィ匕システムにお 、て、 NOx吸蔵還元型触媒の再生のため のリッチ制御の際に、車両加速時におけるドライバピリティ (乗り心地性)の悪化を避 けつつ、排気ガスの空燃比をリッチ状態にして NOx吸蔵還元型触媒の再生をするこ とが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。
[0019] 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吸蔵還元型触媒を備え、該 NOx吸蔵還元型触媒に吸 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 NOx吸蔵還元型触媒の NOx吸蔵能力を回復するための再生制御を行う排気ガス 浄ィ匕システムの再生制御にぉ 、て、エンジン運転状態が排気ガス温度が所定のモ ード判定温度以下となる第 1エンジン運転領域にある力否かを判定し、前記第 1ェン ジン運転領域にある場合には、 EGR量の制御によって排気ガス中の空燃比をリッチ 状態にする EGRリッチ制御を行い、前記第 1エンジン運転領域にない場合は、排気 管内に直接燃料を噴射して排気ガス中の空燃比をリッチ状態にする排気管内噴射リ ツチ制御を行い、 EGRリッチ制御を行っている場合には、該排気ガス浄ィ匕システムを 搭載した車両が加速中である力否かを判定し、加速中であると判定した時には、車 両が加速中であるとの判定が終了するまで再生制御を延期することを特徴とする。
[0020] このエンジン運転状態が排気ガス温度が所定のモード判定温度 (例えば、 300°C 程度)以下となる第 1エンジン運転領域にある力否かの判定は、測定した排気ガス温 度が所定のモード判定温度以下であるか否かで行う。あるいは、運転のために設定 される制御用のエンジンの運転状態又は検出されたエンジンの運転状態をマップデ ータと比較して行う。このマップデータは、排気ガス温度が所定のモード判定温度以 下であるエンジンの運転状態 (エンジン回転数や負荷など)を予め実験などで設定し て、制御装置に入力しておく。
[0021] また、この排気ガス浄ィ匕システムを搭載した車両が加速中である力否かの判定、即 ち、加速判定は、単位時間当たりの燃料流量の増加量、アクセル踏み込み加速度、 エンジン回転の上昇、触媒温度の上昇度等の 、ずれか一つ又は幾つかの組み合わ せにより行う。
[0022] そして、本発明にお 、ては、エンジン運転状態が排気ガス温度が所定のモード判 定温度以下となる第 1エンジン運転領域にある力否かを判定する。エンジン運転領 域が第 1エンジン運転領域にあって EGRリッチ制御を行うに際して、加速状態である と判定した時には、 EGRリッチ制御によるリッチ制御を延期してリッチ制御を実施しな いことにする。つまり、リッチ制御の要求を凍結させて、上記の判定による加速状態で あるとの判定がなくなる定常走行状態になつてから、リッチ制御を実施する。
[0023] これにより、回転数変動が発生する加速中の EGRリッチ制御を回避して、ドライバビ リティ (乗り心地性)の悪化を防止する。
[0024] また、上記の排気ガス浄化方法にお!、て、前記加速中であると判定した時にお!ヽ て、前記 NOx吸蔵還元型触媒による NOxの浄化率が所定の浄化率以下で、且つ、 排気ガス温度力排気管内噴射の下限温度閾値以上であれば、 EGRリッチ制御と排 気管内噴射制御を併用した併用リッチ制御を行うことを特徴とする。
[0025] つまり、上記の排気ガス浄ィ匕方法において、更に、 NOxの浄ィ匕率の悪ィ匕などで再 生制御を実施せざるを得な 、場合を考慮して、排気ガス温度の下限閾値温度 (例え ば、 200°C程度)を設定する。この温度以上では、 EGRリッチ制御と排気管内噴射リ ツチ制御とを併用した併用リッチ制御を行う。この下限閾値温度は、排気管内噴射リ ツチ制御を行っても白煙の発生が生じない下限温度であり、 200°C前後である。
[0026] この加速時に行う併用リッチ制御では、 EGRリッチ制御時における目標吸入空気 流量(目標空気過剰率)を、定常走行時の通常のリッチ制御の時よりも高 、値とする 。この目標吸入空気流量の値は、シリンダ内燃焼により黒煙が悪ィヒせず、加速にも問 題を生じない範囲の値とする。しかし、これだけではリッチ空燃比にならないので、排 気管内噴射リッチ制御を並行して実施することで、リッチ空燃比とする。
[0027] この排気管内噴射リッチ制御では、シリンダ内に噴射せず排気管内に噴射するの で黒煙の増加は無い。また、 EGRリッチ制御により、排気ガスの空燃比が下がってい るので、排気管内噴射の燃料噴射量も少なくて済む。また、排気ガス温度が下限閾 値温度より高く排気管内噴射された燃料がガス化する。そのため、還元反応で消費さ れ易くなるので、未燃 HC排出による白煙の発生も回避でき、また、燃費の悪化も抑 制できる。
[0028] そして、この EGRリッチ制御と排気管内噴射リッチ制御を併用する併用リッチ制御 は、軽油の活性化温度 (約 200°C)等で設定される下限閾値温度より低!ゝ排気ガス 温度では行わないようにして、未燃 HC排出による白煙の発生を防止する。
[0029] 従って、加速中のドライバピリティの悪ィ匕ゃ黒煙及び白煙の発生を回避しながら、 加速中において再生制御を行う範囲を広げることができ、 NOx吸蔵還元型触媒の再 生を効率よく行えるようになる。
[0030] あるいは、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吸蔵還元型触媒を備え、該 NOx吸蔵還元型 触媒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 NOx吸蔵還元型触媒の NOx吸蔵能力を回復するための再生制御を行う 排気ガス浄ィ匕システムの再生制御にぉ 、て、エンジン運転状態が排気ガス温度が所 定のモード判定温度以下となる第 1エンジン運転領域にある力否かを判定し、前記 第 1エンジン運転領域にある場合には、 EGR量の制御によって排気ガス中の空燃比 をリッチ状態にする EGRリッチ制御を行 、、前記第 1エンジン運転領域にな 、場合は 、排気管内に直接燃料を噴射して排気ガス中の空燃比をリツチ状態にする排気管内 噴射リッチ制御を行い、 EGRリッチ制御を行っている場合には、該排気ガス浄化シス テムを搭載した車両が加速中である力否かを判定し、加速中であると判定した時に は、排気ガス温度が排気管内噴射の下限温度閾値以上であれば、 EGRリッチ制御 と排気管内噴射リッチ制御を併用した併用リッチ制御を行い、排気ガス温度が排気 管内噴射の下限温度閾値以上でなければ、再生制御を延期することを特徴とする。
[0031] この排気ガス浄ィ匕方法によっても、上記の排気ガス浄ィ匕方法と同様に、 EGRリッチ 制御で加速中に排気ガス温度が排気管内噴射の下限温度閾値以上であれば、併 用リッチ制御を行って再生制御をし、下限温度閾値以上でなければ、再生制御を延 期することができる。
[0032] そのため、回転数変動が発生する加速中の EGRリッチ制御を回避して、ドライバビ リティ (乗り心地性)の悪ィ匕を防止することができる。また、併用リッチ制御により、加速 中のドライバピリティの悪ィ匕ゃ黒煙及び白煙の発生を回避しながら、加速中にぉ 、て も再生制御を行う範囲を広げることができる。
[0033] そして、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
Vヽた NOxを放出すると共に還元する NOx吸蔵還元型触媒と、該 NOx吸蔵還元型 触媒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 NOx吸蔵還元型触媒の NOx吸蔵能力を回復するための再生制御を行う 再生制御装置を備えた排気ガス浄ィ匕システムにおいて、前記再生制御装置が、ェン ジン運転状態力 S排気ガス温度が所定のモード判定温度以下となる第 1エンジン運転 領域にある力否かを判定し、前記第 1エンジン運転領域にある場合には、 EGR量の 制御によって排気ガス中の空燃比をリッチ状態にする EGRリッチ制御を行 、、前記 第 1エンジン運転領域にない場合は、排気管内に直接燃料を噴射して排気ガス中の 空燃比をリッチ状態にする排気管内噴射リッチ制御を行い、 EGRリッチ制御を行って Vヽる場合には、該排気ガス浄ィ匕システムを搭載した車両が加速中であるカゝ否かを判 定し、加速中であると判定した時には、車両が加速中であるとの判定が終了するまで 再生制御を延期する制御を行うように構成される。
[0034] また、上記の排気ガス浄ィ匕システムにお!/、て、前記再生制御装置が、前記加速中 であると判定した時にぉ 、て、前記 NOx吸蔵還元型触媒による NOxの浄化率が所 定の净化率以下で、且つ、排気ガス温度力 S排気管内噴射の下限温度閾値以上であ る時は、 EGRリッチ制御と排気管内噴射制御を併用したリッチ制御を行う制御をする ように構成される。
[0035] あるいは、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 ヽた NOxを放出すると共に還元する NOx吸蔵還元型触媒と、該 NOx吸蔵還元型 触媒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 NOx吸蔵還元型触媒の NOx吸蔵能力を回復するための再生制御を行う 再生制御装置を備えた排気ガス浄ィ匕システムにおいて、前記再生制御装置が、ェン ジン運転状態力 S排気ガス温度が所定のモード判定温度以下となる第 1エンジン運転 領域にある力否かを判定し、前記第 1エンジン運転領域にある場合には、 EGR量の 制御によって排気ガス中の空燃比をリッチ状態にする EGRリッチ制御を行 、、前記 第 1エンジン運転領域にない場合は、排気管内に直接燃料を噴射して排気ガス中の 空燃比をリッチ状態にする排気管内噴射リッチ制御を行い、 EGRリッチ制御を行って Vヽる場合には、該排気ガス浄ィ匕システムを搭載した車両が加速中であるカゝ否かを判 定し、加速中であると判定した時には、排気ガス温度が排気管内噴射の下限温度閾 値以上であれば、 EGRリッチ制御と排気管内噴射リッチ制御を併用した併用リッチ制 御を行い、排気ガス温度が排気管内噴射の下限温度閾値以上でなければ、再生制 御を延期する制御をするように構成される。
[0036] そして、これらの再生制御をまとめると、次のようになる。低温定常走行時 (第 1ェン ジン運転領域)では EGRリッチ制御によるリッチ制御を行う。低温加速時では、排気 ガス温度が下限閾値温度以上でな!、時は、 EGRリッチ制御を延期して再生制御を 未実施とする。また、低温加速時であるが、排気ガス温度が下限閾値温度以上の時 は、目標吸入空気流量の増加した EGRリッチ制御と排気管内噴射リッチ制御による 併用リッチ制御を行う。高温定常走行時及び高温加速時は排気管内噴射リッチ制御 による再生制御を行う。
[0037] 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。なお、空燃比(=空気 量 Z燃料量)と空気過剰率との関係は、空気過剰率 = (空燃比 Z理論空燃比)となつ ている。
[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、 NOx吸蔵還元型触媒の再生のためのリッチ制御に際して、 EGRリッチ制 御中の加速によるドライバプリティの悪ィ匕を避けることができると共に、更に、加速中 において再生制御を行う範囲を、加速中のドライバピリティの悪ィ匕ゃ黒煙と白煙の発 生を回避しながら広げることができるので、 NOxの浄ィ匕率の悪化も減らすことができ る。
図面の簡単な説明
[0039] [図 1]本発明に係る実施の形態の排気ガス浄ィ匕システムの構成を示す図である。
[図 2]第 1の実施の形態の NOx吸蔵還元型触媒の再生制御フローの一例を示す図 である。
[図 3]第 2の実施の形態の NOx吸蔵還元型触媒の再生制御フローの一例を示す図 である。
[図 4]第 3の実施の形態の NOx吸蔵還元型触媒の再生制御フローの一例を示す図 である。
[図 5]EGRリッチ制御におけるエンジン回転数、空燃比等を時系列で示す図である。
[図 6]排気管内噴射リッチ制御におけるエンジン回転数と空燃比との関係を示す図で ある。
発明を実施するための最良の形態
[0040] 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。
[0041] なお、ここで 、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 、リッチの状態であることを 、う。
[0042] 図 1に、本発明の実施の形態の排気ガス浄化システム 1の構成を示す。この排気ガ ス浄ィ匕システム 1では、エンジン(内燃機関) Eの排気通路 4に、 NOx吸蔵還元型触 媒 11を有する排気ガス浄化装置 10が配置される。
[0043] この NOx吸蔵還元型触媒 11は、モノリス触媒で形成される。酸化アルミニウム、酸 化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) (Pd) 等の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。
[0044] この NOx吸蔵還元型触媒 11では、酸素濃度が高! ヽ排気ガスの状態(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とにより、排気ガス 中の NOxを浄ィ匕し、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を触媒金属の触媒作用により還元することにより、 大気中への NOxの流出を防止する。
[0045] そして、 NOx吸蔵還元型触媒 11の下流側に λセンサ(空気過剰率センサ) 14を配 置する。また、 NOx吸蔵還元型触媒 11の温度を測定するために、上流側温度セン サー 15と下流側温度センサー 16を、 NOx吸蔵還元型触媒 11の上流側と下流側、 即ち、前後にそれぞれ配置する。この二箇所に設置した温度センサ 15、 16の温度 差により、触媒 11内の温度差を推定する。
[0046] 更に、 NOx吸蔵還元型触媒 11の上流側の排気通路 4に、 NOxの還元剤となる炭 化水素 (HC) Fを供給する HC供給弁 (燃料噴射用インジェクター) 13を設ける。この HC供給弁 13は、排気管内噴射リッチ制御の手段となるものである。この HC供給弁 13は、図示しな ヽ燃料タンク力もエンジンの燃料である軽油等の炭化水素 (HC) Fを 排気通路 4内に直接噴射して、排気ガス Gの空燃比をリーン状態、リッチ状態ゃストイ キ状態 (理論空燃比状態)にする。
[0047] そして、エンジン Eの運転の全般的な制御を行うと共に、 NOx吸蔵還元型触媒 11 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) 2 0が設けられる。この制御装置 20に λセンサ 14や上流側温度センサ 15や下流側温 度センサ 16等力もの検出値が入力される。この制御装置 20からエンジン Eの EGR弁 6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 8や吸気絞り 弁 9等を制御する信号が出力される。
[0048] この排気ガス浄ィ匕システム 1にお 、ては、空気 A、排気ガス Gは次のようにに流れる 。空気 Aは、吸気通路 2のマスエアフローセンサ(MAFセンサ) 17とターボチヤジャー 3のコンプレッサー 3aを通過する。その後、空気 Aは、吸気絞り弁 9によりその量を調 整されてから、吸気マ-ホールド 2aよりシリンダ内に入る。そして、シリンダ内で発生し た排気ガス Gは、排気マ-ホールド 4aから排気通路 4に出てターボチヤジャー 3のタ 一ビン 3bを駆動する。その後、排気ガス Gは、排気ガス浄化装置 10を通過して浄ィ匕 された排気ガス Gcとなって、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 5の EGRクーラー 7を通過した 後、 EGR弁 6でその量を調整されてから、吸気マ二ホールド 2aに再循環される。
[0049] そして、排気ガス浄ィ匕システム 1の制御装置力 エンジン Eの制御装置 20に組み込 まれ、エンジン Eの運転制御と並行して、排気ガス浄ィ匕システム 1の制御を行う。この 排気ガス浄ィヒシステム 1の制御装置は、 NOx吸蔵還元型触媒 11の NOx再生制御 や脱硫再生制御等を含む排気ガス浄化システムの制御を行う。
[0050] この再生制御では、吸気系の EGRリッチ制御と、燃料系の排気管内噴射リッチ制 御の両方のリッチ制御を使用して、排気ガスの空燃比をリッチ状態 (ストィキ空燃比( 理論空燃比)を含む)に制御する。 EGRリッチ制御では、 EGR弁 6と吸気弁 9を制御 して EGR量を増カロさせて、排気ガスの空燃比を低下させる。 EGRリッチ制御として、 EGR弁 6を開くと共に吸気弁 9を制御する吸気絞りも行って EGRガスをより多く吸入 する EGRリッチ制御を使用する。また、排気管内噴射リッチ制御では、 HC供給弁 13 により HCを直接排気通路 4内に供給し、排気ガス中へ燃料を添加して排気ガスの空 燃比を低下させる。
[0051] これらのリッチ制御により、排気ガスの状態を所定の空燃比状態 (触媒にもよるが、 空気過剰率(え)換算で、概ね 0. 8〜1. 0)にすると共に、排気ガスを所定の温度範 囲(触媒にもよる力 概ね 300°C〜600°C)にする。これにより、 NOx吸蔵能力、即ち NOx浄化能力を回復し、 NOx触媒の再生を行う。 [0052] そして、本発明では、次のような制御を行うように構成される。エンジンの運転状態 を示すエンジン回転数 Ne及び負荷 Q力 図 2〜図 4に示すように、第 1エンジン運転 領域 R1にあるときは、燃費の悪ィ匕が無く黒煙の悪ィ匕が少ない EGRリッチ制御を行う 。この第 1エンジン運転領域 R1では、排気温度 Tgが所定のモード判定温度 Tgm (例 えば 300°C)以下となる。また、エンジン回転数 Ne及び負荷 Qが第 2エンジン運転領 域 R2にあるときは、オイル希釈の問題が起こらず、黒煙の悪化も無い排気管内噴射 リッチ制御を行う。この第 2エンジン運転領域 R1では、排気温度 Tgが所定の温度 Tg m (例えば 300°C)を超える。
[0053] そして、この排気ガス浄化システム 1では、エンジン Eの制御装置 20に組み込まれ た排気ガス浄ィ匕システム 1の制御装置により、図 2〜図 4に例示するような再生制御フ ローに従って、 NOx吸蔵還元型触媒 11の再生制御が行われる。なお、この図 2〜図 4の再生制御フローは、それぞれ、エンジン Eの運転に際して、エンジン Eの他の制 御フローと並行して、実行されるものとして示してある。
[0054] そして、本発明の第 1の実施の形態では、図 2の再生制御フローで例示されるような 再生制御を行う。この図 2の再生制御フローでは、この制御フローが呼ばれてスター トすると、ステップ S 11で、再生制御の開始の状態にある力否かを判定する。この判 定で、再生制御の開始状態でなければ、リターンする。
[0055] この再生制御の開始の判定は、例えば、 NOx累積値∑ NOxが所定の判定値 Cn を超えた時に再生を開始すると判断する。この NOx累積値∑ NOxは、エンジン Eの 運転状態力 単位時間当たりの NOxの排出量 Δ ΝΟχを算出し、これを累積計算し て求める。あるいは、この NOx浄ィ匕率が所定の判定値より低くなつた場合に NOx触 媒の再生を開始すると判断する。 NOx浄ィ匕率は、 NOx吸蔵還元型触媒 11の上流 側と下流側の NOx濃度から算出される。つまり、 NOx吸蔵還元型触媒 11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、 NOx 吸蔵還元型触媒 11の NOx吸蔵能力を回復するための再生制御を行う。
[0056] そして、ステップ SI 1の判定が再生制御の開始であれば、ステップ S 12で、リッチ制 御モード力 ¾GRリッチ制御モードであるか又は排気管内噴射リッチ制御モードである かを判定する。この判定は、排気ガスの温度 Tgが所定のモード判定用温度 (例えば 300°C)Tgm以下になるようなエンジンの運転状態(回転数 Ne,負荷 Q)にある力否 かで判定する。即ち、検出されたエンジンの回転数 Neと負荷 Q力 EGRリッチ制御 領域 (第 1エンジン運転領域) R1にある場合は、 EGRリッチ制御モードである。また、 検出されたエンジンの回転数 Neと負荷 Qが、排気管内噴射リッチ制御領域 (第 2ェン ジン運転領域) R2にある場合は、排気管内噴射リッチ制御モードである。このどちら であるかを判定する。エンジンの回転数 Neと負荷 Q力 EGRリッチ制御領域 R1にあ る場合は、予め入力された再生開始用マップデータを参照して、これらのエンジンの 回転数 Neと負荷 Qから求められる排気ガスの温度が所定のモード判定用温度以下 となる。また、エンジンの回転数 Neと負荷 Qが、排気管内噴射リッチ制御領域 R2に ある場合は、エンジンの回転数 Neと負荷 Q力も求められる排気ガスの温度が、所定 のモード判定用温度 Tgmを越える。
[0057] そして、ステップ S12の判定で、排気管内噴射リッチ制御領域 R2にある場合には、 ステップ S 16で排気管内噴射リッチ制御を所定の時間行 、、ステップ S 18に行く。
[0058] また、ステップ S12の判定で、 EGRリッチ制御領域 R1にある場合には、ステップ S1 3で走行状態が加速状態にあるか否かを判定する。このステップ S 13の判定で、加速 状態でなぐ定常走行や減速状態であれば、ステップ S 17で EGRリッチ制御を所定 の時間行い、ステップ S18に行く。
[0059] この加速判定、即ち、排気ガス浄ィ匕システムを搭載した車両が加速中であるか否か の判定は、単位時間当たりの燃料流量の増加量 A Q、アクセル踏み込み加速度 Δ α、エンジン回転の上昇 A Ne、触媒温度の上昇度 ATd等より行う。例えば、これら のいずれかが所定の範囲を超えれば加速状態にあると判定する。
[0060] そして、ステップ S13の判定で、加速状態との判定であれば、ステップ S14に行き、 再生制御の延期を行う。次のステップ S 15で、次回の判定を行うまでの所定の制御 時間の間待機してからステップ S12に戻る。そして、排気ガスの温度 Tgが上昇してリ ツチ制御モードが排気管内噴射リッチ制御になって、ステップ S16の排気管内噴射リ ツチ制御で再生制御するか、あるいは、車両の走行状態が加速状態から抜けてステ ップ S 17の EGRリッチ制御で再生制御するまで待つ。
[0061] そして、ステップ S18では、再生制御が終了力否かを判定し、再生制御が終了であ れば、再生制御を終了してリターンする。この判定で再生制御が終了でなければ、ス テツプ S 12に戻り、再生制御を繰り返す。
[0062] この再生制御の終了は、所定の再生時間を経過したか否かや、 NOx浄ィヒ率が所 定の再生制御終了用の浄ィ匕率まで上昇した力否力などで判定する。
[0063] この図 2の再生制御フローにより、次のような再生制御を行うことができる。ステップ S12で、エンジン運転状態が第 1エンジン運転領域 R1にある力 又は、エンジン運 転状態が第 2エンジン運転領域 R2にあるかを判定する。エンジン運転状態が第 1ェ ンジン運転領域 R1にある場合は、リッチ制御モードを、 EGR量の制御によって排気 ガス中の空燃比をリッチ状態にする EGRリッチ制御モードとする。エンジン運転状態 が第 2エンジン運転領域 R2にある場合は、リッチ制御モードを、排気管内に直接燃 料を噴射して排気ガス中の空燃比をリッチ状態にする排気管内噴射リッチ制御モー ドとする。
[0064] そして、 EGRリッチ制御モードである場合には、ステップ S 13で排気ガス浄化シス テムを搭載した車両が加速中である力否かを判定する。この判定で、カロ速中であると 判定した時には、車両が加速中であるとの判定が終了するまで、再生制御を延期( 再生制御途中における中断を含む)する。
[0065] 次に、第 2の実施の形態について説明する。この第 2の実施の形態では、図 3の再 生制御フローで示される再生制御を行う。この図 3の再生制御フローでは、この制御 フローが呼ばれてスタートすると、ステップ S21で、再生制御の開始の状態にあるか 否かを判定する。この判定で、再生制御の開始状態でなければ、リターンする。また 、この判定で、再生制御の開始であれば、ステップ S22で、リッチ制御モード力 ¾GR リッチ制御モードであるか又は排気管内噴射リッチ制御モードであるかを判定する。
[0066] そして、ステップ S22の判定で、 EGRリッチ制御領域 (第 1エンジン運転領域) R1に なぐ排気管内噴射リッチ制御領域 (第 2エンジン運転領域) R2にある場合、即ち、リ ツチ制御モード力 S排気管内噴射リッチ制御モードである場合には、ステップ S28で排 気管内噴射リッチ制御を所定の時間行 、、ステップ S31に行く。
[0067] また、ステップ S22の判定で、 EGRリッチ制御領域 R1にあり、リッチ制御モードが E GRリッチ制御モードである場合には、ステップ S23で加速状態にある力否かを判定 する。このステップ S23の判定で、加速状態でなぐ定常走行や減速状態であれば、 ステップ S29で EGRリッチ制御を所定の時間行!、、ステップ S31に行く。
[0068] そして、ステップ S23の判定で加速状態であれば、ステップ S24に行く。このステツ プ S24で、 NOx吸蔵還元型触媒 11による NOxの浄ィ匕率が所定の浄ィ匕率より大であ る力否かを判定する。この判定で、所定の浄ィ匕率より大である時は、 NOx吸蔵能力 が完全に飽和するまでまだ余裕があるので、ステップ S26〖こ行く。ステップ S26で、再 生制御の延期を行!、、ステップ S27で次の判定を行うまでの所定の制御時間の間待 機する。その後、ステップ S 22に戻る。
[0069] また、ステップ S24の判定で、所定の浄ィ匕率以下である時は、ステップ S25で排気 ガス温度 Tg力 S排気管内噴射の下限温度閾値 (例えば、 200°C)TgO以上カゝ否かを 判定する。この判定で下限温度閾値 TgO以上であれば、ステップ S30で EGRリッチ 制御と排気管内噴射リッチ制御とを併用した併用リッチ制御を行う。ステップ S30でこ の併用リッチ制御を所定の時間行った後、ステップ S31に行く。
[0070] このステップ S30の併用リッチ制御では、黒煙が悪ィ匕せず、加速にも問題を生じな い範囲で、 目標吸入空気流量を通常のリッチ制御の時よりも高い値とする。これによ り、未燃 HC排出による白煙の発生も回避する。しかし、これだけではリッチ空燃比に ならないので、排気管内噴射リッチ制御を並行して実施することで、リッチ空燃比とす る。この排気管内噴射リッチ制御では、シリンダ内ではなく排気管内に噴射するため 、黒煙の増加は無い。また、 EGRリッチ制御により、排気ガスの空燃比が下がってい るので、排気管内噴射の燃料噴射量が少なくて済む。そのため、 HCによる白煙は発 生しない。
[0071] また、ステップ S25の判定で下限温度閾値 TgO以上でなければ、ステップ S26に行 く。ステップ S26で、再生制御の延期(再生制御途中における中断を含む)を行い、 ステップ S27で次の判定を行うまでの所定の制御時間の間待機する。その後、ステツ プ S22に戻り、再生制御ができるようになるまで待つ。
[0072] そして、ステップ S31では、再生制御が終了力否かを判定する。この判定で、再生 制御が終了であれば、再生制御を終了してリターンする。この判定で、再生制御が終 了でなければ、ステップ S22に戻り、再生制御を繰り返す。 [0073] この制御により、次の 3つのいずれかの条件を満たして、再生制御をするまで待つ。 第 1は、排気ガスの温度が上昇してリッチ制御モードが排気管内噴射リッチ制御モー ドになって、ステップ S28の排気管内噴射リッチ制御で再生制御する。第 2は、車両 の走行状態が加速状態力も抜けて、ステップ S29の EGRリッチ制御で再生制御する 。第 3は、浄ィヒ率が所定の浄ィヒ率以下でかつ排気ガスの温度 Tgが下限温度閾値 Tg 0以上になって、ステップ S30の併用リッチ制御で再生制御する。
[0074] この図 3の再生制御フローにより、次のような制御を行うことができる。ステップ S22 で、 EGR量の制御によって排気ガス中の空燃比をリッチ状態にする EGRリッチ制御 モードであるか、又は、排気管内に直接燃料を噴射して排気ガス中の空燃比をリッチ 状態にする排気管内噴射リッチ制御モードであるかを判定する。
[0075] EGRリッチ制御モードである場合には、ステップ S23で排気ガス浄ィ匕システムを搭 載した車両が加速中である力否かを判定する。この判定で、加速中であると判定した 時にぉ 、て、ステップ S24の判定で NOx吸蔵還元型触媒 11による NOxの浄化率が 所定の浄化率以下で、且つ、ステップ S25の判定で排気ガス温度 Tg力排気管内噴 射の下限温度閾値 TgO以上であれば、ステップ S30で EGRリッチ制御と排気管内噴 射制御を併用したリッチ制御を行う。
[0076] 次に、第 3の実施の形態について説明する。この第 3の実施の形態では、図 4の再 生制御フローで示される再生制御を行う。この図 4の再生制御フローでは、この制御 フローが呼ばれてスタートすると、ステップ S41で、再生制御の開始の状態にあるか 否かを判定する。この判定で、再生制御の開始状態でなければリターンする。また、 この判定で、再生制御の開始であれば、ステップ S42で、リッチ制御モードが EGRリ ツチ制御であるか又は排気管内噴射リッチ制御であるかを判定する。
[0077] そして、ステップ S42の判定で、エンジンの運転状態が EGRリッチ制御領域 (第 1ェ ンジン運転領域) R1になく、排気管内噴射リッチ制御領域 (第 2エンジン運転領域) R 2にある場合には、ステップ S48で排気管内噴射リッチ制御を所定の時間行い、ステ ップ S 51に行く。
[0078] また、ステップ S42の判定で EGRリッチ制御領域 R1にある場合には、ステップ S43 で加速状態にあるか否かを判定する。このステップ S43の判定で加速状態でなぐ定 常走行や減速状態であれば、ステップ S49で EGRリッチ制御を所定の時間行い、ス テツプ S 51に行く。
[0079] そして、ステップ S43の判定で加速状態であれば、ステップ S44に行く。ステップ S4 4で、排気ガス温度 Tg力 S排気管内噴射の下限温度閾値 (例えば、 200°C)TgO以上 か否かを判定する。この判定で下限温度閾値 TgO以上であれば、ステップ S50で E GRリッチ制御と排気管内噴射リッチ制御とを併用した併用リッチ制御を所定の時間 行い、ステップ S 51に行く。
[0080] ステップ S44の判定で、排気ガス温度 Tgが下限温度閾値 TgO以上でなければ、ス テツプ S45〖こ行く。ステップ S45で、 NOx吸蔵還元型触媒 11による NOxの浄化率が 所定の浄ィ匕率より大である力否かを判定する。この判定で所定の浄ィ匕率より大である 時は、ステップ S46に行き、再生制御の延期(再生制御途中における中断を含む)を 行う。その後、ステップ S42で次の判定を行うまでの所定の制御時間の間待機してか らステップ S42〖こ戻る。
[0081] また、ステップ S45の判定で、所定の浄ィ匕率以下である時は、ステップ S50の併用 リッチ制御を行う。この併用リッチ制御を、所定の時間行ってからステップ S51に行く
[0082] そして、ステップ S51では、再生制御が終了力否かを判定する。この判定で、再生 制御が終了であれば、再生制御を終了してリターンする。この判定で、再生制御が終 了でなければ、ステップ S42に戻り、再生制御を繰り返す。
[0083] この制御により、次の 3つの内のいずれかの再生制御をするまで待つ。第 1は、排 気ガスの温度が上昇してリッチ制御モード力排気管内噴射リッチ制御になってステツ プ S48の排気管内噴射リッチ制御で再生制御する。第 2は、車両の走行状態が加速 状態力も抜けてステップ S49の EGRリッチ制御で再生制御する。第 3は、ステップ S4 4で排気ガスの温度 Tgが下限温度閾値 TgO以上カゝ、ステップ S45で浄ィ匕率が所定 の浄化率以下になって、ステップ S50の併用リッチ制御で再生制御する。
[0084] この図 4の再生制御フローにより、次のような制御を行う。ステップ S42で EGR量の 制御によって排気ガス中の空燃比をリッチ状態にする EGRリッチ制御モードであるか 又は排気管内に直接燃料を噴射して排気ガス中の空燃比をリッチ状態にする排気 管内噴射リッチ制御モードであるかを判定する。この判定で、 EGRリッチ制御モード である場合には、ステップ S43で排気ガス浄ィ匕システム 1を搭載した車両が加速中で ある力否かを判定する。この判定で、加速中であると判定した時には、ステップ S44 で排気ガス温度 Tg力 S排気管内噴射の下限温度閾値 TgO以上であれば、ステップ S5 0で EGRリッチ制御と排気管内噴射制御を併用したリッチ制御を行う。
[0085] 従って、これらの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、 EGRリツ チ制御による NOx吸蔵還元型触媒の再生のためのリッチ制御に際して、加速状態 になった時に EGRリッチ制御の延期や併用リッチ制御を行うことにより、加速時のドラ ィバプリティの悪ィ匕を避けながら、再生制御可能なエンジン運転領域を広げて NOx の净ィ匕率の悪化も減らすことができる。 産業上の利用可能性
[0086] 上述した優れた効果を有する本発明の排気ガス浄化方法及び排気ガス浄化システ ムは、自動車搭載の内燃機関の排気ガスの排気ガス浄ィ匕方法及び排気ガス浄ィ匕シ ステムとして、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 、た NOxを放出すると共に還元する NOx吸蔵還元型触媒を備え、該 N Ox吸蔵還元型触媒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 NOx吸蔵還元型触媒の NOx吸蔵能力を回復するための 再生制御を行う排気ガス浄化システムの再生制御にお 、て、
エンジン運転状態が排気ガス温度が所定のモード判定温度以下となる第 1ェンジ ン運転領域にある力否かを判定し、前記第 1エンジン運転領域にある場合には、 EG R量の制御によって排気ガス中の空燃比をリッチ状態にする EGRリッチ制御を行い、 前記第 1エンジン運転領域にない場合は、排気管内に直接燃料を噴射して排気ガス 中の空燃比をリッチ状態にする排気管内噴射リッチ制御を行い、
EGRリッチ制御を行って ヽる場合には、該排気ガス浄ィ匕システムを搭載した車両が 加速中であるか否かを判定し、
加速中であると判定した時には、車両が加速中であるとの判定が終了するまで再 生制御を延期することを特徴とする排気ガス浄化方法。
[2] 前記加速中であると判定した時において、前記 NOx吸蔵還元型触媒による NOx の净化率が所定の净化率以下で、且つ、排気ガス温度が排気管内噴射の下限温度 閾値以上であれば、 EGRリッチ制御と排気管内噴射リッチ制御を併用した併用リッチ 制御を行うことを特徴とする請求項 1記載の排気ガス浄化方法。
[3] 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 、た NOxを放出すると共に還元する NOx吸蔵還元型触媒を備え、該 N Ox吸蔵還元型触媒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 NOx吸蔵還元型触媒の NOx吸蔵能力を回復するための 再生制御を行う排気ガス浄化システムの再生制御にお 、て、
エンジン運転状態が排気ガス温度が所定のモード判定温度以下となる第 1ェンジ ン運転領域にある力否かを判定し、前記第 1エンジン運転領域にある場合には、 EG R量の制御によって排気ガス中の空燃比をリッチ状態にする EGRリッチ制御を行い、 前記第 1エンジン運転領域にない場合は、排気管内に直接燃料を噴射して排気ガス 中の空燃比をリッチ状態にする排気管内噴射リッチ制御を行い、
EGRリッチ制御を行って ヽる場合には、該排気ガス浄ィ匕システムを搭載した車両が 加速中であるか否かを判定し、
加速中であると判定した時には、排気ガス温度が排気管内噴射の下限温度閾値以 上であれば、 EGRリッチ制御と排気管内噴射リッチ制御を併用した併用リッチ制御を 行い、排気ガス温度力 S排気管内噴射の下限温度閾値以上でなければ、再生制御を 延期することを特徴とする排気ガス浄化方法。
[4] 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 、た NOxを放出すると共に還元する NOx吸蔵還元型触媒と、該 NOx吸 蔵還元型触媒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 NOx吸蔵還元型触媒の NOx吸蔵能力を回復するための再生制 御を行う再生制御装置を備えた排気ガス浄ィ匕システムにおいて、
前記再生制御装置が、
エンジン運転状態が排気ガス温度が所定のモード判定温度以下となる第 1ェンジ ン運転領域にある力否かを判定し、前記第 1エンジン運転領域にある場合には、 EG R量の制御によって排気ガス中の空燃比をリッチ状態にする EGRリッチ制御を行い、 前記第 1エンジン運転領域にない場合は、排気管内に直接燃料を噴射して排気ガス 中の空燃比をリッチ状態にする排気管内噴射リッチ制御を行い、
EGRリッチ制御を行って ヽる場合には、該排気ガス浄ィ匕システムを搭載した車両が 加速中であるか否かを判定し、
加速中であると判定した時には、車両が加速中であるとの判定が終了するまで再 生制御を延期する制御を行うことを特徴とする排気ガス浄ィ匕システム。
[5] 前記再生制御装置が、
前記加速中であると判定した時にぉ 、て、前記 NOx吸蔵還元型触媒による NOx の净化率が所定の净化率以下で、且つ、排気ガス温度が排気管内噴射の下限温度 閾値以上である時は、 EGRリッチ制御と排気管内噴射リッチ制御を併用した併用リツ チ制御を行う制御をすることを特徴とする請求項 4記載の排気ガス浄ィ匕システム。
[6] 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 、た NOxを放出すると共に還元する NOx吸蔵還元型触媒と、該 NOx吸 蔵還元型触媒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 NOx吸蔵還元型触媒の NOx吸蔵能力を回復するための再生制 御を行う再生制御装置を備えた排気ガス浄ィ匕システムにおいて、
前記再生制御装置が、
エンジン運転状態が排気ガス温度が所定のモード判定温度以下となる第 1ェンジ ン運転領域にある力否かを判定し、前記第 1エンジン運転領域にある場合には、 EG R量の制御によって排気ガス中の空燃比をリッチ状態にする EGRリッチ制御を行い、 前記第 1エンジン運転領域にない場合は、排気管内に直接燃料を噴射して排気ガス 中の空燃比をリッチ状態にする排気管内噴射リッチ制御を行い、
EGRリッチ制御を行って ヽる場合には、該排気ガス浄ィ匕システムを搭載した車両が 加速中であるか否かを判定し、
加速中であると判定した時には、排気ガス温度が排気管内噴射の下限温度閾値以 上であれば、 EGRリッチ制御と排気管内噴射リッチ制御を併用した併用リッチ制御を 行い、排気ガス温度力 S排気管内噴射の下限温度閾値以上でなければ、再生制御を 延期する制御をすることを特徴とする排気ガス浄ィ匕システム。
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