JPH04255521A - Exhaust gas purifier for internal combustion engine - Google Patents
Exhaust gas purifier for internal combustion engineInfo
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- JPH04255521A JPH04255521A JP3336691A JP3336691A JPH04255521A JP H04255521 A JPH04255521 A JP H04255521A JP 3336691 A JP3336691 A JP 3336691A JP 3336691 A JP3336691 A JP 3336691A JP H04255521 A JPH04255521 A JP H04255521A
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- nox
- deterioration
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- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
Abstract
Description
【0001】0001
【産業上の利用分野】本発明は、排気系にゼオライト系
NOx 還元触媒を備えた内燃機関の排気浄化装置に関
し、とくに、耐久劣化によって触媒のNOx 浄化特性
が変化しても、高いNOx 浄化率が得られるようにし
た内燃機関の排気浄化装置に関する。[Industrial Application Field] The present invention relates to an exhaust gas purification device for an internal combustion engine equipped with a zeolite-based NOx reduction catalyst in the exhaust system. The present invention relates to an exhaust gas purification device for an internal combustion engine that provides the following.
【0002】0002
【従来の技術】環境保護のために、自動車用内燃機関の
排気中のCO2 を低減することが望まれており、希薄
燃焼(リーンバーン)はひとつの有効な解決策である。
しかし、リーンバーンでは、従来の三元触媒を用いても
排気中のNOx を還元できないので、NOx を如何
に低減させるかが問題となる。リーン空燃比の排気中の
NOx を還元することのできる触媒として、HC(炭
化水素)の存在のもとでNOx を還元する、遷移金属
を担持せしめたゼオライト系触媒(特開平1−1307
35号公報、特開平1−135541号公報)が知られ
ている。2. Description of the Related Art In order to protect the environment, it is desired to reduce CO2 in the exhaust gas of automobile internal combustion engines, and lean burn is one effective solution. However, in lean burn, NOx in exhaust gas cannot be reduced even with the use of conventional three-way catalysts, so the problem is how to reduce NOx. As a catalyst capable of reducing NOx in exhaust gas at a lean air-fuel ratio, a zeolite-based catalyst supporting a transition metal that reduces NOx in the presence of HC (hydrocarbons) (Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-1307
No. 35, Japanese Unexamined Patent Publication No. 1-135541) are known.
【0003】0003
【発明が解決しようとする課題】しかし、ゼオライト系
NOx 還元触媒は熱劣化を受けやすく、触媒が劣化す
ると触媒の浄化性能を有効に利用できなくなるという問
題があった。However, the zeolite-based NOx reduction catalyst is susceptible to thermal deterioration, and when the catalyst deteriorates, there is a problem that the purification performance of the catalyst cannot be effectively utilized.
【0004】本発明は、ゼオライト系NOx 還元触媒
を排気系に具備した内燃機関において、触媒の劣化が進
行してもなお相当に高い浄化性能を発揮させることがで
きるようにすることを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an internal combustion engine equipped with a zeolite-based NOx reduction catalyst in the exhaust system, which can still exhibit considerably high purification performance even if the catalyst deteriorates. .
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明に係
る内燃機関の排気浄化装置が次の手段を具備することに
よって達成される。希薄燃焼可能な内燃機関、前記内燃
機関の排気系に設けられ、遷移金属あるいは貴金属を担
持せしめたゼオライトからなり、酸化雰囲気中、HC存
在下で、NOx を還元する触媒(以下、リーンNOx
触媒という)、前記触媒の劣化を判断する触媒劣化判
断手段、および前記触媒劣化判断手段が前記触媒が劣化
したと判断したとき前記触媒へのHC量を増大するHC
量増大手段。[Means for Solving the Problems] The above object is achieved by providing an exhaust purification device for an internal combustion engine according to the present invention with the following means. A catalyst (hereinafter referred to as "lean NOx") is installed in the exhaust system of lean-burn internal combustion engines, and is made of zeolite supported with transition metals or noble metals, and reduces NOx in the presence of HC in an oxidizing atmosphere.
catalyst deterioration determining means for determining deterioration of the catalyst; and HC increasing the amount of HC to the catalyst when the catalyst deterioration determining means determines that the catalyst has deteriorated.
Means of increasing quantity.
【0006】[0006]
【作用】リーンNOx 触媒によるNOx 還元メカニ
ズムは、HCの部分酸化によって生成される活性種とN
Ox との反応であると推定される。リーンNOx 触
媒を流れる排気中のHC量が増大すれば、それだけ活性
種の量も増えるので、リーンNOx 触媒のNOx 浄
化率は高くなる。本発明においては、触媒劣化判断手段
がリーンNOx 触媒の劣化の進行度合を判断し、その
劣化に応じて、HC量増大手段がHC供給量を増大する
。したがって、リーンNOx 触媒が使用によって徐々
に劣化していってNOx と活性種との反応率が低下し
ても、劣化の度合に応じてHC供給量が増大されるので
、活性種量が増え、NOx 浄化率の低下が抑制される
か、或いはNOx 浄化率が増大される。この場合、H
C量は触媒の劣化度合に応じて増大されるので、HC消
費量の節約と浄化率の向上とが互いに両立する。なお、
触媒劣化につれて、NOx 浄化率がピークを示す温度
が高温側にずれていくので、HC供給量の増大と同時に
触媒床温を高温側にシフトするとさらに良好なNOx
浄化率の向上が得られる。[Action] Lean NOx The NOx reduction mechanism by the catalyst is based on active species generated by partial oxidation of HC and N
It is presumed to be a reaction with Ox. As the amount of HC in the exhaust gas flowing through the lean NOx catalyst increases, the amount of active species also increases, so the NOx purification rate of the lean NOx catalyst increases. In the present invention, the catalyst deterioration determining means determines the degree of deterioration of the lean NOx catalyst, and the HC amount increasing means increases the HC supply amount in accordance with the deterioration. Therefore, even if the lean NOx catalyst gradually deteriorates with use and the reaction rate between NOx and active species decreases, the amount of HC supplied is increased according to the degree of deterioration, so the amount of active species increases. A decrease in the NOx purification rate is suppressed or the NOx purification rate is increased. In this case, H
Since the amount of C is increased according to the degree of deterioration of the catalyst, saving in HC consumption and improving the purification rate are compatible with each other. In addition,
As the catalyst deteriorates, the temperature at which the NOx purification rate peaks shifts to a higher temperature side, so shifting the catalyst bed temperature to a higher temperature side at the same time as increasing the HC supply amount will improve NOx even better.
Improved purification rate can be obtained.
【0007】[0007]
【実施例】本発明の実施例を3例説明する。実施例1は
、積算走行距離から触媒劣化度合を判断し、HC量供給
装置からHCを供給する場合で、図1−図7に示してあ
る。実施例2は、積算走行距離に基づいて触媒劣化度合
を学習制御する場合で、図8−図13に示してある。
実施例3は、触媒入口−出口温度差から触媒劣化度合を
判断する場合で、図14−図18に示してある。[Example] Three examples of the present invention will be explained. Embodiment 1 is a case in which the degree of catalyst deterioration is determined from the cumulative travel distance and HC is supplied from an HC amount supply device, as shown in FIGS. 1 to 7. Embodiment 2 is a case where the degree of catalyst deterioration is controlled by learning based on the cumulative travel distance, and is shown in FIGS. 8 to 13. Embodiment 3 is a case where the degree of catalyst deterioration is determined from the catalyst inlet-outlet temperature difference, and is shown in FIGS. 14 to 18.
【0008】まず、実施例1を説明する。図6において
、2は希薄燃焼可能な内燃機関で、その排気系4には、
リーンNOx 触媒6が設けられている。リーンNOx
触媒6の上流側の排気系4には、排気温度制御装置8
が設けられている。排気温度が変化すればそれに対応し
てリーンNOx 触媒6の触媒床温が変化する。排気温
度制御装置8はエンジン冷却水の一部を排気系に循環さ
せ、制御弁でその循環量を制御するようにしてある。排
気温度制御装置8は、上記のような水冷の他に、2次エ
アの導入(2次エアを導入すると排気温度はさがる)、
空燃比制御(空燃比をストイキよりリーン側でリッチ側
に変えると排気温は上がる)、点火時期制御(進角側に
するとあるところ迄は排気温はさがり、それを越えると
上昇する)であってもよく、またディーゼルの場合は、
過給圧制御(過給圧を増大すると排気温が下がる)、吸
気絞り弁制御(絞り弁の開度を大にすると排気温は下が
る)であってもよい。排気温度制御装置8は電子制御装
置(ECU)10によって作動を制御される。First, a first embodiment will be explained. In FIG. 6, 2 is an internal combustion engine capable of lean combustion, and its exhaust system 4 includes:
A lean NOx catalyst 6 is provided. Lean NOx
An exhaust temperature control device 8 is installed in the exhaust system 4 upstream of the catalyst 6.
is provided. When the exhaust gas temperature changes, the catalyst bed temperature of the lean NOx catalyst 6 changes correspondingly. The exhaust temperature control device 8 circulates a portion of the engine cooling water to the exhaust system, and controls the amount of circulation using a control valve. In addition to water cooling as described above, the exhaust temperature control device 8 is configured to introduce secondary air (introducing secondary air lowers the exhaust temperature),
Air-fuel ratio control (when changing the air-fuel ratio from stoichiometric to lean side to rich side, the exhaust temperature rises), and ignition timing control (when changing the air-fuel ratio to the advanced side, the exhaust temperature decreases up to a certain point, and increases beyond that point). and in the case of diesel,
It may be supercharging pressure control (increasing the supercharging pressure lowers the exhaust gas temperature) or intake throttle valve control (increasing the opening of the throttle valve lowers the exhaust gas temperature). The operation of the exhaust temperature control device 8 is controlled by an electronic control unit (ECU) 10.
【0009】リーンNOx 触媒6の上流側には、HC
源12からのHCの導入部14が設けられており、HC
源12と導入部14を接続する配管の途中に設けた制御
弁16をバルブ駆動装置18で開閉制御することにより
、HCの導入量を制御できるようになっている。バルブ
駆動装置18はECU10によって制御される。ECU
10には、リーンNOx 触媒6の下流に設けられた排
気温度センサ20および上流に設けられた排気温度セン
サ24からの出力が入力されるとともに、走行距離信号
が入力される。[0009] On the upstream side of the lean NOx catalyst 6, HC
An introduction section 14 for HC from a source 12 is provided, in which the HC
The amount of HC introduced can be controlled by controlling the opening and closing of a control valve 16 provided in the middle of a pipe connecting the source 12 and the introduction section 14 with a valve drive device 18. The valve drive device 18 is controlled by the ECU 10. ECU
10 receives outputs from an exhaust temperature sensor 20 provided downstream of the lean NOx catalyst 6 and an exhaust temperature sensor 24 provided upstream thereof, and also receives a mileage signal.
【0010】ECU10はマイクロコンピュータから成
り、インプットインターフェイス、アウトプットインタ
ーフェイス、アナログ信号をディジタル信号に変換して
インプットインターフェイスに入力するアナログ/ディ
ジタル変換器、読出し専用記憶部のリードオンリメモリ
(ROM)、一時記憶用のランダムアクセスメモリ(R
AM)、演算を実行するセントラルプロセッサユニット
(CPU)からなる。ROMは図1−図5のルーチンお
よびマップを格納しており、CPUはそれらを読出して
演算を実行する。The ECU 10 consists of a microcomputer, including an input interface, an output interface, an analog/digital converter that converts analog signals into digital signals and inputs them to the input interface, a read-only memory (ROM), and a temporary memory. Random access memory for storage (R
AM), consisting of a central processor unit (CPU) that performs calculations. The ROM stores the routines and maps shown in FIGS. 1-5, and the CPU reads them and executes operations.
【0011】図1はリーンNOx 触媒の劣化を判断す
る触媒劣化判断手段を構成するルーチンである。このル
ーチンは一定時間毎、たとえば50ミリsec毎に割込
まれる。ステップ102でイグニッションスイッチがO
Nされたかを判定し、OFFであれば劣化判断をする必
要がないからそのままリターンし、ONされていればス
テップ104に進んで、積算走行距離Sを読込む。次い
でステップ106にて、図2のマップから積算走行距離
Sに対応するリーンNOx 触媒の浄化率ピークの温度
範囲の下限値T1 および上限値T2(図7に初期の場
合のT1 、T2 を例示してある)を演算する。この
場合、図2に示すように、触媒劣化が進むにつれて、す
なわち積算走行距離Sが増大するにつれて、T1 、T
2 は増える。
これを図7で示すと、リーンNOx 触媒6のNOx
浄化率のピーク温度領域が、aからbへbからcへと高
温側にずれていく。次いで、ステップ108に進み、目
標排気温度の下限値TCをT1とおき、上限値THをT
2とおく。FIG. 1 shows a routine constituting a catalyst deterioration determining means for determining deterioration of a lean NOx catalyst. This routine is interrupted at regular intervals, for example every 50 milliseconds. In step 102, the ignition switch is turned to O.
It is determined whether the switch has been turned to N, and if it is OFF, there is no need to judge deterioration, so the process returns. If it is ON, the process proceeds to step 104, where the cumulative mileage S is read. Next, in step 106, the lower limit value T1 and upper limit value T2 of the temperature range of the purification rate peak of the lean NOx catalyst corresponding to the cumulative traveling distance S are determined from the map in FIG. 2 (T1 and T2 in the initial case are illustrated in FIG. 7). ) is calculated. In this case, as shown in FIG. 2, as the catalyst deterioration progresses, that is, as the cumulative traveling distance S increases, T1, T
2 will increase. This is shown in Figure 7. Lean NOx NOx of catalyst 6
The peak temperature region of the purification rate shifts toward the high temperature side from a to b and from b to c. Next, the process proceeds to step 108, where the lower limit value TC of the target exhaust temperature is set to T1, and the upper limit value TH is set to T1.
Set it to 2.
【0012】次いで、ステップ110に進み、図3に示
したマップから積算走行距離Sに対して目標HC濃度H
1を演算し、ステップ112で、HC濃度HTをH1と
おき、そしてリターンする。ステップ110は、積算走
行距離Sの増大につれて排気温度が上昇されるので、H
CのH2 O、CO2 への直接酸化が進みそれだけH
Cの部分酸化による活性種の生成量が少なくなってNO
x 還元反応が低下するであろうから、HC量を補填す
るためにHC供給量を増やすときの目標HC量を求める
ステップである。Next, the process proceeds to step 110, where the target HC concentration H is determined for the cumulative travel distance S from the map shown in FIG.
1 is calculated, and in step 112, the HC concentration HT is set to H1, and the process returns. In step 110, the exhaust temperature is increased as the cumulative mileage S increases, so H
The direct oxidation of C to H2O, CO2 progresses, and the amount of H
The amount of active species produced due to partial oxidation of C is reduced and NO
x Since the reduction reaction will decrease, this is a step to find the target HC amount when increasing the HC supply amount to compensate for the HC amount.
【0013】図1のルーチンで触媒劣化が積算走行距離
ベースで判断されて各種制御値TC、TH、HTが決定
されると、図4のルーチンで排気温、したがって触媒床
温の制御を行う。図4のルーチンでは、ステップ202
で、現在の排気温度TE(排気温度センサ20の出力)
を読込む。次いで、ステップ204で、排気温度TEが
図1で求めた目標温度範囲の下限値TCより低いか否か
を判定し、低い時は排気温を上げる必要があるから、ス
テップ206に進んで冷却水の排気温度制御装置8への
循環を停止する。ステップ204で排気温度TEが下限
値TC以上だとステップ208に進み、排気温度TEが
図1で求めた目標温度範囲の上限値THより高いか否か
を判定し、高い時は排気温をさげる必要があるから、ス
テップ210に進んで冷却水を排気温度制御装置8に循
環させる。ステップ208でTEがTH以下だと判断さ
れると、排気温TEはTCとTHとの間にあって制御さ
れる必要がないからステップ212を通ってそのままリ
ターンする。図4のルーチンは、触媒が劣化したとき(
積算走行距離Sが大になってきたとき)、触媒床温(排
気温TEに相関)を高温側に変更する触媒床温変更手段
を構成する。When catalyst deterioration is determined based on the cumulative travel distance in the routine shown in FIG. 1 and various control values TC, TH, and HT are determined, the exhaust temperature and therefore the catalyst bed temperature are controlled in the routine shown in FIG. In the routine of FIG. 4, step 202
Then, the current exhaust temperature TE (output of the exhaust temperature sensor 20)
Load. Next, in step 204, it is determined whether the exhaust gas temperature TE is lower than the lower limit value TC of the target temperature range determined in FIG. The circulation to the exhaust gas temperature control device 8 is stopped. If the exhaust gas temperature TE is equal to or higher than the lower limit value TC in step 204, the process proceeds to step 208, where it is determined whether the exhaust gas temperature TE is higher than the upper limit value TH of the target temperature range determined in FIG. 1, and if it is higher, the exhaust temperature is lowered. Since it is necessary, the process proceeds to step 210 to circulate cooling water to the exhaust temperature control device 8. If it is determined in step 208 that TE is less than or equal to TH, the exhaust temperature TE is between TC and TH and does not need to be controlled, so the routine returns directly through step 212. The routine in Figure 4 is performed when the catalyst deteriorates (
(When the cumulative travel distance S becomes large), a catalyst bed temperature changing means is configured to change the catalyst bed temperature (correlated with the exhaust temperature TE) to a higher temperature side.
【0014】図5はHC量増大手段を構成するルーチン
を示している。このルーチンには、一定時間毎、たとえ
ば50ミリsec毎に割込まれる。ステップ302で吸
入空気量Qを読込む。次いでステップ304で吸入空気
量Qと排気温上限値HTとからHC量制御弁16の目標
開度VAを、予め定めたマップ等を用いて演算し、ステ
ップ306でこのVAを出力して制御弁開度を目標開度
VAにすることによって、HC量を増大する。このHC
制御においては、リーンNOx 触媒6が劣化すると、
図1のステップ112でHTを大にし、図5のルーチン
でHCを増やしてリーンNOx 触媒6のNOx 浄化
率が低下するのを防止するか或いはNOx 浄化率を向
上するようにする。すなわち、劣化によってHCとNO
x との反応率が低下しても、HC量を多くすることに
よって、図7の破線のように、NOx 浄化率を上げる
ように制御する。FIG. 5 shows a routine constituting the HC amount increasing means. This routine is interrupted at regular intervals, for example every 50 milliseconds. In step 302, the intake air amount Q is read. Next, in step 304, the target opening VA of the HC amount control valve 16 is calculated from the intake air amount Q and the exhaust temperature upper limit HT using a predetermined map, etc., and in step 306, this VA is output and the control valve is By setting the opening degree to the target opening degree VA, the HC amount is increased. This H.C.
In the control, when the lean NOx catalyst 6 deteriorates,
In step 112 of FIG. 1, HT is increased, and in the routine of FIG. 5, HC is increased to prevent the NOx purification rate of the lean NOx catalyst 6 from decreasing or to improve the NOx purification rate. In other words, due to deterioration, HC and NO
Even if the reaction rate with x decreases, control is performed to increase the NOx purification rate as indicated by the broken line in FIG. 7 by increasing the amount of HC.
【0015】つぎに、実施例2を説明する。図6の機器
構成は実施例2にも適用される。ただし、リーンNOx
触媒6の下流に、排気中のNOx 量を検出するNO
x センサ22が設けられ、その出力はECU10に送
られる。Next, a second embodiment will be explained. The equipment configuration in FIG. 6 is also applied to the second embodiment. However, lean NOx
Downstream of the catalyst 6, there is an NOx sensor that detects the amount of NOx in the exhaust gas.
An x sensor 22 is provided, and its output is sent to the ECU 10.
【0016】図8は実施例2における触媒劣化判定手段
を構成する、NOx センサ22による学習制御を含む
、触媒劣化判断ルーチンを示している。このルーチンに
は、一定時間毎、たとえば50ミリsec毎に割込まれ
る。ステップ402で積算走行距離Sが一定距離、たと
えば2000Kmを越えたか否かを判定する。一定走行
距離以下の場合は触媒が劣化していないとみなしてステ
ップ404に進んで、後述の点火時期の進角/遅角によ
り、NOx センサ22の出力であるNOx が低くな
るように学習値を補正していき、一定走行距離を越えた
場合は触媒の劣化が進行していると判断してステップ4
14に進み、排気温を制御するための温度補正係数K、
およびHC量を制御するための目標HC量HTを求める
。FIG. 8 shows a catalyst deterioration determination routine including learning control by the NOx sensor 22, which constitutes the catalyst deterioration determination means in the second embodiment. This routine is interrupted at regular intervals, for example every 50 milliseconds. In step 402, it is determined whether the cumulative travel distance S exceeds a certain distance, for example 2000 km. If the mileage is less than a certain distance, it is assumed that the catalyst has not deteriorated, and the process proceeds to step 404, where the learned value is set so that NOx, which is the output of the NOx sensor 22, is lowered by advancing/retarding the ignition timing, which will be described later. Continue to make corrections, and if the mileage exceeds a certain distance, it is determined that the catalyst is deteriorating, and step 4 is performed.
Step 14, temperature correction coefficient K for controlling exhaust temperature;
and a target HC amount HT for controlling the HC amount.
【0017】さらに詳しくは、ステップ404にて、学
習条件が整っているか否か、たとえば暖機後の定常走行
状態にあるか否か、を判断し、整っていなければそのま
まリターンし、整っていればステップ406に進む。ス
テップ406で機関負荷Q/N、機関回転速度NEから
運転領域を判断し、ステップ408で、図9のQ/N対
NEマップを用いて、対応する運転領域から今までの学
習値Giを読出す。次いでステップ410でNOx セ
ンサ22の出力Nにより、(N+9Gi)/10を演算
してこれを新たにGiとおき、徐々にGiを補正してい
く。このGiは劣化していない時の各運転領域のNOx
センサの出力をあらわす。次いでステップ412で、
後述の図12のルーチンで用いる温度補正係数Kを0と
し、かつ図5のルーチンで用いるHC濃度HTを図11
で求まる基本HC濃度H10としておく。More specifically, in step 404, it is determined whether the learning conditions are in place, for example, whether or not the vehicle is in a steady running state after warm-up. If so, proceed to step 406. In step 406, the operating range is determined from the engine load Q/N and the engine speed NE, and in step 408, the learned value Gi up to now is read from the corresponding operating range using the Q/N vs. NE map in FIG. put out. Next, in step 410, (N+9Gi)/10 is calculated based on the output N of the NOx sensor 22, and this is newly set as Gi, and Gi is gradually corrected. This Gi is the NOx in each operating range when there is no deterioration.
Represents the sensor output. Then, in step 412,
The temperature correction coefficient K used in the routine of FIG. 12 described later is set to 0, and the HC concentration HT used in the routine of FIG. 5 is set as shown in FIG.
The basic HC concentration H10 is determined by
【0018】ステップ402からステップ414に進ん
だ場合は、ステップ414で劣化判定条件が整っている
か否か、たとえば暖機後の定常走行時か否かを判定し、
整っていなければそのままリターンとし、整っていれば
ステップ416に進む。ステップ416では機関負荷Q
/N、機関回転速度NEから現在の運転領域を判断し、
ステップ418で、対応する運転領域の学習制御してお
いた触媒劣化がない場合の学習値Giを読出す。次いで
ステップ420で、NOx センサ22の出力N(触媒
劣化後)と読出した学習値Gi(触媒劣化前)とからN
Ox 浄化率低下度合Dを、D=N−Giとして算出す
る。
次いでステップ422で、図10のK対Dマップに基づ
いて、浄化率低下度合Dから温度補正係数Kを求め、ス
テップ424で、図11のH1対Dマップに基づいて目
標HC濃度を算出し、ステップ426でHTをH1とお
いて、リターンする。If the process proceeds from step 402 to step 414, it is determined in step 414 whether the deterioration determination conditions are met, for example, whether or not the vehicle is running normally after warming up.
If they are not in order, return as is, and if they are in order, proceed to step 416. In step 416, the engine load Q
/N, determine the current operating range from the engine rotation speed NE,
In step 418, the learned value Gi in the case where there is no catalyst deterioration that has been subjected to learning control in the corresponding operating region is read out. Next, in step 420, N is calculated from the output N of the NOx sensor 22 (after catalyst deterioration) and the read learning value Gi (before catalyst deterioration).
The Ox purification rate reduction degree D is calculated as D=N-Gi. Next, in step 422, a temperature correction coefficient K is determined from the degree of reduction in purification rate D based on the K vs. D map in FIG. 10, and in step 424, a target HC concentration is calculated based on the H1 vs. D map in FIG. In step 426, HT is set to H1 and the process returns.
【0019】図12は実施例2の触媒床温変更手段を構
成する点火時期算出ルーチンを示す。触媒床温を制御す
る手段にはいろいろあるが、実施例2では、点火時期と
排気温度との間には図13のような関係があることに鑑
み、点火時期を制御することにより排気温、したがって
触媒床温を制御するようにしてある。FIG. 12 shows an ignition timing calculation routine constituting the catalyst bed temperature changing means of the second embodiment. There are various means to control the catalyst bed temperature, but in Example 2, in view of the relationship between ignition timing and exhaust temperature as shown in FIG. 13, by controlling ignition timing, exhaust temperature and Therefore, the catalyst bed temperature is controlled.
【0020】図12のルーチンは一定クランク角毎、た
とえば30°クランク角毎に、割込まれる。ステップ5
02で、機関負荷Q/N、機関回転速度NEから基本点
火時期θBASEを算出する。次いで、ステップ504
で、図8のルーチンにて求めた温度補正係数Kから、進
角補正量θAを、θA=K×MN から求める。次いで
、θAが一定値αより大きくならないようにステップ5
06、508にてαにガードをかけ、ステップ510に
進んで、基本点火時期θBASEと進角補正量θAとか
ら、点火時期θを、θ=θBASE+θAとして求める
。次いでステップ512に進み、θを出力して点火時期
をθにする処理を実行し、リターンする。実施例2にお
けるHC増大手段は、実施例1と同様で、図5のルーチ
ンに従う。The routine of FIG. 12 is interrupted at every constant crank angle, for example every 30° crank angle. Step 5
At step 02, the basic ignition timing θBASE is calculated from the engine load Q/N and the engine rotational speed NE. Then step 504
Then, from the temperature correction coefficient K obtained in the routine of FIG. 8, the advance angle correction amount θA is obtained from θA=K×MN. Next, step 5 is performed so that θA does not become larger than the constant value α.
At step 06, 508, α is guarded, and the process proceeds to step 510, where the ignition timing θ is determined from the basic ignition timing θBASE and the advance angle correction amount θA as θ=θBASE+θA. Next, the process proceeds to step 512, where θ is output to set the ignition timing to θ, and the process returns. The HC increasing means in the second embodiment is the same as in the first embodiment, and follows the routine shown in FIG.
【0021】図14は、実施例3の触媒劣化判断手段を
構成するルーチンを示す。このルーチンは、一定時間毎
に、たとえば50ミリsec毎に割込まれる。ステップ
602で、機関運転条件が触媒劣化を判定しても意味が
ある運転条件にあるか否かを判断し、意味のない運転条
件(暖機前等)であればそのままリターンし、意味のあ
る運転条件のときにステップ604に進む。ステップ6
04で、機関負荷Q/N、機関回転速度NEを読込み、
現在の機関運転領域を演算し、次いでステップ606で
、図15のマップを利用して、予め定めた、対応する運
転領域の、触媒劣化前の触媒入口−出口温度差ΔTiを
読出す。FIG. 14 shows a routine constituting the catalyst deterioration determining means of the third embodiment. This routine is interrupted at regular intervals, for example every 50 milliseconds. In step 602, it is determined whether the engine operating conditions are such that it is meaningful to judge catalyst deterioration, and if the operating conditions are meaningless (before warm-up, etc.), the process returns as is, and When the operating condition is met, the process proceeds to step 604. Step 6
At 04, read the engine load Q/N and engine rotation speed NE,
The current engine operating range is calculated, and then in step 606, using the map in FIG. 15, the catalyst inlet-outlet temperature difference ΔTi in the corresponding predetermined operating range before catalyst deterioration is read out.
【0022】次いで、ステップ608にて、リーンNO
x 触媒6の入口、出口に設けた温度センサ24、20
(図6参照)の出力t1 、t2 から、現在の触媒入
口−出口温度差Δt=t2 −t1 を算出する。次い
でステップ610で、現在の温度差Δtと劣化前の温度
差ΔTiとの比較から触媒劣化関数D(D=ΔTi−Δ
t)を算出する。そして、ステップ612で、図16の
マップを利用して触媒劣化関数Dから触媒劣化度DRを
算出する。Next, in step 608, the lean NO.
x Temperature sensors 24 and 20 provided at the inlet and outlet of the catalyst 6
From the outputs t1 and t2 (see FIG. 6), the current catalyst inlet-outlet temperature difference Δt=t2-t1 is calculated. Next, in step 610, a catalyst deterioration function D (D=ΔTi−Δ
t). Then, in step 612, the degree of catalyst deterioration DR is calculated from the catalyst deterioration function D using the map shown in FIG.
【0023】次いでステップ614にて、図17のマッ
プを利用して、触媒劣化度DRに対応する温度範囲T1
、T2を求め、ステップ616にてTCをT1とおくと
ともにTHをT2と置く、TC、THは実施例1と同様
、図4に従う触媒床温制御に用いるパラメータである。
次いでステップ618に進み、図18のマップを利用し
て、触媒劣化度DRに対応する目標HC濃度H1を演算
し、ステップ620で、HTをH1とおく。このHTは
、実施例1と同様、図5に従うHC濃度制御に用いるパ
ラメータである。実施例3においても、触媒床温制御は
図4のルーチンに従って実施され、HC量制御は図5の
ルーチンに実施される。そして、図4、図5のルーチン
は実施例1にて説明したので、説明を省略する。Next, in step 614, using the map shown in FIG. 17, a temperature range T1 corresponding to the catalyst deterioration degree DR is determined.
, T2 are determined, and in step 616, TC is set as T1 and TH is set as T2. TC and TH are parameters used for catalyst bed temperature control according to FIG. 4, as in Example 1. Next, the process proceeds to step 618, and a target HC concentration H1 corresponding to the catalyst deterioration degree DR is calculated using the map of FIG. 18, and in step 620, HT is set as H1. This HT is a parameter used for HC concentration control according to FIG. 5, as in Example 1. In the third embodiment as well, catalyst bed temperature control is performed according to the routine shown in FIG. 4, and HC amount control is performed according to the routine shown in FIG. Since the routines shown in FIGS. 4 and 5 have been explained in the first embodiment, their explanation will be omitted.
【0024】次に、各実施例に共通な、本発明の作用を
説明する。積算走行距離、または触媒入口−出口温度差
、またはNOx センサによる学習制御等によって、リ
ーンNOx 触媒6が劣化したと判断されたときには、
図5のHC量増大手段を構成するルーチンによって、劣
化の度合に応じて、HC量が増大される。リーンNOx
触媒6のNOx 浄化率は、触媒が劣化する程低下し
、HC量が多い程増加する。したがって、リーンNOx
触媒6の劣化が進んでNOx 浄化率が図7のaから
bへ、bからcへと低下しても、HC量が増大されるこ
とによって、図7の破線のようにNOx 浄化率が向上
される。Next, the functions of the present invention common to each embodiment will be explained. When it is determined that the lean NOx catalyst 6 has deteriorated based on the cumulative mileage, the catalyst inlet-outlet temperature difference, or learning control using the NOx sensor, etc.
The HC amount is increased according to the degree of deterioration by the routine constituting the HC amount increasing means in FIG. Lean NOx
The NOx purification rate of the catalyst 6 decreases as the catalyst deteriorates, and increases as the amount of HC increases. Therefore, lean NOx
Even if the deterioration of the catalyst 6 progresses and the NOx purification rate decreases from a to b and from b to c in Figure 7, the NOx purification rate improves as shown by the broken line in Figure 7 by increasing the HC amount. be done.
【0025】上記において、HC量の増加とともに、図
4のルーチンによって、触媒床温が高温側にシフトされ
ると、リーンNOx 触媒6のNOx 浄化率はさらに
向上される。すなわち、リーンNOx 触媒6が劣化し
て、図7のaからb、cへとNOx 浄化率がピークと
なる温度域が高温側にずれても、それに応じて触媒床温
も、冷却の停止或いは点火時期制御等によって高温側に
シフトされるので、リーンNOx 触媒6は常に高いN
Ox 浄化率を示す温度域で使用され、長期間にわたっ
て触媒の浄化性能が有効に利用される。In the above, when the catalyst bed temperature is shifted to the high temperature side by the routine of FIG. 4 as the HC amount increases, the NOx purification rate of the lean NOx catalyst 6 is further improved. In other words, even if the lean NOx catalyst 6 deteriorates and the temperature range in which the NOx purification rate peaks shifts from a to b to c in FIG. Since it is shifted to the high temperature side by ignition timing control etc., the lean NOx catalyst 6 always has high N.
It is used in a temperature range that shows the Ox purification rate, and the purification performance of the catalyst is effectively utilized over a long period of time.
【0026】[0026]
【発明の効果】本発明によれば、触媒劣化判断手段とH
C量増大手段を設けたので、触媒劣化判断手段がリーン
NOx 触媒の劣化が進行したと判断したときには、H
C量増大手段がHC量を増し、リーンNOx 触媒のN
Ox 浄化率の低下を最小限にするか、または、NOx
浄化率を向上させることができる。この場合、HC量
増大手段は触媒劣化が進行したときにのみHCを増大す
るので、HC経済とNOx 浄化率向上との両立をはか
ることができる。Effects of the Invention According to the present invention, the catalyst deterioration determining means and the
Since the C amount increasing means is provided, when the catalyst deterioration determining means determines that the deterioration of the lean NOx catalyst has progressed, the H
The C amount increasing means increases the HC amount and reduces the lean NOx catalyst N.
Minimize the decrease in Ox purification rate or reduce NOx
Purification rate can be improved. In this case, since the HC amount increasing means increases HC only when catalyst deterioration progresses, it is possible to achieve both HC economy and improvement in NOx purification rate.
【図1】本発明の内燃機関の排気浄化装置の実施例1の
触媒劣化判断手段を構成するルーチンのフローチャート
である。FIG. 1 is a flowchart of a routine constituting a catalyst deterioration determining means of a first embodiment of an exhaust gas purification device for an internal combustion engine according to the present invention.
【図2】図1のルーチンで用いられる排気温度対積算走
行距離マップである。FIG. 2 is an exhaust temperature versus cumulative travel distance map used in the routine of FIG. 1;
【図3】図1のルーチンで用いられる目標HC濃度対積
算走行距離マップである。FIG. 3 is a target HC concentration versus cumulative travel distance map used in the routine of FIG. 1;
【図4】本発明の内燃機関の排気浄化装置の実施例1の
触媒床温変更手段を構成するルーチンのフローチャート
である。FIG. 4 is a flowchart of a routine constituting a catalyst bed temperature changing means in Embodiment 1 of the exhaust gas purification device for an internal combustion engine of the present invention.
【図5】本発明の内燃機関の排気浄化装置のHC量増大
手段を構成するルーチンのフローチャートである。FIG. 5 is a flowchart of a routine constituting the HC amount increasing means of the exhaust purification device for an internal combustion engine according to the present invention.
【図6】本発明の内燃機関の排気浄化装置の機器系統図
である。FIG. 6 is an equipment system diagram of an exhaust purification device for an internal combustion engine according to the present invention.
【図7】本発明におけるNOx 浄化率対リーンNOx
触媒床温特性図である。[Figure 7] NOx purification rate vs. lean NOx in the present invention
It is a catalyst bed temperature characteristic diagram.
【図8】本発明の内燃機関の排気浄化装置の実施例2の
触媒劣化判断手段を構成するルーチンのフローチャート
である。FIG. 8 is a flowchart of a routine constituting a catalyst deterioration determining means of a second embodiment of the exhaust gas purification device for an internal combustion engine according to the present invention.
【図9】図8のルーチンで用いられる機関負荷Q/N対
機関回転速度NEマップである。9 is an engine load Q/N versus engine rotational speed NE map used in the routine of FIG. 8; FIG.
【図10】図8のルーチンで用いられる温度補正係数K
対浄化率低下度合Dマップである。[Figure 10] Temperature correction coefficient K used in the routine of Figure 8
This is a D map of the degree of decrease in purification rate.
【図11】図8のルーチンで用いられるHC濃度H1対
浄化率低下度合Dマップである。11 is a map of HC concentration H1 versus purification rate reduction degree D used in the routine of FIG. 8; FIG.
【図12】本発明の内燃機関の排気浄化装置の実施例2
の触媒床温変更手段を構成するルーチンのフローチャー
トである。FIG. 12 Embodiment 2 of the exhaust purification device for an internal combustion engine of the present invention
2 is a flowchart of a routine constituting a catalyst bed temperature changing means.
【図13】図12のルーチンによる制御に係る排気温度
対点火時期特性図である。13 is an exhaust temperature versus ignition timing characteristic diagram related to control according to the routine of FIG. 12; FIG.
【図14】本発明の内燃機関の排気浄化装置の実施例3
の触媒劣化判断手段を構成するルーチンのフローチャー
トである。FIG. 14 Embodiment 3 of the exhaust purification device for an internal combustion engine of the present invention
3 is a flowchart of a routine constituting a catalyst deterioration determining means.
【図15】図14のルーチンで用いられる機関負荷Q/
N対機関回転速度NEマップである。[Fig. 15] Engine load Q/ used in the routine of Fig. 14
This is a map of N versus engine rotational speed NE.
【図16】図14のルーチンで用いられる触媒劣化度D
R対触媒劣化関数Dマップである。[Figure 16] Catalyst deterioration degree D used in the routine of Figure 14
FIG. 3 is a map of R vs. catalyst deterioration function D.
【図17】図14のルーチンで用いられる排気温度対触
媒劣化度マップである。FIG. 17 is an exhaust temperature versus catalyst deterioration level map used in the routine of FIG. 14;
【図18】図14のルーチンで用いられる目標HC濃度
対触媒劣化度マップである。FIG. 18 is a target HC concentration versus catalyst deterioration level map used in the routine of FIG. 14;
2 内燃機関 4 排気系 6 リーンNOx 触媒 8 排気温度制御装置 10 ECU 12 HC源 14 HC導入部 16 制御弁 18 バルブ駆動装置 20 排気温度センサ 22 NOx センサ 24 排気温度センサ 2 Internal combustion engine 4 Exhaust system 6 Lean NOx catalyst 8 Exhaust temperature control device 10 ECU 12 HC source 14 HC introduction part 16 Control valve 18 Valve drive device 20 Exhaust temperature sensor 22 NOx sensor 24 Exhaust temperature sensor
Claims (1)
機関の排気系に設けられ、遷移金属あるいは貴金属を担
持せしめたゼオライトからなり、酸化雰囲気中、HC存
在下で、NOx を還元する触媒と、前記触媒の劣化を
判断する触媒劣化判断手段と、前記触媒劣化判断手段が
前記触媒が劣化したと判断したとき前記触媒へのHC量
を増大するHC量増大手段と、から成る内燃機関の排気
浄化装置。Claims: 1. An internal combustion engine capable of lean combustion, and a catalyst which is provided in the exhaust system of the internal combustion engine and is made of zeolite supported with a transition metal or a noble metal and reduces NOx in an oxidizing atmosphere in the presence of HC. , a catalyst deterioration determining means for determining deterioration of the catalyst, and an HC amount increasing means for increasing the amount of HC to the catalyst when the catalyst deterioration determining means determines that the catalyst has deteriorated. Purification device.
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3336691A JP2884798B2 (en) | 1991-02-04 | 1991-02-04 | Exhaust gas purification device for internal combustion engine |
| US07/829,212 US5201802A (en) | 1991-02-04 | 1992-01-31 | Exhaust gas purification system for an internal combustion engine |
| DE69202163T DE69202163T2 (en) | 1991-02-04 | 1992-02-03 | Exhaust gas detoxification system for an internal combustion engine. |
| EP92300896A EP0498598B1 (en) | 1991-02-04 | 1992-02-03 | Exhaust gas purification system for an internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3336691A JP2884798B2 (en) | 1991-02-04 | 1991-02-04 | Exhaust gas purification device for internal combustion engine |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04255521A true JPH04255521A (en) | 1992-09-10 |
| JP2884798B2 JP2884798B2 (en) | 1999-04-19 |
Family
ID=12384586
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3336691A Expired - Lifetime JP2884798B2 (en) | 1991-02-04 | 1991-02-04 | Exhaust gas purification device for internal combustion engine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2884798B2 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004225695A (en) * | 2003-01-17 | 2004-08-12 | Robert Bosch Gmbh | Method and apparatus for operating a catalyst metering unit |
| JP2007502388A (en) * | 2003-05-22 | 2007-02-08 | ユミコア・アクチエンゲゼルシャフト・ウント・コムパニー・コマンディットゲゼルシャフト | Method for operating a device having a diesel engine and a catalyst for exhaust gas purification |
| JP2013148023A (en) * | 2012-01-19 | 2013-08-01 | Mitsubishi Motors Corp | Control device of internal combustion engine |
| JP2017089400A (en) * | 2015-11-03 | 2017-05-25 | 株式会社デンソー | Exhaust emission control system and purification control device |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4779563B2 (en) * | 2005-10-14 | 2011-09-28 | トヨタ自動車株式会社 | Catalyst deterioration diagnosis device for internal combustion engine |
-
1991
- 1991-02-04 JP JP3336691A patent/JP2884798B2/en not_active Expired - Lifetime
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