WO2007123011A1 - 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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Definitions

  • the present invention relates to an exhaust gas purification method and an exhaust gas in which the air-fuel ratio of exhaust gas such as a NOx storage reduction catalyst for purifying NOx in exhaust gas of an internal combustion engine needs to be temporarily made rich. It relates to the purification system.
  • NOx catalysts for reducing and removing NOx in the exhaust gas from internal combustion engines such as diesel engines and some gasoline engines, and various combustion devices. ing.
  • One of these is a NOx storage reduction catalyst as a NOx reduction catalyst for diesel engines.
  • NOx storage reduction catalyst By using this NOx storage reduction catalyst, NOx in the exhaust gas can be purified effectively.
  • This NOx occlusion reduction type catalyst is composed of a monolith cam or the like in which a large number of polygonal cells are formed on a carrier of a structural material made of cordierite, silicon carbide (SiC) or stainless steel. On the wall of this cell is a catalyst support layer made of alumina (Al 2 O 3) or the like.
  • a porous catalyst coat layer has a catalytic noble metal with an oxidizing function and a NOx storage agent with a NOx storage function (NOx storage material: NOx storage material: N Ox absorbent).
  • This catalytic noble metal is formed of platinum (Pt) or the like.
  • NOx storage agents include alkali metals such as potassium (K), sodium (Na), lithium (Li) and cesium (Cs), alkaline earth metals such as barium (Ba) and calcium (Ca), lanthanum (La), It is formed from several forces from rare earths such as yttrium. As a result, the two functions of NOx occlusion and NOx release are purified by the oxygen concentration in the exhaust gas.
  • the NOx occlusion reduction catalyst occludes NOx in the NOx occlusion agent during normal operation.
  • the storage capacity of the NOx storage-reduction catalyst approaches saturation, the stored air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx storage-reduction catalyst is made rich and the stored NOx is released.
  • the released NOx is reduced by the ternary function of catalytic precious metals.
  • the nitric acid-nitrogen (NO) which is also discharged from the engine power, is oxidized to the diacid-nitrogen (NO) by the catalytic function of the catalytic noble metal.
  • NOx is purified by storing nitrogen dioxide in NOx storage agent such as norium in the form of salt and salt such as nitrate.
  • the NOx occlusion agent changes to nitrates and loses the NOx occlusion function. Therefore, by changing the operating conditions of the engine or injecting fuel into the exhaust passage, rich combustion exhaust gas (rich spike gas) is produced and sent to the catalyst.
  • rich combustion exhaust gas rich spike gas
  • This gas is an exhaust gas in a state where oxygen is not present in the exhaust gas, the concentration of carbon monoxide (CO) is high, and the exhaust temperature is high.
  • NOx regeneration operation is performed in order to make the NOx storage reduction catalyst function effectively.
  • NOx regeneration operation when the NOx occlusion capacity is close to saturation, the exhausted NOx is released and the catalyst is regenerated, so that the fuel is increased from the stoichiometric air-fuel ratio and the air-fuel ratio of the exhaust gas is made rich. This reduces the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas and supplies the reduced composition exhaust gas to the catalyst.
  • rich control to restore this NOx storage capacity the NOx absorbed in the NOx storage agent is released. This released NOx is reduced by a noble metal catalyst.
  • NOx reduction capacity performance can be improved even with a NOx direct reduction catalyst other than the NOx storage reduction catalyst.
  • Reusable rich control is performed.
  • lean state NOx is directly reduced, and in the rich state, the catalyst is regenerated.
  • rich control is performed in order to burn and remove soot (PM) collected by the filter.
  • the upstream side force of the reflux path is also provided with an electric heater, a particulate filter, an EGR cooler, and an EGR valve in order.
  • An exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine that switches the energization state (on Z off) of an electric heater based on the temperature downstream of the curate filter has been proposed. This device suppresses clogging of the cooling device in the reflux passage (EGR passage) due to fine particles, etc., and the particulate filter can be used even when the temperature of the exhaust gas (EGR gas) flowing into the EGR passage is low. It functions efficiently without blocking.
  • unburned fuel acts as a binder and adheres to the soot and the EGR cooler of the unburned fuel power 3 ⁇ 4 GR passage. Furthermore, in the case of only dry soot that does not contain unburned fuel, it reaches the inside of the cylinder where it hardly adheres to the EGR cooler, EGR valve, intake port, intake valve, etc., and cleans the combustion. I got the knowledge.
  • Patent Document 1 Japanese Unexamined Patent Publication No. 6-66208
  • Patent Document 2 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2005-16390
  • the object of the present invention is to purify the exhaust gas when the air-fuel ratio of the exhaust gas is lean in the exhaust passage of the internal combustion engine, and recover the purification ability when it is rich.
  • an exhaust gas purification system equipped with an exhaust gas purification system such as a type catalyst
  • rich, high-concentration unburnt fuel acts as a binder, and soot and the unburned fuel together with the unburned fuel
  • an exhaust gas purification method of the present invention purifies exhaust gas in an exhaust passage of an internal combustion engine when the air-fuel ratio of the exhaust gas is in a lean state,
  • it is equipped with an exhaust gas purification device that recovers the purification capacity in the rich state, and supplies unburned fuel into the exhaust gas with rich control to make the air / fuel ratio of the exhaust gas rich.
  • the exhaust gas cleaning method that performs the fuel system rich control and the intake system rich control including the EGR is used. During uncontrolled operation, unburned fuel in exhaust gas passing through the EGR passage is adsorbed by an unburned fuel adsorbing device provided upstream of the EGR cooler.
  • the exhaust gas rich state does not necessarily require rich combustion in the cylinder.
  • the amount of air supplied to the exhaust gas flowing into the NOx storage reduction catalyst and the amount of fuel (inside the cylinder) (Including the amount burned in the above), the ratio is close to the stoichiometric air-fuel ratio, or the amount of fuel is richer than the stoichiometric air-fuel ratio.
  • HC adsorbent such as zeolite or silica (SiO2) before R cooler.
  • Adsorbed by an unburned fuel adsorber Adsorbed by an unburned fuel adsorber. Therefore, using this unburned fuel as a binder, soot can be prevented from adhering to the EGR cooler, and clogging of the EGR cooler can be prevented.
  • an allowable adsorption amount of the unburned fuel adsorption device is calculated, and a cumulative adsorption amount of unburned fuel adsorbed on the unburned fuel adsorption device is calculated. It is preferable to determine whether or not the accumulated adsorption amount exceeds the allowable adsorption amount, and when it exceeds, it is preferable to interrupt or stop the rich control. As a result, supply of unburned fuel to the EGR passage that exceeds the allowable adsorption amount of the unburned fuel adsorption device can be prevented. Therefore, the clogging of the EGR cooler can be prevented more reliably.
  • the allowable amount of unburned fuel adsorbed varies depending on the temperature of the unburned fuel adsorber. Therefore, an exhaust gas temperature measuring means for measuring the temperature of the exhaust gas flowing into the unburned fuel adsorption device is provided, and the unburned fuel adsorption device is allowed based on the temperature of the exhaust gas flowing into the unburned fuel adsorption device. More preferably, the amount of adsorption is calculated. As a result, the allowable adsorption amount can be calculated with high accuracy.
  • the amount of unburned fuel released in the lean state after the rich control is interrupted is calculated, and the amount of release is sequentially subtracted from the cumulative adsorption amount force to calculate the subtracted cumulative amount.
  • the rich control is preferably restarted when the adsorption amount becomes smaller than a predetermined determination adsorption amount. Thereby, each rich control can be completed completely. Therefore, the rich control interval at the time of restart is shorter than the control that waits until the next rich control is requested. As a result, the fuel consumption required to raise the temperature of the exhaust gas purifier can be reduced.
  • the unburned fuel adsorbing device Since the amount of unburned fuel released also varies depending on the temperature of the unburned fuel adsorbing device, the unburned fuel adsorbing device permits based on the temperature of the exhaust gas flowing into the unburned fuel adsorbing device. It is preferable to calculate the volume adsorption amount. By this, the allowable adsorption amount can be calculated with high accuracy.
  • the exhaust gas purification system of the present invention for achieving the above object purifies the exhaust gas in the exhaust passage of the internal combustion engine when the air-fuel ratio of the exhaust gas is lean.
  • an exhaust gas purification device that recovers the purification capacity in the rich state is provided, and unburned fuel is introduced into the exhaust gas by rich control for making the air-fuel ratio of the exhaust gas rich.
  • the unburned fuel is not adsorbed upstream of the EGR cooler in the EGR passage.
  • a fuel adsorbing device is provided.
  • the control device calculates an allowable adsorption amount of the unburned fuel adsorbing device and is not adsorbed by the unburned fuel adsorbing device. It is configured to calculate a cumulative amount of fuel adsorbed, determine whether the cumulative amount adsorbed exceeds the allowable amount adsorbed, and interrupt or stop rich control when it exceeds.
  • exhaust gas temperature measuring means for measuring the temperature of the exhaust gas flowing into the unburned fuel adsorbing device is provided, and the control device determines the unburned fuel based on the exhaust gas temperature measured by the exhaust gas temperature measuring means. It is more preferable to calculate the allowable adsorption amount of the adsorption device.
  • the control device calculates a discharge amount of unburned fuel in a lean state after the rich control is interrupted, and sequentially subtracts the discharge amount from the cumulative adsorption amount force.
  • the rich control is resumed when the subtracted cumulative adsorption amount becomes smaller than a predetermined determination adsorption amount.
  • exhaust gas temperature measuring means for measuring the temperature of the exhaust gas flowing into the unburned fuel adsorbing device is provided, and the control device is configured to control the unburned fuel based on the exhaust gas temperature measured by the exhaust gas temperature measuring means. It is more preferable to calculate the amount of unburned fuel released by the adsorber.
  • the exhaust gas cleaning method described above can be implemented, and the EGR cooler's eye can be similarly applied. An effect of preventing clogging can be achieved.
  • the exhaust gas purifying device includes at least one of a NOx occlusion / reduction catalyst, a NOx direct reduction catalyst, and a diesel filter, a particularly great effect can be achieved.
  • the exhaust gas purification method and the exhaust gas purification system of the present invention the following effects can be obtained.
  • High concentration unburned fuel supplied in the exhaust gas during rich control is adsorbed by an unburned fuel adsorbing device formed of HC adsorbent such as zeolite or silica in front of the EGR cooler. Therefore, there is no unburned fuel to play a role in soot noinda. Soot that has become dry reaches the engine without being deposited by the EGR cooler and is purified by combustion. Therefore, it is possible to avoid the unburned fuel from adhering to the repulsive GR cooler as a binder. As a result, clogging of the EGR cooler can be prevented, and NOx can be efficiently reduced while preventing the fuel economy during rich control at a high EGR rate.
  • 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 control flow for carrying out the exhaust gas purification method of the embodiment according to the present invention.
  • FIG. 3 is a view showing a catalyst carrier honeycomb of an unburned fuel adsorption device.
  • FIG. 4 is a partially enlarged schematic view showing the cell portion of the unburned fuel adsorption device.
  • FIG. 5 is a partially enlarged schematic view showing the structure of the catalyst coat layer.
  • E engine internal combustion engine
  • FIG. 1 shows the configuration of the NOx purification system 1 according to the embodiment of the present invention.
  • an exhaust gas purification device (catalytic converter) 4 including an oxidation catalyst and a NOx occlusion reduction type catalyst is disposed in an exhaust passage 3 of an engine (internal combustion engine) E.
  • the oxidation catalyst is formed by supporting a catalytically active component on a catalyst coat layer on the surface of a carrier made of a hard cam cordierite or a heat resistant steel.
  • the catalyst coat layer is formed of activated aluminum oxide (Al 2 O 3) or the like.
  • the catalytically active components are platinum (Pt), palladium (P
  • This oxidation catalyst is arranged upstream in the exhaust gas purification device 4. This oxidation catalyst oxidizes HC, CO, etc. in the inflowing exhaust gas to make the exhaust gas in a low oxygen state and raise the exhaust temperature by combustion heat.
  • the NOx occlusion reduction type catalyst is configured by supporting a catalyst metal and a NOx occlusion material (NOx occlusion material) on a catalyst coat layer provided on a monolith catalyst.
  • This monolith catalyst is made of cordierite, carbonized diatom (SiC), or ultra-thin plate stainless steel.
  • the monolith catalyst structural material carrier has a number of cells.
  • the catalyst coat layer provided on the inner wall of the cell has a large surface area and improves the contact efficiency with the exhaust gas.
  • the catalyst coat layer is formed of aluminum oxide (Al 2 O 3), titanium oxide (TiO), or the like.
  • the catalyst metal is platinum (Pt
  • the NOx occlusion material is formed of barium (Ba) or the like. This NOx occlusion reduction type catalyst is arranged on the downstream side in the exhaust gas purification device 4.
  • NOx occlusion reduction catalyst when the oxygen concentration is high and the exhaust gas is in a lean air-fuel ratio state, the NOx occlusion material occludes the NOx in the exhaust gas. Purify N Ox. When the exhaust gas state is low or low (rich air-fuel ratio state), the stored NOx is released and the released NOx is reduced by the catalytic action of the catalytic metal. These prevent NOx from flowing into the atmosphere.
  • an EGR passage 6 is provided by connecting the exhaust manifold 2 and the intake passage 5.
  • the EGR passage 6 is provided with an upstream force EGR cooler 7 and an EGR valve 8.
  • the unburned fuel absorbing device 20 is provided upstream of the EGR cooler 7 in the EGR passage 6. Further, an exhaust gas temperature sensor 31 for detecting the exhaust gas temperature Tg flowing into the unburned fuel absorbing device 20 is disposed in the vicinity of the inlet of the EGR gas passage 6.
  • This unburned fuel absorbing device 20 has a catalyst carrier no. 2 cam 21 as shown in FIG.
  • the catalyst coat layer 22 surrounding the cell 23 that is the passage of the exhaust gas G is coated.
  • the catalyst coat layer 22 is formed of a double catalyst coat layer including a lower HC adsorbent layer 22a and an upper purification catalyst layer 22b.
  • the lower HC adsorbent layer 22a is coated with an HC (hydrocarbon) adsorbent such as zeolite or silica.
  • the upper purification catalyst layer 22b is coated with an HC oxidation catalyst carrying a noble metal.
  • the catalyst coat layer 22 may be formed as a single layer coat of the HC adsorbent layer 22a of an HC adsorbent such as zeolite or silica.
  • a control device (ECU: engine control unit) 30 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 10.
  • the control device 30 is loaded with a regeneration control program for recovering the purification ability of the exhaust gas purification device 4.
  • the control device 30 includes an excess air ratio sensor (not shown!), An exhaust gas temperature sensor (not shown), a load sensor (not shown) from the accelerator opening, a crank angle sensor (not shown), etc. The detected value is input.
  • the air excess ratio sensor is disposed on the inlet side and the outlet side of the exhaust gas purification device 4 for air-fuel ratio control of regeneration control.
  • the exhaust gas temperature sensor is disposed on the inlet side and the outlet side of the exhaust gas purification device in order to estimate the temperature of the exhaust gas purification device 4. Further, a signal for controlling the intake throttle valve 13, the EGR valve 8, the fuel injection valve 15 of the common rail electronic control fuel injection device for fuel injection, and the like is output.
  • the air A passes through the air purifier 9 and the mass air flow sensor (MAF sensor) 10 in the intake passage 2. Thereafter, the air A is compressed and pressurized by the compressor 11 a of the turbocharger 11 and cooled by the intercooler 12. Thereafter, the amount of air A is adjusted by the intake throttle valve 13 and then enters the cylinder from the intake manifold 14.
  • the exhaust gas G generated in the cylinder also enters the exhaust passage 3 from the exhaust manifold 2 and enters the turbine ib of the turbocharger 11.
  • the exhaust gas G passes through the exhaust gas purification device 4 after driving the turbine bin ib.
  • the exhaust gas Gc purified by the exhaust gas purification device 4 is discharged into the atmosphere through a silencer (not shown).
  • a part of the exhaust gas G passes through the unburned fuel absorber 20 and the EGR cooler 7 in the EGR passage 6 as EGR gas Ge. After that, EGR gas Ge is adjusted by EGR valve 8 Then, the air is recirculated from the intake passage 5 to the intake manifold 14.
  • This exhaust gas purification method is performed, for example, according to a control flowchart as shown in FIG.
  • the control flow in FIG. 2 is shown as follows.
  • This control flow is called the advanced control flow when regeneration control such as NOx regeneration control or desulfurization regeneration control of the exhaust gas purification device 4 becomes necessary.
  • This control flow is performed in parallel with the regeneration control performed in another regeneration control flow.
  • This control flow returns when the regeneration control is completed, and the control returns to the advanced control flow.
  • HC as unburned fuel is supplied by post injection (after injection) or direct injection in the exhaust pipe in the cylinder fuel injection.
  • the intake throttle valve 13 throttles the intake air and the EGR valve 8 is opened to supply a large amount of EGR gas. As a result, the intake amount is decreased to reduce the intake oxygen amount. Since a well-known technique can be used for this rich control, a detailed explanation is omitted here.
  • the accumulated adsorption amount ⁇ Hb is set to zero and initialized in step S10.
  • the exhaust gas temperature Tg flowing into the unburned fuel absorber 20 detected by the exhaust gas temperature sensor 31 is input.
  • the allowable adsorption amount Ha of the unburned fuel absorber 20 is calculated with reference to the allowable adsorption amount map data Ma indicating the relationship between the exhaust gas temperature Tg and the allowable adsorption amount Ha.
  • the map data Ma is preset and input to the control device 30.
  • the allowable adsorption amount Ha of the unburned fuel absorption device 20 with respect to the exhaust gas temperature Tg is stored in advance in the control device 30 as the allowable adsorption amount map data Ma. Then, when switching to rich combustion, the exhaust gas temperature Tg is measured, and the allowable adsorption amount Ha is calculated using the measured exhaust gas temperature Tg.
  • This allowable adsorption amount Ha is an amount equal to or less than the maximum adsorption amount that can be absorbed by the unburned fuel absorber 20 at the exhaust gas temperature Tg. This amount is set to an amount having a margin with respect to the maximum adsorption amount obtained in advance by experiments.
  • an accumulated adsorption amount ⁇ Hb in which the unburned fuel generated by the rich combustion control is adsorbed by the unburned fuel absorbing device 20 is calculated.
  • This accumulated adsorption amount ⁇ Hb is determined by referring to the preset adsorption amount map data Mb from the engine operating state at the time of rich control and the exhaust gas temperature Tg flowing into the unburned fuel absorption device 20, and to the unburned fuel. Calculate the amount of adsorption A Hb adsorbed by the absorber 20 per unit time.
  • the unit time supplied to the unburned fuel absorber 20 with reference to the preset supply amount map data Mb The amount of supply per unit ⁇ Hb is calculated.
  • step S 13 it is determined whether or not the accumulated adsorption amount ⁇ Hb exceeds the allowable adsorption amount Ha. If not, the process returns to step S11 to continue the rich control performed in parallel. If exceeded, the process goes to step S14 to issue a suspension command to the regeneration control flow for performing the regeneration control performed in parallel to interrupt rich control and perform lean control. That is, switching from rich combustion to lean combustion.
  • the exhaust gas temperature Tg flowing into the unburned fuel absorber 20 detected by the exhaust gas temperature sensor 31 is input. From this exhaust gas temperature Tg, a predetermined determination adsorption amount Hd is calculated with reference to the determination adsorption amount map data Md indicating the relationship between the exhaust gas temperature Tg and the predetermined determination adsorption amount Hd. This map data Md is set in advance and input to the control device 30.
  • an unburned fuel discharge amount He from the unburned fuel absorber 20 in the lean state after the rich control is interrupted is calculated.
  • Step S11 to Step S13, Step S15 to Step S18, or Step SI1 to Step S19 are repeated. If a rich control completion command is received from the rich control flow or advanced control flow that is performed in parallel during this repetition, an interrupt at step S20 occurs, and the return goes to the advanced control flow. Return to the control flow. This completes the control flow of FIG. Thereafter, every time the rich control is required in the regeneration control, the control flow in FIG. 2 is repeatedly called together with the rich control flow.
  • unburned fuel in the exhaust gas passing through the EGR passage 6 is provided upstream of the EGR cooler 7 during rich control. It can be adsorbed by the unburned fuel adsorbing device 20. Therefore, it is possible to prevent the unburned fuel from adhering to the repulsion 3 ⁇ 4GR cooler 7 and the like as a binder, and to prevent the EGR cooler 7 from being clogged.
  • the amount of unburned fuel released He in the lean state after interruption of rich control is calculated, and this amount He is sequentially subtracted from the cumulative adsorption amount ⁇ Hb, and this subtracted cumulative adsorption amount ⁇ Hb is calculated.
  • the rich control can be resumed when becomes smaller than the predetermined determination adsorption amount Hd.
  • each rich control can be completed completely, so that the rich control interval at the time of resumption is shorter and time-consuming than the control that waits until the next rich control is requested. Therefore, the amount of fuel consumed for raising the temperature of the exhaust gas purification device 4 can be reduced, and the fuel consumption can be reduced. Less, it can be eliminated.
  • the exhaust gas purification method and the exhaust gas purification system 1 configured as described above, the high-concentration unburnt fuel supplied into the exhaust gas G at the time of the rich control is supplied to the EGR cooler 7 Adsorbed by the unburned fuel adsorbing device 20 on the upstream side of the fuel, there is no unburned fuel that serves as a binder for soot. For this reason, the soot that has become dry reaches the engine without being deposited in the EGR cooler 7 and is purified by combustion. Therefore, it is possible to avoid the unburned fuel from adhering to the repulsive 3 GR cooler 7 as a binder and to prevent the EGR cooler 7 from being clogged. As a result, it is possible to efficiently reduce NOx while preventing bad fuel consumption during rich control at a high EGR rate.
  • the exhaust gas purifying apparatus having the NOx occlusion reduction type catalyst is taken as an example.
  • the present invention is not limited to the example of this embodiment, and what is this NOx occlusion reduction type catalyst?
  • the present invention can also be applied to an exhaust gas purification system equipped with another NOx direct reduction catalyst or an exhaust gas device having a continuous regeneration type DPF device. This is because the NOx direct reduction type catalyst directly reduces the lean state NOx, and in the rich state, rich control is performed to recover the NOx reduction capacity to regenerate the catalyst.
  • Industrial applicability which is the power of rich control to burn and remove soot (PM) collected in the filter
  • the exhaust gas purification method and exhaust gas purification system of the present invention having the excellent effects described above are provided in an internal combustion engine or the like mounted on an automobile, and when the air-fuel ratio of the exhaust gas is in a lean state, the exhaust gas It can be used extremely effectively for an exhaust gas purification system equipped with an exhaust gas purification device that purifies the gas and restores the purification capacity in a rich state.

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Abstract

　内燃機関Ｅの排気通路３に、排気ガスの空燃比が、リーン状態の場合に排気ガスを浄化し、かつ、リッチ状態の場合に浄化能力を回復する、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒等の排気ガス浄化装置４を備える排気ガス浄化システム１において、リッチ状態の高濃度の未燃燃料がバインダーの役割をして、煤が未燃燃料と共にＥＧＲ通路６のＥＧＲクーラ７に付着して目詰まりを起こすことを防止する。 　ＥＧＲ通路６のＥＧＲクーラ７の上流側に未燃燃料を吸着する未燃燃料吸着装置２０を設け、この未燃燃料吸着装置２０で、リッチ制御時にＥＧＲ通路６を通過する排気ガス中の未燃燃料を吸着する。

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を浄化する NOx吸蔵還元型触媒等の 排気ガスの空燃比を一時的にリッチにする必要がある排気ガス浄ィ匕方法及び排気ガ ス浄ィ匕システムに関する。
背景技術
[0002] ディーゼルエンジン力も排出される微粒子状物質 (PM)、窒素酸化物 (NOx)、一 酸ィ匕炭素 (CO)や炭化水素 (HC)等は、年々排出規制が強化されてきている。この 規制の強化に伴い、エンジンの改良のみでは、規制値への対応が困難になってきて いる。そこで、エンジンの排気通路に排気ガス後処理装置を着装して、エンジンから 排出されるこれらの物質を低減する技術が採用されてきている。
[0003] このような状況において、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。
[0004] この NOx吸蔵還元型触媒は、コージイエライト、炭化珪素（SiC)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を形成したモノリスハ-カム等で 構成される。このセルの壁面にはアルミナ (Al O )等で形成された触媒担持層とな
2 3
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 触媒貴金属と、 NOx吸蔵機能を持つ NOx吸蔵剤 (NOx吸蔵物質： NOx吸蔵材： N Ox吸収剤）を担持する。この触媒貴金属は、白金 (Pt)等で形成される。 NOx吸蔵 剤は、カリウム (K) ,ナトリウム (Na) ,リチウム (Li) ,セシウム（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) ,イットリウムお )等の希土類等の中から幾つ力から形成される。これらにより、排気ガス中の酸素濃 度によって NOx吸蔵と NOx放出'浄ィ匕の二つの機能を発揮する。 [0005] そして、この NOx吸蔵還元型触媒は、通常運転時に NOxを NOx吸蔵剤に吸蔵す る。 NOx吸蔵還元型触媒の吸蔵能力が飽和に近づくと、適時、 NOx吸蔵還元型触 媒に流入してくる排気ガスの空燃比をリッチ空燃比にして、吸蔵した NOxを放出させ る。それと共に、放出された NOxを触媒貴金属の三元機能で還元する。
[0006] 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 触媒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
二酸化窒素を、ノリウム等の NOx吸蔵剤に、硝酸塩等の塩ィ匕物のかたちで吸蔵し、 NOxを浄化する。
[0007] しかし、このままの状態を継続すると、 NOx吸蔵剤は、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。 このガスは、排気ガス中に酸素が存在しないで、一酸ィ匕炭素 (CO)濃度が高ぐ排気 温度も高!、状態の排気ガスである。
[0008] 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 ノリウム等に戻る。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 (HC) ,水 素 (H )を還元剤として、窒素 (N )に還元し浄化する。
2 2
[0009] そのため、 NOx吸蔵還元型触媒を備えた NOx浄ィヒシステムでは、 NOx吸蔵還元 型触媒を効果的に機能させるために、 NOx再生操作を行っている。この NOx再生 操作では、 NOx吸蔵能力が飽和に近くなると、吸蔵された NOxを放出させて触媒を 再生するために、理論空燃比より燃料を多くして排気ガスの空燃比をリッチにする。こ れにより、流入する排気ガスの酸素濃度を低下させて、還元組成排気ガスを触媒に 供給している。この NOx吸蔵能力回復用のリッチ制御を行うことにより、 NOx吸蔵剤 に吸収した NOxを放出させる。この放出された NOxは貴金属触媒により還元する。
[0010] また、 NOx吸蔵還元型触媒とは別の NOx直接還元型触媒でも NOx還元能力回 復用のリッチ制御が行われる。この NOx直接還元型触媒では、リーン状態 NOxを直 接還元し、リッチ状態では、触媒を再生する。また、連続再生型の DPF装置において も、フィルタに捕集された煤 (PM)を燃焼除去するためにリッチ制御が行われる。
[0011] このリッチ制御では、必要十分な量の還元剤や排気ガス昇温用燃料としての未燃 燃料を供給する必要がある。ディーゼル機関では、還元性排気ガスを発生させるた めに、シリンダ内燃料噴射におけるポスト噴射 (アフター噴射)等で還元剤 HCを供給 している。この燃料を追加する燃料系のリッチ制御のみでリッチ状態を実現しようとす ると、燃費の悪ィ匕ゃトルク変動によるドライバピリティ (運転性能)の悪ィ匕が生じる。そ のため、吸気系のリッチ制御を併用している。この吸気系のリッチ制御では、吸気絞り 弁で吸気を絞ると共に、 EGR弁を開いて EGRガスを大量に供給する。これにより、吸 気量を減少して吸入酸素量を低減する。
[0012] し力しながら、この吸気系のリッチ制御を行う場合には、次のような問題がある。リツ チ制御期間中に、高い EGR率で、高濃度の未燃燃料 (HC)が含まれている排気ガ スを EGR通路に流通させると、未燃燃料と煤とが EGR通路の EGRクーラ、 EGR弁 や、吸気ポート、吸気弁等に付着する。特に最上流側の EGRクーラが短時間で目詰 まりしてしまう。そのため、吸気系のリッチ制御に支障が生じ、十分なリッチ制御ができ なくなる。
[0013] この EGRクーラの目詰まり防止対策として、例えば、 日本の特開平 6— 66208号公 報に記載されているような、 EGRガス還流回路中にパティキュレートトラップとその下 流の酸化触媒層とを設けたディーゼル機関の排気ガス還流装置が提案されている。 この装置では、 EGRガス還流回路中の煤塵のみならず、未燃炭化水素をも除去して 、吸気ポートや吸気弁などにそれらが付着堆積するのを防止する。
[0014] また、例えば、 日本の特開 2005— 16390号公報に記載されているような、還流通 路の上流側力も順に電気ヒータ、パティキュレートフィルタ、 EGRクーラ、 EGR弁を配 設し、パティキュレートフィルタの下流の温度に基づいて、電気ヒータの通電状態 (ォ ン Zオフ)を切り替える内燃機関の排気還流装置が提案されている。この装置では、 微粒子等による還流通路 (EGR通路）の冷却装置の詰まりを抑制し、 EGR通路に流 入する排気 (EGRガス）の温度が低 、条件下であっても、パティキュレートフィルタが 閉塞することなく効率的に機能させる。
[0015] これらの装置では、次のような問題がある。パティキュレートフィルタ（又はトラップ） によって煤 (PM)を捕集し、未燃炭化水素を酸ィ匕触媒で酸ィ匕除去しているため、パ テキュレートフィルタを煤の堆積力も再生する必要がある。この煤はリッチ制御時のみ ならず、リーン制御時でも発生するため、この EGR通路のパテキュレートフィルタの再 生制御を頻繁に行わなければならず、制御の複雑化と燃費の悪ィ匕を招く。
[0016] 一方、本発明者らは、実験等により、未燃燃料がバインダーの役割をして煤と未燃 燃料力 ¾GR通路の EGRクーラ等に付着するという知見を得た。更に、未燃燃料が含 まれない、ドライ状態の煤のみの場合は、 EGRクーラ、 EGR弁、吸気ポート、吸気弁 等に殆ど付着することなぐシリンダ内に到達して燃焼浄ィ匕してしまうという知見を得 た。
特許文献 1 :日本の特開平 6— 66208号公報
特許文献 2 :日本の特開 2005— 16390号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0017] 本発明は、上記の知見を得て、上記の問題を解決するためになされたものである。
本発明の目的は、内燃機関の排気通路に、排気ガスの空燃比が、リーン状態の場合 に排気ガスを浄ィ匕し、かつ、リッチ状態の場合に浄化能力を回復する、 NOx吸蔵還 元型触媒等の排気ガス浄ィ匕装置を備える排気ガス浄ィ匕システムにお ヽて、リッチ状 態の高濃度の未燃燃料がバインダーの役割をして、煤が未燃燃料と共に EGR通路 の EGRクーラに付着して目詰まりを起こすことを防止できる排気ガス浄ィ匕方法及び 排気ガス浄ィ匕システムを提供することにある。
課題を解決するための手段
[0018] 上記の目的を達成するための本発明の排気ガス浄ィ匕方法は、内燃機関の排気通 路に、排気ガスの空燃比が、リーン状態の場合に排気ガスを浄ィ匕し、かつ、リッチ状 態の場合に浄ィ匕能力を回復する排気ガス浄ィ匕装置を備えると共に、排気ガスの空燃 比をリッチ状態にするためのリッチ制御で排気ガス中に未燃燃料を供給する燃料系リ ツチ制御と EGRを含む吸気系リッチ制御を行う排気ガス浄ィ匕方法にぉ 、て、前記リツ チ制御時に、 EGR通路を通過する排気ガス中の未燃燃料を EGRクーラの上流側に 設けた未燃燃料吸着装置で吸着することを特徴とする。
[0019] 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。
[0020] この方法により、リッチ制御時に排気ガス中に供給される高濃度の未燃燃料を、 EG
Rクーラの手前のゼォライト、シリカ（二酸ィ匕ケィ素： SiO )等の HC吸着剤で形成され
2
る未燃燃料吸着装置で吸着する。そのため、この未燃燃料をバインダーとして、煤が EGRクーラに付着するのを防止でき、 EGRクーラの目詰まりを防止できる。
[0021] また、排気ガス浄ィ匕方法において、前記未燃燃料吸着装置の許容吸着量を算出 すると共に、前記未燃燃料吸着装置に吸着される未燃燃料の累積吸着量を算出し、 該累積吸着量が前記許容吸着量を越えた力否かを判定し、越えた時にはリッチ制御 を中断又は停止することが好ましい。これにより、未燃燃料吸着装置の許容吸着量を 越える未燃燃料の EGR通路への供給を防止できる。そのため、より確実に、 EGRク ーラの目詰まりを防止できる。この未燃燃料の許容吸着量は、未燃燃料吸着装置の 温度によって変化する。従って、未燃燃料吸着装置に流入する排気ガスの温度を測 定する排気ガス温度測定手段を備えて、未燃燃料吸着装置に流入する排気ガスの 温度を基に、未燃燃料吸着装置の許容吸着量を算出するのがより好ましい。これに より、精度よく許容吸着量を算出できる。
[0022] 更に、排気ガス浄ィ匕方法において、リッチ制御の中断後のリーン状態における未燃 燃料の放出量を算出し、該放出量を前記累積吸着量力 逐次引き算して、該引き算 された累積吸着量が所定の判定用吸着量よりも小さくなつた時に、前記リッチ制御を 再開することが好ましい。これにより、各リッチ制御を完全に完了できる。そのため、次 回のリッチ制御が要求されるまで待つ制御に比べて、再開時のリッチ制御の間隔が 短い時間となる。その結果、排気ガス浄ィ匕装置の昇温に掛カる燃費を少なくすること ができる。この未燃燃料の放出量も、未燃燃料吸着装置の温度によって変化するの で、未燃燃料吸着装置に流入する排気ガスの温度を基に、未燃燃料吸着装置の許 容吸着量を算出するのが好ましい。おれにより、精度よく許容吸着量を算出できる。
[0023] なお、リッチ制御を再開せずに、次回のリッチ制御が要求されるまで待つ方法もある 。この方法の場合には、比較的長いリーン燃焼の期間に、未燃燃料吸着装置に蓄積 された未燃燃料力 Sリーン状態で放出される。この時には、排気ガス中の酸素濃度が 高いので、未燃燃料が全部燃焼除去されてしまう。そのため、この未燃燃料吸着装 置に関係する制御が単純化する。
[0024] そして、上記の目的を達成するための本発明の排気ガス浄ィ匕システムは、内燃機 関の排気通路に、排気ガスの空燃比が、リーン状態の場合に排気ガスを浄ィ匕し、か つ、リッチ状態の場合に浄ィ匕能力を回復する排気ガス浄ィ匕装置を備えると共に、排 気ガスの空燃比をリッチ状態にするためのリッチ制御で排気ガス中に未燃燃料を供 給する燃料系リッチ制御と EGRを含む吸気系リッチ制御を行う制御装置を備えた排 気ガス浄ィ匕システムにお ヽて、 EGR通路の EGRクーラの上流側に未燃燃料を吸着 する未燃燃料吸着装置を設けて構成する。
[0025] また、上記の排気ガス浄ィ匕システムにお 、て、前記制御装置が、前記未燃燃料吸 着装置の許容吸着量を算出すると共に、前記未燃燃料吸着装置に吸着される未燃 燃料の累積吸着量を算出し、該累積吸着量が前記許容吸着量を越えた力否かを判 定し、越えた時にはリッチ制御を中断又は停止するように構成される。この場合、未 燃燃料吸着装置に流入する排気ガスの温度を測定する排気ガス温度測定手段を備 え、制御装置が、排気ガス温度測定手段で測定した排気ガス温度を基に、前記未燃 燃料吸着装置の許容吸着量を算出することがより好ましい。
[0026] 更に、上記の排気ガス浄ィ匕システムにおいて、前記制御装置が、リッチ制御の中断 後のリーン状態における未燃燃料の放出量を算出し、該放出量を前記累積吸着量 力も逐次引き算して、該引き算された累積吸着量が所定の判定用吸着量よりも小さく なった時に、前記リッチ制御を再開するように構成される。この場合、未燃燃料吸着 装置に流入する排気ガスの温度を測定する排気ガス温度測定手段を備え、制御装 置が、排気ガス温度測定手段で測定した排気ガス温度を基に、前記未燃燃料吸着 装置力もの未燃燃料の放出量を算出することがより好ましい。
[0027] これらの構成により、上記の排気ガス浄ィ匕方法を実施でき、同様に EGRクーラの目 詰まり防止効果を奏することができる。また、前記排気ガス浄化装置が、 NOx吸蔵還 元型触媒、 NOx直接還元型触媒、デイゼールパティキュレートフィルタの少なくとも 一つを備えて 、る場合に、特に大きな効果を奏することができる。
発明の効果
[0028] 本発明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、次のような効果 を奏することができる。リッチ制御時に排気ガス中に供給される高濃度の未燃燃料を 、 EGRクーラの手前のゼォライト、シリカ等の HC吸着剤で形成される未燃燃料吸着 装置で吸着する。そのため、煤のノインダ一役となる未燃燃料が無くなるので、ドライ 状態になった煤は EGRクーラで途中堆積することなくエンジン内へ到達し燃焼浄ィ匕 してしまう。従って、未燃燃料をバインダーとして煤力 ¾GRクーラに付着するのを回 避できる。その結果、 EGRクーラの目詰まりを防止でき、高い EGR率でリッチ制御時 の燃費の悪ィ匕を防止しながら、 NOxを効率よく低減できる。
図面の簡単な説明
[0029] [図 1]図 1は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]図 2は本発明に係る実施の形態の排気ガス浄ィ匕方法を実施するための制御フ ローの一例を示す図である。
[図 3]図 3は未燃燃料吸着装置の触媒担体ハニカムを示す図である。
圆 4]図 4は未燃燃料吸着装置のセル部分を示す部分拡大模式図である。
[図 5]図 5は触媒コート層の構成を示す部分拡大模式図である。
符号の説明
[0030] E エンジン（内燃機関）
1 排気ガス净化システム
2 排気マ-ホールド
3 排気通路
4 排気ガス浄化装置 (触媒コンバーター）
5 吸気通路
6 EGR通路 7 EGRクーラ
8 EGR弁
20 未燃燃料吸収装置
21 触媒担体ハニカム
22 触媒コート層
22a HC吸着剤層
22b 浄化触媒層
30 制御装置
31 排気ガス温度センサ
G 排気ガス
Ha 許容吸着量
Hb 吸着量
He 放出量
Hd 所定の判定用吸着量
Ma 許容吸着量マップデータ
Mb 吸着量マップデータ
Mc 放出量マップデータ
Tg 排気ガス温度
A Hb 単位時間当たりの吸着量
Δ Ηο 単位時間当たりの放出量
∑Hb 累積吸着量
∑Hc 累積放出量
発明を実施するための最良の形態
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、 NOx吸蔵還元型触媒を備えた排気ガス浄ィ匕装置を例にして、図面を参照し ながら説明する。なお、ここでは、リッチ制御は、 NOx吸蔵物質の NOx吸蔵能力を回 復するための NOx再生制御と、燃料中の硫黄成分による触媒の硫黄被毒に対して 硫黄を触媒からパージする脱硫再生制御とを含む。 [0032] 図 1に、本発明の実施の形態の NOx浄化システム 1の構成を示す。この NOx浄化 システム 1では、エンジン（内燃機関) Eの排気通路 3に、酸化触媒と NOx吸蔵還元 型触媒を備えた排気ガス浄化装置 (触媒コンバーター) 4が配置される。
[0033] 酸化触媒は、ハ-カム状のコージエライトあるいは耐熱鋼力 なる担体の表面にお いて、触媒コート層に触媒活性成分を担持させて形成される。触媒コート層は活性酸 化アルミニウム (Al O )等で形成される。触媒活性成分は、白金 (Pt)、パラジウム (P
2 3
d)、ロジウム (Rh)等の貴金属から形成される。この酸化触媒は、排気ガス浄化装置 4内の上流側に配置される。この酸ィ匕触媒は流入してくる排気ガス中の HC, CO等を 酸化して、排気ガスを低酸素状態にすると共に燃焼熱により排気温度を上げる。
[0034] NOx吸蔵還元型触媒は、モノリス触媒に設けた触媒コート層に、触媒金属と NOx 吸蔵材 (NOx吸蔵物質)を担持させて構成される。このモノリス触媒は、コージェライ ト、炭化ケイソ（SiC)、又は、極薄板ステンレスで形成される。このモノリス触媒の構造 材の担体は、多数のセルを有している。このセルの内壁に設けられる触媒コート層は 、大きな表面積を持っており、排気ガスとの接触効率を高めている。触媒コート層は、 酸化アルミニウム (Al O )、酸化チタン (TiO)等で形成される。触媒金属は白金 (Pt
2 3
)、パラジウム (Pd)等で形成される。 NOx吸蔵材はバリウム（Ba)等で形成される。こ の NOx吸蔵還元型触媒は、排気ガス浄化装置 4内の下流側に配置される。
[0035] この NOx吸蔵還元型触媒では、酸素濃度が高!、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 N Oxを浄ィ匕する。酸素濃度が低!ヽかゼロの排気ガス状態 (リッチ空燃比状態)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。これらにより、大気中への NOxの流出が防止される。
[0036] また、排気マ-ホールド 2と吸気通路 5を接続して、 EGR通路 6が設けられる。この EGR通路 6に、上流側力 EGRクーラ 7と EGR弁 8が設けられる。
[0037] 本発明では、この EGR通路 6の EGRクーラ 7の上流側に、未燃燃料吸収装置 20が 設けられる。更に、未燃燃料吸収装置 20に流入する排気ガス温度 Tgを検出するた めの排気ガス温度センサ 31が、 EGRガス通路 6の入口近傍に配設される。この未燃 燃料吸収装置 20は、図 3に示すような触媒担体ノ、二カム 21に、図 4及び図 5の拡大 模式図で示すように、排気ガス Gの通路であるセル 23を囲む触媒コート層 22がコー ティングされている。この触媒コート層 22は、下層の HC吸着剤層 22aと、上層の浄 化触媒層 22bとからなる二重の触媒コート層で形成される。下層の HC吸着剤層 22a は、ゼォライト、シリカ等の HC (炭化水素）吸着剤がコートされている。上層の浄化触 媒層 22bは、貴金属を担持した HC酸化触媒がコートされている。なお、この触媒コ ート層 22は、ゼォライト、シリカ等の HC吸着剤の HC吸着剤層 22aの単層コートとし て形成してもよい。
[0038] 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 10 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） 3 0が設けられる。この制御装置 30に、排気ガス浄化装置 4の浄化能力を回復するた めの再生制御用プログラムが搭載される。この制御装置 30に、空気過剰率センサ（ 図示しな!、）、排気ガス温度センサ（図示しな 、）、アクセル開度からの負荷センサ（ 図示しない）、クランク角センサ（図示しない)等からの検出値が入力される。空気過 剰率センサは、再生制御の空燃比制御のために、排気ガス浄化装置 4の入口側及 び出口側に配設される。排気ガス温度センサは、排気ガス浄化装置 4の温度を推定 するために、排気ガス浄化装置の入口側及び出口側に配設される。また、この制御 装置 30力 エンジン Eの吸気絞り弁 13、 EGR弁 8、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 15等を制御する信号が出力される。
[0039] この NOx浄ィ匕システム 1にお 、ては、空気 Aは、吸気通路 2の空気清浄器 9、マス エアフローセンサ（MAFセンサ） 10を通過する。その後、空気 Aは、ターボチャージ ャ 11のコンプレッサ 11aにより圧縮昇圧され、インタークーラ 12で冷却される。その後 、空気 Aは、吸気絞り弁 13によりその量を調整されてから、吸気マ-ホールド 14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 2 力も排気通路 3に出て、ターボチャージャ 11のタービン l ibに入る。排気ガス Gは、タ 一ビン l ibを駆動した後、排気ガス浄化装置 4を通過する。この排気ガス浄化装置 4 により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 6の未燃燃料吸収装 置 20、 EGRクーラ 7を通過する。その後、 EGRガス Geは、 EGR弁 8でその量を調整 されて、吸気通路 5から吸気マ-ホールド 14に再循環される。
[0040] 次に、この排気ガス浄ィ匕システム 1における排気ガス浄ィ匕方法にっ 、て説明する。
この排気ガス浄ィ匕方法は、例えば、図 2に示すような制御フローチャートに従って行 われる。この図 2の制御フローは、次のようなものとして示してある。この制御フローは 、排気ガス浄ィヒ装置 4の NOx再生制御や脱硫再生制御等の再生制御が必要になつ た場合に、上級の制御フローから呼ばれる。この制御フローは、別の再生制御用フロ 一で行われる再生制御と並行して実施される。この制御フローは、再生制御が完了 するとリターンし、制御は、上級の制御フローに戻る。
[0041] この図 2の制御フローと並行して実施されるリッチ制御では、シリンダ内燃料噴射に おけるポスト噴射 (アフター噴射)や排気管内直接噴射等で、未燃燃料である HCを 供給する。そして、この燃料を追加する燃料系のリッチ制御のみでリッチ状態を実現 しょうとすると、燃費の悪ィ匕ゃトルク変動によるドライバピリティ (運転性能)の悪化が 生じるので、吸気系のリッチ制御を併用する。このリッチ制御では、吸気絞り弁 13で 吸気を絞ると共に、 EGR弁 8を開いて EGRガスを大量に供給する。これにより、吸気 量を減少して吸入酸素量を低減する。このリッチ制御に関しては周知の技術を使用 できるので、ここでは詳細な説明は省く。
[0042] この図 2の制御フローが呼ばれると、ステップ S10で、累積吸着量∑Hbをゼロにし て初期化する。次のステップ S11で、排気ガス温度センサ 31で検出される未燃燃料 吸収装置 20に流入する排気ガス温度 Tgを入力する。この排気ガス温度 Tgから、排 気ガス温度 Tgと許容吸着量 Haの関係を示す許容吸着量マップデータ Maを参照し て、未燃燃料吸収装置 20の許容吸着量 Haを算出する。マップデータ Maは、予め 設定され制御装置 30に入力されている。つまり、排気ガス温度 Tgに対する未燃燃料 吸収装置 20の許容吸着量 Haは、許容吸着量マップデータ Maとして制御装置 30に 予め格納しておかれる。そして、リッチ燃焼に切り換わると、排気ガス温度 Tgを計測 すると共に、この計測した排気ガス温度 Tgを用いて許容吸着量 Haを算出する。この 許容吸着量 Haは、その排気ガス温度 Tgの時に未燃燃料吸収装置 20が吸収可能な 最大吸着量以下の量である。この量は、予め実験などで得られた最大吸着量に対し て多少余裕を持った量に設定される。 [0043] 次のステップ S12で、リッチ燃焼制御によって生じた未燃燃料が未燃燃料吸収装 置 20に吸着される累積吸着量∑Hbを算出する。この累積吸着量∑Hbは、リッチ制 御時のエンジンの運転状態と未燃燃料吸収装置 20に流入する排気ガス温度 Tgから 、予め設定された吸着量マップデータ Mbを参照して、未燃燃料吸収装置 20に吸着 される単位時間当たりの吸着量 A Hbを算出する。あるいは、未燃燃料吸収装置 20 に供給された量がすべて吸着されるものと仮定して、予め設定された供給量マップデ ータ Mbを参照して未燃燃料吸収装置 20に供給される単位時間当たりの供給量 Δ Hbを算出する。この単位時間当たりの供給量 A Hbに、この算出を行うインターバル の時間 A tbを乗じて吸着量 Hb= A Hb X A tbを算出する。つまり、リッチ制御による 大量 EGRガス中における未燃燃料の未燃燃料吸収装置 20に対する単位時間当た りの吸着量 A Hbを制御装置 30に予め格納しておく。そして、リッチ燃焼の時間から 未燃燃料吸収装置 20の吸着量 Hbを算出する。この吸着量 Hbをリッチ制御開始後 力も累積計算して（∑ Hb =∑ Hb + Hb)、累積吸着量∑ Hbを算出する。
[0044] 次のステップ S 13で、累積吸着量∑Hbが許容吸着量 Haを越えたカゝ否かを判定す る。越えていない時には、ステップ S 11に戻り、並行して行われているリッチ制御を継 続する。また、越えた場合には、ステップ S 14に行き、並行して行われている再生制 御実施用の再生制御用フローに中断指令を出して、リッチ制御を中断しリーン制御 を行う。つまり、リッチ燃焼からリーン燃焼に切り替える。
[0045] 次のステップ S15で、排気ガス温度センサ 31で検出される未燃燃料吸収装置 20に 流入する排気ガス温度 Tgを入力する。この排気ガス温度 Tgから、排気ガス温度 Tgと 所定の判定用吸着量 Hdの関係を示す判定用吸着量マップデータ Mdを参照して、 所定の判定用吸着量 Hdを算出する。このマップデータ Mdは予め設定され、制御装 置 30に入力されている。
[0046] 次のステップ S16で、リッチ制御の中断後のリーン状態における未燃燃料吸収装置 20からの未燃燃料の放出量 Heを算出する。この放出量 Heは、リ―ン燃焼時のェン ジンの運転状態と未燃燃料吸収装置 20に流入する排気ガス温度 Tgから、予め設定 された放出量マップデータ Mcを参照して単位時間当たりの放出量 A Hcを算出し、 これにこの算出を行うインターバルの時間 A teを乗じて算出される。つまり、 Hc= Δ Hc X A teである。
[0047] 次のステップ SI 7で、この放出量 Heを累積吸着量∑Hbから逐次引き算する（Σ Η b=∑Hb—Hc)。次のステップ S18で、この引き算された累積吸着量∑Hbが所定の 判定用吸着量 Hdよりも小さくなつたか否かを判定する。小さくならない場合には、ス テツプ S 15に戻り、リーン制御を継続する。一方、小さくなつた場合は、ステップ S 19 で、並行して行われている再生制御実施用の制御フローに再開指令を出して、リッチ 制御を再開し、ステップ S 11に戻る。
[0048] なお、ステップ S17で、放出量 Heをリ―ン制御開始後から累積計算して（∑ He = ∑Hc + Hc)、累積放出量∑Hcを算出した後に、ステップ S18で、累積吸着量∑Hb と累積放出量∑Hcの差（∑Hb—∑Hc)が、所定の判定用吸着量 Hdよりも小さくな つたカゝ否かを判定してもよ!/ヽ。
[0049] そして、ステップ S 11〜ステップ S 13、ステップ S15〜ステップ S18、あるいは、ステ ップ SI 1〜ステップ S 19を繰り返す。この繰返中に並行して行われて 、るリッチ制御 用フロー、又は、上級の制御フローから、リッチ制御の完了の指令を受けると、ステツ プ S20の割り込みが生じて、リターンに行き、上級の制御フローに戻る。これにより、 図 2の制御フローを終了する。その後、再生制御でリッチ制御が必要になる毎に、図 2の制御フローがリッチ制御用フローと共に呼ばれることを繰り返す。
[0050] 上記の図 2の制御フローに従った排気ガス浄ィ匕方法によれば、リッチ制御時に、 E GR通路 6を通過する排気ガス中の未燃燃料を EGRクーラ 7の上流側に設けた未燃 燃料吸着装置 20で吸着することができる。従って、この未燃燃料をバインダーとして 煤力 ¾GRクーラ 7等に付着するのを防止でき、 EGRクーラ 7の目詰まりを防止できる
[0051] 更に、リッチ制御の中断後のリーン状態における未燃燃料の放出量 Heを算出し、 この放出量 Heを累積吸着量∑Hbから逐次引き算して、この引き算された累積吸着 量∑Hbが所定の判定用吸着量 Hdよりも小さくなつた時に、リッチ制御を再開するこ とができる。これにより、各リッチ制御を完全に完了できるので、次回のリッチ制御が 要求されるまで待つ制御に比べて、再開時のリッチ制御の間隔が短 、時間となる。 従って、排気ガス浄ィ匕装置 4の昇温のために費やされる燃料量を少なくでき、燃費を 少、なくすることができる。
[0052] 従って、上記の構成の排気ガス浄ィ匕方法及び排気ガス浄ィ匕システム 1によれば、リ ツチ制御時に排気ガス G中に供給される高濃度の未燃燃料を、 EGRクーラ 7の上流 側の未燃燃料吸着装置 20で吸着するので、煤のバインダー役となる未燃燃料が無く なる。そのため、ドライ状態になった煤は、 EGRクーラ 7で途中堆積することなくェン ジン内へ到達し燃焼浄ィ匕してしまう。従って、未燃燃料をバインダーとして煤力 ¾GR クーラ 7に付着するのを回避でき、 EGRクーラ 7の目詰まりを防止できる。その結果、 高 、EGR率でリッチ制御時の燃費の悪ィ匕を防止しながら、 NOxを効率よく低減でき る。
[0053] なお、上記の説明では、 NOx吸蔵還元型触媒を有する排気ガス浄化装置を例に したが、本発明は、この実施の形態の例に限定されず、この NOx吸蔵還元型触媒と は別の NOx直接還元型触媒や、連続再生型の DPF装置を有する排気ガス装置を 備えた排気ガス浄ィ匕システムにも本発明は適用できる。なぜなら、 NOx直接還元型 触媒では、リーン状態 NOxを直接還元し、リッチ状態では、触媒を再生する NOx還 元能力回復用のリッチ制御が行われ、また、連続再生型の DPF装置においても、フ ィルタに捕集された煤 (PM)を燃焼除去するためにリッチ制御が行われる力 である 産業上の利用可能性
[0054] 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等に設けられ、排気ガスの空燃比が、リーン状態の場 合に排気ガスを浄ィ匕し、かつ、リッチ状態の場合に浄ィ匕能力を回復する排気ガス浄 化装置を備える排気ガス浄ィ匕システムに対して、極めて有効に利用することができる

Claims

請求の範囲
[1] 内燃機関の排気通路に、排気ガスの空燃比が、リーン状態の場合に排気ガスを浄 化し、かつ、リッチ状態の場合に浄ィ匕能力を回復する排気ガス浄ィ匕装置を備えると共 に、排気ガスの空燃比をリッチ状態にするためのリッチ制御で排気ガス中に未燃燃料 を供給する燃料系リッチ制御と EGRを含む吸気系リッチ制御を行う排気ガス浄ィ匕方 法において、前記リッチ制御時に、 EGR通路を通過する排気ガス中の未燃燃料を E GRクーラの上流側に設けた未燃燃料吸着装置で吸着することを特徴とする排気ガ ス浄化方法。
[2] 前記未燃燃料吸着装置の許容吸着量を算出すると共に、前記未燃燃料吸着装置 に吸着される未燃燃料の累積吸着量を算出し、該累積吸着量が前記許容吸着量を 越えた力否かを判定し、越えた時にはリッチ制御を中断又は停止することを特徴とす る請求項 1記載の排気ガス浄化方法。
[3] リッチ制御の中断後のリーン状態における未燃燃料の放出量を算出し、該放出量 を前記累積吸着量力 逐次引き算して、該引き算された累積吸着量が所定の判定 用吸着量よりも小さくなつた時に、前記リッチ制御を再開することを特徴とする請求項 2記載の排気ガス浄化方法。
[4] 内燃機関の排気通路に、排気ガスの空燃比が、リーン状態の場合に排気ガスを浄 化し、かつ、リッチ状態の場合に浄ィ匕能力を回復する排気ガス浄ィ匕装置を備えると共 に、排気ガスの空燃比をリッチ状態にするためのリッチ制御で排気ガス中に未燃燃料 を供給する燃料系リッチ制御と EGRを含む吸気系リッチ制御を行う制御装置を備え た排気ガス浄ィ匕システムにお 、て、 EGR通路の EGRクーラの上流側に未燃燃料を 吸着する未燃燃料吸着装置を設けたことを特徴とする排気ガス浄ィ匕システム。
[5] 前記制御装置が、前記未燃燃料吸着装置の許容吸着量を算出すると共に、前記 未燃燃料吸着装置に吸着される未燃燃料の累積吸着量を算出し、該累積吸着量が 前記許容吸着量を越えたか否かを判定し、越えた時にはリッチ制御を中断又は停止 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] 前記制御装置が、リッチ制御の中断後のリーン状態における未燃燃料の放出量を 算出し、該放出量を前記累積吸着量力 逐次引き算して、該引き算された累積吸着 量が所定の判定用吸着量よりも小さくなつた時に、前記リッチ制御を再開することを 特徴とする請求項 5記載の排気ガス浄ィ匕システム。
前記排気ガス浄化装置が、 NOx吸蔵還元型触媒、 NOx直接還元型触媒、ディゼ ールパティキュレートフィルタの少なくとも一つを備えたことを特徴とする請求項 4〜6 の!、ずれか 1項に記載の排気ガス浄ィ匕システム。
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