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JP3074416B2 - Engine exhaust purification device - Google Patents
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JP3074416B2 - Engine exhaust purification device - Google Patents

Engine exhaust purification device

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JP3074416B2
JP3074416B2 JP04119306A JP11930692A JP3074416B2 JP 3074416 B2 JP3074416 B2 JP 3074416B2 JP 04119306 A JP04119306 A JP 04119306A JP 11930692 A JP11930692 A JP 11930692A JP 3074416 B2 JP3074416 B2 JP 3074416B2
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temperature
catalyst
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lean
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はリーンNOx触媒を備え
たエンジンの排気浄化装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exhaust gas purifying apparatus for an engine having a lean NOx catalyst.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から特開平3ー225013号公報
に記載されているように、空燃比が理論空燃比よりも大
きいリーン空燃比領域でエンジン排気ガス中のNOxを
浄化する触媒として、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の存在
下で排気ガス中のNOxを還元する触媒いわゆるリーン
NOx触媒を排気系に設けたものが知られている。
2. Description of the Related Art As disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-25013, a transition metal is used as a catalyst for purifying NOx in engine exhaust gas in a lean air-fuel ratio region in which the air-fuel ratio is larger than a stoichiometric air-fuel ratio. Alternatively, there is known a zeolite supporting a noble metal, provided with a catalyst for reducing NOx in exhaust gas in the presence of HC in an oxidizing atmosphere, a so-called lean NOx catalyst, in the exhaust system.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】リーンNOx触媒は排
気ガス成分中のHCとNOxを吸着してNOxを還元し
浄化するものであるが、エンジン暖機前でリーンNOx
触媒が活性温度(300゜C)に達しない状態ではNO
xを浄化できない。また、リーンNOxのNOx浄化率
は温度依存性が高く、排気温度(入口ガス温度)に対し
て400゜C付近をピークに山なりの変化を示す。図2
はこのリーンNOx触媒の入口ガス温度に対する浄化率
特性を示している。一方、リーンNOx触媒の耐熱温度
は500゜C程度であって、排気温度がそれ以上高くな
ると熱劣化を招くため、排気温度が所定温度以上になっ
たときには排気ガスをバイパス通路に流すなどの手段を
用いてリーンNOx触媒への排気ガス導入を抑制しなけ
ればならない。そこで、リーンNOx触媒を備え所定リ
ーン運転域で空燃比リーン設定の運転を行うエンジンに
おいては、リーンNOx触媒をバイパスするバイパス通
路と、このバイパス通路を開閉するバイパスバルブを設
けて図15に示すような制御を行うことが考えられる。
すなわち、図15に示す制御では、エンジン油水温が所
定値に達した時(経過時間:t1)に空燃比(A/F)
を理論空燃比(空気過剰率λ=1)設定からリーン設定
に移行させる。そして、このリーン移行後、排気ガス温
度がバイパス開始の設定値以下であればバイパスバルブ
を閉じてリーンNOx触媒に排気ガスを導入する。しか
し、この制御の場合は、エンジンが冷間始動後いきなり
リーン運転域の高負荷・高回転側で運転されると図に示
すように排気ガス温度がバイパス設定値よりも高くな
り、リーン移行すると徐々に温度低下するがしばらくは
バイパス設定値以下にならない。そのため、リーン移行
後しばらく間はリーンNOx触媒のバイパスを続けるこ
とになって、その間、NOxの浄化ができない。したが
って、実際にはこのような排気ガス温度の高い高負荷・
高回転域でリーン運転を行うわけにはいかない。そこ
で、この高負荷・高回転域ではエンジン油水温が所定値
に達してもリーン移行を行わず、この排気ガス温度の高
い高負荷・高回転域から外れた時に初めてリーン移行さ
せるよう図16のような制御を行うことがつぎに考えら
れる。この場合、図16に示すようにエンジン油水温が
所定値に達した後、所定の高負荷・高回転域から外れた
時(t2)にリーン移行すると、排気ガス温度は急速に
低下して比較的短い時間遅れ(Δt1)の後バイパス設
定値以下となる。そして、排気ガス温度がこのバイパス
設定値を切ったところでバイパス通路が閉じられる。し
かし、このような制御を行った場合には、排気ガス温度
が下がった後でバイパス通路を閉じてリーンNOx触媒
に排気ガスを流し始めるので、リーンNOx触媒の温度
上昇が遅れて浄化開始温度に達するまでの時間遅れ(Δ
2)が大きくなり、その間はNOxの浄化ができな
い。また、リーン移行してからバイパス通路が開かれる
までの上記時間遅れ(Δt1)の間もNOx浄化ができ
ない。
The lean NOx catalyst is for adsorbing HC and NOx in the exhaust gas component to reduce and purify NOx.
NO if the catalyst does not reach the activation temperature (300 ° C)
x cannot be purified. Further, the NOx purification rate of lean NOx has a high temperature dependency, and shows a peak change near 400 ° C. with respect to the exhaust gas temperature (inlet gas temperature). FIG.
Shows the purification rate characteristics with respect to the inlet gas temperature of the lean NOx catalyst. On the other hand, the heat-resistant temperature of the lean NOx catalyst is about 500 ° C., and if the exhaust gas temperature becomes higher than that, thermal deterioration is caused. Therefore, when the exhaust gas temperature becomes higher than a predetermined temperature, the exhaust gas flows into a bypass passage. Must be used to suppress the introduction of exhaust gas into the lean NOx catalyst. Therefore, in an engine equipped with a lean NOx catalyst and operating at an air-fuel ratio lean setting in a predetermined lean operation range, a bypass passage for bypassing the lean NOx catalyst and a bypass valve for opening and closing this bypass passage are provided as shown in FIG. It is conceivable to perform appropriate control.
That is, in the control shown in FIG. 15, when the engine oil water temperature reaches a predetermined value (elapsed time: t 1 ), the air-fuel ratio (A / F)
From the stoichiometric air-fuel ratio (excess air ratio λ = 1) setting to the lean setting. Then, after the shift to lean, if the exhaust gas temperature is equal to or lower than the set value for starting the bypass, the bypass valve is closed and the exhaust gas is introduced into the lean NOx catalyst. However, in the case of this control, when the engine is suddenly operated on the high load / high rotation side in the lean operation range after the cold start, the exhaust gas temperature becomes higher than the bypass set value as shown in the figure, and when the engine shifts to the lean state, The temperature gradually decreases, but does not fall below the bypass set value for a while. For this reason, the lean NOx catalyst continues to be bypassed for a while after the shift to lean, and during that time, NOx cannot be purified. Therefore, in practice, such high load and high exhaust gas temperature
Lean operation cannot be performed in the high speed range. Therefore, in this high load / high rotation range, the engine does not shift even when the engine oil water temperature reaches a predetermined value, and the lean shift is performed only when the engine oil temperature deviates from the high load / high rotation range of FIG. Performing such control is considered next. In this case, as shown in FIG. 16, after the engine oil water temperature reaches a predetermined value, when the engine shifts to a lean state when the engine oil temperature deviates from a predetermined high-load / high-speed range (t 2 ), the exhaust gas temperature rapidly decreases. After a relatively short time delay (Δt 1 ), it becomes equal to or less than the bypass set value. When the exhaust gas temperature falls below the bypass set value, the bypass passage is closed. However, when such control is performed, the exhaust gas temperature decreases, the bypass passage is closed, and the exhaust gas starts to flow to the lean NOx catalyst. Time delay to reach (Δ
t 2 ) increases, and during that time, NOx cannot be purified. Also, NOx purification cannot be performed during the time delay (Δt 1 ) from the transition to the lean period to the opening of the bypass passage.

【0004】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
であって、熱劣化を招くことなくリーンNOx触媒の活
性化を早めて高いNOx浄化率を得ることができるよう
にすることを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to accelerate the activation of a lean NOx catalyst without causing thermal degradation and to obtain a high NOx purification rate. I do.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明は、少なくとも空
燃比が理論空燃比より大きいリーン空燃比領域において
エンジン排気ガス中のNOxを還元するリーンNOx触
媒を備えたエンジンの排気浄化装置であって、その構成
は、リーンNOx触媒上流の排気温度を検出する排気温
度検出手段と、リーンNOx触媒の温度を検出する触媒
温度検出手段と、排気温度検出手段により検出された排
気温度が設定値以上の高温時にリーンNOx触媒への排
気ガスの導入を抑制する排気導入抑制手段と、触媒温度
検出手段により検出された触媒温度が低いほど前記設定
値を高くする設定値変更手段を備えたことを特徴とす
る。また、排気温度が設定値以上の高温時にリーンNO
x触媒への排気ガスの導入を抑制するようにした上記構
成を変更して、エンジンの暖機を検出する暖機検出手段
を設け、この暖機検出手段によりエンジンの暖機完了が
検出されるまでは設定変更手段により前記設定値を高く
するよう構成することができる。また、排気導入抑制手
段はリーンNOx触媒をバイパスする触媒バイパス手段
とすることができる。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is an exhaust gas purifying apparatus for an engine having a lean NOx catalyst for reducing NOx in engine exhaust gas at least in a lean air-fuel ratio region where the air-fuel ratio is larger than a stoichiometric air-fuel ratio. The exhaust gas temperature detected by the exhaust temperature detecting means detects an exhaust temperature upstream of the lean NOx catalyst, a catalyst temperature detecting means detecting the temperature of the lean NOx catalyst, and an exhaust temperature detected by the exhaust temperature detecting means. An exhaust gas introduction suppressing means for suppressing the introduction of exhaust gas to the lean NOx catalyst at a high temperature; and a set value changing means for increasing the set value as the catalyst temperature detected by the catalyst temperature detecting means is lower. I do. When the exhaust gas temperature is higher than the set value, lean NO
The above-described configuration in which the introduction of exhaust gas to the x catalyst is suppressed is changed, and warm-up detecting means for detecting warm-up of the engine is provided. The warm-up detecting means detects completion of warm-up of the engine. Until the setting, the setting value can be increased by the setting changing means. Further, the exhaust gas introduction suppressing means may be a catalyst bypass means for bypassing the lean NOx catalyst.

【0006】[0006]

【作用】エンジンのコールドスタート後、リーン運転域
であっても排気温度が設定値以上であればバイパス手段
等によってリーンNOx触媒への排気ガスの導入が抑制
され、また、その排気温度の設定値は触媒温度が低いほ
ど高くされ、あるいは、エンジンの暖機前は暖機後に比
べて同設定値が高くされ、したがって、触媒温度が低い
時は触媒温度が高い時と比較して高温の排気ガスがリー
ンNOx触媒に流れ、それによって触媒の活性化が促進
される。
After the cold start of the engine, if the exhaust gas temperature is equal to or higher than the set value even in the lean operation range, the introduction of the exhaust gas to the lean NOx catalyst is suppressed by the bypass means and the set value of the exhaust gas temperature. Is set higher when the catalyst temperature is lower, or the same value is set before the engine is warmed up compared to after the engine is warmed up.Therefore, when the catalyst temperature is low, the exhaust gas temperature is higher than when the catalyst temperature is higher. Flows to the lean NOx catalyst, which promotes activation of the catalyst.

【0007】図3はコールドスタート後のリーンNOx
触媒の熱劣化特性を示している。リーンNOx触媒は排
気温度が高いほど図に白抜き矢印で示すように劣化度合
が大きくなるが、エンジン暖機前の低温時(黒塗り矢印
の範囲)には排気温度が多少高くてもそれによって熱劣
化度合が格段に大きくなることはない。また、図4は排
気ガスの温度とエンジン暖機時間の関係を示している。
排気ガスの温度が高い時は暖機時間が短くなるため、高
温排気ガスの触媒劣化への影響は小さい。
FIG. 3 shows a lean NOx after a cold start.
3 shows the thermal degradation characteristics of the catalyst. Although the lean NOx catalyst has a higher degree of deterioration as the exhaust temperature is higher, as indicated by the white arrow in the figure, at low temperatures before the engine warm-up (the range indicated by the black arrow), even if the exhaust temperature is slightly higher, The degree of thermal deterioration does not increase significantly. FIG. 4 shows the relationship between the exhaust gas temperature and the engine warm-up time.
When the temperature of the exhaust gas is high, the warm-up time is short, so that the influence of the high-temperature exhaust gas on catalyst deterioration is small.

【0008】[0008]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0009】図5は本発明の一実施例のシステム図であ
る。図において1はエンジンであって、エンジン1の吸
気通路2にはサージタンク3が形成され、サージタンク
3の上流にスロットル弁4が、また、下流には燃料噴射
弁5が設けられている。また、吸気通路2の入口はエア
クリーナ6に接続され、エアクリーナ6の直下流にはエ
アフローメータ7が設けられている。また、エンジン1
の排気通路8には空燃比が理論空燃比より希薄なリーン
運転時にNOxを還元浄化するリーンNOx触媒9が設
けられ、このリーンNOx触媒9の下流には理論空燃比
領域においてNOx,HCおよびCOを同時に浄化する
三元触媒10が設けられている。また、上記排気通路2
にはリーンNOx触媒9をバイパスするバイパス通路1
1が設けられ、このバイパス通路11にはリーンNOx
触媒9側への排気流量とバイパス通路11側への排気流
量の割合を制御するバイパスバルブ12が設けられてい
る。
FIG. 5 is a system diagram of one embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 1 denotes an engine, and a surge tank 3 is formed in an intake passage 2 of the engine 1. A throttle valve 4 is provided upstream of the surge tank 3, and a fuel injection valve 5 is provided downstream thereof. An inlet of the intake passage 2 is connected to an air cleaner 6, and an air flow meter 7 is provided immediately downstream of the air cleaner 6. Also, Engine 1
The exhaust passage 8 is provided with a lean NOx catalyst 9 for reducing and purifying NOx during lean operation in which the air-fuel ratio is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, and downstream of the lean NOx catalyst 9 is NOx, HC and CO in the stoichiometric air-fuel ratio region. Is provided at the same time. The exhaust passage 2
The bypass passage 1 that bypasses the lean NOx catalyst 9
The bypass passage 11 is provided with a lean NOx
A bypass valve 12 is provided to control the ratio of the exhaust flow rate to the catalyst 9 side and the exhaust flow rate to the bypass passage 11 side.

【0010】上記燃料噴射弁5およびバイパスバルブ1
2はマイクロコンピュータにより構成されたコントロー
ルユニット13によって制御される。そのため、コント
ロールユニット13には図示しない回転センサからエン
ジン回転信号が入力されるほか、エアフローメータ7か
ら吸入空気量信号が入力され、排気マニホールド14に
設けられた排気温度センサ15から排気ガス温度信号が
入力され、リーンNOx触媒9に設けられた触媒温度セ
ンサ16から触媒温度信号が入力され、エンジン1のウ
ォータジャケット17に設けられた水温センサ18から
エンジン水温信号が入力される。
The above-described fuel injection valve 5 and bypass valve 1
2 is controlled by a control unit 13 composed of a microcomputer. Therefore, an engine rotation signal is input from a rotation sensor (not shown) to the control unit 13, an intake air amount signal is input from the air flow meter 7, and an exhaust gas temperature signal is output from an exhaust temperature sensor 15 provided in the exhaust manifold 14. A catalyst temperature signal is input from a catalyst temperature sensor 16 provided on the lean NOx catalyst 9, and an engine water temperature signal is input from a water temperature sensor 18 provided on a water jacket 17 of the engine 1.

【0011】コントロールユニット13はこれらの情報
に基づき燃料噴射量を演算して燃料噴射弁5を制御す
る。また、図6に示すように、エンジン水温(または油
温)がリーン移行のための設定値Tw1以上になった時
(t1)にリーン移行するよう空燃比制御が行われると
ともに、排気ガス温度がバイパス設定値TE以下であれ
ばリーンNOx触媒9に排気ガスを流すようバイパスバ
ルブ12を閉じる制御を基本として、触媒温度がリーン
NOx触媒浄化開始温度より低いときには排気ガス温度
のバイパス設定値TEが所定量ΔT高くするような補正
が行われ、この補正された設定値を排気ガス温度(入口
温度)が越えなければバイパスバルブ12が閉じられて
リーンNOx触媒9に排気ガスが流される。その際、高
温の排気ガスがリーンNOx触媒に流れることによって
触媒が速やかに活性化し、NOx浄化が開始されるまで
の時間遅れΔt2’が短くなる。なお、この実施例の場
合、図6に示すようにリーン移行後所定時間経過した時
点(t3)で一旦リーン運転が解除され、バイパスバル
ブ12が開かれる。
The control unit 13 controls the fuel injection valve 5 by calculating the fuel injection amount based on the information. Further, as shown in FIG. 6, the air-fuel ratio control is performed so as to lean transition to the engine coolant temperature (or oil temperature) when reaches the set value Tw 1 or more for the lean transition (t 1), the exhaust gas the bypass valve 12 is closed controlled to flow the exhaust gas into the lean NOx catalyst 9 as a base if the temperature is below the bypass set value T E, when the catalyst temperature is lower than the lean NOx catalytic purification starting temperature bypass setting value of the exhaust gas temperature T E is performed is corrected so as to increase the predetermined amount [Delta] T, the exhaust gas is flowed to the lean NOx catalyst 9 bypass valve 12 is closed unless the corrected set value exceeds the exhaust gas temperature (inlet temperature) . At that time, the high-temperature exhaust gas flows through the lean NOx catalyst, whereby the catalyst is quickly activated, and the time delay Δt 2 ′ before the NOx purification is started is shortened. In the case of this embodiment, as shown in FIG. 6, at the time (t 3 ) after a lapse of a predetermined time after the shift to the lean operation, the lean operation is temporarily canceled, and the bypass valve 12 is opened.

【0012】図7は縦軸に軸トルク、横軸にエンジン回
転数をとって上記実施例における空燃比(A/F)マッ
プと排気ガス温度(触媒入口温度)を示している。この
図で、点線内がリーン運転域であり、点線の外がλ=1
運転域であるが、リーン運転域でも高負荷・高回転側の
部分では排気ガス温度が触媒耐熱温度(例えば500゜
C)を越えてしまう。そこで、排気ガス温度が耐熱温度
を越えるとリーンNOx触媒をバイパスさせる。図8の
斜線領域がこのリーンNOx触媒バイパス域に相当す
る。なお、このバイパス域は設定A/Fが低下すると矢
印の方向に拡大する。 図9は上記実施例の制御を実行
するフローチャートである。S11〜S18はその各ス
テップを示す。
FIG. 7 shows the air-fuel ratio (A / F) map and the exhaust gas temperature (catalyst inlet temperature) in the above embodiment, with the ordinate representing the shaft torque and the abscissa representing the engine speed. In this figure, the inside of the dotted line is the lean operation range, and the outside of the dotted line is λ = 1.
In the operating range, even in the lean operating range, the exhaust gas temperature exceeds the catalyst heat-resistant temperature (for example, 500 ° C.) in the high-load / high-rotation side portion. Therefore, when the exhaust gas temperature exceeds the allowable temperature limit, the lean NOx catalyst is bypassed. The shaded region in FIG. 8 corresponds to this lean NOx catalyst bypass region. This bypass area expands in the direction of the arrow when the setting A / F decreases. FIG. 9 is a flowchart for executing the control of the above embodiment. S11 to S18 indicate the respective steps.

【0013】図9のフローチャートにおいて、スタート
し、まず、S11でエンジン水温Twを読み込む。そし
て、S12でエンジン水温TWが所定値TW1以上かどう
かを判定し、所定値TW1より低いときにはそのままリタ
ーンし、エンジン水温TWが所定値TW1以上のときはS
13へ進む。
In the flowchart of FIG. 9, the process is started. First, at S11, the engine coolant temperature Tw is read. Then, the engine water temperature T W is determined whether a predetermined value T W1 or more S12, and it returns when less than the predetermined value T W1, when the engine water temperature T W is higher than the predetermined value T W1 S
Proceed to 13.

【0014】S13では触媒温度TCを読み込む。そし
て、S14で触媒温度TCがリーン触媒浄化開始温度T
C1以下かどうかを判定し、触媒温度TCがリーン触媒浄
化開始温度TC1以下であればS15へ進んで、排気ガス
温度TGを触媒耐熱温度TEに所定の補正値ΔTを加えた
値と比較し、TG≦TE+ΔTであればS16で空燃比A
/Fリーン運転かどうかを判定して、リーン運転という
ことであればS17でバイパスバルブ12を閉じる。ま
た、S15の判定でTG>TE+ΔTというとき、あるい
はS15でTG≦TE+ΔTであってもS16の判定でA
/Fリーン運転でないというときは、S18へ進んでバ
イパスバルブ12を開く。
[0014] S13 reads the catalyst temperature T C in. Then, the catalyst temperature T C lean catalytic purification starting temperature T in S14
Determining whether C1 below, proceeds the catalyst temperature T C is to step S15 if less lean catalytic purification starting temperature T C1, by adding a predetermined correction value ΔT of the exhaust gas temperature T G in the catalyst heat resistance temperature T E value If T G ≦ T E + ΔT, the air-fuel ratio A is determined at S16.
/ F lean operation is determined, and if it is lean operation, the bypass valve 12 is closed in S17. Further, when T G > T E + ΔT in the determination of S15, or when T G ≦ T E + ΔT in S15, A is determined in the determination of S16.
If it is not the / F lean operation, the process proceeds to S18 and the bypass valve 12 is opened.

【0015】また、S14で触媒温度TCがリーン触媒
浄化開始温度TC1を越えたというときは、S19で排気
ガス温度TGを触媒耐熱温度TEと比較し、TG≦TEであ
ればS20で空燃比A/Fリーン運転かどうかを判定し
て、リーン運転ということであればS17へ進んでバイ
パスバルブ12を閉じ、S19でTG>TEというとき、
あるいはS20でA/Fリーン運転でないというとき
は、S18へ進んでバイパスバルブ12を開く。
If the catalyst temperature T C exceeds the lean catalyst purification start temperature T C1 in S14, the exhaust gas temperature T G is compared with the catalyst heat-resistant temperature T E in S19, and if T GTE is satisfied. in S20 it is judged whether the air-fuel ratio a / F or the lean operation, the closed bypass valve 12 proceeds to S17 if that lean operation, the term T G> T E at S19,
Alternatively, if the A / F lean operation is not performed in S20, the process proceeds to S18 and the bypass valve 12 is opened.

【0016】なお、上記実施例では触媒温度を直接見て
バイパス制御判定のしきい値を切り替えるようにした
が、他に、エンジン油水温によってエンジンの暖機を検
出し、暖機前は暖機後よりしきい値を高くするような制
御も可能である。
In the above-described embodiment, the threshold value for the bypass control determination is switched by directly looking at the catalyst temperature. Alternatively, the warm-up of the engine is detected based on the engine oil water temperature. It is also possible to control to increase the threshold value later.

【0017】図10は本発明の他の実施例における制御
を示している。この実施例が上記実施例と異なるのは、
λ=1運転域からバイパスバルブを開いてリーンNOx
触媒側に排気ガスを導入する点にある。
FIG. 10 shows the control in another embodiment of the present invention. This embodiment is different from the above embodiment in that
Open the bypass valve from the λ = 1 operating range and lean NOx
The point is to introduce exhaust gas to the catalyst side.

【0018】また、本発明は上記各実施例に関連してつ
ぎのような変形例が可能である。
The present invention can be modified in the following manner in connection with the above embodiments.

【0019】すなわち、図11は空燃比A/Fの変動に
対するNOx浄化特性の異なる二つのリーンNOx触媒
9a,9bを排気通路8に直列に配列したものを示す。
ここで、前段側のリーンNOx触媒9aはエンジン加速
時に高いNOx浄化率が得られるリーンNOx触媒であ
って、例えば、ZSM−5を母材としCuモノメタル等
(他に、Cu−Mgバイメタル,Cu−Yバイメタル,
Cu−Inバイメタル)を活性種とする触媒がこれに相
当する。これに対し後段側のリーンNOx触媒9bはエ
ンジン減速時に高いNOx浄化率が得られ、かつ、反応
速度の遅いリーンNOx触媒であって、例えば、(Al
/Ga)メタロシリケート等(他に、(Al/Mn)メ
タロシリケート)を母材としCuモノメタル等を活性種
とする触媒がこれに相当する。この二つのリーンNOx
触媒9a,9bの直列配置によれば、加速時および減速
時のいずれにおいても高いNOx浄化率を確保すること
ができ、また、後段側の触媒9bの反応速度の遅さを前
段側の触媒9aによって補うことができる。
That is, FIG. 11 shows an arrangement in which two lean NOx catalysts 9a and 9b having different NOx purification characteristics with respect to a change in the air-fuel ratio A / F are arranged in series in the exhaust passage 8.
Here, the front-side lean NOx catalyst 9a is a lean NOx catalyst capable of obtaining a high NOx purification rate at the time of engine acceleration. For example, ZSM-5 is used as a base material and a Cu monometal or the like (other than Cu-Mg bimetal, Cu-Y bimetal,
A catalyst using Cu-In bimetal) as an active species corresponds to this. On the other hand, the rear-side lean NOx catalyst 9b is a lean NOx catalyst that can obtain a high NOx purification rate at the time of engine deceleration and has a slow reaction speed.
/ Ga) A metallosilicate or the like (in addition, (Al / Mn) metallosilicate) as a base material and a catalyst using Cu monometal or the like as an active species correspond to this. These two lean NOx
According to the serial arrangement of the catalysts 9a and 9b, a high NOx purification rate can be ensured both during acceleration and deceleration, and the reaction speed of the rear catalyst 9b is reduced by the front catalyst 9a. Can be supplemented by:

【0020】また、図12は排気通路8の途中に並列部
を設けて、NOx浄化特性の異なる上記二つのリーンN
Ox触媒9a,9bを並列配置するとともに、切替バル
ブ19を設けて加減速により流路を切り替えるようにし
たものを示す。このように加速,減速で触媒9a,9b
を切り替えるようにすることで、安定して高い浄化率が
得られる。
FIG. 12 shows a case where a parallel portion is provided in the middle of the exhaust passage 8 so that the two lean N regions having different NOx purification characteristics are provided.
This shows an arrangement in which Ox catalysts 9a and 9b are arranged in parallel, and a switching valve 19 is provided to switch the flow path by acceleration / deceleration. Thus, the catalysts 9a and 9b are accelerated and decelerated.
, A high purification rate can be stably obtained.

【0021】図13はさらに他の変形例に係るフローチ
ャートである。この例は、リーンNOx触媒の浄化率を
決定する最大の要因として排気ガス温度の他に排気ガス
流速があることに鑑み、排気ガス温度と排気ガス流速を
最適に制御できるようにしたものである。すなわち、リ
ーンNOx触媒は入口温度が例えば350〜450゜C
の範囲で高い浄化率が得られることから、この温度範囲
に触媒温度を制御するが、一方では、排気ガス流速があ
まり大きくなり過ぎると反応時間が十分でなくなるため
に図14に示すように排気温度によって浄化率を向上さ
せることができなくなり、したがって、温度制御がほと
んど意味を失ってしまう。そこで、排気ガス流速がしき
い値以上となったときには、排気ガス流速を低減させる
ことを優先し、その後で温度制御を実行するようにし
た。ここで、排気ガス流速を低減させる手段としては、
例えば断面積の異なる二つの触媒を直列に配置するとと
もに一方の触媒をバイパス制御可能とすることによって
触媒断面積を可変にするものとか、排気を絞ることによ
って触媒を通過するガス流速を可変にするものとか、触
媒入口で排気管を並列構造にするとともにその一部を開
閉制御することによって排気管断面積を拡大可能にする
ものとか、触媒上流の排気通路に容積拡大部を設けると
ともにこれをバイパス可能とするものとかが利用でき
る。
FIG. 13 is a flowchart according to still another modification. In this example, the exhaust gas temperature and the exhaust gas flow rate can be optimally controlled in view of the fact that the exhaust gas flow rate other than the exhaust gas temperature is the largest factor that determines the purification rate of the lean NOx catalyst. . That is, the lean NOx catalyst has an inlet temperature of, for example, 350 to 450 ° C.
, The catalyst temperature is controlled within this temperature range. On the other hand, if the exhaust gas flow rate becomes too large, the reaction time becomes insufficient, and as shown in FIG. Depending on the temperature, the purification rate cannot be improved, so that temperature control is almost meaningless. Therefore, when the exhaust gas flow rate becomes equal to or higher than the threshold value, priority is given to reducing the exhaust gas flow rate, and thereafter, the temperature control is executed. Here, means for reducing the exhaust gas flow velocity include:
For example, two catalysts having different cross-sectional areas are arranged in series and one of the catalysts can be bypass-controlled to make the catalyst cross-sectional area variable, or by narrowing the exhaust gas to make the gas flow rate passing through the catalyst variable. Or a parallel structure of exhaust pipes at the catalyst inlet and opening and closing of a part of the exhaust pipe to increase the cross-sectional area of the exhaust pipe. What you can do is available.

【0022】つぎに、図13のフローチャートをステッ
プ(S21〜S28)を追って説明する。このフローチ
ャートでは、スタートし、S21でエンジン回転数,吸
入空気量,燃料噴射量等を読み込み、それらの情報に基
づいてS22で排気ガス流量を計算し排気ガス流速を求
める。そして、S23で排気ガス流速Vがしきい値VE
以上かどうかを見て、排気ガス流速Vがしきい値VE
上であればS24で排気ガス流速低減を実行する。ま
た、S23で排気ガス流速Vがしきい値VEに達してい
なければ、S25へ進む。
Next, the flow chart of FIG. 13 will be described step by step (S21 to S28). In this flowchart, the process is started, the engine speed, the intake air amount, the fuel injection amount, and the like are read in S21, and the exhaust gas flow rate is calculated in S22 based on the information to obtain the exhaust gas flow velocity. Then, in S23, the exhaust gas flow velocity V becomes equal to the threshold value VE.
To see if more, the exhaust gas flow velocity V executes exhaust gas flow rate decrease in S24 if greater than or equal to the threshold value V E. Further, if the exhaust gas flow velocity V in S23 has not reached the threshold value V E, the process proceeds to S25.

【0023】S25では排気ガス温度Tが所定範囲TL
〜TH以上かどうかを判定する。そして、排気ガス温度
Tが所定範囲TL〜TH以上であればS26で排気ガス冷
却を実行する。また、S25の判定で排気ガス温度Tが
所定範囲TL〜TH以上でないというときは、S27で排
気ガス温度Tが所定範囲TL〜THより低いかどうかを見
て、排気ガス温度Tが所定範囲TL〜THより低いという
ときはS28で排気ガス加熱を実行する。また、S27
で排気ガス温度Tが所定範囲TL〜THより低くないとい
うことは、排気ガス温度Tが所定範囲TL〜TH内にある
ということで、この場合はそのままリターンする。
In step S25, the exhaust gas temperature T is reduced to a predetermined range TL.
Determines whether or not the ~T H or more. Then, the exhaust gas temperature T to perform the exhaust gas cooling in S26 if more than a predetermined range T L through T H. Also, the term exhaust gas temperature T is determined in S25 is less than the predetermined range T L through T H, to see if the exhaust gas temperature T is lower than the predetermined range T L through T H in S27, exhaust gas temperature T There executes exhaust gas heating in S28 when that is lower than the predetermined range T L through T H. Also, S27
In that the exhaust gas temperature T is not lower than the predetermined range T L through T H is the exhaust gas temperature T is that it is within a predetermined range T L through T H, as it returns this case.

【0024】[0024]

【発明の効果】本発明は以上のように構成されているの
で、リーンNOx触媒の熱劣化を招くことなく該リーン
NOx触媒の活性化を早めて高いNOx浄化率を得るよ
うにできる。
As described above, according to the present invention, the activation of the lean NOx catalyst can be accelerated and a high NOx purification rate can be obtained without causing thermal degradation of the lean NOx catalyst.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の全体構成図FIG. 1 is an overall configuration diagram of the present invention.

【図2】本発明の課題に係るリーンNOx触媒の入口ガ
ス温度と浄化率の関係を示す特性図
FIG. 2 is a characteristic diagram showing a relationship between an inlet gas temperature and a purification rate of a lean NOx catalyst according to the present invention.

【図3】本発明の作用に係るリーンNOx触媒の熱劣化
の時間変化を示す特性図
FIG. 3 is a characteristic diagram showing a time change of thermal deterioration of the lean NOx catalyst according to the operation of the present invention.

【図4】本発明の作用に係る排気ガス温度とエンジン暖
機時間の関係を示す特性図
FIG. 4 is a characteristic diagram showing a relationship between an exhaust gas temperature and an engine warm-up time according to the operation of the present invention.

【図5】本発明の一実施例のシステム図FIG. 5 is a system diagram of an embodiment of the present invention.

【図6】本発明の一実施例の制御を示すタイムチャートFIG. 6 is a time chart showing control of an embodiment of the present invention.

【図7】本発明の一実施例における空燃比マップと排気
ガス温度を示す領域図
FIG. 7 is a region diagram showing an air-fuel ratio map and an exhaust gas temperature in one embodiment of the present invention.

【図8】本発明の一実施例におけるリーンNOx触媒バ
イパス域を示す領域図
FIG. 8 is a region diagram showing a lean NOx catalyst bypass region in one embodiment of the present invention.

【図9】本発明の一実施例におけるリーンNOx触媒バ
イパス制御を実行するフローチャート
FIG. 9 is a flowchart for executing a lean NOx catalyst bypass control in one embodiment of the present invention.

【図10】本発明の他の実施例の制御を示すタイムチャ
ート
FIG. 10 is a time chart showing control of another embodiment of the present invention.

【図11】本発明の実施例に関連する変形例の構造図FIG. 11 is a structural diagram of a modification related to the embodiment of the present invention.

【図12】本発明の実施例に関連する他の変形例の構造
FIG. 12 is a structural view of another modification related to the embodiment of the present invention.

【図13】本発明の実施例に関連する更に他の変形例の
制御を実行するフローチャート
FIG. 13 is a flowchart for executing control of still another modification related to the embodiment of the present invention.

【図14】図13の変形例に関連しNOx浄化率と排気
ガス流速の関係を示す特性図
FIG. 14 is a characteristic diagram showing the relationship between the NOx purification rate and the exhaust gas flow velocity in relation to the modification of FIG. 13;

【図15】従来の制御を示すタイムチャート(1)FIG. 15 is a time chart showing a conventional control (1).

【図16】従来の制御を示すタイムチャート(2)FIG. 16 is a time chart showing conventional control (2).

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 エンジン 8 排気通路 9 リーンNOx触媒 11 バイパス通路 12 バイパスバルブ 13 コントロールユニット 15 排気温度センサ 16 触媒温度センサ 18 水温センサ Reference Signs List 1 engine 8 exhaust passage 9 lean NOx catalyst 11 bypass passage 12 bypass valve 13 control unit 15 exhaust temperature sensor 16 catalyst temperature sensor 18 water temperature sensor

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI F01N 3/28 301 F01N 3/28 301H F02D 45/00 301 F02D 45/00 301G (72)発明者 斉藤 史彦 広島県安芸郡府中町新地3番1号 マツ ダ株式会社内 (56)参考文献 特開 平3−74515(JP,A) 特開 平3−225013(JP,A) 特開 平5−231138(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F01N 3/20 F01N 3/24 F01N 3/28 F02D 45/00 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI F01N 3/28 301 F01N 3/28 301H F02D 45/00 301 F02D 45/00 301G (72) Inventor Fumihiko Saito Fuchu, Aki-gun, Hiroshima Machida Co., Ltd. 3-1, Machida Shinchi (56) References JP-A-3-74515 (JP, A) JP-A-3-225013 (JP, A) JP-A-5-231138 (JP, A) ( 58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) F01N 3/20 F01N 3/24 F01N 3/28 F02D 45/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 少なくとも空燃比が理論空燃比より大き
いリーン空燃比領域においてエンジン排気ガス中のNO
xを還元するリーンNOx触媒を備えたエンジンの排気
浄化装置であって、前記リーンNOx触媒上流の排気温
度を検出する排気温度検出手段と、前記リーンNOx触
媒の温度を検出する触媒温度検出手段と、前記排気温度
検出手段により検出された排気温度が設定値以上の高温
時に前記リーンNOx触媒への排気ガスの導入を抑制す
る排気導入抑制手段と、前記触媒温度検出手段により検
出された触媒温度が低いほど前記設定値を高くする設定
値変更手段を備えたことを特徴とするエンジンの排気浄
化装置。
At least in the lean air-fuel ratio region where the air-fuel ratio is larger than the stoichiometric air-fuel ratio, NO in the engine exhaust gas is reduced.
An exhaust gas purification device for an engine including a lean NOx catalyst for reducing x, an exhaust temperature detecting means for detecting an exhaust gas temperature upstream of the lean NOx catalyst, and a catalyst temperature detecting means for detecting a temperature of the lean NOx catalyst. Exhaust exhaust suppression means for suppressing the introduction of exhaust gas to the lean NOx catalyst when the exhaust gas temperature detected by the exhaust gas temperature detection means is equal to or higher than a set value; and a catalyst temperature detected by the catalyst temperature detection means. An exhaust gas purifying apparatus for an engine, comprising: a set value changing unit that increases the set value as the value is lower.
【請求項2】 少なくとも空燃比が理論空燃比より大き
いリーン空燃比領域においてエンジン排気ガス中のNO
xを還元するリーンNOx触媒を備えたエンジンの排気
浄化装置であって、前記リーンNOx触媒上流の排気温
度を検出する排気温度検出手段と、該エンジンの暖機を
検出する暖機検出手段と、前記排気温度検出手段により
検出された排気温度が設定値以上の高温時に前記リーン
NOx触媒への排気ガスの導入を抑制する排気導入抑制
手段と、前記暖機検出手段により該エンジンの暖機完了
が検出されるまでは前記設定値を高くする設定値変更手
段を備えたことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
2. The method according to claim 1, wherein at least in the lean air-fuel ratio region where the air-fuel ratio is larger than the stoichiometric air-fuel ratio, NO in the engine exhaust gas is reduced.
An exhaust gas purification device for an engine including a lean NOx catalyst that reduces x, an exhaust temperature detection unit that detects an exhaust gas temperature upstream of the lean NOx catalyst, a warm-up detection unit that detects a warm-up of the engine, When the exhaust gas temperature detected by the exhaust gas temperature detecting means is higher than or equal to a set value, exhaust gas introduction suppressing means for suppressing the introduction of exhaust gas to the lean NOx catalyst, and completion of warm-up of the engine by the warm-up detecting means. An exhaust gas purifying apparatus for an engine, comprising: a set value changing unit that increases the set value until the set value is detected.
【請求項3】 前記排気導入抑制手段は前記リーンNO
x触媒をバイパスする触媒バイパス手段である請求項1
または2記載のエンジンの排気浄化装置。
3. The exhaust gas control device according to claim 2, wherein the exhaust gas introduction suppressing unit includes the lean NO.
2. A catalyst bypass means for bypassing the x catalyst.
Or the exhaust gas purification device for an engine according to 2.
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