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JP2008255942A - Exhaust emission control device for internal combustion engine - Google Patents

Exhaust emission control device for internal combustion engine Download PDF

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JP2008255942A
JP2008255942A JP2007100780A JP2007100780A JP2008255942A JP 2008255942 A JP2008255942 A JP 2008255942A JP 2007100780 A JP2007100780 A JP 2007100780A JP 2007100780 A JP2007100780 A JP 2007100780A JP 2008255942 A JP2008255942 A JP 2008255942A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
selective reduction
reduction catalyst
engine
exhaust
amount
Prior art date
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Pending
Application number
JP2007100780A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takekazu Ito
丈和 伊藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2007100780A priority Critical patent/JP2008255942A/en
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To accurately detect the ammonia adsorption quantity of a NO<SB>x</SB>selective reduction catalyst. <P>SOLUTION: The NO<SB>x</SB>selective reduction catalyst 15 is arranged in an engine exhaust gas passage. Urea is supplied to the NO<SB>x</SB>selective reduction catalyst 15 and ammonia formed from the urea is adsorbed by the NO<SB>x</SB>selective reduction catalyst 15. NO<SB>x</SB>contained in exhaust gas is selectively reduced mainly by the adsorbed ammonia. Quantity of NO<SB>x</SB>discharged from the engine is increase by stopping recirculation of exhaust gas during engine idling operation, and ammonia adsorption quantity adsorbed by the NO<SB>x</SB>selective reduction catalyst 15 is detected from the NO<SB>x</SB>conversion rate of the NO<SB>x</SB>selective reduction catalyst 15. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は内燃機関の排気浄化装置に関する。   The present invention relates to an exhaust emission control device for an internal combustion engine.

機関排気通路内にNOx選択還元触媒を配置し、NOx選択還元触媒に尿素を供給してこの尿素から発生するアンモニアをNOx選択還元触媒に吸着させ、この吸着されたアンモニアにより排気ガス中に含まれるNOxを選択的に還元するようにした内燃機関が公知である(例えば特許文献1を参照)。ところでこのようにNOx選択還元触媒に吸着されたアンモニアにより排気ガス中に含まれるNOxを選択的に還元するようにした場合にはNOx選択還元触媒に吸着しているアンモニア量を推定することが必要となる。 The the NO x selective reduction catalyst arranged in the engine exhaust passage, and supplies urea to the NO x selective reducing catalyst to adsorb the ammonia generated from the urea in the NO x selective reduction catalyst, the exhaust gas by the adsorbed ammonia An internal combustion engine that selectively reduces NO x contained in the engine is known (see, for example, Patent Document 1). Estimating the amount of ammonia adsorbed on the NO x selective reduction catalyst when the way which is adapted to selectively reduce NO x contained in the exhaust gas by the ammonia adsorbed in this manner in the NO x selective reduction catalyst It will be necessary.

そこで上述の内燃機関ではNOx選択還元触媒の上流側と下流側に夫々NOxセンサを配置して機関の運転状態が一定となる機関の定常運転状態のときにこれらNOxセンサの検出値からNOx選択還元触媒におけるNOx浄化率を求め、このNOx浄化率と機関からの排出NOx量からNOx選択還元触媒においてNOxを還元するために消費される吸着アンモニア量を算出し、この吸着アンモニアの消費量と尿素の供給量からNOx選択触媒に吸着されている吸着アンモニア量を推定するようにしている。
特開2003−314256号公報
So from the detection value of NO x sensor when the steady operation state of the engine operating condition of the upstream and downstream sides respectively NO x sensor arranged to the engine of the NO x selective reduction catalyst in the above-mentioned internal combustion engine is constant seeking the NO x purification rate of the NO x selective reduction catalyst, and calculates the amount of adsorbed ammonia that is consumed for the reduction of NO x in the NO x selective reduction catalyst from exhaust NO x amount from the the NO x purification rate and the engine, The amount of adsorbed ammonia adsorbed on the NO x selective catalyst is estimated from the amount of adsorbed ammonia consumed and the amount of urea supplied.
JP 2003-314256 A

このように上述の内燃機関では機関の運転状態が一定となる機関の定常運転状態のときにNOx浄化率を求めて吸着アンモニア量を推定しているがこの場合、機関の運転状態が最も一定となる機関の定常運転状態はアイドリング運転時である。しかしながらアイドリング運転時には機関からほとんどNOxが排出されないのでアイドリング運転時にNOx浄化率を求めるのは困難であり、従って吸着アンモニア量を推定するのは困難であるという問題がある。 Thus, in the internal combustion engine described above is estimated the amount of adsorbed ammonia seeking the NO x purification rate when the steady operation state of the engine where the engine operating state is constant in this case, the most constant operating state of the engine The steady operation state of the engine becomes idling operation. However, since most NOx from the engine during idling operation is not discharged it is difficult seek the NO x purification rate at the time of idling operation, thus there is a problem that it is difficult to estimate the amount of adsorbed ammonia.

上記問題を解決するために本発明によれば、機関排気通路内にNOx選択還元触媒を配置し、NOx選択還元触媒に尿素を供給してこの尿素から発生するアンモニアをNOx選択還元触媒に吸着させ、主にこの吸着されたアンモニアにより排気ガス中に含まれるNOxを選択的に還元するようにした内燃機関の排気浄化装置において、機関アイドリング運転時に機関から排出されるNOx量を増大し、このときのNOx選択還元触媒によるNOx浄化率からNOx選択還元触媒に吸着されているアンモニア吸着量を検出するようにしている。 According to the present invention in order to solve the above problems, the the NO x selective reduction catalyst arranged in the engine exhaust passage, ammonia the NO x selective reduction catalyst by supplying urea to the NO x selective reduction catalyst generated from the urea In the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine that is selectively adsorbed by the adsorbed ammonia and selectively reduces NO x contained in the exhaust gas, the amount of NO x discharged from the engine during engine idling operation is reduced. increases, so that detecting the ammonia adsorption amount adsorbed by the NO x purification rate the NO x selective reduction catalyst by the NO x selective reduction catalyst in this case.

機関アイドリング運転時に機関から排出されるNOx量を増大することによってアンモニア吸着量を検出することが可能となる。 It is possible to detect the amount of adsorbed ammonia by increasing the amount of NO x discharged from the engine when the engine is idling.

図1に圧縮着火式内燃機関の全体図を示す。
図1を参照すると、1は機関本体、2は各気筒の燃焼室、3は各燃焼室2内に夫々燃料を噴射するための電子制御式燃料噴射弁、4は吸気マニホルド、5は排気マニホルドを夫々示す。吸気マニホルド4は吸気ダクト6を介して排気ターボチャージャ7のコンプレッサ7aの出口に連結され、コンプレッサ7aの入口は吸入空気量検出器8を介してエアクリーナ9に連結される。吸気ダクト6内にはステップモータにより駆動されるスロットル弁10が配置され、更に吸気ダクト6周りには吸気ダクト6内を流れる吸入空気を冷却するための冷却装置11が配置される。図1に示される実施例では機関冷却水が冷却装置11内に導かれ、機関冷却水によって吸入空気が冷却される。
FIG. 1 shows an overall view of a compression ignition type internal combustion engine.
Referring to FIG. 1, 1 is an engine body, 2 is a combustion chamber of each cylinder, 3 is an electronically controlled fuel injection valve for injecting fuel into each combustion chamber 2, 4 is an intake manifold, and 5 is an exhaust manifold. Respectively. The intake manifold 4 is connected to the outlet of the compressor 7 a of the exhaust turbocharger 7 via the intake duct 6, and the inlet of the compressor 7 a is connected to the air cleaner 9 via the intake air amount detector 8. A throttle valve 10 driven by a step motor is disposed in the intake duct 6, and a cooling device 11 for cooling intake air flowing through the intake duct 6 is disposed around the intake duct 6. In the embodiment shown in FIG. 1, the engine cooling water is guided into the cooling device 11, and the intake air is cooled by the engine cooling water.

一方、排気マニホルド5は排気ターボチャージャ7の排気タービン7bの入口に連結され、排気タービン7bの出口は酸化触媒12の入口に連結される。この酸化触媒12の下流には酸化触媒12に隣接して排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕集するためのパティキュレートフィルタ13が配置され、このパティキュレートフィルタ13の出口は排気管14を介してNOx選択還元触媒15の入口に連結される。このNOx選択還元触媒15の出口には酸化触媒16が連結される。 On the other hand, the exhaust manifold 5 is connected to the inlet of the exhaust turbine 7 b of the exhaust turbocharger 7, and the outlet of the exhaust turbine 7 b is connected to the inlet of the oxidation catalyst 12. Downstream of the oxidation catalyst 12, a particulate filter 13 for collecting particulate matter contained in the exhaust gas is disposed adjacent to the oxidation catalyst 12, and the outlet of the particulate filter 13 passes through the exhaust pipe 14. To the inlet of the NO x selective reduction catalyst 15. An oxidation catalyst 16 is connected to the outlet of the NO x selective reduction catalyst 15.

NOx選択還元触媒15上流の排気管14内には尿素水溶液供給弁17が配置され、この尿素水溶液供給弁17は供給管18、供給ポンプ19を介して尿素水溶液タンク20に連結される。尿素水溶液タンク20内に貯蔵されている尿素水溶液は供給ポンプ19によって尿素水溶液供給弁17から排気管14内を流れる排気ガス中に噴射され、尿素から発生したアンモニア((NH22CO+H2O→2NH3+CO2)によって排気ガス中に含まれるNOxがNOx選択還元触媒15において還元される。 A urea aqueous solution supply valve 17 is disposed in the exhaust pipe 14 upstream of the NO x selective reduction catalyst 15, and this urea aqueous solution supply valve 17 is connected to a urea aqueous solution tank 20 via a supply pipe 18 and a supply pump 19. The urea aqueous solution stored in the urea aqueous solution tank 20 is injected into the exhaust gas flowing through the exhaust pipe 14 from the urea aqueous solution supply valve 17 by the supply pump 19, and ammonia ((NH 2 ) 2 CO + H 2 O generated from urea. → 2NH 3 + CO 2 ), NO x contained in the exhaust gas is reduced in the NO x selective reduction catalyst 15.

排気マニホルド5と吸気マニホルド4とは排気ガス再循環(以下、EGRと称す)通路21を介して互いに連結され、EGR通路21内には電子制御式EGR制御弁22が配置される。また、EGR通路21周りにはEGR通路21内を流れるEGRガスを冷却するための冷却装置23が配置される。図1に示される実施例では機関冷却水が冷却装置23内に導かれ、機関冷却水によってEGRガスが冷却される。一方、各燃料噴射弁3は燃料供給管24を介してコモンレール25に連結され、このコモンレール25は電子制御式の吐出量可変な燃料ポンプ26を介して燃料タンク27に連結される。燃料タンク27内に貯蔵されている燃料は燃料ポンプ26によってコモンレール25内に供給され、コモンレール25内に供給された燃料は各燃料供給管24を介して燃料噴射弁3に供給される。   The exhaust manifold 5 and the intake manifold 4 are connected to each other via an exhaust gas recirculation (hereinafter referred to as EGR) passage 21, and an electronically controlled EGR control valve 22 is disposed in the EGR passage 21. A cooling device 23 for cooling the EGR gas flowing in the EGR passage 21 is disposed around the EGR passage 21. In the embodiment shown in FIG. 1, the engine cooling water is guided into the cooling device 23, and the EGR gas is cooled by the engine cooling water. On the other hand, each fuel injection valve 3 is connected to a common rail 25 via a fuel supply pipe 24, and this common rail 25 is connected to a fuel tank 27 via an electronically controlled fuel pump 26 with variable discharge amount. The fuel stored in the fuel tank 27 is supplied into the common rail 25 by the fuel pump 26, and the fuel supplied into the common rail 25 is supplied to the fuel injection valve 3 through each fuel supply pipe 24.

電子制御ユニット30はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス31によって互いに接続されたROM(リードオンリメモリ)32、RAM(ランダムアクセスメモリ)33、CPU(マイクロプロセッサ)34、入力ポート35および出力ポート36を具備する。NOx選択還元触媒15にはNOx選択還元触媒15の床温を検出するための温度センサ28が取付けられ、更にNOx選択還元触媒15の下流側には排気ガス中のNOx濃度を検出するためのNOxセンサ29が配置される。これら温度センサ28、NOxセンサ29および吸入空気量検出器8の出力信号は夫々対応するAD変換器37を介して入力ポート35に入力される。 The electronic control unit 30 is composed of a digital computer, and is connected to each other by a bidirectional bus 31. A ROM (read only memory) 32, a RAM (random access memory) 33, a CPU (microprocessor) 34, an input port 35 and an output port 36 It comprises. The the NO x selective reducing catalyst 15 is attached a temperature sensor 28 for detecting the bed temperature of the NO x selective reduction catalyst 15, further on the downstream side of the NO x selective reduction catalyst 15 detects the concentration of NO x in the exhaust gas A NO x sensor 29 is arranged for this purpose. The output signals of these temperature sensors 28, NO x sensor 29 and the intake air amount detector 8 via the AD converter 37 each corresponding input to the input port 35.

一方、アクセルペダル40にはアクセルペダル40の踏込み量Lに比例した出力電圧を発生する負荷センサ41が接続され、負荷センサ41の出力電圧は対応するAD変換器37を介して入力ポート35に入力される。更に入力ポート35にはクランクシャフトが例えば15°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ42が接続される。一方、出力ポート36は対応する駆動回路38を介して燃料噴射弁3、スロットル弁10の駆動用ステップモータ、尿素水溶液供給弁17、供給ポンプ19、EGR制御弁22および燃料ポンプ26に接続される。   On the other hand, a load sensor 41 that generates an output voltage proportional to the depression amount L of the accelerator pedal 40 is connected to the accelerator pedal 40, and the output voltage of the load sensor 41 is input to the input port 35 via the corresponding AD converter 37. Is done. Further, the input port 35 is connected to a crank angle sensor 42 that generates an output pulse every time the crankshaft rotates, for example, 15 °. On the other hand, the output port 36 is connected to the fuel injection valve 3, the step motor for driving the throttle valve 10, the urea aqueous solution supply valve 17, the supply pump 19, the EGR control valve 22, and the fuel pump 26 through corresponding drive circuits 38. .

酸化触媒12は例えば白金のような貴金属触媒を担持しており、この酸化触媒12は排気ガス中に含まれるNOをNO2に転換する作用と排気ガス中に含まれるHCを酸化させる作用をなす。一方、パティキュレートフィルタ13としては触媒を担持していないパティキュレートフィルタを用いることもできるし、例えば白金のような貴金属触媒を担持したパティキュレートフィルタを用いることもできる。また、NOx選択還元触媒15は低温で高いNOx浄化率を有するアンモニア吸着タイプのFeゼオライトから構成されている。酸化触媒16は例えば白金からなる貴金属触媒を担持しており、この酸化触媒16はNOx選択還元触媒15から漏出したアンモニアを酸化する作用をなす。 The oxidation catalyst 12 carries a noble metal catalyst such as platinum, for example. The oxidation catalyst 12 functions to convert NO contained in the exhaust gas into NO 2 and oxidize HC contained in the exhaust gas. . On the other hand, the particulate filter 13 may be a particulate filter that does not carry a catalyst, or a particulate filter that carries a noble metal catalyst such as platinum. The NO x selective reduction catalyst 15 is composed of an ammonia adsorption type Fe zeolite having a high NO x purification rate at a low temperature. The oxidation catalyst 16 carries a noble metal catalyst made of platinum, for example, and this oxidation catalyst 16 has an action of oxidizing ammonia leaked from the NO x selective reduction catalyst 15.

図2は飽和状態にあるNOx選択還元触媒15へのアンモニア吸着量、即ち飽和吸着量Qtを示している。本発明ではNOx選択還元触媒15に吸着されたアンモニアにより排気ガス中に含まれるNOxを選択的に還元するようにしており、この場合にはNOx選択還元触媒15に吸着しているアンモニア量を飽和状態にしておくと最大のNOx浄化率が得られることが知られている。従って本発明による実施例ではこのアンモニアの飽和吸着量Qtが目標アンモニア吸着量とされている。図2に示されるようにこの目標アンモニア吸着量QtはNOx選択還元触媒15の床温TCの関数であり、床温TCが高くなるほどこの目標アンモニア吸着量Qtは低下する。本発明による実施例では通常はNOx選択還元触媒15へのアンモニア吸着量がこの目標アンモニア吸着量Qtとなるように尿素の供給が制御される。 FIG. 2 shows the ammonia adsorption amount to the NO x selective reduction catalyst 15 in the saturated state, that is, the saturated adsorption amount Qt. The present invention has been adapted to selectively reduce NO x contained in the exhaust gas by the ammonia adsorbed on the NO x selective reduction catalyst 15, the ammonia adsorbed the NO x selective reduction catalyst 15 in this case It is known that the maximum NO x purification rate can be obtained when the amount is saturated. Therefore, in the embodiment according to the present invention, the saturated adsorption amount Qt of ammonia is set as the target ammonia adsorption amount. As shown in FIG. 2, the target ammonia adsorption amount Qt is a function of the bed temperature TC of the NO x selective reduction catalyst 15, and the target ammonia adsorption amount Qt decreases as the bed temperature TC increases. In the embodiment according to the present invention, the supply of urea is normally controlled so that the ammonia adsorption amount to the NO x selective reduction catalyst 15 becomes the target ammonia adsorption amount Qt.

そこでまず初めに図3を参照しつつ通常行われている機関の運転制御について説明する。なお、この運転制御は一定時間毎の割込みによって実行される。
図3を参照するとまず初めにステップ50において燃料噴射弁3からの燃料噴射制御が行われる。次いでステップ51ではEGR制御弁22の開度を目標開度に制御するEGR制御が行われる。次いでステップ52では燃焼室2から単位時間当り排出される排出NOx量NOXAが算出される。この排出NOx量NOXAは図4(A)に示されるように要求トルクTQおよび機関回転数Nの関数としてマップの形で予めROM32内に記憶されている。
First, engine operation control that is normally performed will be described with reference to FIG. This operation control is executed by interruption every predetermined time.
Referring to FIG. 3, first, in step 50, fuel injection control from the fuel injection valve 3 is performed. Next, at step 51, EGR control for controlling the opening degree of the EGR control valve 22 to the target opening degree is performed. Then the exhaust NO x amount NOXA is calculated to be discharged per unit time from the combustion chamber 2 in step 52. The discharge amount of NO x NOXA is stored in advance in the ROM32 in the function as a form of a map of the required torque TQ and the engine rotational speed N as shown in FIG. 4 (A).

次いでステップ53ではNOx選択還元触媒15におけるNOx浄化率Rが算出される。このNOx浄化率Rは図4(B)に示されるようにNOx選択還元触媒15の床温TCの関数であり、更に排気ガス量、即ち吸入空気量Gaに応じて変化する。このNOx浄化率Rは図4(C)に示されるように吸入空気量GaおよびNOx選択還元触媒15の床温TCの関数としてマップの形で予めROM32内に記憶されている。 Next, at step 53, the NO x purification rate R in the NO x selective reduction catalyst 15 is calculated. The NO x purification rate R is a function of the bed temperature TC of the NO x selective reduction catalyst 15 as shown in FIG. 4B, and further changes according to the exhaust gas amount, that is, the intake air amount Ga. The NO x purification rate R is stored in advance in the ROM 32 in the form of a map as a function of the intake air amount Ga and the bed temperature TC of the NO x selective reduction catalyst 15 as shown in FIG.

次いでステップ54では排出NOx量NOXAとNOx浄化率RからNOxを還元するために単位時間当り消費された吸着アンモニア量NDが算出される。次いでステップ55では尿素の形で単位時間当り供給される供給アンモニア量NIが算出される。次いでステップ56ではNOx選択還元触媒15のアンモニア吸着量ΣNH3(ΣNH3+NI−ND)が算出される。次いでステップ57ではこのアンモニア吸着量ΣNH3が目標アンモニア吸着量Qtよりも大きいか否かが判別される。ΣNH3<Qtのときにはステップ58に進んで尿素が供給され、ΣNH3≧Qtのときにはステップ59に進んで尿素の供給が停止される。 Next, at step 54, the amount of adsorbed ammonia ND consumed per unit time for reducing NO x is calculated from the exhausted NO x amount NOXA and the NO x purification rate R. Next, at step 55, the supplied ammonia amount NI supplied per unit time in the form of urea is calculated. Next, at step 56, the ammonia adsorption amount ΣNH 3 (ΣNH 3 + NI−ND) of the NO x selective reduction catalyst 15 is calculated. Next, at step 57, it is judged if this ammonia adsorption amount ΣNH 3 is larger than the target ammonia adsorption amount Qt. When ΣNH 3 <Qt, the routine proceeds to step 58 where urea is supplied, and when ΣNH 3 ≧ Qt, the routine proceeds to step 59 where the urea supply is stopped.

さて、通常は上述の如くアンモニア吸着量ΣNH3が求められ、このアンモニア吸着量ΣNH3に基づいて尿素の供給制御が行われている。このアンモニア吸着量ΣNH3は計算上の値であり、従ってこのアンモニア吸着量ΣNH3が実際のアンモニア吸着量を正確に表しているか否かを時折チェックする必要がある。そこで本発明では機関の運転状態が最も一定となるアイドリング運転時にアンモニア吸着量を検出し、この検出されたアンモニア吸着量に基づいて算出されているアンモニア吸着量ΣNH3をチェックするようにしている。 Normally, the ammonia adsorption amount ΣNH 3 is obtained as described above, and urea supply control is performed based on the ammonia adsorption amount ΣNH 3 . This ammonia adsorption amount ΣNH 3 is a calculated value, so it is sometimes necessary to check whether or not this ammonia adsorption amount ΣNH 3 accurately represents the actual ammonia adsorption amount. Therefore, in the present invention, the ammonia adsorption amount is detected during the idling operation where the engine operating state is the most constant, and the ammonia adsorption amount ΣNH 3 calculated based on the detected ammonia adsorption amount is checked.

ところでアンモニア吸着量を求めるには或る程度の量のNOxが機関から排出されていることが必要である。しかしながらアイドリング運転時には機関から少量のNOxしか排出されない。そこで本発明では機関アイドリング運転時に機関から排出されるNOx量を増大し、このときのNOx選択還元触媒15によるNOx浄化率からNOx選択還元触媒15に吸着されているアンモニア吸着量を検出するようにしている。 Incidentally, in order to obtain the ammonia adsorption amount, it is necessary that a certain amount of NO x is discharged from the engine. However, only a small amount of NO x is discharged from the engine during idling. Therefore, in the present invention increases the amount of NO x discharged from the engine during engine idling operation, the the NO x selective ammonia adsorption amount adsorbed by the NO x purification rate by the reduction catalyst 15 to the NO x selective reduction catalyst 15 at this time I try to detect it.

この場合、EGRガスの供給を停止すると燃焼温度が高くなって機関から排出されるNOx量が増大し、アイドリング時であってもアンモニア吸着量を検出するのに十分な量のNOxが機関から排出される。従って本発明による実施例では機関アイドリング運転時にEGRガスの供給を停止、即ち排気ガスの再循環を停止することにより機関から排出されるNOx量を増大させるようにしている。 In this case, when the supply of EGR gas is stopped, the combustion temperature increases and the amount of NO x exhausted from the engine increases, so that a sufficient amount of NO x to detect the amount of adsorbed ammonia is detected even during idling. Discharged from. Therefore, in the embodiment according to the present invention, the supply of EGR gas is stopped during the engine idling operation, that is, the exhaust gas recirculation is stopped to increase the amount of NO x discharged from the engine.

さて、アイドリング運転時においてEGRガスの供給が停止された状態で機関の運転状態が予め定められた運転状態になると、例えば燃料噴射量が予め定められた噴射量となり、機関回転数が予め定められた機関回転数になると機関から排出されるNOx量は同じNOx量となる。従ってこのときのNOx選択還元触媒15へのアンモニア吸着量とNOx選択還元触媒15からの排出NOx濃度との関係を予め実験により求めておけばNOx選択還元触媒15からの排出NOx濃度を検出することにより上述の関係からNOx選択還元触媒15に吸着されているアンモニア吸着量を検出することができることになる。 Now, when the engine operating state becomes a predetermined operating state with the supply of EGR gas stopped during idling operation, for example, the fuel injection amount becomes a predetermined injection amount, and the engine speed is predetermined. At the same engine speed, the amount of NO x discharged from the engine becomes the same amount of NO x . Thus the exhaust NO x from the NO x selective reduction catalyst 15 if found through experiments in advance the relationship between the exhaust NO x concentration from the ammonia adsorption amount and the NO x selective reduction catalyst 15 to the NO x selective reduction catalyst 15 at this time By detecting the concentration, it is possible to detect the amount of ammonia adsorbed on the NO x selective reduction catalyst 15 from the above relationship.

そこで本発明では、機関アイドリング運転時においてEGRガスの供給が停止された状態で機関の運転状態が予め定められた運転状態になったときのNOx選択還元触媒15へのアンモニア吸着量とNOx選択還元触媒15からの排出NOx濃度との関係を予め記憶しておき、機関アイドリング運転時において機関の運転状態がこの予め定められた運転状態になったときにはEGRガスの供給を停止してNOx選択還元触媒15からの排出NOx濃度を検出し、検出された排出NOx濃度に基づき上述の関係からNOx選択還元触媒15に吸着されているアンモニア吸着量を検出するようにしている。 Therefore, in the present invention, the ammonia adsorption amount to the NO x selective reduction catalyst 15 when the supply of the EGR gas becomes operating state operating conditions predetermined engine in a state of being stopped at the time of engine idling and NO x selective reduction catalyst 15 stores in advance the relationship between the exhaust concentration of NO x from when the operation state of the engine during the engine idling operation is in this predetermined operating condition by stopping the supply of the EGR gas NO detecting the emission concentration of NO x from x selective reduction catalyst 15, and to detect the ammonia adsorption amount adsorbed by the the NO x selective reduction catalyst 15 from the above relationship based on the detected exhaust NO x concentration.

ところでこの場合、アイドリング運転時における機関からの排出NOx濃度は燃料噴射量でほぼ決まり、従って本発明による実施例では機関アイドリング運転時においてEGRガスの供給が停止された状態で燃料噴射量が予め定められた目標値になったときのNOx選択還元触媒15へのアンモニア吸着量とNOx選択還元触媒15からの排出NOx濃度との関係が予め記憶されている。なお、以下発明を理解しやすくするためにNOx選択還元触媒15の床温がアンモニア脱離温度以下の場合を例にとって説明する。 Incidentally in this case, the discharge concentration of NO x from the engine during idling operation are approximately determined by the fuel injection amount, thus the fuel injection amount is beforehand in a state where the supply of the EGR gas is stopped during engine idling operation in this embodiment of the present invention relationship between the exhaust NO x concentration from the ammonia adsorption amount and the NO x selective reduction catalyst 15 to the NO x selective reduction catalyst 15 when it is determined target value is stored in advance. In order to facilitate understanding of the present invention, a case where the bed temperature of the NO x selective reduction catalyst 15 is equal to or lower than the ammonia desorption temperature will be described as an example.

図5(A)は、機関アイドリング運転時においてEGRガスの供給が停止された状態で燃料噴射量が予め定められた目標値になったときのNOx選択還元触媒15へのアンモニア吸着量とNOx選択還元触媒15によるNOx浄化率との関係を示している。なお、図5(A)においてTC1〜TC4はNOx選択還元触媒15の床温を示しており、この床温はTC1<TC2<TC3<TC4の関係にある。従って図5(A)からNOx浄化率はアンモニア吸着量が多いほど高くなり、NOx選択還元触媒15の床温が高くなるほど高くなることがわかる。 FIG. 5A shows the amount of ammonia adsorbed on the NO x selective reduction catalyst 15 and the NO when the fuel injection amount reaches a predetermined target value while the supply of EGR gas is stopped during engine idling operation. The relationship with the NO x purification rate by the x selective reduction catalyst 15 is shown. In FIG. 5A, TC 1 to TC 4 indicate the bed temperature of the NO x selective reduction catalyst 15, and this bed temperature has a relationship of TC 1 <TC 2 <TC 3 <TC 4 . Therefore, it can be seen from FIG. 5A that the NO x purification rate increases as the ammonia adsorption amount increases, and increases as the bed temperature of the NO x selective reduction catalyst 15 increases.

また、機関アイドリング運転時においてEGRガスの供給が停止された状態で燃料噴射量が予め定められた目標値になったときには機関からの排出NOx量は常に一定量となり、従ってこのときNOx浄化率が高くなればNOx選択還元触媒15から排出される排出NOx量は少なくなるのでこのときのNOx選択還元触媒15へのアンモニア吸着量とNOx選択還元触媒15からの排出NOx濃度との関係は図5(B)に示されるようになる。即ち、図5(B)からわかるように排出NOx濃度はアンモニア吸着量が多いほど低くなり、NOx選択還元触媒15の床温が高くなるほど低くなる。 The discharge amount of NO x from the engine when the fuel injection amount reaches the target value set in advance in a state in which the supply of the EGR gas at the time of engine idling operation is stopped is always a certain amount, therefore the NO x purification at this time the exhaust NO x concentration from the ammonia adsorption amount and the NO x selective reduction catalyst 15 to the NO x selective reduction catalyst 15 at this time because the less the exhaust NO x amount exhausted from the NO x selective reduction catalyst 15 the higher rate is The relationship with is as shown in FIG. That is, as can be seen from FIG. 5B, the exhausted NO x concentration decreases as the ammonia adsorption amount increases, and decreases as the bed temperature of the NO x selective reduction catalyst 15 increases.

本発明による実施例ではNOxセンサ29によってNOx選択還元触媒15からの排出NOx濃度が検出され、この検出された排出NOx濃度とNOx選択還元触媒15の床温から図5(B)に示される関係に基づいてアンモニア吸着量が求められる。例えば図5(B)において検出された排出NOx濃度がNDであり、このときNOx選択還元触媒15の床温がTC3であったとするとアンモニア吸着量はNXとなる。一方、NOx選択還元触媒15の床温がアンモニア脱離温度よりも高いときにはアンモニア吸着量が減少するのでNOx浄化率は低下し、排出NOx量は増大する。本発明による実施例ではあらゆる床温におけるNOx選択還元触媒15へのアンモニア吸着量とNOx選択還元触媒15からの排出NOx濃度との関係が予めROM32内に記憶されている。 Discharge concentration of NO x from the NO x selective reduction catalyst 15 by NO x sensor 29 in the embodiment according to the present invention is detected, FIG. 5 (B from bed temperature of the detected exhaust NO x concentration and the NO x selective reduction catalyst 15 The amount of adsorbed ammonia is determined based on the relationship shown in FIG. For example, the detected exhaust NO x concentration is a ND in FIG. 5 (B), the ammonia adsorption amount this time the bed temperature of the NO x selective reduction catalyst 15 is assumed to be TC 3 becomes NX. On the other hand, when the bed temperature of the NO x selective reduction catalyst 15 is higher than the ammonia desorption temperature, the ammonia adsorption amount decreases, so the NO x purification rate decreases, and the exhausted NO x amount increases. Relationship between the exhaust NO x concentration from the ammonia adsorption amount and the NO x selective reduction catalyst 15 to the NO x selective reduction catalyst 15 in every bed temperature is stored in advance in the ROM32 in the embodiment according to the present invention.

図6にアンモニア吸着量の検出ルーチンを示す。
図6を参照するとまず初めにステップ60においてアイドリング運転時であるか否かが判別される。アイドリング運転時であるときにはステップ61に進んで燃料噴射量が目標値であるか否かが判別される。燃料噴射量が目標値であるときにはステップ62に進んでNOx選択還元触媒15の床温TCがアンモニアをあまり吸着しえない上限温度TC0よりも低いか否かが判別される。TC<TC0のときにはステップ63に進む。
FIG. 6 shows an ammonia adsorption amount detection routine.
Referring to FIG. 6, first, at step 60, it is judged if the engine is idling. When it is during the idling operation, the routine proceeds to step 61, where it is judged if the fuel injection amount is a target value or not. When the fuel injection amount is the target value, the routine proceeds to step 62, where it is judged if the bed temperature TC of the NO x selective reduction catalyst 15 is lower than the upper limit temperature TC 0 at which ammonia cannot be adsorbed so much. When TC <TC 0, the routine proceeds to step 63.

ステップ63ではEGR制御弁22が全閉せしめられ、それによってEGRガスの供給が停止される。次いでステップ64では尿素水溶液供給弁17からの尿素の供給が停止される。次いでステップ65ではNOxセンサ29によりNOx選択還元触媒15からの排出NOx濃度が検出される。次いでステップ66ではこの検出NOx濃度に基づいてROM32内に記憶された関係からアンモニア吸着量が検出される。次いでステップ67では図3に示す運転制御ルーチンにおいて用いられているアンモニア吸着量ΣNH3がステップ66において検出されたアンモニア吸着量とされる。即ち、図3に示す運転制御ルーチンにおいて算出されたアンモニア吸着量が検出されたアンモニア吸着量によって更新せしめられる。 In step 63, the EGR control valve 22 is fully closed, whereby the supply of EGR gas is stopped. Next, at step 64, the supply of urea from the urea aqueous solution supply valve 17 is stopped. Next, at step 65, the NO x sensor 29 detects the exhaust NO x concentration from the NO x selective reduction catalyst 15. Then the ammonia adsorption amount is detected from the relationship stored in the ROM32 based on the detected concentration of NO x in step 66. Next, at step 67, the ammonia adsorption amount ΣNH 3 used in the operation control routine shown in FIG. That is, the ammonia adsorption amount calculated in the operation control routine shown in FIG. 3 is updated by the detected ammonia adsorption amount.

圧縮着火式内燃機関の全体図である。1 is an overall view of a compression ignition type internal combustion engine. アンモニアの飽和吸着量Qtを示す図である。It is a figure which shows the saturated adsorption amount Qt of ammonia. 機関の運転を制御するためのフローチャートである。It is a flowchart for controlling operation of an engine. 排出NOx量NOXAのマップ等を示す図である。It is a diagram showing a map or the like of the discharge amount of NO x NOXA. NOx選択還元触媒へのアンモニア吸着量とNOx選択還元触媒からの排出NOx濃度との関係等を示す図である。Is a diagram showing the relationships of the exhaust NO x concentration from the ammonia adsorption amount and the NO x selective reduction catalyst to the NO x selective reduction catalyst. アンモニア吸着量を検出するためのフローチャートである。It is a flowchart for detecting the ammonia adsorption amount.

符号の説明Explanation of symbols

4 吸気マニホルド
5 排気マニホルド
7 排気ターボチャージャ
12,16 酸化触媒
13 パティキュレートフィルタ
15 NOx選択還元触媒
17 尿素水溶液供給弁
29 NOxセンサ
4 Intake manifold 5 Exhaust manifold 7 Exhaust turbocharger 12, 16 Oxidation catalyst 13 Particulate filter 15 NO x selective reduction catalyst 17 Urea aqueous solution supply valve 29 NO x sensor

Claims (6)

機関排気通路内にNOx選択還元触媒を配置し、該NOx選択還元触媒に尿素を供給して該尿素から発生するアンモニアをNOx選択還元触媒に吸着させ、主にこの吸着されたアンモニアにより排気ガス中に含まれるNOxを選択的に還元するようにした内燃機関の排気浄化装置において、機関アイドリング運転時に機関から排出されるNOx量を増大し、このときのNOx選択還元触媒によるNOx浄化率からNOx選択還元触媒に吸着されているアンモニア吸着量を検出するようにした内燃機関の排気浄化装置。 The the NO x selective reduction catalyst arranged in the engine exhaust passage, to supply urea to the the NO x selective reduction catalyst and ammonia generated from the urea is adsorbed on the NO x selective reduction catalyst, mainly by the adsorbed ammonia In an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine that selectively reduces NO x contained in exhaust gas, the amount of NO x discharged from the engine during engine idling operation is increased, and the NO x selective reduction catalyst at this time An exhaust purification device for an internal combustion engine that detects an ammonia adsorption amount adsorbed on a NO x selective reduction catalyst from a NO x purification rate. 機関アイドリング運転時に排気ガスの再循環を停止することにより機関から排出されるNOx量が増大せしめられる請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。 An exhaust purification system of an internal combustion engine according to claim 1, the amount of NO x discharged from the engine is made to increase by stopping the recirculation of the exhaust gas during the engine idling operation. 機関アイドリング運転時において排気ガスの再循環が停止された状態で機関の運転状態が予め定められた運転状態になったときのNOx選択還元触媒へのアンモニア吸着量とNOx選択還元触媒からの排出NOx濃度との関係が予め記憶されており、機関アイドリング運転時において機関の運転状態が該予め定められた運転状態になったときには排気ガスの再循環を停止してNOx選択還元触媒からの排出NOx濃度が検出され、検出された該排出NOx濃度に基づき上記関係からNOx選択還元触媒に吸着されているアンモニア吸着量が検出される請求項2に記載の内燃機関の排気浄化装置。 From the ammonia adsorption amount to the NO x selective reduction catalyst and the NO x selective reduction catalyst when the exhaust gas recirculation during engine idling operation becomes operating state operating conditions predetermined engine in the stopped state the exhaust NO x concentration is stored in advance the relationship between, from the NO x selective reduction catalyst by stopping the recirculation of exhaust gas when the engine operating state at the time of engine idling operation becomes operation state that is determined the advance is the exhaust NO x concentration detected, the internal combustion engine according to claim 2, ammonia adsorption amount adsorbed by the the NO x selective reduction catalyst from the relationship based on the detected the exhaust NO x concentration was is detected exhaust purification apparatus. 上記機関の運転状態が燃料噴射量であり、上記予め定められた運転状態が目標噴射量である請求項3に記載の内燃機関の排気浄化装置。   The exhaust purification device for an internal combustion engine according to claim 3, wherein the operating state of the engine is a fuel injection amount, and the predetermined operating state is a target injection amount. NOx選択還元触媒下流の機関排気通路内にNOx選択還元触媒からの排出NOx濃度を検出するためのNOxセンサが配置されている請求項3に記載の内燃機関の排気浄化装置。 The NO x selective reduction exhaust purification system of an internal combustion engine according to NO x claim 3 in which the sensor is arranged to detect the exhaust NO x concentration from the NO x selective reduction catalyst downstream of the catalyst in the engine exhaust passage. NOx選択還元触媒に吸着されているアンモニア吸着量を算出する算出手段を具備しており、該算出手段により算出されたアンモニア吸着量が上記検出されたアンモニア吸着量によって更新される請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。 A calculation means for calculating an ammonia adsorption amount adsorbed on the NO x selective reduction catalyst is provided, and the ammonia adsorption amount calculated by the calculation means is updated by the detected ammonia adsorption amount. An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine as described.
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