JP5041168B2 - Exhaust purification device - Google Patents

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Description

本発明は、エンジンから排出される排気ガスを浄化する排気浄化装置に関する。   The present invention relates to an exhaust purification device that purifies exhaust gas discharged from an engine.

自動車等に搭載されるエンジン、特にディーゼルエンジンから排出される排気ガス中には、一酸化炭素(CO)、炭化水素(HC)、窒素酸化物(NOx)等や、微粒子状物質(PM:Particulate Matter)等が多く含まれている。このため、一般的には、エンジンから排出される排気ガスが通過する排気通路に、例えば、上記汚染物質を分解(還元等)するための三元触媒や、PMを捕捉するためのパティキュレートフィルタ等を設け、排気ガスが浄化された状態で大気中に放出されるようにしている。   In exhaust gas emitted from engines mounted on automobiles, particularly diesel engines, carbon monoxide (CO), hydrocarbons (HC), nitrogen oxides (NOx), etc., particulate matter (PM: Particulate) Matter) etc. are included. For this reason, in general, for example, a three-way catalyst for decomposing (reducing, etc.) the pollutants and a particulate filter for capturing PM in an exhaust passage through which exhaust gas discharged from the engine passes. Etc., so that the exhaust gas is purified and released into the atmosphere.

このようなパティキュレートフィルタは、使用に伴ってフィルタ内にPMが堆積して通過抵抗が増大するため、必要に応じて再生処理を行う必要がある。このような再生処理としては、パティキュレートフィルタに加熱装置を配設し、加熱によりPMを燃焼さて除去することが行われていたが、パティキュレートフィルタの上流に設けられた酸化触媒に燃料(軽油)などの炭化水素系液体を流入させて発熱反応を生じさせ、この熱によりパティキュレートフィルタの再生処理を行う方法も提案されている。   In such a particulate filter, since PM accumulates in the filter and the passage resistance increases with use, it is necessary to perform a regeneration process as necessary. As such regeneration processing, a heating device is provided in the particulate filter, and PM is burned and removed by heating. However, fuel (light oil) is added to the oxidation catalyst provided upstream of the particulate filter. A method is also proposed in which a hydrocarbon-based liquid such as) is introduced to cause an exothermic reaction and the particulate filter is regenerated by this heat.

また、ディーゼルエンジンにおいては、窒素酸化物(NOx)が特に多く発生し易い。このため、ディーゼルエンジンには、排気ガス中のNOxを効率的に分解するために、例えば、NOxの吸着と還元とを繰り返し行ってNOxを分解(還元)する、いわゆるNOxトラップ触媒が多く採用されている。   In diesel engines, nitrogen oxides (NOx) are particularly likely to be generated. For this reason, in order to efficiently decompose NOx in exhaust gas, many so-called NOx trap catalysts that decompose and reduce NOx by repeatedly adsorbing and reducing NOx, for example, are often used in diesel engines. ing.

このようなNOxトラップ触媒は、吸着したNOxを分解(還元)するため、NOxトラップ触媒に外部から還元剤(添加剤)を適宜供給する必要がある。このため、一般的には、燃料(軽油)等を還元剤として排気通路内に噴射することでNOxトラップ触媒に供給するようにしている。例えば、排気管に設けられたインジェクタによって燃料を排気通路内に噴射し、燃料が混合された排気ガスをNOxトラップ触媒に供給するようにしたものがある(例えば、特許文献1参照)。   Since such NOx trap catalyst decomposes (reduces) adsorbed NOx, it is necessary to appropriately supply a reducing agent (additive) from the outside to the NOx trap catalyst. For this reason, in general, fuel (light oil) or the like is supplied as a reducing agent into the exhaust passage so as to be supplied to the NOx trap catalyst. For example, there is one in which fuel is injected into an exhaust passage by an injector provided in an exhaust pipe, and exhaust gas mixed with the fuel is supplied to a NOx trap catalyst (see, for example, Patent Document 1).

またNOxトラップ触媒にはNOxと共に硫黄酸化物(SOx)も吸着されるため、NOxトラップ触媒に燃料(還元剤)を供給してNOxトラップ触媒を高温にすることで、SOxを分解(還元)することも行われている。   Since NOx trap catalyst also adsorbs sulfur oxide (SOx) together with NOx, fuel (reducing agent) is supplied to the NOx trap catalyst to raise the temperature of the NOx trap catalyst, thereby decomposing (reducing) SOx. Things are also done.

このようなインジェクタの先端面及びその周囲には、いわゆるデポジットが徐々に堆積してしまい、インジェクタから排気通路に還元剤を良好に供給できないという問題が生じる虞がある。具体的には、排気通路内に燃料等の還元剤を噴射するインジェクタのノズルが開口する先端面は、排気通路内に露出されており高温の排気ガスに晒されるため、この先端面の温度は比較的高温になる。このため、インジェクタから噴射した還元剤(例えば、燃料)がインジェクタの先端面に付着すると、付着した還元剤の揮発成分が蒸発して残った成分が変質してデポジットとして徐々に堆積してしまう。また付着した還元剤がバインダとなって排ガス中の煤が付着してデポジットとして徐々に堆積してしまう。このようにインジェクションの先端面及びその周囲にデポジットが堆積すると、インジェクタのノズルの目詰まりが生じて排気通路に還元剤を良好に供給できなくなる虞がある。   A so-called deposit is gradually accumulated on the front end surface of the injector and the periphery thereof, which may cause a problem that the reducing agent cannot be satisfactorily supplied from the injector to the exhaust passage. Specifically, the tip surface of the injector nozzle that injects a reducing agent such as fuel into the exhaust passage is exposed in the exhaust passage and exposed to high-temperature exhaust gas. It becomes relatively hot. For this reason, when the reducing agent (for example, fuel) injected from the injector adheres to the tip end surface of the injector, the volatile component of the attached reducing agent evaporates and the remaining component is denatured and gradually accumulates as deposit. Further, the adhering reducing agent becomes a binder, soot in the exhaust gas adheres and gradually accumulates as a deposit. If deposits accumulate on the tip surface of the injection and the periphery thereof, the nozzles of the injector may be clogged, and the reducing agent may not be satisfactorily supplied to the exhaust passage.

また、例えば、排気通路に連通する噴射空間(連通路)を設け、この噴射空間を介して排気通路内に還元剤が噴射されるように構成されたものがある(例えば、特許文献2参照)。このように連通路が設けられている場合には、インジェクタの先端面は排気通路から離れた位置に配されることになり、インジェクタの温度上昇はある程度抑えられる。したがって、インジェクタの先端面へのデポジットの堆積は抑えられるが、連通路の内壁面にデポジットが堆積してしまう。そして、連通路の内壁面にデポジットが堆積すると還元剤の通路が狭まってしまい、排気通路に還元剤を良好に供給できなくなる虞がある。   Further, for example, there is an arrangement in which an injection space (communication path) communicating with the exhaust passage is provided, and the reducing agent is injected into the exhaust passage through the injection space (see, for example, Patent Document 2). . When the communication path is provided in this way, the tip end face of the injector is arranged at a position away from the exhaust path, and the temperature rise of the injector can be suppressed to some extent. Therefore, deposit accumulation on the tip surface of the injector can be suppressed, but deposits accumulate on the inner wall surface of the communication path. If deposits accumulate on the inner wall surface of the communication passage, the passage of the reducing agent is narrowed, and there is a possibility that the reducing agent cannot be supplied satisfactorily to the exhaust passage.

ここで、噴孔から噴霧が出ている場合に、噴射ポートから空気を噴射させ、スカート状に拡がる空気によって噴孔からの噴霧が円筒管の内壁面に衝突するのを防止するようにしたものがある(例えば、特許文献3参照)。   Here, when spray is emitted from the injection hole, air is injected from the injection port to prevent the spray from the injection hole from colliding with the inner wall surface of the cylindrical tube by the air expanding in a skirt shape. (For example, refer to Patent Document 3).

特開2005−214100号公報JP-A-2005-214100 特開2004−044483号公報JP 2004-044483 A 特開2005−180371号公報JP 2005-180371 A

排気浄化装置に上記特許文献3に記載の技術を採用することで、上述した連通路の内壁面に添加剤(還元剤)が付着するのを防止することができる。そして、このように連通路の内壁面にバインダとなる還元剤の付着を防止することで、デポジットの堆積を抑制することができる。   By employing the technique described in Patent Document 3 in the exhaust gas purification device, it is possible to prevent the additive (reducing agent) from adhering to the inner wall surface of the communication path described above. Further, depositing deposits can be suppressed by preventing the reducing agent serving as a binder from adhering to the inner wall surface of the communication path.

しかしながら、排気浄化装置にこのような技術を採用すると、上述したようなフィルタの再生処理や触媒の還元処理が良好に行われない虞がある。すなわち、インジェクタから添加剤が噴射されて排気通路に供給される際、空気も同時に排気通路に供給されるため、例えば、NOxパージ、Sパージ等に必要な排気ガスのリッチ化ができない虞がある。   However, when such a technique is employed in the exhaust purification device, there is a possibility that the above-described filter regeneration process and catalyst reduction process may not be performed satisfactorily. That is, when the additive is injected from the injector and supplied to the exhaust passage, air is also supplied to the exhaust passage at the same time, so that there is a possibility that the exhaust gas necessary for NOx purge, S purge, etc. cannot be enriched, for example. .

さらに排気通路に供給される空気量が多すぎると、添加剤と空気とが触媒中で過剰となり、触媒の過昇温による貴金属の劣化や溶損が生じる虞がある。また逆に、触媒に供給される空気の量が多過ぎることで触媒が冷却されてしまい、触媒反応が低下してしまう虞もある。   Further, if the amount of air supplied to the exhaust passage is too large, the additive and air become excessive in the catalyst, and there is a risk that noble metal may be deteriorated or melted due to excessive heating of the catalyst. Conversely, if the amount of air supplied to the catalyst is too large, the catalyst is cooled, and the catalytic reaction may be reduced.

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、排気空燃比を良好に維持しつつ連通路の内壁面へのデポジットの堆積を抑えることができる排気浄化装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide an exhaust emission control device capable of suppressing deposit accumulation on the inner wall surface of the communication path while maintaining an excellent exhaust air-fuel ratio. To do.

上記課題を解決する本発明の第1の態様は、エンジンの排気通路に介装される排気浄化用触媒と、該排気浄化用触媒よりも上流側に配されると共に前記排気通路に連通する連通路を介して前記排気通路に添加剤を噴射するインジェクタと、前記インジェクタの周囲に配されて前記連通路に開口する噴射口に連通して当該連通路に空気を供給する供給路と、を具備すると共に、スロットルバルブの下流側の吸気管内の圧力が所定圧力よりも大きい場合に、前記インジェクタから添加剤が噴射されるタイミングで前記供給路から前記連通路に空気を導入させる導入手段と、前記排気浄化用触媒の後流側の排気空燃比を検出する空燃比検出手段と、前記連通路に空気が導入されている期間に、前記排気空燃比が予め設定された目標値となるように、前記空燃比検出手段の検出結果に基づいて前記インジェクタから噴射される添加剤の量と前記連通路に導入される空気量とを相対的に調整する調整手段と、を具備することを特徴とする排気浄化装置にある。 A first aspect of the present invention that solves the above problems includes an exhaust purification catalyst interposed in an exhaust passage of an engine, and a communication that is disposed upstream of the exhaust purification catalyst and communicates with the exhaust passage. An injector that injects the additive into the exhaust passage through the passage; and a supply passage that is arranged around the injector and communicates with an injection port that opens to the communication passage and supplies air to the communication passage. In addition , when the pressure in the intake pipe on the downstream side of the throttle valve is larger than a predetermined pressure, introducing means for introducing air from the supply path to the communication path at a timing when the additive is injected from the injector; An air-fuel ratio detecting means for detecting an exhaust air-fuel ratio on the downstream side of the exhaust purification catalyst, and so that the exhaust air-fuel ratio becomes a preset target value during a period when air is introduced into the communication path, Adjusting means for relatively adjusting the amount of additive injected from the injector and the amount of air introduced into the communication path based on the detection result of the air-fuel ratio detecting means; In the exhaust purification system.

かかる第1の態様では、連通路に空気が導入された状態で、排気空燃比が目標値となるように調整される。したがって、排気浄化用触媒の還元処理を良好に実施することができると共に、デポジットの堆積も抑制することができる。   In the first aspect, the exhaust air-fuel ratio is adjusted to the target value in a state where air is introduced into the communication path. Therefore, it is possible to satisfactorily carry out the reduction treatment of the exhaust purification catalyst, and it is possible to suppress deposit accumulation.

本発明の第2の態様は、前記調整手段が、前記インジェクタから噴射される添加剤の量又は前記導入手段を制御して前記連通路に供給される空気量の少なくとも何れか一方を増減させることを特徴とする第1の態様の排気浄化装置にある。   In the second aspect of the present invention, the adjustment means controls the amount of additive injected from the injector or the introduction means to increase or decrease at least one of the amount of air supplied to the communication path. There exists in the exhaust emission control device of the 1st aspect characterized by these.

かかる第2の態様では、排気空燃比を比較的容易に目標値となるように調整することができる。なお、制御が比較的容易であるインジェクタからの添加剤の噴射量を調整すれば排気空燃比をより確実に目標値とすることができる。   In the second aspect, the exhaust air-fuel ratio can be adjusted relatively easily to the target value. It should be noted that the exhaust air-fuel ratio can be more reliably set to the target value by adjusting the injection amount of the additive from the injector that is relatively easy to control.

かかる本発明では、連通路に空気が導入された状態であっても、排気空燃比が目標値となるように、インジェクタから噴射される添加剤の量と、連通路に導入される空気量とを相対的に調整するようにした。つまり、排気空燃比は、実質的に常に目標値に維持される。したがって、排気空燃比に基づいて、インジェクタから適量の添加剤を噴射することができると共に、噴射口から連通路に適量の空気を導入することができる。よって、排気浄化用触媒の還元処理を良好に実施することができ、且つ連通路の内壁面へのデポジットの堆積も抑制することができる。   In the present invention, even when air is introduced into the communication path, the amount of additive injected from the injector and the amount of air introduced into the communication path so that the exhaust air-fuel ratio becomes the target value. Was adjusted relatively. That is, the exhaust air / fuel ratio is substantially always maintained at the target value. Therefore, an appropriate amount of additive can be injected from the injector based on the exhaust air-fuel ratio, and an appropriate amount of air can be introduced from the injection port into the communication path. Therefore, the reduction treatment of the exhaust purification catalyst can be carried out satisfactorily, and deposit accumulation on the inner wall surface of the communication path can also be suppressed.

以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.

(実施形態1)
図1は、本実施形態に係る排気浄化装置の概略構成を示す図である。図1に示すように、排気浄化装置10は、複数の排気浄化用触媒と排気浄化用フィルタとを有し、これら複数の排気浄化用触媒と排気浄化用フィルタとは、車両に搭載される多気筒ディーゼルエンジン(以下、単にエンジンという)11の排気管(排気通路)12に介装されている。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an exhaust emission control device according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the exhaust purification device 10 has a plurality of exhaust purification catalysts and exhaust purification filters, and the plurality of exhaust purification catalysts and exhaust purification filters are installed in a vehicle. An exhaust pipe (exhaust passage) 12 of a cylinder diesel engine (hereinafter simply referred to as an engine) 11 is interposed.

エンジン11は、シリンダヘッド13とシリンダブロック14とを有し、シリンダブロック14の各シリンダボア15内には、ピストン16が往復移動自在に収容されている。そして、このピストン16とシリンダボア15とシリンダヘッド13とで燃焼室17が形成されている。なお、ピストン16は、コンロッド18を介してクランクシャフト19に接続されており、ピストン16の往復運動によってクランクシャフト19が回転するようになっている。   The engine 11 includes a cylinder head 13 and a cylinder block 14, and a piston 16 is accommodated in each cylinder bore 15 of the cylinder block 14 so as to be reciprocally movable. A combustion chamber 17 is formed by the piston 16, the cylinder bore 15, and the cylinder head 13. The piston 16 is connected to a crankshaft 19 via a connecting rod 18 so that the crankshaft 19 is rotated by the reciprocating motion of the piston 16.

またシリンダヘッド13には吸気ポート20が形成され、この吸気ポート20には吸気マニホールド21を含む吸気管(吸気通路)22が接続されている。また、吸気ポート20には、吸気弁23が設けられておりこの吸気弁23によって吸気ポート20が開閉されるようになっている。   An intake port 20 is formed in the cylinder head 13, and an intake pipe (intake passage) 22 including an intake manifold 21 is connected to the intake port 20. The intake port 20 is provided with an intake valve 23, and the intake port 20 is opened and closed by the intake valve 23.

また、シリンダヘッド13には、排気ポート24が形成され、この排気ポート24には、排気マニホールド25を含む排気管(排気通路)12が接続されている。なお、排気ポート24には排気弁26が設けられており、吸気ポート20と同様に、排気ポート24はこの排気弁26によって開閉されるようになっている。   An exhaust port 24 is formed in the cylinder head 13, and an exhaust pipe (exhaust passage) 12 including an exhaust manifold 25 is connected to the exhaust port 24. The exhaust port 24 is provided with an exhaust valve 26. Like the intake port 20, the exhaust port 24 is opened and closed by the exhaust valve 26.

これら吸気管22及び排気管12の途中には、ターボチャージャ27が設けられている。ターボチャージャ27は、図示しないタービンと、このタービンに連結されたコンプレッサとを有し、エンジン11からターボチャージャ27内に排気ガスが流れ込むと、排気ガスの流れによってタービンが回転し、このタービンの回転に伴ってコンプレッサが回転して吸気管22からターボチャージャ27内に空気を吸い込んで加圧するようになっている。またターボチャージャ27の下流側の吸気管22には、インタークーラ28が配されている。そして、ターボチャージャ27で加圧された空気は、インタークーラ28によって冷却されてエンジン11の各吸気ポート20に供給される。   A turbocharger 27 is provided in the middle of the intake pipe 22 and the exhaust pipe 12. The turbocharger 27 has a turbine (not shown) and a compressor connected to the turbine. When exhaust gas flows from the engine 11 into the turbocharger 27, the turbine is rotated by the flow of the exhaust gas, and the rotation of the turbine. Along with this, the compressor rotates to suck air from the intake pipe 22 into the turbocharger 27 and pressurize it. An intercooler 28 is disposed in the intake pipe 22 on the downstream side of the turbocharger 27. The air pressurized by the turbocharger 27 is cooled by the intercooler 28 and supplied to each intake port 20 of the engine 11.

インタークーラ28の下流側の吸気管22には、電動アクチュエータの駆動により吸気管(吸気通路)を開閉するスロットルバルブ29が設けられている。さらに、スロットルバルブ29の下流側の排気管12には、ターボチャージャ27の上流側の排気管12に連通するEGR管(EGR通路)30が接続されている。またこのEGR管30にはEGRクーラ31が設けられ、EGR管30の吸気管22との接続部分にはEGR弁32が設けられている。そしてこのEGR弁32が開弁することで、排気管12を流れる排気ガスの一部がEGRクーラ31によって冷却された後、吸気管22に供給されるようになっている。   The intake pipe 22 on the downstream side of the intercooler 28 is provided with a throttle valve 29 that opens and closes the intake pipe (intake passage) by driving an electric actuator. Further, an EGR pipe (EGR passage) 30 communicating with the exhaust pipe 12 on the upstream side of the turbocharger 27 is connected to the exhaust pipe 12 on the downstream side of the throttle valve 29. The EGR pipe 30 is provided with an EGR cooler 31, and an EGR valve 32 is provided at a connection portion of the EGR pipe 30 with the intake pipe 22. When the EGR valve 32 is opened, a part of the exhaust gas flowing through the exhaust pipe 12 is cooled by the EGR cooler 31 and then supplied to the intake pipe 22.

なおシリンダヘッド13には、各気筒の燃焼室17内に燃料を直噴射する電子制御式の燃料噴射弁33が設けられている。燃料噴射弁33にはコモンレール34から燃料が供給される。コモンレール34にはサプライポンプ35により燃料タンク(図示なし)の燃料が供給され、エンジン11の回転速度に応じてサプライポンプ35から所定圧で燃料がコモンレール34に供給される。コモンレール34では燃料が所定の燃圧に調整され、コモンレール34から所定の燃圧に制御された高圧燃料が燃料噴射弁33に供給される。   The cylinder head 13 is provided with an electronically controlled fuel injection valve 33 that directly injects fuel into the combustion chamber 17 of each cylinder. Fuel is supplied to the fuel injection valve 33 from the common rail 34. Fuel in a fuel tank (not shown) is supplied to the common rail 34 by a supply pump 35, and fuel is supplied from the supply pump 35 to the common rail 34 at a predetermined pressure according to the rotational speed of the engine 11. In the common rail 34, the fuel is adjusted to a predetermined fuel pressure, and high pressure fuel controlled to the predetermined fuel pressure is supplied from the common rail 34 to the fuel injection valve 33.

ここで、ターボチャージャ27の下流側の排気管12には、排気浄化用触媒であるディーゼル酸化触媒(以下、単に酸化触媒と称する)36及びNOxトラップ触媒37と、排気浄化用フィルタであるディーゼルパティキュレートフィルタ(DPF:Diesel Particulate Filter:以下、DPFと称する)38とが上流側から順に配されている。また、詳しくは後述するが、ターボチャージャ27と酸化触媒36との間の排気管12には、還元剤(添加剤)である燃料(軽油)を排気管(排気通路)12内に噴射するインジェクタ50が設けられている。   Here, in the exhaust pipe 12 on the downstream side of the turbocharger 27, a diesel oxidation catalyst (hereinafter simply referred to as an oxidation catalyst) 36 and a NOx trap catalyst 37 which are exhaust purification catalysts, and a diesel putty which is an exhaust purification filter. A curative filter (DPF: Diesel Particulate Filter: hereinafter referred to as DPF) 38 is sequentially arranged from the upstream side. As will be described in detail later, an injector that injects fuel (light oil) as a reducing agent (additive) into the exhaust pipe (exhaust passage) 12 in the exhaust pipe 12 between the turbocharger 27 and the oxidation catalyst 36. 50 is provided.

酸化触媒36は、例えば、セラミックス材料で形成されたハニカム構造の担体に、白金(Pt)、パラジウム(Pd)等の貴金属が担持されてなる。酸化触媒36では、排気ガスが流入すると、排気ガス中の一酸化窒素(NO)が酸化されて二酸化窒素(NO)が生成される。また、酸化触媒36における酸化反応が起こるには、酸化触媒36が所定温度以上に加熱されている必要があるため、酸化触媒36は可及的にエンジン11に近い位置に配されていることが好ましい。酸化触媒36がエンジン11の熱によって加熱され、エンジン始動時等であっても、比較的短時間で酸化触媒36を所定温度以上に加熱することができるからである。 The oxidation catalyst 36 is formed, for example, by supporting a noble metal such as platinum (Pt) or palladium (Pd) on a honeycomb structure carrier made of a ceramic material. In the oxidation catalyst 36, when exhaust gas flows, nitrogen monoxide (NO) in the exhaust gas is oxidized to generate nitrogen dioxide (NO 2 ). Further, in order for the oxidation reaction in the oxidation catalyst 36 to occur, the oxidation catalyst 36 needs to be heated to a predetermined temperature or higher, and therefore, the oxidation catalyst 36 may be disposed as close to the engine 11 as possible. preferable. This is because the oxidation catalyst 36 is heated by the heat of the engine 11 and the oxidation catalyst 36 can be heated to a predetermined temperature or higher in a relatively short time even when the engine is started.

NOxトラップ触媒37は、例えば、セラミックス材料で形成されたハニカム構造の担体に、白金(Pt)、パラジウム(Pd)等の貴金属が担持されると共に、吸蔵剤としてバリウム(Ba)等のアルカリ金属、あるいはアルカリ土類金属が担持されてなる。そして、NOxトラップ触媒37では、酸化雰囲気においてNOx、すなわち、酸化触媒36で生成されたNO、また酸化触媒36で酸化されずに排気ガス中に残存するNOを一旦吸蔵し、例えば、一酸化炭素(CO)、炭化水素(HC)等を含む還元雰囲気中において、NOxを放出して窒素(N)等に還元する。 The NOx trap catalyst 37 includes, for example, a noble metal such as platinum (Pt) and palladium (Pd) supported on a honeycomb structure carrier formed of a ceramic material, and an alkali metal such as barium (Ba) as an occlusion agent, Alternatively, an alkaline earth metal is supported. The NOx trap catalyst 37 temporarily stores NOx in the oxidizing atmosphere, that is, NO 2 generated by the oxidation catalyst 36, or NO remaining in the exhaust gas without being oxidized by the oxidation catalyst 36. In a reducing atmosphere containing carbon (CO), hydrocarbon (HC), etc., NOx is released and reduced to nitrogen (N 2 ) or the like.

また酸化触媒36で生成されたNOの多くはNOxトラップ触媒37によって吸着・分解(還元)され、吸着・分解されなかった残りのNOはDPF38での反応により浄化されるようになっている。 Further, most of the NO 2 produced by the oxidation catalyst 36 is adsorbed / decomposed (reduced) by the NOx trap catalyst 37, and the remaining NO 2 that has not been adsorbed / decomposed is purified by the reaction in the DPF 38. .

通常、エンジン11から排出される排気ガスの大部分はNOが占めておりHCの量は極めて少ないため、NOxトラップ触媒37内が酸化雰囲気となり、NOxトラップ触媒37ではNOxが吸着されるのみで吸着されたNOxが分解(還元)されることはない。このため、NOxトラップ触媒37に所定量のNOxが吸着されると、ターボチャージャ27と酸化触媒36との間の排気管12に固定されたインジェクタ50から添加剤である燃料(軽油)が噴射されるようになっている。これにより、燃料が混合された排気ガスが酸化触媒36を通過してNOxトラップ触媒37に供給され、NOxトラップ触媒37内が還元雰囲気となり、吸着されたNOxが分解(還元)される。なおNOxトラップ触媒37は、窒素酸化物(NOx)と同様に硫黄酸化物(SOx)を吸蔵し、所定のタイミングで分解(還元)される。   Normally, most of the exhaust gas discharged from the engine 11 is occupied by NO and the amount of HC is very small. Therefore, the inside of the NOx trap catalyst 37 becomes an oxidizing atmosphere, and the NOx trap catalyst 37 only adsorbs NOx. NOx that has been released is not decomposed (reduced). For this reason, when a predetermined amount of NOx is adsorbed on the NOx trap catalyst 37, fuel (light oil) as an additive is injected from the injector 50 fixed to the exhaust pipe 12 between the turbocharger 27 and the oxidation catalyst 36. It has become so. As a result, the exhaust gas mixed with fuel passes through the oxidation catalyst 36 and is supplied to the NOx trap catalyst 37. The inside of the NOx trap catalyst 37 becomes a reducing atmosphere, and the adsorbed NOx is decomposed (reduced). The NOx trap catalyst 37 stores sulfur oxide (SOx) in the same manner as nitrogen oxide (NOx), and is decomposed (reduced) at a predetermined timing.

DPF38は、例えば、セラミックス材料で形成されたハニカム構造のフィルタであり、DPF38内には、例えば、上流側端部が開放され下流側端部が閉塞された排気ガス通路38aと下流側端部が開放され上流側端部が閉塞された排気ガス通路38bとが交互に配列されている。そして、排気ガスは、まず上流側端部が開放された排気ガス通路38aに流入し、隣接する排気ガス通路38bとの間に設けられた多孔質の壁面から下流側端部が開放された排気ガス通路38bに流入して下流側に流出し、この過程において排気ガス中の微粒子状物質(PM)が、壁面に衝突したり吸着されたりして捕捉される。   The DPF 38 is, for example, a filter having a honeycomb structure formed of a ceramic material. In the DPF 38, for example, an exhaust gas passage 38a in which an upstream end is opened and a downstream end is closed and a downstream end are provided. Exhaust gas passages 38b opened and closed at the upstream end are alternately arranged. The exhaust gas first flows into the exhaust gas passage 38a whose upstream end is opened, and the exhaust whose downstream end is opened from the porous wall surface provided between the adjacent exhaust gas passages 38b. The gas flows into the gas passage 38b and flows downstream, and in this process, the particulate matter (PM) in the exhaust gas collides with the wall surface or is adsorbed and captured.

捕捉されたPMは、排気ガス中のNOによって酸化(燃焼)されCOとして排出され、またDPF38内に残存するNOはNに分解されて排出されるようになっている。すなわち、DPF38では、排気ガスを浄化して、PM及びNOxの排出量を大幅に低減できるようになっている。また、PMが燃焼されることで、DPF38の性能がある程度再生される。 The trapped PM is oxidized (combusted) by NO 2 in the exhaust gas and discharged as CO 2 , and NO 2 remaining in the DPF 38 is decomposed into N 2 and discharged. In other words, the DPF 38 can purify the exhaust gas and greatly reduce the exhaust amount of PM and NOx. Moreover, the performance of the DPF 38 is regenerated to some extent by burning PM.

ここで、通常は、上述したようにNOxはNOxトラップ触媒37で吸着されるため、DPF38に供給される排気ガス中のNOの量は少なく、DPF38にはPMが徐々に堆積されていく。そして、DPF38に所定量のPMが堆積すると、排気管12に固定されているインジェクタ50から所定量の燃料が噴射されるようになっている。上述したように排気ガスに燃料が混合されると、NOxトラップ触媒37では吸着されたNOxが還元されるため、排気ガスに含まれているNOx(NO)はNOxトラップ触媒37で吸着されずにDPF38に供給される。これにより、DPF38におけるPMの燃焼が促進されるようになっている。 Here, since NOx is normally adsorbed by the NOx trap catalyst 37 as described above, the amount of NO 2 in the exhaust gas supplied to the DPF 38 is small, and PM is gradually deposited on the DPF 38. When a predetermined amount of PM accumulates in the DPF 38, a predetermined amount of fuel is injected from the injector 50 fixed to the exhaust pipe 12. As described above, when the fuel is mixed with the exhaust gas, the NOx trapped in the NOx trap catalyst 37 is reduced, so that NOx (NO 2 ) contained in the exhaust gas is not adsorbed by the NOx trap catalyst 37. To the DPF 38. Thereby, the combustion of PM in the DPF 38 is promoted.

なおこれら酸化触媒36、NOxトラップ触媒37及びDPF38の上流側近傍及びDPF38の下流側近傍には、それぞれ排気温センサ39が設けられており、これら複数の排気温センサ39によって、酸化触媒36、NOxトラップ触媒37及びDPF38に流入する排気ガスの温度と、酸化触媒36、NOxトラップ触媒37及びDPF38から排出される排気ガスの温度を検出している。さらに、DPF38の上流側近傍には、排気ガス中の酸素濃度を検出するための空燃比センサ(空燃比検出手段)40が設けられている。また本実施形態では、酸化触媒36の上流側近傍にも空燃比センサ40が設けられている。   An exhaust temperature sensor 39 is provided in the vicinity of the upstream side of the oxidation catalyst 36, the NOx trap catalyst 37, and the DPF 38, and in the vicinity of the downstream side of the DPF 38, respectively. The temperature of the exhaust gas flowing into the trap catalyst 37 and the DPF 38 and the temperature of the exhaust gas discharged from the oxidation catalyst 36, the NOx trap catalyst 37 and the DPF 38 are detected. Further, an air-fuel ratio sensor (air-fuel ratio detection means) 40 for detecting the oxygen concentration in the exhaust gas is provided in the vicinity of the upstream side of the DPF 38. In the present embodiment, the air-fuel ratio sensor 40 is also provided in the vicinity of the upstream side of the oxidation catalyst 36.

また車両には、図示しないが電子制御ユニット(ECU)が設けられており、このECUには、入出力装置、制御プログラムや制御マップ等の記憶を行う記憶装置、中央処理装置及びタイマやカウンタ類が備えられている。そして、このECUが、上記各センサからの情報に基づいて、排気浄化装置10が搭載されたエンジン11の総合的な制御を行っている。   The vehicle is provided with an electronic control unit (ECU) (not shown). The ECU includes an input / output device, a storage device that stores a control program, a control map, and the like, a central processing unit, timers and counters. Is provided. The ECU performs comprehensive control of the engine 11 on which the exhaust emission control device 10 is mounted, based on information from the sensors.

ここで、図2は、実施形態1に係る排気浄化装置の要部を示す拡大断面図である。図2に示すように、還元剤としての燃料を噴射するインジェクタ50は、本実施形態では、排気管(排気通路)12に対して略直交する方向に配されている。すなわち、インジェクタ50は、その軸方向(図2中上下方向)と排気ガスの流れる方向(図2中左右方向)とが略直交するように配されている。そしてインジェクタ50は、排気管12に固定された装着部材60に装着されて固定部材70によって固定されている。   Here, FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing a main part of the exhaust gas purification apparatus according to the first embodiment. As shown in FIG. 2, the injector 50 that injects fuel as a reducing agent is arranged in a direction substantially orthogonal to the exhaust pipe (exhaust passage) 12 in this embodiment. That is, the injector 50 is arranged such that its axial direction (vertical direction in FIG. 2) and the direction in which the exhaust gas flows (horizontal direction in FIG. 2) are substantially orthogonal. The injector 50 is mounted on a mounting member 60 fixed to the exhaust pipe 12 and is fixed by a fixing member 70.

装着部材60の中央部には、一端が排気管(排気通路)12に連通する連通路61が形成されており、この連通路61の他端側に、インジェクタ50が装着される装着孔62が形成されている。さらに装着孔62の周囲には冷却水の流路である冷却水路63が形成されている。   A communication passage 61 whose one end communicates with the exhaust pipe (exhaust passage) 12 is formed at the center of the mounting member 60, and a mounting hole 62 for mounting the injector 50 is formed at the other end of the communication passage 61. Is formed. Further, a cooling water channel 63 that is a cooling water channel is formed around the mounting hole 62.

インジェクタ50は、この装着部材60の装着孔62に装着され、ノズル51が開口する先端面52が連通路61内に露出された状態で、固定部材70によって装着部材60に固定されている。なおインジェクタ50は、燃料噴射弁33と共通するサプライポンプ35により燃料タンク(図示なし)の燃料が供給されるようになっている。固定部材70は、例えば、ボルト等の締結部材によって装着部材60に対して取り外し可能に固定されている。   The injector 50 is mounted in the mounting hole 62 of the mounting member 60, and is fixed to the mounting member 60 by the fixing member 70 in a state where the distal end surface 52 where the nozzle 51 opens is exposed in the communication path 61. The injector 50 is supplied with fuel in a fuel tank (not shown) by a supply pump 35 that is shared with the fuel injection valve 33. The fixing member 70 is detachably fixed to the mounting member 60 by a fastening member such as a bolt, for example.

また、装着部材60には、装着孔62の連通路61側の端部近傍の周囲に、連通路61に開口する噴射口64と、噴射口64が連通する空気通路65が形成されている。空気通路65は、その一端が装着部材60の外周面に開口すると共に、装着孔62の周囲にリング状に設けられている。また噴射口64も、空気通路65と同様に装着孔62の周囲に亘って連続的に設けられている。   Further, the mounting member 60 is formed with an injection port 64 that opens to the communication passage 61 and an air passage 65 that communicates with the injection port 64 around the vicinity of the end of the mounting hole 62 on the communication path 61 side. One end of the air passage 65 opens in the outer peripheral surface of the mounting member 60 and is provided in a ring shape around the mounting hole 62. The injection port 64 is also continuously provided around the mounting hole 62 as in the air passage 65.

装着部材に形成された空気通路65には供給管(供給路)80の一端側が接続され、この供給管80の他端側は、吸気管(吸気通路)22に接続されている。例えば、供給管80は、ターボチャージャ27とスロットルバルブ29との間の吸気管22に接続されている。なお、供給管80は、ターボチャージャ27とスロットルバルブ29との間であれば、吸気管22のどの位置に接続されていてもよいが、インタークーラ28とスロットルバルブ29との間の吸気管22に接続されていることが好ましい。   One end side of a supply pipe (supply path) 80 is connected to the air passage 65 formed in the mounting member, and the other end side of the supply pipe 80 is connected to the intake pipe (intake passage) 22. For example, the supply pipe 80 is connected to the intake pipe 22 between the turbocharger 27 and the throttle valve 29. The supply pipe 80 may be connected to any position of the intake pipe 22 as long as it is between the turbocharger 27 and the throttle valve 29, but the intake pipe 22 between the intercooler 28 and the throttle valve 29. It is preferable that it is connected to.

ここで、供給管80には、吸気管22に向かう空気の流れを規制する逆止弁であるチェックバルブ81が設けられている。このチェックバルブ81は、排気ガスの逆流を確実に防止するために設けられているが、本実施形態の構成においては排気ガスが逆流することは稀であるため、必ずしも設けられていなくてもよい。さらに供給管80には、供給管80を開閉してインジェクタ50から燃料が噴射されるタイミングで連通路61に空気を導入させる開閉弁82(導入手段)が設けられている。つまり、この開閉弁82がインジェクタ50から燃料が噴射されるタイミングで開かれることで、吸気管22を流れる空気(吸気)の一部が、吸気管22と排気管12との内圧差によって供給管80に流入し、空気通路65及び噴射口64を介して連通路61内に供給されるようになっている。なお開閉弁82は、例えば、ソレノイドバルブ等で構成されている。   Here, the supply pipe 80 is provided with a check valve 81 which is a check valve that restricts the flow of air toward the intake pipe 22. The check valve 81 is provided to reliably prevent the backflow of the exhaust gas. However, in the configuration of the present embodiment, the exhaust gas rarely flows back, so it does not necessarily have to be provided. . Further, the supply pipe 80 is provided with an opening / closing valve 82 (introduction means) that introduces air into the communication passage 61 at a timing when the supply pipe 80 is opened and closed and fuel is injected from the injector 50. That is, when the on-off valve 82 is opened at the timing when fuel is injected from the injector 50, a part of the air (intake air) flowing through the intake pipe 22 is supplied to the supply pipe by the internal pressure difference between the intake pipe 22 and the exhaust pipe 12. 80 is supplied to the communication passage 61 through the air passage 65 and the injection port 64. The on-off valve 82 is constituted by, for example, a solenoid valve.

このように噴射口64から連通路61内に空気が導入されるようにすることで、インジェクタ50から連通路61内に燃料を噴射する際、噴射された燃料の周囲は、噴射口64から導入された空気によって覆われる。すなわちインジェクタ50から噴射された燃料と連通路61の内周面とは、いわゆるエアーカーテンによって遮断される。したがって、燃料が連通路61の内壁面に付着するのを防止することができ、燃料をバインダとした連通路61の内壁面へのデポジットの堆積を抑制することができる。   By introducing air into the communication path 61 from the injection port 64 in this way, when the fuel is injected from the injector 50 into the communication path 61, the periphery of the injected fuel is introduced from the injection port 64. Covered with spilled air. That is, the fuel injected from the injector 50 and the inner peripheral surface of the communication path 61 are blocked by a so-called air curtain. Therefore, it is possible to prevent the fuel from adhering to the inner wall surface of the communication path 61 and to suppress deposits on the inner wall surface of the communication path 61 using the fuel as a binder.

ここで、噴射口64の向きは、インジェクタ50から排気管12への燃料の供給を妨げない方向であればよいが、インジェクタ50の軸方向(図2中上下方向)よりも連通路61の内壁面側に傾斜する方向に形成されていることが好ましい。特に、噴射口64の向きは、インジェクタ50から噴射される燃料100の外形に沿った向きであることが好ましい。これにより、インジェクタ50から排気管12への燃料の供給を妨げることなく、燃料が連通路61の内壁面に付着するのを効果的に防止することができる。   Here, the direction of the injection port 64 may be a direction that does not hinder the supply of fuel from the injector 50 to the exhaust pipe 12, but the inside of the communication path 61 is more than the axial direction of the injector 50 (vertical direction in FIG. 2). It is preferably formed in a direction inclined to the wall surface side. In particular, the direction of the injection port 64 is preferably the direction along the outer shape of the fuel 100 injected from the injector 50. Accordingly, it is possible to effectively prevent the fuel from adhering to the inner wall surface of the communication path 61 without hindering the supply of fuel from the injector 50 to the exhaust pipe 12.

ところで、このようにインジェクタ50から燃料を噴射する際に噴射口64から連通路61に空気を導入すると、排気空燃比が所望の値よりもリーン化してしまう虞がある。このため本発明では、以下に詳述するように、噴射口64から連通路61内に空気を導入する際に、インジェクタ50から噴射される燃料の量と連通路61に供給される空気量とを相対的に調整するようにした。   By the way, when the fuel is injected from the injector 50 as described above, if the air is introduced into the communication passage 61 from the injection port 64, the exhaust air-fuel ratio may become leaner than a desired value. Therefore, in the present invention, as described in detail below, when air is introduced into the communication passage 61 from the injection port 64, the amount of fuel injected from the injector 50 and the amount of air supplied to the communication passage 61 are Was adjusted relatively.

図3は、実施形態1に係る排気浄化装置の制御方法の一例を示すフローチャートである。図3に示すように、まずステップS11でインジェクタ50から燃料を噴射する条件(排気燃料添加開始条件)が成立したか否かを判定する。例えば、NOxパージ、Sパージ、DPF再生等を実施するための条件が成立したか否かを判定する。そして、このような排気燃料添加開始条件が成立していなければ(ステップS11:No)、インジェクタ50から燃料は噴射されず、また噴射口64からも空気は導入されないため、そのまま処理を終了する。   FIG. 3 is a flowchart illustrating an example of a control method for the exhaust gas purification apparatus according to the first embodiment. As shown in FIG. 3, it is first determined in step S11 whether or not a condition for injecting fuel from the injector 50 (exhaust fuel addition start condition) is satisfied. For example, it is determined whether a condition for performing NOx purge, S purge, DPF regeneration, or the like is satisfied. If such an exhaust fuel addition start condition is not satisfied (step S11: No), the fuel is not injected from the injector 50, and the air is not introduced from the injection port 64, so the processing is ended as it is.

一方、排気燃料添加開始条件が成立している場合には(ステップS11:Yes)、ステップS12で排気燃料添加を開始する。すなわちインジェクタ50による燃料の噴射を開始する。次いで、ステップS13で供給管80の開閉弁82が開いて、吸気管22を流れる空気(吸気)の一部が、供給管80、空気通路65及び噴射口54を介して連通路61内に導入される(導入手段)。   On the other hand, when the exhaust fuel addition start condition is satisfied (step S11: Yes), the exhaust fuel addition is started in step S12. That is, fuel injection by the injector 50 is started. Next, in step S13, the on-off valve 82 of the supply pipe 80 is opened, and a part of the air (intake air) flowing through the intake pipe 22 is introduced into the communication path 61 through the supply pipe 80, the air passage 65 and the injection port 54. (Introduction means)

次に、ステップS14で空燃比センサ(空燃比検出手段)40によって検出された排気ガスの空燃比(排気空燃比)λが予め設定された目標値になっているか否かを判定する。ここで、排気空燃比λが目標値でない場合には(ステップS14:No)、排気空燃比λが目標値となるように、インジェクタ50から噴射される添加剤の量と連通路61に供給される空気量とを相対的に調整する(調整手段)。具体的には、次に空燃比検出手段の検出結果である排気空燃比λが目標値よりも大きいか否かを判定する(ステップS15)。すなわちステップS15では、排気空燃比λが目標値に対してリーン側であるかリッチ側であるかを判定する。   Next, it is determined in step S14 whether or not the air-fuel ratio (exhaust air-fuel ratio) λ of the exhaust gas detected by the air-fuel ratio sensor (air-fuel ratio detecting means) 40 is a preset target value. Here, when the exhaust air-fuel ratio λ is not the target value (step S14: No), the amount of additive injected from the injector 50 and the communication path 61 are supplied so that the exhaust air-fuel ratio λ becomes the target value. The relative air amount is adjusted (adjustment means). Specifically, it is next determined whether or not the exhaust air / fuel ratio λ, which is the detection result of the air / fuel ratio detecting means, is larger than the target value (step S15). That is, in step S15, it is determined whether the exhaust air-fuel ratio λ is lean or rich with respect to the target value.

ここで排気空燃比λが目標値よりも大きい場合、つまり排気空燃比λが目標値よりもリーン側となっている場合には(ステップS15:Yes)、ステップS16で連通路61に導入される空気量を相対的に減少させて排気空燃比λをリッチ化させて目標値となるようにする。本実施形態では、インジェクタ50による燃料噴射量を増量させることで空気量を相対的に減少させ、排気空燃比λが目標値となるようにしている。   If the exhaust air / fuel ratio λ is larger than the target value, that is, if the exhaust air / fuel ratio λ is leaner than the target value (step S15: Yes), the exhaust air / fuel ratio λ is introduced into the communication path 61 in step S16. The amount of air is relatively decreased to enrich the exhaust air / fuel ratio λ so as to reach the target value. In the present embodiment, the air amount is relatively decreased by increasing the fuel injection amount by the injector 50 so that the exhaust air-fuel ratio λ becomes the target value.

一方、ステップS15において排気空燃比λが目標値よりも小さい場合、つまり排気空燃比λが目標値よりもリッチ側となっている場合には(ステップS15:No)、ステップS17で連通路61に導入される空気量を相対的に増加させて排気空燃比λをリーン化させて目標値となるようにする。本実施形態では、ステップS17でインジェクタ50による燃料噴射量を減量させることで空気量を相対的に増加させて、排気空燃比λが目標値となるようにしている。   On the other hand, when the exhaust air-fuel ratio λ is smaller than the target value in step S15, that is, when the exhaust air-fuel ratio λ is richer than the target value (step S15: No), the communication passage 61 is entered in step S17. The amount of air to be introduced is relatively increased to make the exhaust air / fuel ratio λ leaner to reach a target value. In the present embodiment, the amount of fuel injected by the injector 50 is decreased in step S17 to relatively increase the air amount so that the exhaust air-fuel ratio λ becomes the target value.

このようにインジェクタ50から噴射される添加剤の量と連通路61に導入される空気量とを相対的に調整することで、排気空燃比λは実質的に常に目標値とすることができ、例えば、NOxパージに必要な排気ガスのリッチ化を確実に行うことができる。また、触媒に燃料及び空気が過剰に供給され、過度の温度上昇による貴金属の劣化や溶損の発生を防止することができる。さらに、触媒に空気が過剰に供給されることによって触媒の温度低下し、触媒反応が停止してしまうといった問題の発生も防止することができる。   Thus, by relatively adjusting the amount of additive injected from the injector 50 and the amount of air introduced into the communication passage 61, the exhaust air-fuel ratio λ can be substantially always set to the target value. For example, the exhaust gas necessary for the NOx purge can be reliably enriched. Further, the fuel and air are excessively supplied to the catalyst, so that it is possible to prevent the precious metal from being deteriorated or melted due to an excessive temperature rise. Furthermore, it is possible to prevent the problem that the temperature of the catalyst is lowered and the catalytic reaction is stopped due to excessive supply of air to the catalyst.

また本実施形態ではインジェクタ50による燃料噴射量の制御することで、空気量を相対的に増減させるようにしたので、比較的容易に排気空燃比λを目標値となるように調整することができる。勿論、連通路61に導入される空気量を増減させるようにしてもよい。空気量の調整方法としては、例えば、開閉弁82のデューティ比やパルス幅等を適宜制御すればよい。   Further, in the present embodiment, the amount of air is relatively increased or decreased by controlling the fuel injection amount by the injector 50, so that the exhaust air-fuel ratio λ can be adjusted relatively easily to the target value. . Of course, the amount of air introduced into the communication path 61 may be increased or decreased. As a method for adjusting the air amount, for example, the duty ratio and pulse width of the on-off valve 82 may be appropriately controlled.

その後は、ステップS18で排気燃料添加終了条件が成立したか否かを判定する。ここで、排気燃料添加終了条件が成立していない場合には(ステップS18:No)、ステップS14に戻って上述した処理を繰り返す。そして、排気燃料添加終了条件が成立した時点で(ステップS18:Yes)、ステップS19でインジェクタ50による燃料添加を終了すると共に、ステップS20で開閉弁82を閉じて連通路61への空気の導入を停止し、一連の処理を終了する。   Thereafter, in step S18, it is determined whether or not an exhaust fuel addition end condition is satisfied. Here, when the exhaust fuel addition end condition is not satisfied (step S18: No), the process returns to step S14 and the above-described processing is repeated. When the exhaust fuel addition end condition is satisfied (step S18: Yes), the fuel addition by the injector 50 is ended in step S19, and the open / close valve 82 is closed in step S20 to introduce air into the communication passage 61. Stop and end the series of processing.

ところで本実施形態では、供給管80をスロットルバルブ29の上流側の吸気管22に接続するようにしたが、供給管80はスロットルバルブ29の下流側、具体的には、スロットルバルブ29とEGR管30との間の吸気管22に接続されていてもよい。EGR管30よりも下流側の吸気管22に供給管80が接続されていると、EGR管30から吸気管22に流入した塵を含む排気ガスが、空気(吸気)と共に供給管80を介して連通路61に供給されることになる。このため、供給管80は、EGR管30よりも上流側の吸気管22に接続されている必要がある。   In the present embodiment, the supply pipe 80 is connected to the intake pipe 22 on the upstream side of the throttle valve 29. However, the supply pipe 80 is on the downstream side of the throttle valve 29, specifically, the throttle valve 29 and the EGR pipe. It may be connected to the intake pipe 22 between 30. When the supply pipe 80 is connected to the intake pipe 22 on the downstream side of the EGR pipe 30, the exhaust gas containing dust that has flowed into the intake pipe 22 from the EGR pipe 30 passes through the supply pipe 80 together with air (intake air). It will be supplied to the communication path 61. For this reason, the supply pipe 80 needs to be connected to the intake pipe 22 upstream of the EGR pipe 30.

ただし、このように供給管80をスロットルバルブ29よりも下流側の吸気管22に接続する場合、運転状態(例えば、スロットルバルブ29の開度等)によっては吸気管22内の圧力が排気管12内の圧力よりも低くなることがある。このため、スロットルバルブ29の下流側の吸気管22に供給管80が接続されている場合、例えば、以下に詳述するように、排気ガスの逆流を考慮して上述した処理を実行する必要がある。   However, when the supply pipe 80 is connected to the intake pipe 22 on the downstream side of the throttle valve 29 in this way, the pressure in the intake pipe 22 may vary depending on the operation state (for example, the opening degree of the throttle valve 29). May be lower than the internal pressure. For this reason, when the supply pipe 80 is connected to the intake pipe 22 on the downstream side of the throttle valve 29, for example, as described in detail below, it is necessary to perform the above-described processing in consideration of the backflow of exhaust gas. is there.

図4は、本実施形態に係る排気浄化装置の制御方法の一例を示すフローチャートである。なお、図3のフローチャートと同一のステップには同一符号を付し、重複する説明は省略する。図4に示すように、まずステップS11で排気燃料添加開始条件が成立したか否かを判定し、排気燃料添加開始条件が成立していなければ(ステップS11:No)、インジェクタ50から燃料は噴射されず、また噴射口64からも空気は導入されないため、そのまま処理を終了する。一方、排気燃料添加開始条件が成立している場合には(ステップS11:Yes)、ステップS12で排気燃料添加を開始する。   FIG. 4 is a flowchart illustrating an example of a control method for the exhaust gas purification apparatus according to the present embodiment. Note that the same steps as those in the flowchart of FIG. 3 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. As shown in FIG. 4, it is first determined in step S11 whether or not an exhaust fuel addition start condition is satisfied. If the exhaust fuel addition start condition is not satisfied (step S11: No), fuel is injected from the injector 50. In addition, since air is not introduced from the injection port 64, the processing is ended as it is. On the other hand, when the exhaust fuel addition start condition is satisfied (step S11: Yes), the exhaust fuel addition is started in step S12.

次に、ステップS31で、スロットルバルブ29の下流側の吸気管22、具体的には吸気マニホールド21内の圧力Pが所定圧力P1よりも大きいか否かを判定する。すなわち、ステップS31では、排気ガスが供給管80を逆流しない条件を満たしているか否かを判定している。したがって、判定する条件は、必ずしも吸気マニホールド21内の圧力の大きさである必要はない。例えば、所定のマップを参照して運転状態に基づいて、逆流しない条件を満たしているか否かを判定するようにしてもよい。   Next, in step S31, it is determined whether or not the pressure P in the intake pipe 22 on the downstream side of the throttle valve 29, specifically, the intake manifold 21, is greater than a predetermined pressure P1. That is, in step S31, it is determined whether or not a condition that the exhaust gas does not flow backward through the supply pipe 80 is satisfied. Therefore, the condition for determination does not necessarily need to be the magnitude of the pressure in the intake manifold 21. For example, you may make it determine whether the conditions which do not backflow are satisfy | filled based on a driving | running state with reference to a predetermined | prescribed map.

そして、ステップS31で吸気マニホールド21の圧力Pが所定圧力P1よりも大きいと判定された場合には(ステップS31:Yes)、上述したステップS13〜ステップS18の処理を実行する。一方、ステップS31で吸気マニホールド21の圧力Pが所定圧力P1以下であると判定された場合には(ステップS31:No)、通常の排気燃料添加制御を実施して(ステップS32)、ステップS18に移行する。なお、ステップS32で通常の排気燃料添加制御を実施する際に、開閉弁82が開いている場合があるが、その場合には、開閉弁82を閉じて通常の排気燃料添加制御を実施する。   And when it determines with the pressure P of the intake manifold 21 being larger than the predetermined pressure P1 by step S31 (step S31: Yes), the process of step S13-step S18 mentioned above is performed. On the other hand, when it is determined in step S31 that the pressure P of the intake manifold 21 is equal to or lower than the predetermined pressure P1 (step S31: No), normal exhaust fuel addition control is performed (step S32), and the process proceeds to step S18. Transition. Note that when the normal exhaust fuel addition control is performed in step S32, the on-off valve 82 may be open. In that case, the on-off valve 82 is closed and the normal exhaust fuel addition control is performed.

ステップS18では排気燃料添加終了条件が成立したか否かを判定する。ここで、排気燃料添加終了条件が成立していない場合には(ステップS18:No)、ステップS31に戻り、上述した処理を繰り返す。そして、排気燃料添加終了条件が成立した時点で(ステップS18:Yes)、ステップS19でインジェクタ50による燃料添加を終了すると共に、ステップS20で開閉弁82を閉じて一連の処理を終了する。   In step S18, it is determined whether an exhaust fuel addition end condition is satisfied. Here, when the exhaust fuel addition end condition is not satisfied (step S18: No), the process returns to step S31 and the above-described processing is repeated. When the exhaust fuel addition end condition is satisfied (step S18: Yes), the fuel addition by the injector 50 is ended in step S19, and the open / close valve 82 is closed in step S20 to end the series of processes.

このような制御方法では、供給管80がスロットルバルブ29の下流側の吸気管22に接続されている場合でも、排気ガスが供給管80を逆流するのを防止することができる。   In such a control method, even when the supply pipe 80 is connected to the intake pipe 22 on the downstream side of the throttle valve 29, the exhaust gas can be prevented from flowing back through the supply pipe 80.

(他の実施形態)
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、この実施形態に限定されるものではない。例えば、インジェクタ50による燃料噴射量増減で排気空燃比を調整しているが、供給管80に設けた開閉弁82を制御して排気空燃比を調整してもよく、また、両者(インジェクタ50と開閉弁82)を組み合わせて調整してもよい。また例えば、上述の実施形態では、インジェクタ50から燃料が噴射されるタイミングで連通路61に空気を導入させるため導入手段として、供給管80に開閉弁を設けるようにしたが、上記タイミングで連通路61に空気を導入させることができれば、その構成は特に限定されるものではない。
(Other embodiments)
Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to this embodiment. For example, although the exhaust air / fuel ratio is adjusted by increasing / decreasing the fuel injection amount by the injector 50, the exhaust air / fuel ratio may be adjusted by controlling the on-off valve 82 provided in the supply pipe 80, or both (injector 50 and The on-off valve 82) may be adjusted in combination. Further, for example, in the above-described embodiment, an open / close valve is provided in the supply pipe 80 as an introducing means for introducing air into the communication passage 61 at the timing when fuel is injected from the injector 50. If air can be introduced into 61, the structure will not be specifically limited.

また例えば、上述の実施形態では、供給管80が吸気管22に接続された構成を例示したが、勿論、供給管80を介して連通路61に空気を供給可能に構成されていれば、必ずしも供給管80が吸気管22に接続されている必要はない。つまり、吸気管22以外から供給管80を介して連通路61に空気を導入するようにしてもよい。   Further, for example, in the above-described embodiment, the configuration in which the supply pipe 80 is connected to the intake pipe 22 is illustrated, but of course, as long as the air can be supplied to the communication path 61 via the supply pipe 80, it is not always necessary. The supply pipe 80 need not be connected to the intake pipe 22. That is, air may be introduced into the communication path 61 from other than the intake pipe 22 via the supply pipe 80.

また、上述した実施形態では、NOxやSを分解する排気浄化用触媒として、燃料(軽油)を還元剤としてNOxを分解(還元)するNOxトラップ触媒を例示したが、これに限定されず、例えば、排気ガス中のNOxを選択的に触媒に吸着させ、還元剤としてアンモニアあるいは尿素をインジェクタから噴射してNOxを分解(還元)する、いわゆるSCR(Selective Catalytic Reduction)等であってもよい。   In the above-described embodiment, the NOx trap catalyst for decomposing (reducing) NOx using fuel (light oil) as a reducing agent is exemplified as the exhaust purification catalyst for decomposing NOx and S. However, the present invention is not limited to this. Alternatively, it may be a so-called SCR (Selective Catalytic Reduction) that selectively adsorbs NOx in the exhaust gas to the catalyst and injects ammonia or urea as a reducing agent from the injector to decompose (reducing) NOx.

また、上述した実施形態では、添加剤として還元剤を添加した例を説明したが、添加剤は還元作用を目的としたものに限らず、排気系に添加するものであれば、例えば、燃焼による昇温を目的とした燃料等であってもよい。   In the above-described embodiment, the example in which the reducing agent is added as the additive has been described. However, the additive is not limited to the purpose of the reducing action, and if it is added to the exhaust system, for example, by combustion A fuel for the purpose of raising the temperature may be used.

実施形態1に係る排気浄化装置の概略構成を示す図である。1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an exhaust purification device according to Embodiment 1. FIG. 実施形態1に係る排気浄化装置の要部を示す拡大断面図である。FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view showing a main part of the exhaust emission control device according to the first embodiment. 実施形態1に係る排気浄化装置の制御方法の一例を示すフローチャートである。2 is a flowchart illustrating an example of a control method for the exhaust gas purification apparatus according to the first embodiment. 実施形態1に係る排気浄化装置の制御方法の一例を示すフローチャートである。2 is a flowchart illustrating an example of a control method for the exhaust gas purification apparatus according to the first embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

10 排気浄化装置
11 エンジン
12 排気管(排気通路)
13 シリンダヘッド
14 シリンダブロック
15 シリンダボア
16 ピストン
17 燃焼室
18 コンロッド
19 クランクシャフト
20 吸気ポート
21 吸気マニホールド
22 吸気管(吸気通路)
23 吸気弁
24 排気ポート
25 排気マニホールド
26 排気弁
27 ターボチャージャ
28 インタークーラ
29 スロットルバルブ
30 EGR管(EGR通路)
31 EGRクーラ
32 EGR弁
33 燃料噴射弁
34 コモンレール
35 サプライポンプ
36 酸化触媒
37 NOxトラップ触媒
38 DPF
39 排気温センサ
40 空燃比センサ
50 インジェクタ
60 装着部材
61 連通路
62 装着孔
63 冷却水路
64 噴射口
65 空気通路
70 固定部材
80 供給管(供給路)
81 チェックバルブ
82 開閉弁
10 Exhaust purification device 11 Engine 12 Exhaust pipe (exhaust passage)
13 Cylinder Head 14 Cylinder Block 15 Cylinder Bore 16 Piston 17 Combustion Chamber 18 Connecting Rod 19 Crankshaft 20 Intake Port 21 Intake Manifold 22 Intake Pipe (Intake Passage)
23 Intake valve 24 Exhaust port 25 Exhaust manifold 26 Exhaust valve 27 Turbocharger 28 Intercooler 29 Throttle valve 30 EGR pipe (EGR passage)
31 EGR cooler 32 EGR valve 33 Fuel injection valve 34 Common rail 35 Supply pump 36 Oxidation catalyst 37 NOx trap catalyst 38 DPF
39 Exhaust temperature sensor 40 Air-fuel ratio sensor 50 Injector 60 Mounting member 61 Communication path 62 Mounting hole 63 Cooling water path 64 Injection port 65 Air path 70 Fixing member 80 Supply pipe (supply path)
81 Check valve 82 Open / close valve

Claims (2)

エンジンの排気通路に介装される排気浄化用触媒と、該排気浄化用触媒よりも上流側に配されると共に前記排気通路に連通する連通路を介して前記排気通路に添加剤を噴射するインジェクタと、前記インジェクタの周囲に配されて前記連通路に開口する噴射口に連通して当該連通路に空気を供給する供給路と、を具備すると共に、
スロットルバルブの下流側の吸気管内の圧力が所定圧力よりも大きい場合に、前記インジェクタから添加剤が噴射されるタイミングで前記供給路から前記連通路に空気を導入させる導入手段と、
前記排気浄化用触媒の後流側の排気空燃比を検出する空燃比検出手段と、
前記連通路に空気が導入されている期間に、前記排気空燃比が予め設定された目標値となるように、前記空燃比検出手段の検出結果に基づいて前記インジェクタから噴射される添加剤の量と前記連通路に導入される空気量とを相対的に調整する調整手段と、
を具備することを特徴とする排気浄化装置。
An exhaust purification catalyst interposed in an exhaust passage of an engine, and an injector that is disposed upstream of the exhaust purification catalyst and injects an additive into the exhaust passage through a communication passage communicating with the exhaust passage And a supply path that is arranged around the injector and communicates with an injection port that opens to the communication path and supplies air to the communication path, and
Introducing means for introducing air from the supply path to the communication path at a timing when the additive is injected from the injector when the pressure in the intake pipe on the downstream side of the throttle valve is greater than a predetermined pressure ;
Air-fuel ratio detection means for detecting the exhaust air-fuel ratio on the downstream side of the exhaust purification catalyst;
The amount of additive injected from the injector based on the detection result of the air-fuel ratio detection means so that the exhaust air-fuel ratio becomes a preset target value during the period when air is introduced into the communication passage Adjusting means for relatively adjusting the amount of air introduced into the communication path;
An exhaust emission control device comprising:
前記調整手段が、前記インジェクタから噴射される添加剤の量又は前記導入手段を制御して前記連通路に供給される空気量の少なくとも何れか一方を増減させることを特徴とする請求項1に記載の排気浄化装置。
The said adjustment means controls the quantity of the additive injected from the said injector, or the said introduction means, and increases / decreases at least any one of the air quantity supplied to the said communicating path, The Claim 1 characterized by the above-mentioned. Exhaust purification equipment.
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