JP2002180816A - Exhaust emission control device of internal combustion engine - Google Patents

Exhaust emission control device of internal combustion engine

Info

Publication number
JP2002180816A
JP2002180816A JP2000380960A JP2000380960A JP2002180816A JP 2002180816 A JP2002180816 A JP 2002180816A JP 2000380960 A JP2000380960 A JP 2000380960A JP 2000380960 A JP2000380960 A JP 2000380960A JP 2002180816 A JP2002180816 A JP 2002180816A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
filter
temperature
exhaust
fuel
exhaust gas
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Granted
Application number
JP2000380960A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3747778B2 (en
Inventor
Hisashi Oki
久 大木
Shinobu Ishiyama
忍 石山
Hisafumi Magata
尚史 曲田
Masaaki Kobayashi
正明 小林
Daisuke Shibata
大介 柴田
Akihiko Negami
秋彦 根上
Tomihisa Oda
富久 小田
Yasuo Harada
泰生 原田
Yasuhiko Otsubo
康彦 大坪
Taro Aoyama
太郎 青山
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 JP2000380960A priority Critical patent/JP3747778B2/en
Publication of JP2002180816A publication Critical patent/JP2002180816A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3747778B2 publication Critical patent/JP3747778B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent the functional deterioration of a filter over a long period by completely removing a particle-like substance accumulated in the filter while restraining the thermal deterioration of the particulate filter. SOLUTION: This exhaust emission control device is provided with the filter 20 for carrying a catalyst, and a filter temperature raising means 35 for raising a temperature of the filter. The filter temperature raising means 35 reduces a quantity of the particle-like substance by combustion by raising the temperature of the filter 20 up to a first prescribed temperature when a first prescribed condition is realized, raises the temperature of the filter 20 to a second prescribed temperature higher than the first prescribed temperature when a second prescribed condition is realized, and lengthens an interval for raising the temperature up to the second prescribed temperature more than the first temperature.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の排気浄
化装置に関し、例えばディーゼルエンジンの排気中に含
まれる浮遊粒子状物質である煤に代表されるパティキュ
レートマター(Particulate Matter以下特に断らない限
り「PM」という。)を捕集する手段を有する排気浄化
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 internal combustion engine and, for example, to a particulate matter represented by soot, which is a suspended particulate matter contained in exhaust gas of a diesel engine. The present invention relates to an exhaust gas purification device having a means for trapping “PM”.

【0002】[0002]

【従来の技術】ディーゼルエンジンは経済性に優れてい
る反面、排気中に含まれるPMの除去が重要な課題とな
っている。このため、大気中にPMが放出されないよう
にディーゼルエンジンの排気系にPM捕集を行うパティ
キュレートフィルタ(以下、単に「フィルタ」とする)
を設ける技術が周知である。
2. Description of the Related Art While diesel engines are excellent in economical efficiency, removal of PM contained in exhaust gas is an important issue. For this reason, a particulate filter (hereinafter simply referred to as a “filter”) that traps PM in the exhaust system of a diesel engine so that PM is not released into the atmosphere.
The technique of providing is well known.

【0003】このフィルタにより排気中のPMが一旦捕
集される。しかし、捕集されたPMはフィルタに堆積し
フィルタの目詰まりを発生させる。この目詰まりにより
フィルタ上流の排気の圧力が上昇し内燃機関の出力低下
やフィルタの毀損を誘発する。そこで、フィルタ上に捕
集されたPMを着火燃焼せしめることによりPMを除去
しフィルタの目詰まりを防止する必要が生じる。このよ
うにPMを除去することをフィルタの再生という。
The PM in the exhaust gas is once collected by this filter. However, the trapped PM accumulates on the filter and causes clogging of the filter. Due to this clogging, the pressure of the exhaust gas upstream of the filter increases, causing a decrease in the output of the internal combustion engine and damage to the filter. Thus, it is necessary to prevent the clogging of the filter by removing the PM by igniting and burning the PM collected on the filter. Such removal of PM is called filter regeneration.

【0004】しかし、前記フィルタに捕集されたPMを
着火燃焼させるためには、例えば500℃以上の高温が
必要であるが、ディーゼルエンジンの排気の温度は通常
この温度よりも低いためPMの燃焼除去は困難である。
However, in order to ignite and burn the PM trapped in the filter, a high temperature of, for example, 500 ° C. or more is required. However, since the temperature of the exhaust gas of a diesel engine is usually lower than this temperature, the PM combustion Removal is difficult.

【0005】このような問題に対し例えば特開平8−3
38230号公報によれば、触媒を担持したフィルタ
と、排気中に炭化水素を供給する装置とを使用し、排気
中に供給した炭化水素を触媒で燃焼させた際に発生する
熱を利用してPMの燃焼を可能とし、以て目詰まりを防
止している。
To solve such a problem, see, for example,
According to Japanese Patent No. 38230, a filter supporting a catalyst and a device for supplying hydrocarbons to the exhaust gas are used, and heat generated when the hydrocarbons supplied to the exhaust gas are burned by the catalyst is used. The PM can be burned, thereby preventing clogging.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかし、このように炭
化水素を排気中に供給してフィルタを高温状態にする
と、触媒の熱劣化を誘発し触媒能力の低下の原因とな
る。
However, when hydrocarbons are supplied into the exhaust gas and the filter is brought to a high temperature state, thermal deterioration of the catalyst is induced, which causes a reduction in the catalyst performance.

【0007】ここで、熱劣化について吸蔵還元型NOx
触媒を例に説明すると、NOx触媒におけるNOxの吸収
は白金Pt(触媒物質)とカリウムK(NOx吸収剤)
との界面において行われるが、Ptは熱によってシンタ
リングを起こし、成長して粒径が大きくなることが知ら
れている。車両用内燃機関から排出される排気の浄化に
おいては、NOx触媒に加わる熱負荷が大きく、白金P
tのシンタリングを避けることはできない。このように
白金Ptがシンタリングを起こすと、白金Ptとカリウ
ムKの接触面積が少なくなり、即ち、白金Ptとカリウ
ムKの界面が少なくなる。この結果、NOx触媒のNOx
吸収能力が低下し、NOx浄化能力が低下する。一度シ
ンタリングを起こしたPtをシンタリングする前の状態
に戻すことは不可能であり、従って、NOx触媒を熱劣
化から回復することはできない。
[0007] Here, regarding the thermal degradation, the storage reduction type NOx
Taking the catalyst as an example, NOx absorption in the NOx catalyst is determined by platinum Pt (catalytic substance) and potassium K (NOx absorbent)
It is known that Pt causes sintering by heat and grows to increase the particle size. In purifying exhaust gas discharged from a vehicle internal combustion engine, the heat load applied to the NOx catalyst is large, and platinum P
The sintering of t cannot be avoided. When platinum Pt causes sintering, the contact area between platinum Pt and potassium K decreases, that is, the interface between platinum Pt and potassium K decreases. As a result, the NOx of the NOx catalyst
The absorption capacity decreases, and the NOx purification ability decreases. It is impossible to return Pt that once sintered to the state before sintering, and therefore, the NOx catalyst cannot be recovered from thermal deterioration.

【0008】このような問題を解決するために、排気中
に供給する炭化水素の量を調整し、触媒温度の上昇を抑
制すると、PMの燃焼が促進されずに燃え残る虞があ
る。この場合、触媒の熱劣化は防止できるが、一方でフ
ィルタの目詰まりが発生する虞がある。
If the amount of hydrocarbons supplied to the exhaust gas is adjusted to suppress such a problem and the increase in the catalyst temperature is suppressed, PM combustion may not be promoted but remain unburned. In this case, thermal deterioration of the catalyst can be prevented, but on the other hand, the filter may be clogged.

【0009】本発明は以上の問題を解決するためになさ
れたものであり、本発明が解決しようとする課題は、触
媒を坦持したパティキュレートフィルタを具備する内燃
機関の排気浄化装置において、フィルタの熱劣化を抑制
しつつフィルタに堆積した粒子状物質を完全に除去し、
以て長期に亘りフィルタの機能低下を防止することがで
きる技術を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a filter for an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine having a particulate filter carrying a catalyst. To completely remove particulate matter deposited on the filter while suppressing thermal degradation of
Accordingly, it is an object of the present invention to provide a technique capable of preventing the filter from functioning for a long time.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
に本発明の内燃機関の排気浄化装置は、次の手段を採用
した。
Means for Solving the Problems To achieve the above object, an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention employs the following means.

【0011】すなわち、内燃機関の排気通路に設けられ
排気中に含まれる粒子状物質を捕集し且つ捕集された粒
子状物質の燃焼を促進させる触媒が担持されたフィルタ
と、前記フィルタの温度を上昇させるフィルタ温度上昇
手段と、を具備し、前記フィルタ温度上昇手段は、第一
の所定条件が成立したときにフィルタの温度を第一の所
定温度まで上昇させて前記粒子状物質を燃焼減量し、
又、第二の所定条件が成立したときにはフィルタの温度
を前記第一の所定温度よりも高温の第二の所定温度に上
昇させ、且つ、前記第二の所定温度まで上昇させる間隔
は、前記第一の所定温度まで上昇させる間隔よりも長い
ことを特徴とする。
That is, a filter provided in an exhaust passage of an internal combustion engine and supporting a catalyst for collecting particulate matter contained in exhaust gas and promoting combustion of the collected particulate matter; Filter temperature raising means for raising the temperature of the filter to a first predetermined temperature when a first predetermined condition is satisfied, thereby burning and reducing the particulate matter. And
Further, when the second predetermined condition is satisfied, the temperature of the filter is raised to a second predetermined temperature higher than the first predetermined temperature, and the interval for raising the temperature to the second predetermined temperature is the third time. It is characterized in that it is longer than the interval for raising to one predetermined temperature.

【0012】このように構成された内燃機関の排気浄化
装置では、排気中に含まれる粒子状物質が排気通路に設
けられたフィルタによって捕集される。捕集された粒子
状物質はフィルタ内に堆積しフィルタの目詰まりの原因
となるため、第一の所定条件が成立したときにフィルタ
温度上昇手段によってフィルタの温度が上昇され、堆積
した粒子状物質が燃焼減量させる。このときにフィルタ
が高温になると熱劣化し触媒機能が低下するために、フ
ィルタ温度を例えば500℃程度の第一の所定温度にし
て熱劣化を防止する。
In the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine configured as described above, the particulate matter contained in the exhaust gas is collected by the filter provided in the exhaust passage. Since the collected particulate matter accumulates in the filter and causes clogging of the filter, when the first predetermined condition is satisfied, the temperature of the filter is increased by the filter temperature increasing means, and the accumulated particulate matter is increased. Causes burning weight loss. At this time, if the temperature of the filter becomes high, the filter is thermally degraded and the catalytic function is deteriorated.

【0013】しかし、この第一の所定温度では堆積した
粒子状物質が燃え残る場合があり、このように残留する
粒子状物質は次第に量が増えフィルタの目詰まりを発生
させる虞がある。
However, at this first predetermined temperature, the deposited particulate matter may remain unburned, and the amount of the remaining particulate matter gradually increases, which may cause clogging of the filter.

【0014】そこで、本願発明においては、第二の所定
条件が成立したときに、第一の所定温度よりも高温の例
えば700℃程度の第二の所定温度にフィルタを温度上
昇させて、粒子状物質を完全に燃焼除去させることとし
た。
Therefore, in the present invention, when the second predetermined condition is satisfied, the temperature of the filter is raised to a second predetermined temperature higher than the first predetermined temperature, for example, about 700 ° C. The substance was to be completely burned off.

【0015】このようにフィルタ温度を第二の所定温度
に上昇させると、触媒の熱劣化を誘発する虞がある。そ
こで、フィルタを第二の所定温度に昇温している期間を
第一の所定温度に昇温している期間よりも短くし、且
つ、第二の所定条件成立によるフィルタの温度上昇間隔
を第一の所定条件成立によるものよりも長くなるように
第一及び第二の条件を設定することで、触媒機能の低下
を抑制している。
When the filter temperature is raised to the second predetermined temperature in this manner, there is a possibility that the catalyst may be thermally degraded. Therefore, the period during which the temperature of the filter is raised to the second predetermined temperature is set shorter than the period during which the temperature is raised to the first predetermined temperature, and the temperature rise interval of the filter due to the establishment of the second predetermined condition is set to the first. By setting the first and second conditions so as to be longer than the case where one predetermined condition is satisfied, a decrease in the catalytic function is suppressed.

【0016】フィルタ温度を第一の所定温度に上昇させ
るときの条件となる第一の所定条件としては、車両が所
定の距離を走行したこと、内燃機関の負荷と回転数とか
ら算出された粒子状物質の排出量が所定量に達したこと
等を例示することができる。
The first predetermined condition, which is a condition for raising the filter temperature to the first predetermined temperature, includes a condition that the vehicle has traveled a predetermined distance and a particle calculated from the load and the number of revolutions of the internal combustion engine. For example, it is possible to exemplify that the discharge amount of the particulate matter has reached a predetermined amount.

【0017】また、フィルタ温度を第二の所定温度に上
昇させるときの条件となる第二の所定条件としては、フ
ィルタを第一の所定温度に上昇させて粒子状物質の燃焼
減量を所定回数行ったことや、車両が所定の距離を走行
したこと、内燃機関の負荷と回転数とから算出された粒
子状物質の排出量が所定量に達したこと等を例示するこ
とができる。
Further, as a second predetermined condition which is a condition for raising the filter temperature to the second predetermined temperature, the filter is raised to the first predetermined temperature and the amount of combustion of particulate matter is reduced by a predetermined number of times. For example, the fact that the vehicle has traveled a predetermined distance, that the amount of particulate matter calculated from the load and the rotation speed of the internal combustion engine has reached a predetermined amount, and the like can be exemplified.

【0018】このように、通常は第一の所定温度にフィ
ルタ温度を上昇させて熱劣化を防止しつつ粒子状物質を
燃焼減量することができる。
As described above, normally, the particulate matter can be burned and reduced while preventing the heat deterioration by raising the filter temperature to the first predetermined temperature.

【0019】また、長い間隔で第一の所定温度よりも高
温の第二の所定温度にフィルタを温度上昇させるので、
残留した粒子状物質を完全に燃焼除去しつつ触媒の早期
機能低下を防止することができる。
Further, since the temperature of the filter is raised to a second predetermined temperature higher than the first predetermined temperature at long intervals,
It is possible to prevent early deterioration of the function of the catalyst while completely burning and removing the remaining particulate matter.

【0020】フィルタ温度上昇手段としては、排気通路
に設けたノズルによりフィルタ上流へ還元剤を供給する
方法や、内燃機関の気筒内へ機関出力のための燃料を噴
射させる主噴射の後の機関出力とはならない時期(例え
ば膨張行程)に再度燃料を噴射させる副噴射(ポスト噴
射ともいう)を用いる方法、外部からヒータを用いてフ
ィルタを直接加熱する方法等が例示できる。
The filter temperature increasing means includes a method of supplying a reducing agent upstream of the filter by a nozzle provided in an exhaust passage, and a method of increasing engine output after main injection for injecting fuel for engine output into a cylinder of an internal combustion engine. Examples of the method include a method using a sub-injection (also referred to as a post-injection) for re-injecting fuel at a time when the fuel injection does not occur (for example, an expansion stroke), and a method of directly heating the filter using an external heater.

【0021】フィルタに担持させる触媒としては、吸蔵
還元型NOx触媒、選択還元型NOx触媒、酸化触媒等を
例示できる。
Examples of the catalyst supported on the filter include a storage reduction type NOx catalyst, a selective reduction type NOx catalyst, and an oxidation catalyst.

【0022】フィルタとしては、パティキュレートフィ
ルタを例示できる。
As the filter, a particulate filter can be exemplified.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る内燃機関の排
気浄化装置の具体的な実施態様について図面に基づいて
説明する。ここでは、本発明に係る排気浄化装置を車両
駆動用のディーゼル機関に適用した場合を例に挙げて説
明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A specific embodiment of an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention will be described below with reference to the drawings. Here, a case where the exhaust gas purification apparatus according to the present invention is applied to a diesel engine for driving a vehicle will be described as an example.

【0024】図1は、本発明に係る排気浄化装置を適用
する内燃機関とその吸排気系の概略構成を示す図であ
る。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an internal combustion engine to which an exhaust gas purifying apparatus according to the present invention is applied and an intake / exhaust system thereof.

【0025】図1に示す内燃機関1は、4つの気筒2を
有する水冷式の4サイクル・ディーゼル機関である。
The internal combustion engine 1 shown in FIG. 1 is a water-cooled four-cycle diesel engine having four cylinders 2.

【0026】内燃機関1は、各気筒2の燃焼室に直接燃
料を噴射する燃料噴射弁3を備えている。各燃料噴射弁
3は、燃料を所定圧まで蓄圧する蓄圧室(コモンレー
ル)4と接続されている。このコモンレール4には、該
コモンレール4内の燃料の圧力に対応した電気信号を出
力するコモンレール圧センサ4aが取り付けられてい
る。
The internal combustion engine 1 has a fuel injection valve 3 for directly injecting fuel into the combustion chamber of each cylinder 2. Each fuel injection valve 3 is connected to a pressure accumulation chamber (common rail) 4 for accumulating fuel up to a predetermined pressure. The common rail 4 is provided with a common rail pressure sensor 4a that outputs an electric signal corresponding to the pressure of the fuel in the common rail 4.

【0027】前記コモンレール4は、燃料供給管5を介
して燃料ポンプ6と連通している。この燃料ポンプ6
は、内燃機関1の出力軸(クランクシャフト)の回転ト
ルクを駆動源として作動するポンプであり、該燃料ポン
プ6の入力軸に取り付けられたポンププーリ6aが内燃
機関1の出力軸(クランクシャフト)に取り付けられた
クランクプーリ1aとベルト7を介して連結されてい
る。
The common rail 4 communicates with a fuel pump 6 via a fuel supply pipe 5. This fuel pump 6
Is a pump that operates using the rotational torque of the output shaft (crankshaft) of the internal combustion engine 1 as a drive source. A pump pulley 6 a attached to the input shaft of the fuel pump 6 is connected to the output shaft (crankshaft) of the internal combustion engine 1. It is connected to the attached crank pulley 1a via a belt 7.

【0028】このように構成された燃料噴射系では、ク
ランクシャフトの回転トルクが燃料ポンプ6の入力軸へ
伝達されると、燃料ポンプ6は、クランクシャフトから
該燃料ポンプ6の入力軸へ伝達された回転トルクに応じ
た圧力で燃料を吐出する。
In the fuel injection system configured as described above, when the rotation torque of the crankshaft is transmitted to the input shaft of the fuel pump 6, the fuel pump 6 is transmitted from the crankshaft to the input shaft of the fuel pump 6. The fuel is discharged at a pressure corresponding to the rotating torque.

【0029】前記燃料ポンプ6から吐出された燃料は、
燃料供給管5を介してコモンレール4へ供給され、コモ
ンレール4にて所定圧まで蓄圧されて各気筒2の燃料噴
射弁3へ分配される。そして、燃料噴射弁3に駆動電流
が印加されると、燃料噴射弁3が開弁し、その結果、燃
料噴射弁3から気筒2内へ燃料が噴射される。
The fuel discharged from the fuel pump 6 is
The fuel is supplied to the common rail 4 via the fuel supply pipe 5, accumulated in the common rail 4 to a predetermined pressure, and distributed to the fuel injection valves 3 of each cylinder 2. When a drive current is applied to the fuel injection valve 3, the fuel injection valve 3 opens, and as a result, fuel is injected from the fuel injection valve 3 into the cylinder 2.

【0030】次に、内燃機関1には、吸気枝管8が接続
されており、吸気枝管8の各枝管は、各気筒2の燃焼室
と図示しない吸気ポートを介して連通している。
Next, an intake branch pipe 8 is connected to the internal combustion engine 1, and each branch pipe of the intake branch pipe 8 communicates with a combustion chamber of each cylinder 2 via an intake port (not shown). .

【0031】前記吸気枝管8は、吸気管9に接続され、
この吸気管9は、エアクリーナボックス10に接続され
ている。前記エアクリーナボックス10より下流の吸気
管9には、該吸気管9内を流通する吸気の質量に対応し
た電気信号を出力するエアフローメータ11と、該吸気
管9内を流通する吸気の温度に対応した電気信号を出力
する吸気温度センサ12とが取り付けられている。
The intake branch pipe 8 is connected to an intake pipe 9,
This intake pipe 9 is connected to an air cleaner box 10. An air flow meter 11 that outputs an electric signal corresponding to a mass of the intake air flowing through the intake pipe 9 is provided in an intake pipe 9 downstream of the air cleaner box 10 and a temperature corresponding to the temperature of the intake air flowing through the intake pipe 9. And an intake air temperature sensor 12 that outputs a detected electric signal.

【0032】前記吸気管9における吸気枝管8の直上流
に位置する部位には、該吸気管9内を流通する吸気の流
量を調節する吸気絞り弁13が設けられている。この吸
気絞り弁13には、ステッパモータ等で構成されて該吸
気絞り弁13を開閉駆動する吸気絞り用アクチュエータ
14が取り付けられている。
An intake throttle valve 13 for adjusting the flow rate of intake air flowing through the intake pipe 9 is provided at a portion of the intake pipe 9 located immediately upstream of the intake branch pipe 8. The intake throttle valve 13 is provided with an intake throttle actuator 14 that is configured by a stepper motor or the like and drives the intake throttle valve 13 to open and close.

【0033】前記エアフローメータ11と前記吸気絞り
弁13との間に位置する吸気管9には、排気の熱エネル
ギを駆動源として作動する遠心過給機(ターボチャージ
ャ)15のコンプレッサハウジング15aが設けられ、
コンプレッサハウジング15aより下流の吸気管9に
は、前記コンプレッサハウジング15a内で圧縮されて
高温となった吸気を冷却するためのインタークーラ16
が設けられている。
A compressor housing 15a of a centrifugal supercharger (turbocharger) 15 which operates using heat energy of exhaust gas as a drive source is provided in an intake pipe 9 located between the air flow meter 11 and the intake throttle valve 13. And
An intercooler 16 for cooling intake air, which has been compressed in the compressor housing 15a and has become high temperature, is provided in the intake pipe 9 downstream of the compressor housing 15a.
Is provided.

【0034】このように構成された吸気系では、エアク
リーナボックス10に流入した吸気は、該エアクリーナ
ボックス10内の図示しないエアクリーナによって吸気
中の塵や埃等が除去された後、吸気管9を介してコンプ
レッサハウジング15aに流入する。
In the intake system configured as described above, the intake air flowing into the air cleaner box 10 passes through the intake pipe 9 after dust and the like in the intake are removed by an air cleaner (not shown) in the air cleaner box 10. And flows into the compressor housing 15a.

【0035】コンプレッサハウジング15aに流入した
吸気は、該コンプレッサハウジング15aに内装された
コンプレッサホイールの回転によって圧縮される。前記
コンプレッサハウジング15a内で圧縮されて高温とな
った吸気は、インタークーラ16にて冷却された後、必
要に応じて吸気絞り弁13によって流量を調節されて吸
気枝管8に流入する。吸気枝管8に流入した吸気は、各
枝管を介して各気筒2の燃焼室へ分配され、各気筒2の
燃料噴射弁3から噴射された燃料を着火源として燃焼さ
れる。
The intake air flowing into the compressor housing 15a is compressed by rotation of a compressor wheel provided in the compressor housing 15a. The intake air that has been compressed in the compressor housing 15a and has become high temperature is cooled by the intercooler 16, and then flows into the intake branch pipe 8 with the flow rate adjusted by the intake throttle valve 13 as necessary. The intake air flowing into the intake branch pipe 8 is distributed to the combustion chamber of each cylinder 2 via each branch pipe, and is burned using the fuel injected from the fuel injection valve 3 of each cylinder 2 as an ignition source.

【0036】一方、内燃機関1には、排気枝管18が接
続され、排気枝管18の各枝管が図示しない排気ポート
を介して各気筒2の燃焼室と連通している。
On the other hand, an exhaust branch pipe 18 is connected to the internal combustion engine 1, and each branch pipe of the exhaust branch pipe 18 communicates with a combustion chamber of each cylinder 2 via an exhaust port (not shown).

【0037】前記排気枝管18は、前記遠心過給機15
のタービンハウジング15bと接続されている。前記タ
ービンハウジング15bは、排気管19と接続され、こ
の排気管19は、下流にて図示しないマフラーに接続さ
れている。
The exhaust branch pipe 18 is connected to the centrifugal supercharger 15.
Of the turbine housing 15b. The turbine housing 15b is connected to an exhaust pipe 19, and the exhaust pipe 19 is connected downstream to a muffler (not shown).

【0038】前記排気管19の途中には、吸蔵還元型N
Ox触媒を担持したパティキュレートフィルタ20が配
置されている。フィルタ20より下流の排気管19に
は、該排気管19内を流通する排気の空燃比に対応した
電気信号を出力する空燃比センサ23と、該排気管19
内を流通する排気の温度に対応した電気信号を出力する
排気温度センサ24とが取り付けられている。
In the middle of the exhaust pipe 19, a storage reduction type N
A particulate filter 20 supporting an Ox catalyst is provided. An exhaust pipe 19 downstream of the filter 20 includes an air-fuel ratio sensor 23 that outputs an electric signal corresponding to the air-fuel ratio of exhaust flowing through the exhaust pipe 19,
An exhaust temperature sensor 24 that outputs an electric signal corresponding to the temperature of exhaust gas flowing through the inside is attached.

【0039】前記した空燃比センサ23及び排気温度セ
ンサ24より下流の排気管19には、該排気管19内を
流通する排気の流量を調節する排気絞り弁21が設けら
れている。この排気絞り弁21には、ステッパモータ等
で構成されて該排気絞り弁21を開閉駆動する排気絞り
用アクチュエータ22が取り付けられている。
The exhaust pipe 19 downstream of the air-fuel ratio sensor 23 and the exhaust temperature sensor 24 is provided with an exhaust throttle valve 21 for adjusting the flow rate of exhaust flowing through the exhaust pipe 19. The exhaust throttle valve 21 is provided with an exhaust throttle actuator 22 configured by a stepper motor or the like and driving the exhaust throttle valve 21 to open and close.

【0040】このように構成された排気系では、内燃機
関1の各気筒2で燃焼された混合気(既燃ガス)が排気
ポートを介して排気枝管18へ排出され、次いで排気枝
管18から遠心過給機15のタービンハウジング15b
へ流入する。タービンハウジング15bに流入した排気
は、該排気が持つ熱エネルギを利用してタービンハウジ
ング15b内に回転自在に支持されたタービンホイール
を回転させる。その際、タービンホイールの回転トルク
は、前述したコンプレッサハウジング15aのコンプレ
ッサホイールへ伝達される。
In the exhaust system configured as described above, the air-fuel mixture (burned gas) burned in each cylinder 2 of the internal combustion engine 1 is discharged to the exhaust branch pipe 18 via the exhaust port, and then to the exhaust branch pipe 18. To the turbine housing 15b of the centrifugal supercharger 15
Flows into The exhaust gas flowing into the turbine housing 15b rotates a turbine wheel rotatably supported in the turbine housing 15b by using thermal energy of the exhaust gas. At this time, the rotational torque of the turbine wheel is transmitted to the compressor wheel of the compressor housing 15a described above.

【0041】前記タービンハウジング15bから排出さ
れた排気は、排気管19を介してフィルタ20へ流入
し、排気中のPMが捕集され且つ有害ガス成分が除去又
は浄化される。フィルタ20にてPMを捕集され且つ有
害ガス成分を除去又は浄化された排気は、必要に応じて
排気絞り弁21によって流量を調節された後にマフラー
を介して大気中に放出される。
The exhaust gas discharged from the turbine housing 15b flows into a filter 20 via an exhaust pipe 19, where PM in the exhaust gas is collected and harmful gas components are removed or purified. The exhaust gas from which PM has been collected by the filter 20 and harmful gas components have been removed or purified is discharged to the atmosphere via a muffler after the flow rate is adjusted by an exhaust throttle valve 21 as necessary.

【0042】また、排気枝管18と吸気枝管8とは、排
気枝管18内を流通する排気の一部を吸気枝管8へ再循
環させる排気再循環通路(EGR通路)25を介して連
通されている。このEGR通路25の途中には、電磁弁
などで構成され、印加電力の大きさに応じて前記EGR
通路25内を流通する排気(以下、EGRガスと称す
る)の流量を変更する流量調整弁(EGR弁)26が設
けられている。
The exhaust branch pipe 18 and the intake branch pipe 8 are connected via an exhaust gas recirculation passage (EGR passage) 25 for recirculating a part of the exhaust gas flowing through the exhaust branch pipe 18 to the intake branch pipe 8. Are in communication. In the middle of the EGR passage 25, a solenoid valve or the like is provided.
A flow control valve (EGR valve) 26 for changing the flow rate of exhaust gas (hereinafter, referred to as EGR gas) flowing through the passage 25 is provided.

【0043】前記EGR通路25においてEGR弁26
より上流の部位には、該EGR通路25内を流通するE
GRガスを冷却するEGRクーラ27が設けられてい
る。
In the EGR passage 25, an EGR valve 26
A portion upstream of the EGR passage 25
An EGR cooler 27 for cooling the GR gas is provided.

【0044】このように構成された排気再循環機構で
は、EGR弁26が開弁されると、EGR通路25が導
通状態となり、排気枝管18内を流通する排気の一部が
前記EGR通路25へ流入し、EGRクーラ27を経て
吸気枝管8へ導かれる。
In the exhaust gas recirculation mechanism configured as described above, when the EGR valve 26 is opened, the EGR passage 25 is brought into a conductive state, and a part of the exhaust gas flowing through the exhaust branch pipe 18 is partially discharged. And is guided to the intake branch pipe 8 through the EGR cooler 27.

【0045】その際、EGRクーラ27では、EGR通
路25内を流通するEGRガスと所定の冷媒との間で熱
交換が行われ、EGRガスが冷却されることになる。
At this time, in the EGR cooler 27, heat is exchanged between the EGR gas flowing through the EGR passage 25 and a predetermined refrigerant, and the EGR gas is cooled.

【0046】EGR通路25を介して排気枝管18から
吸気枝管8へ還流されたEGRガスは、吸気枝管8の上
流から流れてきた新気と混ざり合いつつ各気筒2の燃焼
室へ導かれ、燃料噴射弁3から噴射される燃料を着火源
として燃焼される。
The EGR gas recirculated from the exhaust branch pipe 18 to the intake branch pipe 8 via the EGR passage 25 is guided to the combustion chamber of each cylinder 2 while mixing with fresh air flowing from the upstream of the intake branch pipe 8. Then, the fuel injected from the fuel injection valve 3 is burned using the ignition source.

【0047】ここで、EGRガスには、水(H2O)や
二酸化炭素(CO2)などのように、自らが燃焼するこ
とがなく、且つ、吸熱性を有する不活性ガス成分が含ま
れているため、EGRガスが混合気中に含有されると、
混合気の燃焼温度が低められ、以て窒素酸化物(NO
x)の発生量が抑制される。
Here, the EGR gas contains an inert gas component such as water (H 2 O) or carbon dioxide (CO 2 ) that does not burn itself and has endothermic properties. Therefore, if EGR gas is contained in the air-fuel mixture,
The combustion temperature of the air-fuel mixture is lowered, so that nitrogen oxides (NO
x) is suppressed.

【0048】更に、EGRクーラ27においてEGRガ
スが冷却されると、EGRガス自体の温度が低下すると
ともにEGRガスの体積が縮小されるため、EGRガス
が燃焼室内に供給されたときに該燃焼室内の雰囲気温度
が不要に上昇することがなくなるとともに、燃焼室内に
供給される新気の量(新気の体積)が不要に減少するこ
ともない。
Further, when the EGR gas is cooled in the EGR cooler 27, the temperature of the EGR gas itself decreases and the volume of the EGR gas decreases, so that when the EGR gas is supplied into the combustion chamber, The ambient temperature of the air does not unnecessarily rise, and the amount of fresh air (volume of fresh air) supplied into the combustion chamber does not unnecessarily decrease.

【0049】次に、本実施の形態に係るフィルタ20に
ついて説明する。
Next, the filter 20 according to the present embodiment will be described.

【0050】図4にフィルタ20の構造を示す。なお、
図4において(A)はフィルタ20の横方向断面を示し
ており、(B)はフィルタ20の縦方向断面図を示して
いる。図4(A)及び(B)に示されるようにフィルタ
20は、互いに平行をなして延びる複数個の排気流通路
50,51を具備するいわゆるウォールフロー型であ
る。これら排気流通路は下流端が栓52により閉塞され
た排気流入通路50と、上流端が栓53により閉塞され
た排気流出通路51とにより構成される。なお、図4
(A)においてハッチングを付した部分は栓53を示し
ている。従って、排気流入通路50および排気流出通路
51は薄肉の隔壁54を介して交互に配置される。換言
すると排気流入通路50および排気流出通路51は各排
気流入通路50が4つの排気流出通路51によって包囲
され、各排気流出通路51が4つの排気流入通路50に
よって包囲されるように配置される。
FIG. 4 shows the structure of the filter 20. In addition,
4A shows a cross section of the filter 20 in the horizontal direction, and FIG. 4B shows a cross section of the filter 20 in the vertical direction. As shown in FIGS. 4A and 4B, the filter 20 is a so-called wall flow type including a plurality of exhaust passages 50 and 51 extending parallel to each other. These exhaust passages are constituted by an exhaust inflow passage 50 whose downstream end is closed by a plug 52 and an exhaust outflow passage 51 whose upstream end is closed by a plug 53. FIG.
In FIG. 5A, the hatched portion indicates the plug 53. Accordingly, the exhaust inflow passages 50 and the exhaust outflow passages 51 are alternately arranged with the thin partition walls 54 interposed therebetween. In other words, the exhaust inflow passage 50 and the exhaust outflow passage 51 are arranged such that each exhaust inflow passage 50 is surrounded by the four exhaust outflow passages 51 and each exhaust outflow passage 51 is surrounded by the four exhaust inflow passages 50.

【0051】フィルタ20は例えばコージライトのよう
な多孔質材料から形成されており、従って排気流入通路
50内に流入した排気は図4(B)において矢印で示さ
れるように周囲の隔壁54内を通って隣接する排気流出
通路51内に流出する。
The filter 20 is formed of, for example, a porous material such as cordierite, so that the exhaust gas flowing into the exhaust inflow passage 50 flows through the surrounding partition wall 54 as shown by an arrow in FIG. Then, it flows out into the adjacent exhaust outflow passage 51.

【0052】本発明による実施例では各排気流入通路5
0および各排気流出通路51の周壁面、即ち各隔壁54
の両側表面上および隔壁54内の細孔内壁面上には例え
ばアルミナからなる担体の層が形成されており、この担
体上に吸蔵還元型NOx触媒が坦持されている。
In the embodiment according to the present invention, each exhaust inflow passage 5
0 and the peripheral wall surface of each exhaust outflow passage 51, that is, each partition wall 54
A layer of a carrier made of, for example, alumina is formed on both side surfaces and on the inner wall surface of the pores in the partition wall 54, and the storage reduction type NOx catalyst is carried on this carrier.

【0053】次に、本実施の形態に係るフィルタ20に
担持された吸蔵還元型NOx触媒の働きについて説明す
る。
Next, the operation of the NOx storage reduction catalyst carried by the filter 20 according to the present embodiment will be described.

【0054】フィルタ20は、例えば、アルミナを担体
とし、その担体上に、カリウム(K)、ナトリウム(N
a)、リチウム(Li)、もしくはセシウム(Cs)等
のアルカリ金属と、バリウム(Ba)もしくはカルシウ
ム(Ca)等のアルカリ土類と、ランタン(La)もし
くはイットリウム(Y)等の希土類とから選択された少
なくとも1つと、白金(Pt)等の貴金属とを担持して
構成されている。尚、本実施の形態では、アルミナから
なる担体上にバリウム(Ba)と白金(Pt)とを担持
して構成される吸蔵還元型NOx触媒を例に挙げて説明
する。
The filter 20 uses, for example, alumina as a carrier, and places potassium (K) and sodium (N) on the carrier.
a) Alkali metals such as lithium (Li) or cesium (Cs), alkaline earths such as barium (Ba) or calcium (Ca), and rare earths such as lanthanum (La) or yttrium (Y). And a noble metal such as platinum (Pt). In the present embodiment, a description will be given of an example of an occlusion reduction type NOx catalyst constituted by supporting barium (Ba) and platinum (Pt) on a carrier made of alumina.

【0055】このように構成されたNOx触媒は、該N
Ox触媒に流入する排気の酸素濃度が高いときは排気中
の窒素酸化物(NOx)を吸収する。
The NOx catalyst configured as described above is used for the Nx catalyst.
When the oxygen concentration of exhaust gas flowing into the Ox catalyst is high, nitrogen oxide (NOx) in the exhaust gas is absorbed.

【0056】一方、NOx触媒は、該NOx触媒に流入す
る排気の酸素濃度が低下したときは吸収していた窒素酸
化物(NOx)を放出する。その際、排気中に炭化水素
(HC)や一酸化炭素(CO)等の還元成分が存在して
いれば、NOx触媒は、該NOx触媒から放出された窒素
酸化物(NOx)を窒素(N2)に還元せしめることがで
きる。
On the other hand, when the oxygen concentration of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst decreases, the NOx catalyst releases the absorbed nitrogen oxides (NOx). At this time, if reducing components such as hydrocarbons (HC) and carbon monoxide (CO) are present in the exhaust gas, the NOx catalyst converts the nitrogen oxides (NOx) released from the NOx catalyst into nitrogen (N 2 ) can be reduced.

【0057】尚、NOx触媒のNOx吸放出作用について
は明らかにされていない部分もあるが、おおよそ以下の
ようなメカニズムによって行われていると考えられる。
Although the NOx absorption / release action of the NOx catalyst has not been clarified in some parts, it is considered that the action is performed by the following mechanism.

【0058】先ず、NOx触媒では、該NOx触媒に流入
する排気の空燃比がリーン空燃比となって排気中の酸素
濃度が高まると、図2(A)に示されるように、排気中
の酸素(O2)がO2 -またはO2-の形で白金(Pt)の
表面上に付着する。排気中の一酸化窒素(NO)は、白
金(Pt)の表面上でO2 -またはO2-と反応して二酸化
窒素(NO2)を形成する(2NO+O2→2NO2)。
二酸化窒素(NO2)は、白金(Pt)の表面上で更に
酸化され、硝酸イオン(NO3 -)の形でNOx触媒に吸
収される。尚、NOx触媒に吸収された硝酸イオン(N
3 -)は、酸化バリウム(BaO)と結合して硝酸バリ
ウム(Ba(NO32)を形成する。
First, in the NOx catalyst, when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst becomes a lean air-fuel ratio and the oxygen concentration in the exhaust gas increases, as shown in FIG. (O 2) is O 2 - or O 2- in the form deposited on the surface of the platinum (Pt). Nitric oxide (NO) in the exhaust reacts with O 2 or O 2− on the surface of platinum (Pt) to form nitrogen dioxide (NO 2 ) (2NO + O 2 → 2NO 2 ).
Nitrogen dioxide (NO 2 ) is further oxidized on the surface of platinum (Pt) and absorbed by the NOx catalyst in the form of nitrate ions (NO 3 ). Incidentally, nitrate ions (N
O 3 ) combines with barium oxide (BaO) to form barium nitrate (Ba (NO 3 ) 2 ).

【0059】このようにNOx触媒に流入する排気の空
燃比がリーン空燃比であるときは、排気中の窒素酸化物
(NOx)が硝酸イオン(NO3-)としてNOx触媒に吸
収される。
When the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst is a lean air-fuel ratio, nitrogen oxides (NOx) in the exhaust gas are absorbed by the NOx catalyst as nitrate ions ( NO3- ).

【0060】上記したようなNOx吸収作用は、流入排
気の空燃比がリーン空燃比であり、且つNOx触媒のN
Ox吸収能力が飽和しない限り継続される。従って、N
Ox触媒に流入する排気の空燃比がリーン空燃比である
ときは、NOx触媒のNOx吸収能力が飽和しない限り、
排気中の窒素酸化物(NOx)がNOx触媒に吸収され、
排気中から窒素酸化物(NOx)が除去されることにな
る。
The NOx absorbing action as described above is based on the fact that the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is a lean air-fuel ratio and the Nx of the NOx catalyst
It is continued as long as the Ox absorption capacity is not saturated. Therefore, N
When the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the Ox catalyst is a lean air-fuel ratio, unless the NOx absorption capacity of the NOx catalyst is saturated,
Nitrogen oxides (NOx) in the exhaust are absorbed by the NOx catalyst,
Nitrogen oxides (NOx) are removed from the exhaust gas.

【0061】これに対して、NOx触媒では、該NOx触
媒に流入する排気の酸素濃度が低下すると、白金(P
t)の表面上において二酸化窒素(NO2)の生成量が
減少するため、酸化バリウム(BaO)と結合していた
硝酸イオン(NO3 -)が逆に二酸化窒素(NO2)や一
酸化窒素(NO)となってNOx触媒から離脱する。
On the other hand, in the NOx catalyst, when the oxygen concentration of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst decreases, platinum (P
Since the amount of generated nitrogen dioxide (NO 2 ) on the surface of t) is reduced, nitrate ions (NO 3 ) bonded to barium oxide (BaO) are conversely changed to nitrogen dioxide (NO 2 ) and nitric oxide. It becomes (NO) and separates from the NOx catalyst.

【0062】その際、排気中に炭化水素(HC)や一酸
化炭素(CO)等の還元成分が存在していれば、それら
の還元成分が白金(Pt)上の酸素(O2 -またはO2-
と部分的に反応して活性種を形成する。この活性種は、
NOx触媒から放出された二酸化窒素(NO2)や一酸化
窒素(NO)を窒素(N2)に還元せしめることにな
る。
At this time, if reducing components such as hydrocarbons (HC) and carbon monoxide (CO) are present in the exhaust gas, those reducing components are converted to oxygen (O 2 - or O 2 ) on platinum (Pt). 2- )
Reacts to form active species. This active species
Nitrogen dioxide (NO 2 ) and nitric oxide (NO) released from the NOx catalyst are reduced to nitrogen (N 2 ).

【0063】従って、NOx触媒に流入する排気の空燃
比が理論空燃比又はリッチ空燃比となって排気中の酸素
濃度が低下するとともに還元剤の濃度が高まると、NO
x触媒に吸収されていた窒素酸化物(NOx)が放出及び
還元され、以てNOx触媒のNOx吸収能力が再生される
ことになる。
Accordingly, when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst becomes the stoichiometric air-fuel ratio or the rich air-fuel ratio and the oxygen concentration in the exhaust decreases and the concentration of the reducing agent increases, the NO
The nitrogen oxides (NOx) absorbed by the x catalyst are released and reduced, whereby the NOx absorption capacity of the NOx catalyst is regenerated.

【0064】ところで、内燃機関1が希薄燃焼運転され
ている場合は、内燃機関1から排出される排気の空燃比
がリーン雰囲気となり排気の酸素濃度が高くなるため、
排気中に含まれる窒素酸化物(NOx)がNOx触媒に吸
収されることになるが、内燃機関1の希薄燃焼運転が長
期間継続されると、NOx触媒のNOx吸収能力が飽和
し、排気中の窒素酸化物(NOx)がNOx触媒にて除去
されずに大気中へ放出されてしまう。
When the internal combustion engine 1 is operating in the lean burn operation, the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from the internal combustion engine 1 becomes a lean atmosphere, and the oxygen concentration of the exhaust gas becomes high.
Nitrogen oxides (NOx) contained in the exhaust gas are absorbed by the NOx catalyst. However, if the lean burn operation of the internal combustion engine 1 is continued for a long time, the NOx absorption capacity of the NOx catalyst is saturated, and Of nitrogen oxides (NOx) are released to the atmosphere without being removed by the NOx catalyst.

【0065】特に、内燃機関1のようなディーゼル機関
では、大部分の運転領域においてリーン空燃比の混合気
が燃焼され、それに応じて大部分の運転領域において排
気の空燃比がリーン空燃比となるため、NOx触媒のN
Ox吸収能力が飽和し易い。
In particular, in a diesel engine such as the internal combustion engine 1, a mixture having a lean air-fuel ratio is burned in most of the operating region, and the air-fuel ratio of exhaust gas becomes a lean air-fuel ratio in most of the operating region. Therefore, the Nx of the NOx catalyst
Ox absorption capacity is easily saturated.

【0066】従って、内燃機関1が希薄燃焼運転されて
いる場合は、NOx触媒のNOx吸収能力が飽和する前に
NOx触媒に流入する排気中の酸素濃度を低下させると
ともに還元剤の濃度を高め、NOx触媒に吸収された窒
素酸化物(NOx)を放出及び還元させる必要がある。
Therefore, when the internal combustion engine 1 is operating in the lean combustion mode, the concentration of oxygen in the exhaust gas flowing into the NOx catalyst is reduced and the concentration of the reducing agent is increased before the NOx absorption capacity of the NOx catalyst is saturated. It is necessary to release and reduce nitrogen oxides (NOx) absorbed by the NOx catalyst.

【0067】本実施の形態に係る内燃機関の排気浄化装
置は、フィルタ20より上流の排気通路を流通する排気
中に還元剤たる燃料(軽油)を添加する還元剤供給機構
を備え、この還元剤供給機構から排気中へ燃料を添加す
ることにより、フィルタ20に流入する排気の酸素濃度
を低下させるとともに還元剤の濃度を高めるようにし
た。
The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present embodiment includes a reducing agent supply mechanism for adding fuel (light oil) as a reducing agent to exhaust gas flowing through an exhaust passage upstream of the filter 20. By adding fuel from the supply mechanism into the exhaust gas, the concentration of oxygen in the exhaust gas flowing into the filter 20 is reduced and the concentration of the reducing agent is increased.

【0068】還元剤供給機構は、図1に示されるよう
に、その噴孔が排気枝管18内に臨むよう内燃機関1の
シリンダヘッドに取り付けられ、所定の開弁圧以上の燃
料が印加されたときに開弁して燃料を噴射する還元剤噴
射弁28と、前述した燃料ポンプ6から吐出された燃料
を前記還元剤噴射弁28へ導く還元剤供給路29と、こ
の還元剤供給路29の途中に設けられ該還元剤供給通路
29内を流通する燃料の流量を調整する流量調整弁30
と、この流量調整弁30より上流の還元剤供給路29に
設けられて該還元剤供給路29内の燃料の流通を遮断す
る遮断弁31と、前記流量調整弁30より上流の還元剤
供給路29に取り付けられ該還元剤供給路29内の圧力
に対応した電気信号を出力する還元剤圧力センサ32
と、を備えている。
As shown in FIG. 1, the reducing agent supply mechanism is mounted on the cylinder head of the internal combustion engine 1 so that the injection hole faces the exhaust branch pipe 18, and the fuel having a predetermined valve opening pressure or higher is applied. A reducing agent injection valve 28 that opens and injects fuel when the fuel is discharged; a reducing agent supply passage 29 that guides the fuel discharged from the fuel pump 6 to the reducing agent injection valve 28; A flow control valve 30 provided in the middle of the flow passage to adjust the flow rate of the fuel flowing through the reducing agent supply passage 29
A shutoff valve 31 provided in the reducing agent supply passage 29 upstream of the flow regulating valve 30 to block the flow of fuel in the reducing agent supply passage 29; and a reducing agent supply passage upstream of the flow regulating valve 30. A reducing agent pressure sensor 32 that is attached to and outputs an electric signal corresponding to the pressure in the reducing agent supply passage 29;
And

【0069】尚、還元剤噴射弁28は、該還元剤噴射弁
28の噴孔が排気枝管18におけるEGR通路25との
接続部位より下流であって、排気枝管18における4つ
の枝管の集合部に最も近い気筒2の排気ポートに突出す
るとともに、排気枝管18の集合部へ向くようシリンダ
ヘッドに取り付けられることが好ましい。
The reducing agent injection valve 28 has an injection hole of the reducing agent injection valve 28 located downstream from a connection portion of the exhaust branch pipe 18 with the EGR passage 25, and is connected to four branch pipes of the exhaust branch pipe 18. It is preferable that the projection is protruded to the exhaust port of the cylinder 2 closest to the collecting portion and is attached to the cylinder head so as to face the collecting portion of the exhaust branch pipe 18.

【0070】これは、還元剤噴射弁28から噴射された
還元剤(未燃の燃料成分)がEGR通路25へ流入する
のを防止するとともに、還元剤が排気枝管18内に滞る
ことなく遠心過給機のタービンハウジング15bへ到達
するようにするためである。
This prevents the reducing agent (unburned fuel component) injected from the reducing agent injection valve 28 from flowing into the EGR passage 25, and prevents the reducing agent from being centrifuged in the exhaust branch pipe 18 without stagnation. This is to reach the turbine housing 15b of the supercharger.

【0071】尚、図1に示す例では、内燃機関1の4つ
の気筒2のうち1番(#1)気筒2が排気枝管18の集
合部と最も近い位置にあるため、1番(#1)気筒2の
排気ポートに還元剤噴射弁28が取り付けられている
が、1番(#1)気筒2以外の気筒2が排気枝管18の
集合部と最も近い位置にあるときは、その気筒2の排気
ポートに還元剤噴射弁28が取り付けられるようにす
る。
In the example shown in FIG. 1, the first (# 1) cylinder 2 of the four cylinders 2 of the internal combustion engine 1 is located closest to the collecting portion of the exhaust branch pipe 18, so that the first (# 1) cylinder 2 1) Although the reducing agent injection valve 28 is attached to the exhaust port of the cylinder 2, when the cylinder 2 other than the first (# 1) cylinder 2 is located closest to the gathering portion of the exhaust branch pipe 18, The reducing agent injection valve 28 is attached to the exhaust port of the cylinder 2.

【0072】また、前記還元剤噴射弁28は、シリンダ
ヘッドに形成された図示しないウォータージャケットを
貫通、あるいはウォータージャケットに近接して取り付
けられるようにし、前記ウォータージャケットを流通す
る冷却水を利用して還元剤噴射弁28が冷却されるよう
にしてもよい。
Further, the reducing agent injection valve 28 is designed to penetrate a water jacket (not shown) formed in the cylinder head or to be mounted close to the water jacket, and to use cooling water flowing through the water jacket. The reducing agent injection valve 28 may be cooled.

【0073】このような還元剤供給機構では、流量調整
弁30が開弁されると、燃料ポンプ6から吐出された高
圧の燃料が還元剤供給路29を介して還元剤噴射弁28
へ印加される。そして、還元剤噴射弁28に印加される
燃料の圧力が開弁圧以上に達すると、該還元剤噴射弁2
8が開弁して排気枝管18内へ還元剤としての燃料が噴
射される。
In such a reducing agent supply mechanism, when the flow control valve 30 is opened, the high-pressure fuel discharged from the fuel pump 6 is supplied through the reducing agent supply passage 29 to the reducing agent injection valve 28.
Is applied. When the pressure of the fuel applied to the reducing agent injection valve 28 reaches or exceeds the valve opening pressure, the reducing agent injection valve 2
8 is opened, and fuel as a reducing agent is injected into the exhaust branch pipe 18.

【0074】還元剤噴射弁28から排気枝管18内へ噴
射された還元剤は、排気枝管18の上流から流れてきた
排気ととともにタービンハウジング15bへ流入する。
タービンハウジング15b内に流入した排気と還元剤と
は、タービンホイールの回転によって撹拌されて均質に
混合され、リッチ空燃比の排気を形成する。
The reducing agent injected from the reducing agent injection valve 28 into the exhaust branch pipe 18 flows into the turbine housing 15b together with the exhaust gas flowing from the upstream of the exhaust branch pipe 18.
The exhaust gas and the reducing agent that have flowed into the turbine housing 15b are agitated and uniformly mixed by the rotation of the turbine wheel to form an exhaust gas having a rich air-fuel ratio.

【0075】このようにして形成されたリッチ空燃比の
排気は、タービンハウジング15bから排気管19を介
してフィルタ20に流入し、フィルタ20に吸収されて
いた窒素酸化物(NOx)を放出させつつ窒素(N2)に
還元することになる。
The rich air-fuel ratio exhaust gas thus formed flows into the filter 20 from the turbine housing 15b via the exhaust pipe 19, and emits nitrogen oxides (NOx) absorbed by the filter 20. It will be reduced to nitrogen (N 2 ).

【0076】その後、流量調整弁30が閉弁されて燃料
ポンプ6から還元剤噴射弁28への還元剤の供給が遮断
されると、還元剤噴射弁28に印加される燃料の圧力が
前記開弁圧未満となり、その結果、還元剤噴射弁28が
閉弁し、排気枝管18内への還元剤の添加が停止される
ことになる。
Thereafter, when the flow control valve 30 is closed and the supply of the reducing agent from the fuel pump 6 to the reducing agent injection valve 28 is interrupted, the pressure of the fuel applied to the reducing agent injection valve 28 is increased. As a result, the reducing agent injection valve 28 closes, and the addition of the reducing agent into the exhaust branch pipe 18 is stopped.

【0077】以上述べたように構成された内燃機関1に
は、該内燃機関1を制御するための電子制御ユニット
(ECU:Electronic Control Unit)35が併設され
ている。このECU35は、内燃機関1の運転条件や運
転者の要求に応じて内燃機関1の運転状態を制御するユ
ニットである。
The internal combustion engine 1 configured as described above is provided with an electronic control unit (ECU) 35 for controlling the internal combustion engine 1. The ECU 35 is a unit that controls the operating state of the internal combustion engine 1 according to the operating conditions of the internal combustion engine 1 and the driver's requirements.

【0078】ECU35には、コモンレール圧センサ4
a、エアフローメータ11、吸気温度センサ12、吸気
管圧力センサ17、空燃比センサ23、排気温度センサ
24、還元剤圧力センサ32、クランクポジションセン
サ33、水温センサ34、アクセル開度センサ36等の
各種センサが電気配線を介して接続され、上記した各種
センサの出力信号がECU35に入力されるようになっ
ている。
The ECU 35 includes a common rail pressure sensor 4
a, various types of air flow meter 11, intake air temperature sensor 12, intake pipe pressure sensor 17, air-fuel ratio sensor 23, exhaust gas temperature sensor 24, reducing agent pressure sensor 32, crank position sensor 33, water temperature sensor 34, accelerator opening degree sensor 36, etc. The sensors are connected via electric wiring, and output signals of the various sensors described above are input to the ECU 35.

【0079】一方、ECU35には、燃料噴射弁3、吸
気絞り用アクチュエータ14、排気絞り用アクチュエー
タ22、EGR弁26、流量調整弁30、遮断弁31等
が電気配線を介して接続され、上記した各部をECU3
5が制御することが可能になっている。
On the other hand, the ECU 35 is connected to the fuel injection valve 3, the intake throttle actuator 14, the exhaust throttle actuator 22, the EGR valve 26, the flow control valve 30, the shutoff valve 31 and the like via electric wiring. Each part is ECU3
5 can be controlled.

【0080】ここで、ECU35は、図3に示すよう
に、双方向性バス350によって相互に接続された、C
PU351と、ROM352と、RAM353と、バッ
クアップRAM354と、入力ポート356と、出力ポ
ート357とを備えるとともに、前記入力ポート356
に接続されたA/Dコンバータ(A/D)355を備え
ている。
Here, as shown in FIG. 3, the ECU 35 is connected to a C
A PU 351, a ROM 352, a RAM 353, a backup RAM 354, an input port 356, and an output port 357.
And an A / D converter (A / D) 355 connected to.

【0081】前記入力ポート356は、クランクポジシ
ョンセンサ33のようにデジタル信号形式の信号を出力
するセンサの出力信号を入力し、それらの出力信号をC
PU351やRAM353へ送信する。
The input port 356 inputs the output signals of a sensor that outputs a digital signal, such as the crank position sensor 33, and converts those output signals to C.
The data is transmitted to the PU 351 and the RAM 353.

【0082】前記入力ポート356は、コモンレール圧
センサ4a、エアフローメータ11、吸気温度センサ1
2、吸気管圧力センサ17、空燃比センサ23、排気温
度センサ24、還元剤圧力センサ32、水温センサ3
4、アクセル開度センサ36、等のように、アナログ信
号形式の信号を出力するセンサのA/D355を介して
入力し、それらの出力信号をCPU351やRAM35
3へ送信する。
The input port 356 is connected to the common rail pressure sensor 4a, the air flow meter 11, the intake air temperature sensor 1
2. Intake pipe pressure sensor 17, air-fuel ratio sensor 23, exhaust temperature sensor 24, reducing agent pressure sensor 32, water temperature sensor 3.
4, an accelerator opening sensor 36, etc., which are input through an A / D 355 of a sensor that outputs a signal in the form of an analog signal, and output those signals to the CPU 351 or the RAM 35.
Send to 3.

【0083】前記出力ポート357は、燃料噴射弁3、
吸気絞り用アクチュエータ14、排気絞り用アクチュエ
ータ22、EGR弁26、流量調整弁30、遮断弁31
等と電気配線を介して接続され、CPU351から出力
される制御信号を、前記した燃料噴射弁3、吸気絞り用
アクチュエータ14、排気絞り用アクチュエータ22、
EGR弁26、流量調整弁30、あるいは遮断弁31へ
送信する。
The output port 357 is connected to the fuel injection valve 3,
Intake throttle actuator 14, exhaust throttle actuator 22, EGR valve 26, flow control valve 30, shut-off valve 31
Control signals output from the CPU 351 are connected to the fuel injection valve 3, the intake throttle actuator 14, the exhaust throttle actuator 22,
The signal is transmitted to the EGR valve 26, the flow control valve 30, or the shutoff valve 31.

【0084】前記ROM352は、燃料噴射弁3を制御
するための燃料噴射制御ルーチン、吸気絞り弁13を制
御するための吸気絞り制御ルーチン、排気絞り弁21を
制御するための排気絞り制御ルーチン、EGR弁26を
制御するためのEGR制御ルーチン、フィルタ20に捕
集されたPMを燃焼除去するためのPM燃焼制御ルーチ
ン、フィルタ20の酸化物による被毒を解消するための
被毒解消制御ルーチン等のアプリケーションプログラム
を記憶している。
The ROM 352 includes a fuel injection control routine for controlling the fuel injection valve 3, an intake throttle control routine for controlling the intake throttle valve 13, an exhaust throttle control routine for controlling the exhaust throttle valve 21, and EGR. An EGR control routine for controlling the valve 26, a PM combustion control routine for burning and removing PM trapped in the filter 20, a poisoning elimination control routine for eliminating poisoning of the filter 20 by oxides, and the like. Stores application programs.

【0085】前記ROM352は、上記したアプリケー
ションプログラムに加え、各種の制御マップを記憶して
いる。前記制御マップは、例えば、内燃機関1の運転状
態と基本燃料噴射量(基本燃料噴射時間)との関係を示
す燃料噴射量制御マップ、内燃機関1の運転状態と基本
燃料噴射時期との関係を示す燃料噴射時期制御マップ、
内燃機関1の運転状態と吸気絞り弁13の目標開度との
関係を示す吸気絞り弁開度制御マップ、内燃機関1の運
転状態と排気絞り弁21の目標開度との関係を示す排気
絞り弁開度制御マップ、内燃機関1の運転状態とEGR
弁26の目標開度との関係を示すEGR弁開度制御マッ
プ、内燃機関1の運転状態と還元剤の目標添加量(もし
くは、排気の目標空燃比)との関係を示す還元剤添加量
制御マップ、還元剤の目標添加量と流量調整弁30の開
弁時間との関係を示す流量調整弁制御マップ等である。
The ROM 352 stores various control maps in addition to the application programs described above. The control map includes, for example, a fuel injection amount control map indicating a relationship between an operation state of the internal combustion engine 1 and a basic fuel injection amount (basic fuel injection time), and a relation between the operation state of the internal combustion engine 1 and the basic fuel injection timing. Fuel injection timing control map,
An intake throttle valve opening control map showing the relationship between the operating state of the internal combustion engine 1 and the target opening of the intake throttle valve 13, and the exhaust throttle showing the relationship between the operating state of the internal combustion engine 1 and the target opening of the exhaust throttle valve 21. Valve opening control map, operating state of internal combustion engine 1 and EGR
EGR valve opening control map showing the relationship with the target opening of the valve 26, reducing agent addition control showing the relationship between the operating state of the internal combustion engine 1 and the target adding amount of the reducing agent (or the target air-fuel ratio of the exhaust). A map, a flow control valve control map, and the like showing a relationship between a target addition amount of the reducing agent and a valve opening time of the flow control valve 30.

【0086】前記RAM353は、各センサからの出力
信号やCPU351の演算結果等を格納する。前記演算
結果は、例えば、クランクポジションセンサ33がパル
ス信号を出力する時間的な間隔に基づいて算出される機
関回転数である。これらのデータは、クランクポジショ
ンセンサ33がパルス信号を出力する都度、最新のデー
タに書き換えられる。
The RAM 353 stores an output signal from each sensor, a calculation result of the CPU 351 and the like. The calculation result is, for example, an engine speed calculated based on a time interval at which the crank position sensor 33 outputs a pulse signal. These data are rewritten to the latest data each time the crank position sensor 33 outputs a pulse signal.

【0087】前記バックアップRAM354は、内燃機
関1の運転停止後もデータを記憶可能な不揮発性のメモ
リである。
The backup RAM 354 is a nonvolatile memory capable of storing data even after the operation of the internal combustion engine 1 is stopped.

【0088】前記CPU351は、前記ROM352に
記憶されたアプリケーションプログラムに従って動作し
て、燃料噴射弁制御、吸気絞り制御、排気絞り制御、E
GR制御、PM燃焼制御、被毒解消制御等を実行する。
The CPU 351 operates according to an application program stored in the ROM 352 to control fuel injection valves, intake throttle control, exhaust throttle control, E
GR control, PM combustion control, poisoning elimination control, and the like are executed.

【0089】例えば、燃料噴射弁制御では、CPU35
1は、先ず、燃料噴射弁3から噴射される燃料量を決定
し、次いで燃料噴射弁3から燃料を噴射する時期を決定
する。
For example, in the fuel injection valve control, the CPU 35
1 first determines the amount of fuel injected from the fuel injection valve 3 and then determines the timing for injecting fuel from the fuel injection valve 3.

【0090】燃料噴射量を決定する場合は、CPU35
1は、RAM353に記憶されている機関回転数とアク
セル開度センサ36の出力信号(アクセル開度)とを読
み出す。CPU351は、燃料噴射量制御マップへアク
セスし、前記機関回転数及び前記アクセル開度に対応し
た基本燃料燃料噴射量(基本燃料噴射時間)を算出す
る。CPU351は、エアフローメータ11、吸気温度
センサ12、水温センサ34等の出力信号値等に基づい
て前記基本燃料噴射時間を補正し、最終的な燃料噴射時
間を決定する。
When determining the fuel injection amount, the CPU 35
1 reads the engine speed and the output signal (accelerator opening) of the accelerator opening sensor 36 stored in the RAM 353. The CPU 351 accesses the fuel injection amount control map, and calculates a basic fuel injection amount (basic fuel injection time) corresponding to the engine speed and the accelerator opening. The CPU 351 corrects the basic fuel injection time based on output signal values of the air flow meter 11, the intake air temperature sensor 12, the water temperature sensor 34, and the like, and determines a final fuel injection time.

【0091】燃料噴射時期を決定する場合は、CPU3
51は、燃料噴射開始時期制御マップへアクセスし、前
記機関回転数及び前記アクセル開度に対応した基本燃料
噴射時期を算出する。CPU351は、エアフローメー
タ11、吸気温度センサ12、水温センサ34等の出力
信号値をパラメータとして前記基本燃料噴射時期を補正
し、最終的な燃料噴射時期を決定する。
When determining the fuel injection timing, the CPU 3
51 accesses a fuel injection start timing control map and calculates a basic fuel injection timing corresponding to the engine speed and the accelerator opening. The CPU 351 corrects the basic fuel injection timing by using output signal values of the air flow meter 11, the intake air temperature sensor 12, the water temperature sensor 34, and the like as parameters, and determines the final fuel injection timing.

【0092】燃料噴射時間と燃料噴射時期とが決定され
ると、CPU351は、前記燃料噴射時期とクランクポ
ジションセンサ33の出力信号とを比較し、前記クラン
クポジションセンサ33の出力信号が前記燃料噴射開始
時期と一致した時点で燃料噴射弁3に対する駆動電力の
印加を開始する。CPU351は、燃料噴射弁3に対す
る駆動電力の印加を開始した時点からの経過時間が前記
燃料噴射時間に達した時点で燃料噴射弁3に対する駆動
電力の印加を停止する。
When the fuel injection time and the fuel injection timing are determined, the CPU 351 compares the fuel injection timing with the output signal of the crank position sensor 33, and determines that the output signal of the crank position sensor 33 is the fuel injection start time. At the time coincident with the timing, application of drive power to the fuel injection valve 3 is started. The CPU 351 stops applying the driving power to the fuel injection valve 3 when the elapsed time from the start of the application of the driving power to the fuel injection valve 3 reaches the fuel injection time.

【0093】尚、燃料噴射制御において内燃機関1の運
転状態がアイドル運転状態にある場合は、CPU351
は、水温センサ34の出力信号値や、車室内用空調装置
のコンプレッサのようにクランクシャフトの回転力を利
用して作動する補機類の作動状態等をパラメータとして
内燃機関1の目標アイドル回転数を算出する。そして、
CPU351は、実際のアイドル回転数が目標アイドル
回転数と一致するよう燃料噴射量をフィードバック制御
する。
In the fuel injection control, when the operating state of the internal combustion engine 1 is an idle operating state, the CPU 351
Is a target idle speed of the internal combustion engine 1 using parameters such as the output signal value of the water temperature sensor 34 and the operating state of accessories that operate using the rotational force of a crankshaft, such as a compressor of a vehicle interior air conditioner. Is calculated. And
The CPU 351 performs feedback control of the fuel injection amount so that the actual idle speed matches the target idle speed.

【0094】また、吸気絞り制御では、CPU351
は、例えば、RAM353に記憶されている機関回転数
とアクセル開度とを読み出す。CPU351は、吸気絞
り弁開度制御マップへアクセスし、機関回転数及びアク
セル開度に対応した目標吸気絞り弁開度を算出する。C
PU351は、前記目標吸気絞り弁開度に対応した駆動
電力を吸気絞り用アクチュエータ14に印加する。その
際、CPU351は、吸気絞り弁13の実際の開度を検
出して、実際の吸気絞り弁13の開度と目標吸気絞り弁
開度との差分に基づいて前記吸気絞り用アクチュエータ
14をフィードバック制御するようにしてもよい。
In the intake throttle control, the CPU 351
Reads the engine speed and the accelerator opening stored in the RAM 353, for example. The CPU 351 accesses the intake throttle valve opening control map, and calculates a target intake throttle valve opening corresponding to the engine speed and the accelerator opening. C
The PU 351 applies drive power corresponding to the target intake throttle valve opening to the intake throttle actuator 14. At this time, the CPU 351 detects the actual opening of the intake throttle valve 13 and feeds back the intake throttle actuator 14 based on the difference between the actual opening of the intake throttle valve 13 and the target intake throttle valve opening. You may make it control.

【0095】また、排気絞り制御では、CPU351
は、例えば、内燃機関1が冷間始動後の暖機運転状態に
ある場合や、車室内用ヒータが作動状態にある場合など
に排気絞り弁21を閉弁方向へ駆動すべく排気絞り用ア
クチュエータ22を制御する。
In the exhaust throttle control, the CPU 351
For example, when the internal combustion engine 1 is in a warm-up operation state after a cold start, or when a vehicle interior heater is in an operating state, the exhaust throttle actuator is driven to close the exhaust throttle valve 21 in the valve closing direction. 22 is controlled.

【0096】この場合、内燃機関1の負荷が増大し、そ
れに対応して燃料噴射量が増量されることなる。その結
果、内燃機関1の発熱量が増加し、内燃機関1の暖機が
促進されるとともに、車室内用ヒータの熱源が確保され
る。
In this case, the load on the internal combustion engine 1 increases, and the fuel injection amount is correspondingly increased. As a result, the calorific value of the internal combustion engine 1 increases, the warm-up of the internal combustion engine 1 is promoted, and the heat source of the vehicle interior heater is secured.

【0097】次に、本発明の要旨となるPM燃焼制御に
ついて説明する。
Next, the PM combustion control which is the gist of the present invention will be described.

【0098】図5(A)は、時間と共に変化するフィル
タ20の通路面積を表した図である。また、図5(B)
は、図5(A)に対応したフィルタ20の床温を示した
図である。ここで、フィルタ20の通路面積とは、排気
が図4(B)に示される隔壁54を通過するときの間隙
の面積である。
FIG. 5A is a diagram showing the passage area of the filter 20 which changes with time. FIG. 5B
FIG. 5 is a diagram showing the bed temperature of the filter 20 corresponding to FIG. Here, the passage area of the filter 20 is the area of the gap when the exhaust gas passes through the partition wall 54 shown in FIG. 4B.

【0099】本実施の形態では、第一の所定温度を例え
ば600℃以下とし、第二の所定温度を例えば700℃
以上としてフィルタの昇温制御を行った。また、フィル
タ20を第一の所定温度に昇温することを「通常再生」
と称し、第二の所定温度に昇温することを「強度再生」
と称している。
In this embodiment, the first predetermined temperature is set to, for example, 600 ° C. or less, and the second predetermined temperature is set to, for example, 700 ° C.
As described above, the temperature rise control of the filter was performed. Further, raising the temperature of the filter 20 to the first predetermined temperature is referred to as “normal regeneration”.
Is called "strength regeneration".
It is called.

【0100】通常再生では、CPU351は、フィルタ
20に流入する排気中に燃料を添加する燃料添加制御を
実行する。
In normal regeneration, the CPU 351 executes fuel addition control for adding fuel to the exhaust gas flowing into the filter 20.

【0101】燃料添加制御では、CPU351は、所定
の周期毎に燃料添加制御実行条件が成立しているか否か
を判別する。この燃料添加制御実行条件としては、例え
ば、フィルタ20が活性状態にあるか、排気温度センサ
24の出力信号値(排気温度)が所定の上限値以下であ
るか、被毒解消制御が実行されていないか、等の条件を
例示することができる。
In the fuel addition control, the CPU 351 determines whether or not the fuel addition control execution condition is satisfied at predetermined intervals. As the fuel addition control execution conditions, for example, the filter 20 is in an active state, the output signal value (exhaust gas temperature) of the exhaust gas temperature sensor 24 is equal to or lower than a predetermined upper limit, or the poisoning elimination control is executed. For example, the conditions such as whether or not there is not.

【0102】上記したような燃料添加制御実行条件が成
立していると判定された場合は、CPU351は、還元
剤噴射弁28から還元剤たる燃料を噴射させるべく流量
調整弁30を制御することにより、フィルタ20に流入
する排気の空燃比を一時的に所定の目標リッチ空燃比と
する。
If it is determined that the above-described fuel addition control execution condition is satisfied, the CPU 351 controls the flow control valve 30 so that the reducing agent injection valve 28 injects the fuel as the reducing agent. The air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the filter 20 is temporarily set to a predetermined target rich air-fuel ratio.

【0103】具体的には、CPU351は、RAM35
3に記憶されている機関回転数、アクセル開度センサ3
6の出力信号(アクセル開度)、エアフローメータ11
の出力信号値(吸入空気量)、燃料噴射量等を読み出
す。更に、CPU351は、前記した機関回転数とアク
セル開度と吸入空気量と燃料噴射量とをパラメータとし
てROM352の還元剤添加量制御マップへアクセス
し、排気の空燃比を予め設定された目標リッチ空燃比と
する上で必要となる還元剤の添加量(目標添加量)を算
出する。
More specifically, the CPU 351
Engine speed, accelerator opening sensor 3 stored in
6 output signal (accelerator opening), air flow meter 11
The output signal value (intake air amount), fuel injection amount, and the like are read out. Further, the CPU 351 accesses the reducing agent addition amount control map of the ROM 352 using the engine speed, the accelerator opening, the intake air amount, and the fuel injection amount as parameters, and sets the air-fuel ratio of the exhaust gas to a preset target rich air-fuel ratio. The addition amount (target addition amount) of the reducing agent required for obtaining the fuel ratio is calculated.

【0104】続いて、CPU351は、前記目標添加量
をパラメータとしてROM352の流量調整弁制御マッ
プへアクセスし、還元剤噴射弁28から目標添加量の還
元剤を噴射させる上で必要となる流量調整弁30の開弁
時間(目標開弁時間)を算出する。
Subsequently, the CPU 351 accesses the flow control valve control map of the ROM 352 using the target addition amount as a parameter, and controls the flow control valve necessary for injecting the target addition amount of the reducing agent from the reducing agent injection valve 28. The valve opening time of 30 (target valve opening time) is calculated.

【0105】流量調整弁30の目標開弁時間が算出され
ると、CPU351は、流量調整弁30を開弁させる。
この場合、燃料ポンプ6から吐出された高圧の燃料が還
元剤供給路29を介して還元剤噴射弁28へ供給される
ため、還元剤噴射弁28に印加される燃料の圧力が開弁
圧以上に達し、還元剤噴射弁28が開弁する。
When the target opening time of the flow control valve 30 is calculated, the CPU 351 opens the flow control valve 30.
In this case, since the high-pressure fuel discharged from the fuel pump 6 is supplied to the reducing agent injection valve 28 via the reducing agent supply path 29, the pressure of the fuel applied to the reducing agent injection valve 28 is equal to or higher than the valve opening pressure. , And the reducing agent injection valve 28 opens.

【0106】CPU351は、流量調整弁30を開弁さ
せた時点から前記目標開弁時間が経過すると、流量調整
弁30を閉弁させる。この場合、燃料ポンプ6から還元
剤噴射弁28への還元剤の供給が遮断されるため、還元
剤噴射弁28に印加される燃料の圧力が開弁圧未満とな
り、還元剤噴射弁28が閉弁する。
The CPU 351 closes the flow control valve 30 when the target valve opening time has elapsed since the flow control valve 30 was opened. In this case, since the supply of the reducing agent from the fuel pump 6 to the reducing agent injection valve 28 is shut off, the pressure of the fuel applied to the reducing agent injection valve 28 becomes lower than the valve opening pressure, and the reducing agent injection valve 28 is closed. Give a valve.

【0107】このように流量調整弁30が通常目標開弁
時間だけ開弁されると、通常目標添加量の燃料が還元剤
噴射弁28から排気枝管18内へ噴射されることにな
る。そして、還元剤噴射弁28から噴射された還元剤
は、排気枝管18の上流から流れてきた排気と混ざり合
って目標リッチ空燃比の混合気を形成してフィルタ20
に流入する。
When the flow control valve 30 is opened for the normal target opening time in this manner, the fuel of the normal target addition amount is injected from the reducing agent injection valve 28 into the exhaust branch pipe 18. Then, the reducing agent injected from the reducing agent injection valve 28 mixes with the exhaust gas flowing from the upstream of the exhaust branch pipe 18 to form an air-fuel mixture having a target rich air-fuel ratio, thereby forming a filter 20.
Flows into.

【0108】この結果、フィルタ20に流入する排気の
空燃比は、比較的に短い周期でリーンとリッチとを交互
に繰り返すことになる。そして、フィルタ20に流入し
た燃料が触媒により燃焼し、フィルタ20が昇温するこ
ととなる。
As a result, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the filter 20 alternates between lean and rich alternately in a relatively short cycle. Then, the fuel flowing into the filter 20 is burned by the catalyst, and the temperature of the filter 20 rises.

【0109】このようにして、通常再生においては、目
標添加量の設定によりフィルタ20の温度が例えば60
0℃以下の温度に維持されるため、高温による熱劣化を
防止しつつPMを燃焼減量させることができる。
As described above, in the normal regeneration, the temperature of the filter 20 is set to, for example, 60
Since the temperature is maintained at 0 ° C. or lower, PM can be reduced in combustion while preventing thermal degradation due to high temperature.

【0110】しかし、通常再生における温度では低温の
ためPMが燃え残る虞がある。燃え残ったPMは図5
(A)に示されるように徐々にフィルタ20の通路面積
を狭めてしまう。
However, at the temperature for normal regeneration, PM may remain unburned due to the low temperature. Figure 5: PM after burning
(A), the passage area of the filter 20 is gradually reduced.

【0111】そこで、強度再生を行う条件が成立したと
きに通常再生よりもフィルタ20の温度を上昇させる強
度再生を行い燃え残ったPMを除去することとした。
Therefore, when the condition for performing the intensity regeneration is satisfied, the intensity regeneration is performed to raise the temperature of the filter 20 as compared with the normal regeneration to remove the unburned PM.

【0112】この強度再生を行う条件としては、通常再
生を行うときの条件に加えて、例えば、通常再生を所定
回数行ったことや、車両が所定の距離を走行したこと、
前回の強度再生から所定の時間が経過していること、内
燃機関の負荷と回転数とから算出されたPMの排出量が
所定量に達したこと等が挙げられる。
The conditions for performing the intensity reproduction include, in addition to the conditions for performing the normal reproduction, for example, that the normal reproduction has been performed a predetermined number of times, that the vehicle has traveled a predetermined distance,
For example, a predetermined time has elapsed since the previous strength regeneration, and the PM emission amount calculated from the load and the rotation speed of the internal combustion engine has reached a predetermined amount.

【0113】上記したような強度再生実行条件が成立し
ていると判定された場合は、CPU351は、通常再生
時よりも多量の燃料をフィルタ20に供給すべく流量調
整弁30を制御することにより、フィルタ20に流入す
る排気の空燃比を一時的に所定の目標リッチ空燃比とす
る。
When it is determined that the above-described strength regeneration execution condition is satisfied, the CPU 351 controls the flow control valve 30 so as to supply a larger amount of fuel to the filter 20 than during normal regeneration. The air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the filter 20 is temporarily set to a predetermined target rich air-fuel ratio.

【0114】ここで、通常再生時よりも多量の燃料を供
給する方法としては、還元剤噴射弁28の開弁時間を長
くする、開弁間隔を短くする等が挙げられる。
Here, as a method of supplying a larger amount of fuel than at the time of normal regeneration, the valve opening time of the reducing agent injection valve 28 is lengthened, the valve opening interval is shortened, and the like.

【0115】そして、CPU351は、RAM353に
記憶されている機関回転数、アクセル開度センサ36の
出力信号(アクセル開度)、エアフローメータ11の出
力信号値(吸入空気量)、燃料噴射量等を読み出す。更
に、CPU351は、前記した機関回転数とアクセル開
度と吸入空気量と燃料噴射量とをパラメータとしてRO
M352の還元剤添加量制御マップへアクセスし、排気
の空燃比を予め設定された目標リッチ空燃比とする上で
必要となる還元剤の添加量(目標添加量)を算出する。
Then, the CPU 351 stores the engine speed, the output signal of the accelerator opening sensor 36 (accelerator opening), the output signal value of the air flow meter 11 (intake air amount), the fuel injection amount, and the like stored in the RAM 353. read out. Further, the CPU 351 uses the engine speed, the accelerator opening, the intake air amount, and the fuel injection amount as parameters as RO
The control unit accesses the reducing agent addition amount control map of M352, and calculates the addition amount (target addition amount) of the reducing agent necessary for setting the exhaust air-fuel ratio to the preset target rich air-fuel ratio.

【0116】続いて、CPU351は、前記目標添加量
をパラメータとしてROM352の流量調整弁制御マッ
プへアクセスし、還元剤噴射弁28から目標添加量の還
元剤を噴射させる上で必要となる流量調整弁30の開弁
時間(目標開弁時間)を算出する。
Subsequently, the CPU 351 accesses the flow control valve control map of the ROM 352 using the target addition amount as a parameter, and controls the flow control valve necessary for injecting the target addition amount of the reducing agent from the reducing agent injection valve 28. The valve opening time of 30 (target valve opening time) is calculated.

【0117】以下、通常再生と同様に燃料の添加を行
い、図5(B)に示されるようにフィルタ20の温度を
例えば700℃以上まで昇温する。
Thereafter, fuel is added in the same manner as in the normal regeneration, and the temperature of the filter 20 is raised to, for example, 700 ° C. or more as shown in FIG.

【0118】このときに排気温度センサ24の出力値か
らフィルタ20の床温を推定して燃料添加のフィードバ
ック制御を行うようにしても良い。
At this time, the feedback control of the fuel addition may be performed by estimating the bed temperature of the filter 20 from the output value of the exhaust gas temperature sensor 24.

【0119】このように昇温されたフィルタ20におい
ては、通常再生では燃え残って堆積したPMを着火燃焼
させることができ、フィルタ20を再生することができ
る。
In the filter 20 whose temperature has been raised in this way, PM that has remained unburned and accumulated in normal regeneration can be ignited and burned, and the filter 20 can be regenerated.

【0120】また、強度再生を行うとフィルタ20の熱
劣化を誘発する虞があるので、強度再生の実行時間は通
常再生の実行時間よりも短くすることが好ましい。
Further, since there is a possibility that the filter 20 may be thermally degraded when the intensity regeneration is performed, the execution time of the intensity regeneration is preferably shorter than the execution time of the normal regeneration.

【0121】[0121]

【発明の効果】本出願に係る内燃機関の排気浄化装置に
よれば、触媒の熱劣化を抑制しつつフィルタの目詰まり
を解消することができる。
According to the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, clogging of the filter can be eliminated while suppressing thermal deterioration of the catalyst.

【0122】よって、フィルタの機能を長期に亘って維
持することができ、排気エミッションの悪化を防止する
ことができる。
Accordingly, the function of the filter can be maintained for a long time, and deterioration of exhaust emission can be prevented.

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

【図1】 本発明に係る内燃機関の排気浄化装置を適用
する内燃機関とその吸排気系の概略構成を示す図であ
る。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an internal combustion engine to which an exhaust gas purification device for an internal combustion engine according to the present invention is applied, and an intake and exhaust system thereof.

【図2】 (A)は、吸蔵還元型NOx触媒のNOx吸収
メカニズムを説明する図である。(B)は、吸蔵還元型
NOx触媒のNOx放出メカニズムを説明する図である。
FIG. 2A is a diagram illustrating a NOx absorption mechanism of a storage reduction type NOx catalyst. (B) is a diagram for explaining the NOx release mechanism of the NOx storage reduction catalyst.

【図3】 ECUの内部構成を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing an internal configuration of an ECU.

【図4】 (A)は、パティキュレートフィルタの横方
向断面を示す図である。(B)は、パティキュレートフ
ィルタの縦方向断面を示す図である。
FIG. 4A is a diagram showing a cross section of a particulate filter in a lateral direction. (B) is a figure which shows the longitudinal direction cross section of a particulate filter.

【図5】 (A)は、フィルタの通路面積の変化を示す
図である。(B)は、フィルタの床温の変化を示す図で
ある。
FIG. 5A is a diagram showing a change in a passage area of a filter. (B) is a figure which shows the change of the bed temperature of a filter.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・・内燃機関 2・・・・気筒 3・・・・燃料噴射弁 4・・・・コモンレール 5・・・・燃料供給管 6・・・・燃料ポンプ 18・・・排気枝管 19・・・排気管 20・・・パティキュレートフィルタ 21・・・排気絞り弁 23・・・空燃比センサ 25・・・EGR通路 26・・・EGR弁 27・・・EGRクーラ 28・・・還元剤噴射弁 29・・・還元剤供給路 30・・・流量調整弁 31・・・遮断弁 32・・・還元剤圧力センサ 33・・・クランクポジションセンサ 34・・・水温センサ 35・・・ECU 351・・CPU 352・・ROM 353・・RAM 354・・バックアップRAM 50・・・排気流入通路 51・・・排気流出通路 54・・・隔壁 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Internal combustion engine 2 ... Cylinder 3 ... Fuel injection valve 4 ... Common rail 5 ... Fuel supply pipe 6 ... Fuel pump 18 ... Exhaust branch pipe 19 ... exhaust pipe 20 ... particulate filter 21 ... exhaust throttle valve 23 ... air-fuel ratio sensor 25 ... EGR passage 26 ... EGR valve 27 ... EGR cooler 28 ... reducing agent Injection valve 29 ... Reducing agent supply path 30 ... Flow regulating valve 31 ... Shutoff valve 32 ... Reducing agent pressure sensor 33 ... Crank position sensor 34 ... Water temperature sensor 35 ... ECU 351 CPU 352 ROM 353 RAM 354 Backup RAM 50 Exhaust inflow passage 51 Exhaust outflow passage 54 Partition wall

フロントページの続き (72)発明者 曲田 尚史 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 小林 正明 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 柴田 大介 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 根上 秋彦 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 小田 富久 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 原田 泰生 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 大坪 康彦 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 青山 太郎 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 Fターム(参考) 3G090 AA03 BA01 DA00 DA12 DA18 DA20 Continuing on the front page (72) Inventor Naofumi Matsuda 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Inside Toyota Motor Corporation (72) Inventor Masaaki Kobayashi 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Inside Toyota Motor Corporation (72) Inventor Daisuke Shibata 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Toyota Motor Co., Ltd. (72) Inventor Akihiko Negami 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Inside Toyota Motor Corporation (72) Inventor Tomiku Oda Toyota City, Aichi Prefecture 1st Toyota Town Inside Toyota Motor Corporation (72) Inventor Yasuo Harada 1st Toyota Town Toyota City, Aichi Prefecture Inside Toyota Motor Corporation (72) Yasuhiko Otsubo 1st Toyota Town Toyota City, Aichi Prefecture Toyota Motor Stock In-house (72) Inventor Taro Aoyama 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Toyota Motor Corporation F-term (reference) 3G090 AA03 BA01 DA00 DA12 DA18 DA20

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】内燃機関の排気通路に設けられ排気中に含
まれる粒子状物質を捕集し且つ捕集された粒子状物質の
燃焼を促進させる触媒が担持されたフィルタと、 前記フィルタの温度を上昇させるフィルタ温度上昇手段
と、 を具備し、 前記フィルタ温度上昇手段は、第一の所定条件が成立し
たときにフィルタの温度を第一の所定温度まで上昇させ
て前記粒子状物質を燃焼減量し、又、第二の所定条件が
成立したときにはフィルタの温度を前記第一の所定温度
よりも高温の第二の所定温度に上昇させ、且つ、前記第
二の所定温度まで上昇させる間隔は、前記第一の所定温
度まで上昇させる間隔よりも長いことを特徴とする内燃
機関の排気浄化装置。
1. A filter provided in an exhaust passage of an internal combustion engine, the filter carrying a catalyst for collecting particulate matter contained in exhaust gas and promoting the combustion of the collected particulate matter, and a temperature of the filter. And a filter temperature raising means for raising the temperature of the filter to a first predetermined temperature when a first predetermined condition is satisfied, whereby the particulate matter is burned and reduced. When the second predetermined condition is satisfied, the temperature of the filter is raised to a second predetermined temperature higher than the first predetermined temperature, and the interval for raising the temperature to the second predetermined temperature is: An exhaust gas purification device for an internal combustion engine, wherein the interval is longer than the interval at which the temperature is raised to the first predetermined temperature.
JP2000380960A 2000-12-14 2000-12-14 Exhaust gas purification device for internal combustion engine Expired - Fee Related JP3747778B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000380960A JP3747778B2 (en) 2000-12-14 2000-12-14 Exhaust gas purification device for internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000380960A JP3747778B2 (en) 2000-12-14 2000-12-14 Exhaust gas purification device for internal combustion engine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2002180816A true JP2002180816A (en) 2002-06-26
JP3747778B2 JP3747778B2 (en) 2006-02-22

Family

ID=18849058

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000380960A Expired - Fee Related JP3747778B2 (en) 2000-12-14 2000-12-14 Exhaust gas purification device for internal combustion engine

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3747778B2 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7137247B2 (en) 2003-01-10 2006-11-21 Nissan Motor Co., Ltd. Regeneration apparatus and method for particulate filter applicable to engine exhaust gas purifying device
US7210285B2 (en) * 2002-09-17 2007-05-01 Isuzu Motors Limited Internal combustion engine exhaust gas purifying system
US7513108B2 (en) * 2005-09-30 2009-04-07 Caterpillar Inc. Regeneration strategy
JP2009243470A (en) * 2002-11-22 2009-10-22 Emitec Ges Fuer Emissionstechnologie Mbh Exhaust emission control device
US8375705B2 (en) 2008-05-30 2013-02-19 Caterpillar Inc. Exhaust system implementing low-temperature regeneration strategy
US20170211442A1 (en) * 2016-01-22 2017-07-27 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust emission control apparatus for internal combustion engine

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7210285B2 (en) * 2002-09-17 2007-05-01 Isuzu Motors Limited Internal combustion engine exhaust gas purifying system
JP2009243470A (en) * 2002-11-22 2009-10-22 Emitec Ges Fuer Emissionstechnologie Mbh Exhaust emission control device
US7137247B2 (en) 2003-01-10 2006-11-21 Nissan Motor Co., Ltd. Regeneration apparatus and method for particulate filter applicable to engine exhaust gas purifying device
US7513108B2 (en) * 2005-09-30 2009-04-07 Caterpillar Inc. Regeneration strategy
US8375705B2 (en) 2008-05-30 2013-02-19 Caterpillar Inc. Exhaust system implementing low-temperature regeneration strategy
US20170211442A1 (en) * 2016-01-22 2017-07-27 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust emission control apparatus for internal combustion engine

Also Published As

Publication number Publication date
JP3747778B2 (en) 2006-02-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100613646B1 (en) Exhaust gas purifying device and method for internal combustion engine
JP3599012B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP3617450B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
KR100441481B1 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP3896870B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP3757860B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP2002155724A (en) Exhaust emission control device
JP2003065042A (en) Exhaust emission control device for internal combustion engine
JP3680727B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP2003020930A (en) Exhaust emission control device for internal combustion engine
JP3897621B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP3747778B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP4639565B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP4259068B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP3800065B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP3788314B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP3620446B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP4032760B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP2002364439A (en) Exhaust emission control device for internal combustion engine
JP4586321B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP2003184593A (en) Fuel injection amount control apparatus for internal combustion engine
JP3851151B2 (en) Internal combustion engine
JP3788315B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP4052100B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP2002357116A (en) Exhaust emission control device for internal combustion engine

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20040810

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20040907

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20041105

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20051108

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20051121

R150 Certificate of patent (=grant) or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081209

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091209

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101209

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101209

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111209

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111209

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121209

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131209

Year of fee payment: 8

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees