JP2003041930A - Exhaust emission control device for internal combustion engine - Google Patents

Exhaust emission control device for internal combustion engine

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JP2003041930A
JP2003041930A JP2001233851A JP2001233851A JP2003041930A JP 2003041930 A JP2003041930 A JP 2003041930A JP 2001233851 A JP2001233851 A JP 2001233851A JP 2001233851 A JP2001233851 A JP 2001233851A JP 2003041930 A JP2003041930 A JP 2003041930A
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JP
Japan
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exhaust gas
nox catalyst
air
exhaust
filter
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Application number
JP2001233851A
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Japanese (ja)
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Bungo Kawaguchi
文悟 川口
Shinji Kamoshita
伸治 鴨下
Michio Furuhashi
道雄 古橋
Takashi Yamamoto
崇 山本
Shiro Tanno
史朗 丹野
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide technique for recovering functions of a NOx catalyst by controlling opening of a nozzle vane of a variable displacement type turbo charger to adjust temperature of exhaust or an air-fuel ratio in exhaust in an exhaust emission control device for an internal combustion engine. SOLUTION: This device is provided with the variable displacement type turbo charger 15, the NOx catalyst 20, a toxicity eliminating control means 35 for detoxification, an NOx catalyst condition detection means 38 to detect a condition of the NOx catalyst 20, and a variable displacement type turbo charger control means 35 to open/close the nozzle vane 74 of the variable displacement type turbo charger 15 based on the condition of the NOx catalyst 20 detected by the NOx catalyst condition detecting means 38.

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
化装置に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an exhaust emission control device for an internal combustion engine.

【0002】[0002]

【従来の技術】内燃機関においては、該内燃機関から排
出される排気のエネルギを利用して駆動される可変容量
型ターボチャージャを設けると、燃焼室の充填効率を向
上させて機関出力を向上させることができる。
2. Description of the Related Art In an internal combustion engine, if a variable displacement turbocharger driven by utilizing the energy of exhaust gas discharged from the internal combustion engine is provided, the efficiency of filling the combustion chamber is improved and the engine output is improved. be able to.

【0003】可変容量型ターボチャージャは、例えば、
内燃機関の低回転運転領域のように排気量が少ないとき
でも、ノズルベーンを閉方向に回動させると、排気の流
速を高めタービンホイールの回転速度及び回転力を増加
させることができる。これにより、コンプレッサホイー
ルの回転速度及び回転力が増加し、吸入空気の密度を高
め、燃焼室の充填効率を向上させることができる。
A variable capacity turbocharger is, for example,
Even when the displacement is small, such as in the low rotation speed region of the internal combustion engine, by rotating the nozzle vanes in the closing direction, the flow velocity of exhaust gas can be increased and the rotational speed and rotational force of the turbine wheel can be increased. As a result, the rotational speed and rotational force of the compressor wheel are increased, the density of intake air is increased, and the efficiency of filling the combustion chamber can be improved.

【0004】一方、ノズルベーンの開度を制御すること
により、そのときの機関運転状態に応じたEGRガス流
量を得ることができる。
On the other hand, by controlling the opening of the nozzle vane, the EGR gas flow rate can be obtained according to the engine operating condition at that time.

【0005】例えば、特開平8−270454号公報で
は、EGRガス通路両端に生じる圧力差と、排圧に基づ
いてノズルベーンの開度を決定している。ここで、内燃
機関の運転状態が定まれば、EGRガス量とノズルベー
ン開度とは一義な関係となるため、内燃機関の運転状態
に対するEGRガス量が決まれば、そのEGRガス量を
実現するノズルベーン開度は、内燃機関の運転状態に対
して一義的に決定される。このため、EGRガス流量を
調整する他の機構を必要としない。
For example, in Japanese Unexamined Patent Publication No. 8-270454, the opening of the nozzle vane is determined based on the pressure difference generated at both ends of the EGR gas passage and the exhaust pressure. Here, if the operating state of the internal combustion engine is determined, the EGR gas amount and the nozzle vane opening degree have a unique relationship. Therefore, if the EGR gas amount for the operating state of the internal combustion engine is determined, the nozzle vane that realizes the EGR gas amount is determined. The opening is uniquely determined with respect to the operating state of the internal combustion engine. Therefore, another mechanism for adjusting the EGR gas flow rate is not required.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】前記ノズルベーンの開
度を制御すると、EGRガス流量と共に内燃機関に吸入
される新気の量も変化することになる。従って、内燃機
関から排出される排気の空燃比も変化することになる。
When the opening of the nozzle vane is controlled, the EGR gas flow rate and the amount of fresh air drawn into the internal combustion engine change. Therefore, the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from the internal combustion engine also changes.

【0007】ところで、排気を浄化する排気浄化触媒や
排気中の微粒子を捕獲するフィルタでは、排気の空燃比
や排気浄化触媒の温度又はフィルタの温度を所定の状態
にする必要が生じる。
By the way, in the exhaust purification catalyst for purifying the exhaust and the filter for trapping the particulates in the exhaust, it is necessary to set the air-fuel ratio of the exhaust, the temperature of the exhaust purification catalyst or the temperature of the filter to a predetermined state.

【0008】例えば、吸蔵還元型NOx触媒(以下、単
にNOx 触媒とする)は、例えばアルミナ(Al23
を担体とし、この担体上に例えばカリウム(K)、ナト
リウム(Na)、リチウム(Li)、セシウム(Cs)
のようなアルカリ金属と、バリウム(Ba)、カルシウ
ム(Ca)、のようなアルカリ土類と、ランタン(L
a)イットリウム(Y)のような希土類との中から選ば
れた少なくとも1つと、白金(Pt)のような貴金属と
を坦持して構成されている。
For example, the NOx storage reduction catalyst (hereinafter simply referred to as NOx catalyst) is, for example, alumina (Al 2 O 3 )
Is used as a carrier, and potassium (K), sodium (Na), lithium (Li), and cesium (Cs) are used on the carrier.
Alkali metals such as barium (Ba), calcium (Ca), lanthanum (L)
a) At least one selected from rare earths such as yttrium (Y) and a noble metal such as platinum (Pt) are supported.

【0009】このNOx触媒は、流入排気の酸素濃度が
高いときはNOxを吸収し、流入排気の酸素濃度が低下
すると吸収していたNOxを放出しつつN2に還元するN
Oxの吸放出作用を行う。
The NOx catalyst absorbs NOx when the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas is high, and releases the absorbed NOx when the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas decreases, and reduces it to N 2.
It acts to absorb and release Ox.

【0010】この吸蔵還元型NOx触媒の場合、該内燃
機関では通常運転時の排気の空燃比がリーンとなるた
め、排気中のNOxがNOx触媒に吸収されることとな
る。しかしながら、リーン空燃比の排気がNOx触媒に
供給され続けると、NOx触媒のNOx吸収能力が飽和
し、それ以上NOxを吸収できなくなり、NOxがリーク
されることとなる。そこで、NOx触媒では、NOx吸収
能力が飽和する前に所定のタイミングで流入排気の酸素
濃度を低下させるとともに排気中のHC成分量を増加さ
せ、NOx触媒に吸収されていたNOxを放出しつつN2
に還元し、NOx触媒のNOx吸収能力を回復させる必要
がある。
In the case of this storage reduction type NOx catalyst, the air-fuel ratio of the exhaust gas in the normal operation of the internal combustion engine becomes lean, so that the NOx in the exhaust gas is absorbed by the NOx catalyst. However, if the lean air-fuel ratio exhaust gas is continuously supplied to the NOx catalyst, the NOx absorption capacity of the NOx catalyst becomes saturated, NOx cannot be absorbed any more, and NOx is leaked. Therefore, in the NOx catalyst, the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas is reduced and the amount of HC component in the exhaust gas is increased at a predetermined timing before the NOx absorbing capacity is saturated, and the NOx absorbed in the NOx catalyst is released while Nx is released. 2
To recover the NOx absorption capacity of the NOx catalyst.

【0011】このようにリーンNOx触媒を利用した排
気浄化装置では、NOxが浄化されるために間欠的に排
気の酸素濃度を低下させる必要がある。
As described above, in the exhaust gas purification apparatus using the lean NOx catalyst, it is necessary to intermittently reduce the oxygen concentration of the exhaust gas in order to purify NOx.

【0012】一方、吸蔵還元型NOx触媒には燃料に含
まれる硫黄分が燃焼して生成される硫黄酸化物(SO
x)もNOxと同じメカニズムで吸収される。このように
吸収されたSOxはNOxよりも放出されにくく、NOx
触媒内に蓄積される。これをSOx被毒といい、NOx浄
化率が低下するため、適宜の時期にSOx被毒から回復
させる被毒回復処理を施す必要がある。この被毒回復処
理は、NOx触媒を高温(例えば600乃至650℃程
度)にしつつ酸素濃度を低下させた排気をNOx触媒に
流通させて行われている。
[0012] On the other hand, the NOx storage reduction catalyst is a sulfur oxide (SO
x) is also absorbed by the same mechanism as NOx. SOx absorbed in this way is less likely to be released than NOx, and NOx
Accumulates in the catalyst. This is called SOx poisoning, and since the NOx purification rate decreases, it is necessary to perform poisoning recovery processing for recovering from SOx poisoning at an appropriate time. This poisoning recovery process is performed by passing exhaust gas, which has a reduced oxygen concentration while the NOx catalyst has a high temperature (for example, about 600 to 650 ° C.), to the NOx catalyst.

【0013】ところが希薄燃焼運転時の排気の温度は低
いため、SOx被毒の回復に必要とされる温度まで触媒
を昇温することは困難である。このようなときに、排気
通路へ燃料の添加を行うことにより触媒の温度を上昇さ
せつつ排気の酸素濃度を低下させることができる。
However, since the temperature of the exhaust gas during the lean burn operation is low, it is difficult to raise the temperature of the catalyst to the temperature required to recover SOx poisoning. In such a case, by adding fuel to the exhaust passage, it is possible to raise the temperature of the catalyst and reduce the oxygen concentration of the exhaust.

【0014】ところで、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(Particulat
e Matter以下特に断らない限り「PM」という。)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P
Mの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。
By the way, while the diesel engine is excellent in economy, it is a particulate matter (Particulat) represented by soot which is a suspended particulate matter contained in exhaust gas.
e Matter Hereinafter referred to as "PM" unless otherwise specified. ) Is an important issue. Therefore, PM in the atmosphere
P is added to the exhaust system of the diesel engine to prevent
A technique of providing a particulate filter (hereinafter, simply referred to as “filter”) for collecting M is well known.

【0015】このフィルタを設けることにより排気中の
PMを一旦捕集することができ、PMが大気中へ放出さ
れることを防止することができる。しかし、フィルタに
捕集されたPMの量が多くなり、該フィルタに堆積して
しまうと該フィルタの目詰まりが発生することがある。
この目詰まりが発生すると、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
る虞がある。このようなときには、該フィルタに堆積し
たPMを着火燃焼せしめることにより該PMを除去する
ことができる。このようにフィルタに堆積したPMを除
去することをフィルタの再生という。フィルタには、煤
等の微粒子の除去だけでなく、排気中の有害成分(H
C,CO,NOx)も同時に浄化可能なように、触媒
(三元触媒やリーンNOx触媒)が坦持されたものがあ
る。この場合にも前述と同様の理由により、排気の酸素
濃度を低下させてNOxを還元することが多々行われ
る。
By providing this filter, PM in the exhaust gas can be temporarily collected and PM can be prevented from being released into the atmosphere. However, if the amount of PM trapped in the filter increases and accumulates on the filter, clogging of the filter may occur.
If this clogging occurs, the pressure of the exhaust gas upstream of the filter may increase, which may lead to a decrease in the output of the internal combustion engine or damage to the filter. In such a case, the PM accumulated on the filter can be removed by igniting and burning it. The removal of PM deposited on the filter in this way is called filter regeneration. The filter not only removes soot and other fine particles, it also removes harmful components (H
Some catalysts (three-way catalysts and lean NOx catalysts) are supported so that C, CO, and NOx) can be simultaneously purified. Also in this case, for the same reason as described above, it is often the case that the oxygen concentration of the exhaust gas is reduced to reduce NOx.

【0016】ここで、前記特開平8−270454号公
報に記載された発明では、単にEGRガス流量の制御を
目的としているだけなので、NOx触媒に吸収されたN
Oxの還元やSOx被毒回復及びフィルタの再生時に必要
となる排気の空燃比や排気の温度は考慮されていなかっ
た。このときにノズルベーンが前述のような出力向上や
EGRガス流量の制御のために用いられると、必要とさ
れる空燃比や温度が得られない虞がある。
Here, in the invention described in the above-mentioned Japanese Patent Laid-Open No. 8-270454, the purpose is simply to control the EGR gas flow rate, and therefore the Nx absorbed by the NOx catalyst is used.
The air-fuel ratio of the exhaust gas and the temperature of the exhaust gas, which are necessary for the reduction of Ox, the recovery of SOx poisoning and the regeneration of the filter, have not been taken into consideration. At this time, if the nozzle vanes are used for improving the output and controlling the EGR gas flow rate as described above, there is a possibility that the required air-fuel ratio or temperature cannot be obtained.

【0017】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、内燃機関の排気浄化装置において、
可変容量型ターボチャージャのノズルベーンの開度を制
御して排気の温度又は排気の空燃比を調整してNOx触
媒の機能を回復させることができる技術を提供すること
を目的とする。
The present invention has been made to solve the above problems, and in an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine,
An object of the present invention is to provide a technique capable of recovering the function of a NOx catalyst by controlling the opening of a nozzle vane of a variable displacement turbocharger to adjust the temperature of exhaust gas or the air-fuel ratio of exhaust gas.

【0018】[0018]

【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、以下の手段を採
用した。即ち、吸気の過給圧を所望の圧力とすべくター
ビンホイールに吹き付けられる排気の流速を可変とする
可変容量型ターボチャージャと、前記内燃機関の排気通
路に設けられ、排気の空燃比が高いときは排気中の窒素
酸化物を吸収し、排気の空燃比が低いときは吸収してい
た窒素酸化物を放出しつつ還元するNOx触媒と、前記
NOx触媒の硫黄酸化物による被毒を解消すべく被毒解
消処理を実行するSOx被毒解消制御手段と、前記NOx
触媒の状態を検出するNOx触媒状態検出手段と、前記
NOx触媒状態検出手段が検出したNOx触媒の状態に基
づいて、前記可変容量型ターボチャージャのノズルベー
ンを開閉する可変容量型ターボチャージャ制御手段と、
を備えたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine of the present invention employs the following means. That is, a variable capacity turbocharger that varies the flow velocity of the exhaust gas blown to the turbine wheel so that the supercharging pressure of the intake air becomes a desired pressure, and a variable capacity turbocharger provided in the exhaust passage of the internal combustion engine when the air-fuel ratio of the exhaust gas is high. Is a NOx catalyst that absorbs the nitrogen oxides in the exhaust gas and reduces the nitrogen oxides that have been absorbed when the air-fuel ratio of the exhaust gas is low, and to eliminate the poisoning of the NOx catalyst by the sulfur oxides. SOx poisoning elimination control means for executing poisoning elimination processing, and the NOx
NOx catalyst state detection means for detecting the state of the catalyst, based on the state of the NOx catalyst detected by the NOx catalyst state detection means, a variable capacity turbocharger control means for opening and closing the nozzle vanes of the variable capacity turbocharger,
It is characterized by having.

【0019】本発明の最大の特徴は、可変容量型ターボ
チャージャとNOx触媒とを備えた内燃機関の排気浄化
装置において、可変容量型ターボチャージャのノズルベ
ーン開度を制御して、NOx還元、硫黄被毒回復等に最
適な空燃比、温度等を得ることにある。
The greatest feature of the present invention is that in an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine equipped with a variable capacity turbocharger and a NOx catalyst, the opening of the nozzle vane of the variable capacity turbocharger is controlled to reduce NOx and sulfur. To obtain the optimum air-fuel ratio, temperature, etc. for poison recovery.

【0020】このように構成された内燃機関の排気浄化
装置では、NOx触媒のSOx被毒回復を行う必要が生じ
たときに、NOx触媒状態検出手段の検出結果に基づい
て可変容量型ターボチャージャ制御手段がノズルベーン
を開閉しつつ、SOx被毒回復手段がSOx被毒回復を行
う。例えば、可変容量型ターボチャージャ制御手段がノ
ズルベーンを開方向へ回動させると、吸入空気量が減少
し、排気の空燃比を小さくすることができ、同時にイン
タークーラで冷却された吸気の内燃機関への導入量が減
少し、排気の温度を上昇させることが可能となる。
In the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine configured as described above, when it is necessary to recover the SOx poisoning of the NOx catalyst, the variable displacement turbocharger control is performed based on the detection result of the NOx catalyst state detecting means. The SOx poisoning recovery means performs SOx poisoning recovery while the means opens and closes the nozzle vane. For example, when the variable displacement turbocharger control means rotates the nozzle vane in the opening direction, the intake air amount is reduced and the air-fuel ratio of the exhaust gas can be reduced, and at the same time, the intake air cooled to the intercooler becomes an internal combustion engine. It is possible to increase the temperature of exhaust gas by reducing the introduction amount of.

【0021】本発明においては、前記NOx触媒状態検
出手段は、NOx触媒の床温を検出しても良い。このよ
うに構成された内燃機関の排気浄化装置では、NOx触
媒の床温に基づいてノズルベーンの開閉を行い、NOx
触媒の温度を所望の温度に制御することが可能となる。
In the present invention, the NOx catalyst state detecting means may detect the bed temperature of the NOx catalyst. In the exhaust gas purification device for an internal combustion engine configured in this way, the nozzle vanes are opened and closed based on the bed temperature of the NOx catalyst to generate NOx.
It becomes possible to control the temperature of the catalyst to a desired temperature.

【0022】本発明においては、前記NOx触媒状態検
出手段は、NOx触媒を流通する排気の空燃比を検出し
ても良い。このように構成された内燃機関の排気浄化装
置では、NOx触媒を流通する排気の空燃比に基づいて
ノズルベーンの開閉を行い、NOx触媒を流通する排気
の空燃比を所望の空燃比に制御することが可能となる。
In the present invention, the NOx catalyst state detecting means may detect the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing through the NOx catalyst. In the exhaust gas purification device for an internal combustion engine configured as described above, the nozzle vanes are opened and closed based on the air-fuel ratio of the exhaust flowing through the NOx catalyst, and the air-fuel ratio of the exhaust flowing through the NOx catalyst is controlled to a desired air-fuel ratio. Is possible.

【0023】本発明においては、前記可変容量型ターボ
チャージャ制御手段は、前記NOx触媒の床温が所定値
よりも高い場合には、ノズルベーンを閉じ側へ回動させ
ても良い。
In the present invention, the variable displacement turbocharger control means may rotate the nozzle vane to the closing side when the bed temperature of the NOx catalyst is higher than a predetermined value.

【0024】このように構成された内燃機関の排気浄化
装置では、ノズルベーンを閉弁側に回動して吸入空気量
を増大させれば、インタークーラで冷却された吸気の内
燃機関への導入量が増大し、結果的に排気の温度を下降
させることが可能となる。
In the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine configured as described above, if the nozzle vane is turned to the valve closing side to increase the intake air amount, the intake amount of the intake air cooled by the intercooler into the internal combustion engine is increased. Is increased, and as a result, the temperature of exhaust gas can be lowered.

【0025】本発明においては、前記可変容量型ターボ
チャージャ制御手段は、前記NOx触媒に流入する排気
の空燃比が所定値よりも大きい場合には、ノズルベーン
を閉じ側へ回動させても良い。
In the present invention, the variable displacement turbocharger control means may rotate the nozzle vane to the closing side when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst is larger than a predetermined value.

【0026】このように構成された内燃機関の排気浄化
装置では、ノズルベーンを閉弁側に回動して吸入空気量
を増大させれば、インタークーラで冷却された吸気の内
燃機関への導入量が増大するが更に燃料噴射量を増大さ
せることにより、排気の空燃比を小さくすることが可能
となる。
In the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine configured as described above, when the nozzle vane is turned to the valve closing side to increase the intake air amount, the intake amount of the intake air cooled by the intercooler is introduced into the internal combustion engine. However, the air-fuel ratio of the exhaust gas can be reduced by further increasing the fuel injection amount.

【0027】[0027]

【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、本発明に係る内燃機関の排気浄化
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。 <第1の実施の形態>図1は、本実施の形態に係る排気
浄化装置を適用するエンジン1とその吸排気系の概略構
成を示す図である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Specific embodiments of an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention will be described below with reference to the drawings. Here, the case where the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention is applied to a diesel engine for driving a vehicle will be described as an example. <First Embodiment> FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an engine 1 to which an exhaust emission control device according to the present embodiment is applied and an intake / exhaust system thereof.

【0028】図1に示すエンジン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 engine 1 shown in FIG. 1 is a water-cooled four-cycle diesel engine having four cylinders 2.

【0029】エンジン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 engine 1 is equipped with 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 accumulator (common rail) 4 that accumulates fuel to a predetermined pressure. A common rail pressure sensor 4a that outputs an electric signal corresponding to the pressure of the fuel in the common rail 4 is attached to the common rail 4.

【0030】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、エンジン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がエン
ジン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 engine 1 as a drive source. A pump pulley 6a attached to the input shaft of the fuel pump 6 is attached to the output shaft (crankshaft) of the engine 1. The crank pulley 1a is connected to the crank pulley 1a via a belt 7.

【0031】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 thus constructed, when the rotational 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 according to the rotating torque.

【0032】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
It is supplied to the common rail 4 through the fuel supply pipe 5, accumulated in the common rail 4 up to a predetermined pressure, and distributed to the fuel injection valve 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.

【0033】次に、エンジン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
と吸気ポート(図示省略)を介して連通している。
Next, an intake branch pipe 8 is connected to the engine 1, and each branch pipe of the intake branch pipe 8 communicates with a combustion chamber of each cylinder 2 through an intake port (not shown). There is.

【0034】前記吸気枝管8は、吸気管9に接続され、
該吸気管9の途中には、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。
The intake branch pipe 8 is connected to the intake pipe 9,
A compressor housing 15a of a centrifugal supercharger (turbocharger) 15 that operates using heat energy of exhaust gas as a drive source is provided in the middle of the intake pipe 9, and the intake pipe 9 downstream of the compressor housing 15a is provided with the compressor housing 15a. An intercooler 16 is provided to cool the intake air that has been compressed in the housing 15a and has a high temperature.

【0035】このように構成された吸気系では、吸気は
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 thus constructed, the intake air flows into the compressor housing 15a via the intake pipe 9.

【0036】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、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 the rotation of the compressor wheel installed in the compressor housing 15a. The intake air that has been compressed in the compressor housing 15 a and has a high temperature is cooled by the intercooler 16 and then flows into the intake branch pipe 8. The intake air that has flowed into the intake branch pipe 8 is distributed to the combustion chamber of each cylinder 2 through each branch pipe, and is burned using the fuel injected from the fuel injection valve 3 of each cylinder 2 as an ignition source.

【0037】一方、エンジン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 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).

【0038】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、下流にてマフラー(図示省略)に接続
されている。
The exhaust branch pipe 18 serves as the centrifugal supercharger 15.
Is connected to 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).

【0039】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(以下、
単にフィルタという。)20が設けられている。前記タ
ーボチャージャ15の下流で且つフィルタ20より上流
の排気管19には、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、
及び該排気管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38が取り付けられて
いる。
An occlusion reduction type N is provided in the middle of the exhaust pipe 19.
A particulate filter carrying an Ox catalyst (hereinafter,
Simply called a filter. ) 20 are provided. An exhaust temperature sensor 24 that outputs an electric signal corresponding to the temperature of the exhaust gas flowing through the exhaust pipe 19 to the exhaust pipe 19 downstream of the turbocharger 15 and upstream of the filter 20.
Further, an air-fuel ratio sensor 38 that outputs an electric signal corresponding to the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing through the exhaust pipe 19 is attached.

【0040】前記したフィルタ20より下流の排気管1
9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2
1には、ステップモータ等で構成されて該排気絞り弁2
1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。また、フィルタ20と排気絞り弁21
との間の排気管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
39が取り付けられている。
Exhaust pipe 1 downstream of the filter 20 described above
An exhaust throttle valve 21 for adjusting the flow rate of the exhaust gas flowing through the exhaust pipe 19 is provided in the valve 9. This exhaust throttle valve 2
1, an exhaust throttle valve 2 which is composed of a step motor or the like
An exhaust throttle actuator 22 for driving to open and close 1 is attached. In addition, the filter 20 and the exhaust throttle valve 21
An air-fuel ratio sensor 39 that outputs an electric signal corresponding to the air-fuel ratio of the exhaust gas that flows through the exhaust pipe 19 is attached to the exhaust pipe 19 between and.

【0041】前記空燃比センサ38は、フィルタ20に
実際に導入される空燃比を検知することができる。従っ
て、フィルタ20のNOx還元時やSOx被毒回復時、P
M除去時等に要求される空燃比となるように燃料量及び
空気量をフィードバック制御することができる。また、
空燃比センサ38及び空燃比センサ39により、フィル
タ20の劣化判定を行うことができる。フィルタ20が
劣化して触媒能力が低下すると、フィルタ20で酸化さ
れる炭化水素(HC)等の量が減少するため、劣化が進
むにつれてフィルタ20前後の空燃比の差が小さくなっ
ていく。従って、空燃比センサ38及び空燃比センサ3
9の出力信号の差が予め定めておいた数値よりも小さく
なったときに触媒が劣化したと判定することができる。
The air-fuel ratio sensor 38 can detect the air-fuel ratio actually introduced into the filter 20. Therefore, at the time of NOx reduction of the filter 20 and recovery of SOx poisoning, P
The fuel amount and the air amount can be feedback-controlled so that the air-fuel ratio is required when M is removed. Also,
The deterioration determination of the filter 20 can be performed by the air-fuel ratio sensor 38 and the air-fuel ratio sensor 39. When the filter 20 deteriorates and the catalyst ability decreases, the amount of hydrocarbons (HC) and the like oxidized in the filter 20 decreases, and thus the difference in the air-fuel ratio before and after the filter 20 decreases as the deterioration progresses. Therefore, the air-fuel ratio sensor 38 and the air-fuel ratio sensor 3
It can be determined that the catalyst has deteriorated when the difference between the output signals of 9 becomes smaller than a predetermined value.

【0042】尚、本実施の形態では、前記ターボチャー
ジャ15に可変容量型ターボチャージャを採用する。
In this embodiment, a variable capacity turbocharger is used as the turbocharger 15.

【0043】次に、可変容量型ターボチャージャ15の
具体的な構成について図2及び図3に基づいて説明す
る。
Next, a specific structure of the variable capacity turbocharger 15 will be described with reference to FIGS.

【0044】図2は、可変容量型ターボチャージャの構
成を示す断面図である。
FIG. 2 is a sectional view showing the structure of the variable capacity turbocharger.

【0045】図3は、可変容量型ターボチャージャの可
変ノズル機構を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a variable nozzle mechanism of a variable capacity turbocharger.

【0046】可変容量型ターボチャージャ(以下、単に
ターボチャージャという。)15は、図2に示すよう
に、コンプレッサハウジング15aとタービンハウジン
グ15bとをセンタハウジング15cを介して連結して
構成される。
As shown in FIG. 2, the variable displacement turbocharger (hereinafter, simply referred to as a turbocharger) 15 is constituted by connecting a compressor housing 15a and a turbine housing 15b via a center housing 15c.

【0047】センタハウジング15cでは、ロータシャ
フト48の一端は、コンプレッサハウジング15a内に
突出し、その突出部分には、複数のコンプレッサインペ
ラ46aを備えたコンプレッサホイール46が取り付け
られている。
In the center housing 15c, one end of the rotor shaft 48 projects into the compressor housing 15a, and a compressor wheel 46 having a plurality of compressor impellers 46a is attached to the projecting portion.

【0048】ロータシャフト48の他端は、タービンハ
ウジング15b内に突出し、その突出部分には、複数の
タービンインペラ47aを備えたタービンホイール47
が取り付けられている。
The other end of the rotor shaft 48 projects into the turbine housing 15b, and the projecting portion has a turbine wheel 47 having a plurality of turbine impellers 47a.
Is attached.

【0049】コンプレッサハウジング15aにおいてセ
ンタハウジング15cと反対側に位置する部分には、コ
ンプレッサハウジング15a内に吸気を取り入れるため
の吸気取入口62aが形成されている。コンプレッサハ
ウジング15a内には、コンプレッサホイール46の外
周を包囲する渦巻き状のコンプレッサ通路64が形成さ
れると共に、コンプレッサホイール46の内装部分とコ
ンプレッサ通路64とを連通する環状の送出通路65が
形成されている。コンプレッサ通路64の終端部には、
コンプレッサハウジング15a内で圧縮された吸気を排
出するための吸気排出口(図示省略)が形成されてい
る。
An intake port 62a for taking intake air into the compressor housing 15a is formed in a portion of the compressor housing 15a located on the opposite side of the center housing 15c. In the compressor housing 15a, a spiral compressor passage 64 that surrounds the outer periphery of the compressor wheel 46 is formed, and an annular delivery passage 65 that connects the interior portion of the compressor wheel 46 and the compressor passage 64 is formed. There is. At the end of the compressor passage 64,
An intake air exhaust port (not shown) for exhausting the intake air compressed in the compressor housing 15a is formed.

【0050】一方、タービンハウジング15b内には、
タービンホイール47の外周を包囲する渦巻き状のスク
ロール通路66が形成されると共に、タービンホイール
47の内装部分とスクロール通路66とを連通する環状
のノズル通路67が形成されている。スクロール通路6
6の基端部には、タービンハウジング15b内に排気を
取り入れるための排気取入口(図示省略)が形成されて
いる。タービンハウジング15bにおいてセンタハウジ
ング15cと反対側に位置する部分には、タービンハウ
ジング15b内の排気を排出するための排気排出口63
aが設けられている。
On the other hand, in the turbine housing 15b,
A spiral scroll passage 66 that surrounds the outer periphery of the turbine wheel 47 is formed, and an annular nozzle passage 67 that connects the interior portion of the turbine wheel 47 and the scroll passage 66 is formed. Scroll passage 6
An exhaust inlet (not shown) for taking in the exhaust gas into the turbine housing 15b is formed at the base end of 6. An exhaust gas exhaust port 63 for exhausting exhaust gas in the turbine housing 15b is provided in a portion of the turbine housing 15b located on the opposite side of the center housing 15c.
a is provided.

【0051】更に、タービンハウジング15bのセンタ
ハウジング15c側には、可変ノズル機構71が内装さ
れている。この可変ノズル機構71は、図3(a)、
(b)に示すようにリング状に形成されたノズルバック
プレート72を備えている。このノズルバックプレート
72は、ボルト(図示省略)によってタービンハウジン
グ15bに固定されている。続いて、ノズルバックプレ
ート72には、複数の軸73が同プレート72の円心を
中心として等角度毎に設けられている。
Further, a variable nozzle mechanism 71 is installed inside the turbine housing 15b on the side of the center housing 15c. This variable nozzle mechanism 71 is shown in FIG.
As shown in (b), the nozzle back plate 72 formed in a ring shape is provided. The nozzle back plate 72 is fixed to the turbine housing 15b by bolts (not shown). Subsequently, the nozzle back plate 72 is provided with a plurality of shafts 73 at equal angles centered on the circle center of the plate 72.

【0052】各軸73は、ノズルバックプレート72を
その厚さ方向に貫通して回転可能に支持されている。各
軸73の一端部(図3(a)中の左端部)には、ノズル
ベーン74が固定されている。一方、軸73の他端部
(図3(a)中の右端部)には、軸73と直行してノズ
ルバックプレート72の外縁部へ延びる開閉レバー75
が固定され、軸73と開閉レバー75とが一体で回転可
能になっている。開閉レバー75の先端には、二股に分
岐した一対の挟持部75aが設けられている。
Each shaft 73 is rotatably supported by penetrating the nozzle back plate 72 in its thickness direction. A nozzle vane 74 is fixed to one end portion (the left end portion in FIG. 3A) of each shaft 73. On the other hand, the other end of the shaft 73 (the right end in FIG. 3A) has an opening / closing lever 75 that extends orthogonally to the shaft 73 and extends to the outer edge of the nozzle back plate 72.
Is fixed, and the shaft 73 and the opening / closing lever 75 are integrally rotatable. At the tip of the opening / closing lever 75, a pair of holding portions 75a that are bifurcated are provided.

【0053】各開閉レバー75とノズルバックプレート
72との間には、ノズルバックプレート72と重なり合
うように環状のリングプレート76が設けられている。
このリングプレート76は、その円心を中心に周方向へ
回転可能となっている。又、リングプレート76には、
その円心を中心として等角度毎に複数のピン77が設け
られており、それらピン77が各開閉レバー75の挟持
部75a間に回転可能な状態で挟持されている。
An annular ring plate 76 is provided between each opening / closing lever 75 and the nozzle back plate 72 so as to overlap with the nozzle back plate 72.
The ring plate 76 is rotatable in the circumferential direction around its center. In addition, the ring plate 76,
A plurality of pins 77 are provided at equal angles around the center of the circle, and the pins 77 are rotatably held between the holding portions 75 a of the opening / closing levers 75.

【0054】このように構成された可変ノズル機構71
では、上記したリングプレート76がその円心を中心に
回転されると、各ピン77が各開閉レバー75の挟持部
75aをリングプレート76の回転方向と同方向に押す
ことになる。その結果、開閉レバー75が軸73を回動
させ、軸73の回動に同期してノズルベーン74が軸7
3を中心に回動することになる。
The variable nozzle mechanism 71 configured as described above
Then, when the above-mentioned ring plate 76 is rotated about its center, each pin 77 pushes the sandwiching portion 75a of each opening / closing lever 75 in the same direction as the rotation direction of the ring plate 76. As a result, the opening / closing lever 75 rotates the shaft 73, and in synchronization with the rotation of the shaft 73, the nozzle vane 74 is rotated by the shaft 7.
It will rotate about 3.

【0055】例えば、ノズルベーン74においてリング
プレート76の円心側に位置する端部をその円心から離
脱させる方向に回動させるべくリングプレート76が回
動すると、隣接するノズルベーン74間の間隙が狭くな
り、ノズルベーン74間の流路が閉じられることにな
る。
For example, when the ring vanes 74 rotate to move the end of the nozzle vanes 74 located on the circular center side of the ring vanes in a direction to separate from the circular centroid, the gap between the adjacent nozzle vanes 74 becomes narrow. The flow path between the nozzle vanes 74 is closed.

【0056】一方、ノズルベーン74においてリングプ
レート76の円心側に位置する端部をその円心に接近さ
せる方向に回動させるべくリングプレート76が回動す
ると、隣接するノズルベーン74間の間隙が広くなり、
ノズルベーン74間の流路が開かれることになる。
On the other hand, when the ring plate 76 is rotated so as to rotate the end portion of the nozzle vane 74, which is located on the side of the center of the circle of the ring plate 76, toward the center of the circle, the gap between the adjacent nozzle vanes 74 becomes wide. Becomes
The flow path between the nozzle vanes 74 will be opened.

【0057】次に、可変ノズル機構71の駆動、即ち、
リングプレート76の回動駆動を行う機構について述べ
る。図2及び図3に示すように、リングプレート76の
外縁の一部には、軸線Lと同方向に延びるピン86が取
り付けられ、そのピン86に駆動機構82が連結されて
いる。
Next, the variable nozzle mechanism 71 is driven, that is,
A mechanism for rotationally driving the ring plate 76 will be described. As shown in FIGS. 2 and 3, a pin 86 extending in the same direction as the axis L is attached to a part of the outer edge of the ring plate 76, and the drive mechanism 82 is connected to the pin 86.

【0058】駆動機構82は、センタハウジング15c
にピン86と平行にコンプレッサハウジング15a側に
延びた状態で回動自在に支持された支軸83を備えてい
る。この支軸83のタービンハウジング15b側の端部
(図2中の左側端部)には、ピン86に対して回動可能
に連結された駆動レバー84が固定されている。支軸8
3のコンプレッサハウジング15a側の端部(図2中の
右側端部)には、支軸83を中心にして回動可能な操作
片85が取り付けられている。操作片85は、負圧式の
VNTアクチュエータ87に連結されている。
The drive mechanism 82 includes a center housing 15c.
Further, a support shaft 83 rotatably supported in a state of extending to the compressor housing 15a side in parallel with the pin 86 is provided. A drive lever 84 rotatably connected to a pin 86 is fixed to an end of the support shaft 83 on the turbine housing 15b side (left end in FIG. 2). Support shaft 8
An operation piece 85 rotatable about the support shaft 83 is attached to the end of the compressor 3 on the compressor housing 15a side (the right end in FIG. 2). The operation piece 85 is connected to a negative pressure type VNT actuator 87.

【0059】VNTアクチュエータ87は、図4に示す
ように、ダイヤフラム88によって負圧室87aと大気
室87bとに区画されている。負圧室87aには、ダイ
ヤフラム88と直行する方向に伸縮動作するコイルスプ
リング88aが内装されている。更に、負圧室87aに
は、負圧通路89が接続されており、負圧通路89は、
エンジン1のクランクシャフトに駆動連結されたバキュ
ームポンプ91に接続されている。負圧通路89の途中
には、エレクトリック・バキューム・レギュレーティン
グ・バルブ(EVRV)90が設けられている。
As shown in FIG. 4, the VNT actuator 87 is divided by a diaphragm 88 into a negative pressure chamber 87a and an atmosphere chamber 87b. The negative pressure chamber 87a is internally provided with a coil spring 88a which expands and contracts in a direction orthogonal to the diaphragm 88. Further, a negative pressure passage 89 is connected to the negative pressure chamber 87a, and the negative pressure passage 89 is
It is connected to a vacuum pump 91 which is drivingly connected to the crankshaft of the engine 1. An electric vacuum regulating valve (EVRV) 90 is provided in the middle of the negative pressure passage 89.

【0060】EVRV90は、大気中に開口された大気
導入口(図示省略)を備えており、EVRV90よりV
NTアクチュエータ87側に位置する負圧通路89aと
大気導入口の導通と、EVRV90よりバキュームポン
プ91側に位置する負圧通路89bとVNTアクチュエ
ータ87側の負圧通路89aの導通と、を切り換える。
The EVRV90 is equipped with an air inlet (not shown) that is open to the atmosphere.
It connects between the negative pressure passage 89a located on the NT actuator 87 side and the atmosphere introduction port, and the negative pressure passage 89b located on the vacuum pump 91 side of the EVRV 90 and the negative pressure passage 89a on the VNT actuator 87 side.

【0061】尚、EVRV90は、電磁ソレノイドを備
えており、電磁ソレノイドが非励磁状態にあるときは、
負圧通路89aと大気導入口とを導通状態に保持し、電
磁ソレノイドが励磁状態にあるときは負圧通路89aと
負圧通路89bとを導通常状態に保持する。一方、VN
Tアクチュエータ87の大気室87bは、VNTアクチ
ュエータ87の外部(大気中)と連通し、大気室87b
内の圧力が常に大気圧となるようになっている。
The EVRV 90 is equipped with an electromagnetic solenoid, and when the electromagnetic solenoid is in a non-excited state,
The negative pressure passage 89a and the atmosphere introduction port are held in a conductive state, and when the electromagnetic solenoid is in an excited state, the negative pressure passage 89a and the negative pressure passage 89b are held in a conducting state. On the other hand, VN
The atmosphere chamber 87b of the T actuator 87 communicates with the outside (in the atmosphere) of the VNT actuator 87, and the atmosphere chamber 87b
The pressure inside is always atmospheric pressure.

【0062】ダイヤフラム88の大気室87b側には、
コイルスプリング88aの伸長方向に延出したロッド8
8bが突設されている。このロッド88bは、大気室8
7bを貫通してVNTアクチュエータ87の外部まで突
出しており、その先端部が前記操作片85に連結されて
いる。
On the atmosphere chamber 87b side of the diaphragm 88,
The rod 8 extending in the extension direction of the coil spring 88a
8b is projected. This rod 88b is used in the atmosphere chamber 8
It penetrates through 7b and protrudes to the outside of the VNT actuator 87, and its tip is connected to the operation piece 85.

【0063】このように構成されたVNTアクチュエー
タ87では、EVRV90の電磁ソレノイドが非励磁状
態にあるときは、負圧通路89aと大気導入口とが導通
状態となり負圧室87a内が大気圧となる。この場合、
VNTアクチュエータ87のロッド88bは、コイルス
プリング88aの付勢力によって最も進出した状態に保
持される。
In the VNT actuator 87 having such a structure, when the electromagnetic solenoid of the EVRV 90 is in the non-excited state, the negative pressure passage 89a and the atmosphere introduction port are in a conductive state and the negative pressure chamber 87a is at atmospheric pressure. . in this case,
The rod 88b of the VNT actuator 87 is held in the most advanced state by the biasing force of the coil spring 88a.

【0064】また、EVRV90の電磁ソレノイドが励
磁状態にあるときは、負圧通路89aと負圧通路89b
とが導通状態になり、VNTアクチュエータ87の負圧
室87a内が負圧となる。この場合、ダイヤフラム88
がコイルスプリング88aの付勢力に抗して変位し、そ
れに伴ってロッド88bが最も退行した状態に保持され
る。
When the electromagnetic solenoid of the EVRV 90 is in the excited state, the negative pressure passage 89a and the negative pressure passage 89b are provided.
Are brought into conduction, and the inside of the negative pressure chamber 87a of the VNT actuator 87 becomes negative pressure. In this case, the diaphragm 88
Is displaced against the biasing force of the coil spring 88a, and accordingly, the rod 88b is held in the most retracted state.

【0065】更に、EVRV90の電磁ソレノイドの励
磁と非励磁とをデューティ制御することにより、ロッド
88bの進退量を調整することが可能となる。
Further, by controlling the duty of excitation and non-excitation of the electromagnetic solenoid of the EVRV 90, it is possible to adjust the amount of advance / retreat of the rod 88b.

【0066】上記したようなVNTアクチュエータ87
のロッド88bの進退動作により、前記操作片85が回
動される。操作片85が回動されると、それに同期して
支軸83が回転し、支軸83の回転に伴って駆動レバー
84が支軸83を中心に回動する。その結果、駆動レバ
ー84がピン86を介してリングプレート76を周方向
に押し、軸線Lを中心にリングプレート76を回動させ
ることになる。
VNT actuator 87 as described above
The operation piece 85 is rotated by the forward / backward movement of the rod 88b. When the operation piece 85 is rotated, the support shaft 83 rotates in synchronization with it, and the drive lever 84 rotates about the support shaft 83 as the support shaft 83 rotates. As a result, the drive lever 84 pushes the ring plate 76 in the circumferential direction via the pin 86 and rotates the ring plate 76 about the axis L.

【0067】以上述べた可変容量型ターボチャージャ1
5では、駆動機構82によってノズルベーン74の回動
方向と回動量とを調整することにより、ノズルベーン7
4間の流路の向き、及びノズルベーン74間の間隙を変
更することが可能となる。即ち、ノズルベーン74の回
動方向と回動量とを制御することにより、スクロール通
路66からタービンホイール47に吹き付けられる排気
の方向と流速が調節されることになる。
Variable capacity type turbocharger 1 described above
In No. 5, the drive mechanism 82 adjusts the rotation direction and the rotation amount of the nozzle vane 74, so that the nozzle vane 7
It is possible to change the direction of the flow path between the nozzles 4 and the gap between the nozzle vanes 74. That is, by controlling the rotation direction and the rotation amount of the nozzle vane 74, the direction and flow velocity of the exhaust gas blown from the scroll passage 66 to the turbine wheel 47 are adjusted.

【0068】例えば、エンジン1からの排気の量が少な
い場合は、可変ノズル機構71のノズルベーン74を閉
じるべく駆動機構82を動作させることにより、タービ
ンホイール47に吹き付けられる排気の流速が高まると
共に、排気とタービンインペラ47aとの衝突角度がよ
り垂直に近づくため、少ない排気量でもタービンホイー
ル47の回転速度及び回転力を高めることが可能とな
る。
For example, when the amount of exhaust gas from the engine 1 is small, the drive mechanism 82 is operated to close the nozzle vanes 74 of the variable nozzle mechanism 71 so that the flow velocity of the exhaust gas blown to the turbine wheel 47 is increased and the exhaust gas is exhausted. Since the collision angle between the turbine impeller 47a and the turbine impeller 47a becomes more vertical, the rotational speed and rotational force of the turbine wheel 47 can be increased even with a small displacement.

【0069】反対に、エンジン1からの排気の量が十分
に多い場合は、可変ノズル機構71のノズルベーン74
を開くべく駆動機構82を動作させることにより、ター
ビンホイール47に吹き付けられる排気の流速の過剰な
上昇が制御され、タービンホイール47の回転速度及び
回転力の過剰な上昇を抑制することが可能となる。
On the contrary, when the amount of exhaust gas from the engine 1 is sufficiently large, the nozzle vane 74 of the variable nozzle mechanism 71 is used.
By operating the drive mechanism 82 to open the valve, the excessive increase in the flow velocity of the exhaust gas blown to the turbine wheel 47 is controlled, and it is possible to suppress the excessive increase in the rotational speed and the rotational force of the turbine wheel 47. .

【0070】尚、本実施の形態では、EVRV90の電
磁ソレノイドが非励磁状態にあって、VNTアクチュエ
ータ87のロッド88bが最も進出した状態のときに、
ノズルベーン74が最も開いた状態に保持され、EVR
V90の電磁ソレノイドが励磁状態にあって、VNTア
クチュエータ87のロッド88bが最も退行した状態の
ときに、ノズルベーン74が最も閉じた状態に保持され
るものとする。
In the present embodiment, when the electromagnetic solenoid of the EVRV 90 is in the non-excited state and the rod 88b of the VNT actuator 87 is in the most advanced state,
Nozzle vane 74 is held in the most open state, and EVR
It is assumed that when the electromagnetic solenoid of V90 is in the excited state and the rod 88b of the VNT actuator 87 is in the most retracted state, the nozzle vane 74 is kept in the most closed state.

【0071】このように構成された排気系では、エンジ
ン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
47を回転させる。その際、タービンホイール47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46へ伝達される。
In the exhaust system thus constructed, the air-fuel mixture (burnt gas) burned in each cylinder 2 of the engine 1 is discharged to the exhaust branch pipe 18 through the exhaust port, and then the exhaust branch pipe 18 is exhausted. Turbine housing 15b of centrifugal supercharger 15
Flow into. The exhaust gas that has flowed into the turbine housing 15b uses the thermal energy of the exhaust gas to rotate the turbine wheel 47 that is rotatably supported in the turbine housing 15b. At that time, the rotational torque of the turbine wheel 47 is transmitted to the compressor wheel 46 of the compressor housing 15a described above.

【0072】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 the filter 20 through the exhaust pipe 19, PM in the exhaust gas is collected, and harmful gas components are removed or purified. The exhaust gas, in which the PM is collected by the filter 20 and the harmful gas component is removed or purified, is discharged into the atmosphere through the muffler after the flow rate is adjusted by the exhaust throttle valve 21 as necessary.

【0073】次に、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(以下、EGR通路とする。)
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、EG
Rガスとする。)の流量を変更する流量調整弁(以下、
EGR弁とする。)26が設けられている。
Next, the exhaust branch pipe 18 and the intake branch pipe 8 are exhaust gas recirculation passages (hereinafter referred to as EGR passages) for recirculating a part of the exhaust gas flowing in the exhaust branch pipe 18 to the intake branch pipe 8. .)
25 are communicated with each other. In the middle of the EGR passage 25, an exhaust valve (hereinafter, referred to as EG, which is composed of a solenoid valve or the like, flows through the EGR passage 25 according to the magnitude of the applied power.
R gas. ) Flow rate adjustment valve (hereinafter,
Use EGR valve. ) 26 are provided.

【0074】前記EGR通路25の途中でEGR弁26
より上流には、該EGR通路25内を流通するEGRガ
スを冷却するEGRクーラ27が設けられている。前記
EGRクーラ27には、冷却水通路(図示省略)が設け
られエンジン1を冷却するための冷却水の一部が循環す
る。
In the middle of the EGR passage 25, the EGR valve 26
An EGR cooler 27 that cools the EGR gas flowing through the EGR passage 25 is provided further upstream. A cooling water passage (not shown) is provided in the EGR cooler 27, and a part of the cooling water for cooling the engine 1 circulates.

【0075】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 constructed as described above, when the EGR valve 26 is opened, the EGR passage 25 is brought into conduction, and a part of the exhaust gas flowing through the exhaust branch pipe 18 is part of the EGR passage 25. To the intake branch pipe 8 via the EGR cooler 27.

【0076】その際、EGRクーラ27では、EGR通
路25内を流通するEGRガスとエンジン1の冷却水と
の間で熱交換が行われ、EGRガスが冷却される。
At this time, in the EGR cooler 27, heat exchange is performed between the EGR gas flowing in the EGR passage 25 and the cooling water of the engine 1 to cool the EGR gas.

【0077】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
室へ導かれる。
The EGR gas recirculated from the exhaust branch pipe 18 to the intake branch pipe 8 through the EGR passage 25 is introduced into the combustion chamber of each cylinder 2 while being mixed with the fresh air flowing from the upstream side of the intake branch pipe 8. Get burned.

【0078】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) and carbon dioxide (CO 2 ) which does not burn itself and has an endothermic property. Therefore, when EGR gas is contained in the air-fuel mixture,
The combustion temperature of the air-fuel mixture is lowered, so nitrogen oxides (NO
x) is suppressed.

【0079】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 is lowered and the volume of the EGR gas is reduced, so that when the EGR gas is supplied into the combustion chamber, the EGR gas is reduced. The ambient temperature of 1 is not unnecessarily increased, and the amount of fresh air (volume of fresh air) supplied into the combustion chamber is not unnecessarily reduced.

【0080】次に、本発明で採用したフィルタ20につ
いて説明する。
Next, the filter 20 adopted in the present invention will be described.

【0081】図5にフィルタ20の構造を示す。なお、
図5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5(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5
(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. 5 shows the structure of the filter 20. In addition,
In FIG. 5, (A) shows the cross section of the filter 20 in the horizontal direction, and (B) shows the cross section of the filter 20 in the vertical direction. As shown in FIGS. 5A and 5B, the filter 20 is a so-called wall flow type having a plurality of exhaust flow passages 50 and 51 extending in parallel with each other. These exhaust flow passages are composed of 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. Note that FIG.
The hatched portion in (A) shows the plug 53. Therefore, the exhaust inflow passages 50 and the exhaust outflow passages 51 are alternately arranged via the thin partition walls 54. 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.

【0082】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5(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 made of a porous material such as cordierite. Therefore, the exhaust gas flowing into the exhaust gas inflow passage 50 flows in the surrounding partition wall 54 as shown by the arrow in FIG. 5B. It flows out into the adjacent exhaust outflow passage 51.

【0083】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 carrier layer made of, for example, alumina is formed on both side surfaces of the above and on the inner wall surface of the pores in the partition wall 54, and the occlusion reduction type NOx catalyst is carried on this carrier.

【0084】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 function of the NOx storage reduction catalyst carried by the filter 20 according to this embodiment will be described.

【0085】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、更にO2ストレージ能力のあるセリア(Ce23
を添加して構成される吸蔵還元型NOx触媒を採用し
た。
The filter 20 uses, for example, alumina as a carrier, and potassium (K) and sodium (N) are placed on the carrier.
a), an alkali metal such as lithium (Li) or cesium (Cs), an alkaline earth such as barium (Ba) or calcium (Ca), and a rare earth such as lanthanum (La) or yttrium (Y). And at least one of them is carried and a noble metal such as platinum (Pt). In the present embodiment, barium (Ba) and platinum (Pt) are supported on a carrier made of alumina, and ceria (Ce 2 O 3 ) having an O 2 storage capacity is further supported.
An NOx storage reduction catalyst was added.

【0086】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 thus constructed is
When the exhaust gas flowing into the Ox catalyst has a high oxygen concentration, it absorbs nitrogen oxides (NOx) in the exhaust gas.

【0087】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, the NOx catalyst releases the nitrogen oxide (NOx) absorbed when the oxygen concentration of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst decreases. At that time, if a reducing component such as hydrocarbon (HC) or carbon monoxide (CO) is present in the exhaust gas, the NOx catalyst converts the nitrogen oxide (NOx) released from the NOx catalyst into nitrogen (N). It can be reduced to 2 ).

【0088】ところで、エンジン1が希薄燃焼運転され
ている場合は、エンジン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、エンジン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。
By the way, when the engine 1 is in the lean burn operation, the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from the engine 1 becomes a lean atmosphere and the oxygen concentration of the exhaust gas becomes high.
Nitrogen oxides (NOx) contained in the exhaust gas will be absorbed by the NOx catalyst, but if the lean burn operation of the engine 1 is continued for a long period of time, the NOx absorption capacity of the NOx catalyst will be saturated, and Nitrogen oxides (NOx) are released into the atmosphere without being removed by the NOx catalyst.

【0089】特に、エンジン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。
Particularly, in a diesel engine such as the engine 1, a lean air-fuel ratio mixture is burned in most operating regions, and accordingly, the exhaust air-fuel ratio becomes lean air-fuel ratio in most operating regions. , N of NOx catalyst
Ox absorption capacity is easily saturated.

【0090】従って、エンジン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 engine 1 is in the lean burn operation, the concentration of oxygen in the exhaust flowing into the NOx catalyst is lowered and the concentration of the reducing agent is increased before the NOx absorption capacity of the NOx catalyst is saturated, and NOx is increased. It is necessary to release and reduce nitrogen oxides (NOx) absorbed by the catalyst.

【0091】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より上流の排気管19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 purification apparatus for an internal combustion engine according to the present embodiment is equipped with a reducing agent supply mechanism for adding fuel (light oil) as a reducing agent to the exhaust gas flowing through the exhaust pipe 19 upstream of the filter 20. By adding fuel from the agent supply mechanism into the exhaust gas, the oxygen concentration of the exhaust gas flowing into the filter 20 is reduced and the concentration of the reducing agent is increased.

【0092】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内に臨むように取り付けら
れ、ECU35からの信号により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、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、を備えて
いる。
As shown in FIG. 1, the reducing agent supply mechanism is mounted so that its injection hole faces the inside of the exhaust branch pipe 18, and is opened by a signal from the ECU 35 to inject fuel. 28, a reducing agent supply path 29 that guides the fuel discharged from the fuel pump 6 to the reducing agent injection valve 28, and a distribution of the fuel in the reducing agent supply path 29 that is provided in the reducing agent supply path 29. And a shutoff valve 31 for shutting off.

【0093】このような還元剤供給機構では、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、ECU3
5からの信号により該還元剤噴射弁28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, the high-pressure fuel discharged from the fuel pump 6 is applied to the reducing agent injection valve 28 via the reducing agent supply passage 29. And ECU3
The reducing agent injection valve 28 is opened by a signal from 5 and fuel as a reducing agent is injected into the exhaust branch pipe 18.

【0094】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
排気の酸素濃度を低下させる。
The reducing agent injected from the reducing agent injection valve 28 into the exhaust branch pipe 18 reduces the oxygen concentration of the exhaust gas flowing from the upstream side of the exhaust branch pipe 18.

【0095】このようにして形成された酸素濃度の低い
排気はフィルタ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 thus formed exhaust gas having a low oxygen concentration flows into the filter 20 and releases nitrogen oxides (NOx) absorbed by the filter 20 while releasing nitrogen (N 2 ).
Will be reduced to.

【0096】その後、ECU35からの信号により還元
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。
After that, the reducing agent injection valve 28 is closed by a signal from the ECU 35, and the addition of the reducing agent into the exhaust branch pipe 18 is stopped.

【0097】以上述べたように構成されたエンジン1に
は、該エンジン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、エンジン1の運転条件や運
転者の要求に応じてエンジン1の運転状態を制御するユ
ニットである。
The engine 1 configured as described above is provided with an electronic control unit (ECU) 35 for controlling the engine 1. The ECU 35 is a unit that controls the operating state of the engine 1 in accordance with the operating conditions of the engine 1 and the driver's request.

【0098】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、排気温度センサ24、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、空燃比センサ38及び39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 the common rail pressure sensor 4
a, the air flow meter 11, the intake air temperature sensor 12, the intake pipe pressure sensor 17, the exhaust gas temperature sensor 24, the crank position sensor 33, the water temperature sensor 34, the accelerator opening sensor 36, the air-fuel ratio sensors 38 and 39, and other various electrical wiring. The output signals of the various sensors described above are input to the ECU 35.

【0099】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、還元剤噴射弁28、EGR弁26、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ECU
35が制御することが可能になっている。
On the other hand, the ECU 35 has a fuel injection valve 3, an intake throttle actuator 14, an exhaust throttle actuator 22, a reducing agent injection valve 28, an EGR valve 26, and a shutoff valve 31.
Etc. are connected via electrical wiring, and the above-mentioned parts are connected to the ECU.
35 can be controlled.

【0100】ここで、ECU35は、図6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, the ECU 35, as shown in FIG. 6, is connected to each other by a bidirectional bus 350, C,
The input port 356 includes 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.

【0101】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 format signal such as the crank position sensor 33, and outputs those output signals to C.
It is transmitted to the PU 351 and the RAM 353.

【0102】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、排気温度センサ24、水温
センサ34、アクセル開度センサ36、空燃比センサ3
8及び39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RAM353へ送信する。
The input port 356 is used for the common rail pressure sensor 4a, the air flow meter 11, the intake air temperature sensor 1
2, intake pipe pressure sensor 17, exhaust temperature sensor 24, water temperature sensor 34, accelerator opening sensor 36, air-fuel ratio sensor 3
As in 8 and 39, the signals are input through the A / D 355 of the sensor that outputs an analog signal format signal, and those output signals are transmitted to the CPU 351 and the RAM 353.

【0103】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、還元剤噴射弁28、遮断弁3
1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2
2、EGR弁26、還元剤噴射弁28、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, reducing agent injection valve 28, shutoff valve 3
1 and the like via electric wiring, and outputs control signals output from the CPU 351 to the fuel injection valve 3, the intake throttle actuator 14, the exhaust throttle actuator 2 described above.
2, to the EGR valve 26, the reducing agent injection valve 28, or the shutoff valve 31.

【0104】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に還
元剤を添加して吸収されたNOxを放出させるNOx浄化
制御ルーチン、フィルタ20のSOx被毒を解消する被
毒解消制御ルーチン、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、ターボチャ
ージャ15のノズルベーン74を開閉させるノズル開度
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 has 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 an EGR. The EGR control routine for controlling the valve 26, the NOx purification control routine for adding the reducing agent to the filter 20 to release the absorbed NOx, the poisoning elimination control routine for eliminating the SOx poisoning of the filter 20, and the filter 20 Application programs such as a PM combustion control routine for burning and removing the collected PM and a nozzle opening control routine for opening and closing the nozzle vanes 74 of the turbocharger 15 are stored.

【0105】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、エンジン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、エンジン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、
エンジン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、エンジン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、エンジン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、エンジン1の運転状態と還元剤の目標添加量(若し
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還元剤噴射弁28の開
弁時間との関係を示す還元剤噴射弁制御マップ等であ
る。
The ROM 352 stores various control maps in addition to the above application programs. The control map is, for example, a fuel injection amount control map showing the relationship between the operating state of the engine 1 and the basic fuel injection amount (basic fuel injection time), and the fuel showing the relationship between the operating state of the engine 1 and the basic fuel injection timing. Injection timing control map,
An intake throttle valve opening control map showing the relationship between the operating state of the engine 1 and the target opening degree of the intake throttle valve 13, and an exhaust throttle valve opening map showing the relationship between the operating state of the engine 1 and the target opening degree of the exhaust throttle valve 21. Control map, engine 1 operating status and EGR
An EGR valve opening control map showing the relationship with the target opening of the valve 26, a reducing agent addition control map showing the relationship between the operating state of the engine 1 and the target addition of the reducing agent (or the target air-fuel ratio of the exhaust gas), It is a reducing agent injection valve control map and the like showing the relationship between the target addition amount of the reducing agent and the valve opening time of the reducing agent injection valve 28.

【0106】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 the output signal from each sensor, the calculation result of the CPU 351 and the like. The calculation result is, for example, the engine speed calculated based on the 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.

【0107】前記バックアップRAM354は、エンジ
ン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 non-volatile memory capable of storing data even after the operation of the engine 1 is stopped.

【0108】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、NOx浄化制御、被毒解消制御、PM燃焼制
御等を実行する。
The CPU 351 operates according to the application program stored in the ROM 352 to control the fuel injection valve, intake throttle control, exhaust throttle control, E
GR control, NOx purification control, poisoning elimination control, PM combustion control, etc. are executed.

【0109】例えば、NOx浄化制御では、CPU35
1は、フィルタ20に流入する排気中の酸素濃度を比較
的に短い周期でスパイク的(短時間)に低くする、所謂
リッチスパイク制御を実行する。
For example, in the NOx purification control, the CPU 35
1 executes so-called rich spike control in which the oxygen concentration in the exhaust gas flowing into the filter 20 is reduced in a spike-like (short time) manner in a relatively short cycle.

【0110】リッチスパイク制御では、CPU351
は、所定の周期毎にリッチスパイク制御実行条件が成立
しているか否かを判別する。このリッチスパイク制御実
行条件としては、例えば、フィルタ20が活性状態にあ
る、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、被毒解消制御が実行されていな
い、等の条件を例示することができる。
In the rich spike control, the CPU 351
Determines whether the rich spike control execution condition is satisfied every predetermined period. As the rich spike control execution condition, for example, the filter 20 is in an active state, the output signal value (exhaust temperature) of the exhaust temperature sensor 24 is equal to or lower than a predetermined upper limit value, poisoning elimination control is not executed, Examples of such conditions are as follows.

【0111】上記したようなリッチスパイク制御実行条
件が成立していると判定された場合は、CPU351
は、ノズルベーン74を開き側へ回動させて吸入空気量
を減少させつつ還元剤噴射弁28からスパイク的に還元
剤たる燃料を噴射させるべく当該還元剤噴射弁28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 rich spike control execution condition as described above is satisfied, the CPU 351
Controls the reducing agent injection valve 28 so that the reducing agent injection valve 28 injects fuel as the reducing agent in a spike manner while rotating the nozzle vane 74 to the open side to reduce the intake air amount. The air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the engine is temporarily set to a predetermined target rich air-fuel ratio.

【0112】具体的には、CPU351は、可変ノズル
機構71のノズルベーン74を開き側へ回動すべく駆動
機構82を動作させる。すると、タービンホイール47
に吹き付けられる排気の流速が下降し、タービンホイー
ル47の回転速度及び回転力が下降してエンジン1に吸
入される空気量が減少する。
Specifically, the CPU 351 operates the drive mechanism 82 to rotate the nozzle vane 74 of the variable nozzle mechanism 71 to the open side. Then, turbine wheel 47
The flow velocity of the exhaust gas blown onto the engine 1 decreases, the rotational speed and the rotational force of the turbine wheel 47 decrease, and the amount of air taken into the engine 1 decreases.

【0113】次に、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)、空燃比センサの出力信号、燃料
噴射量等を読み出す。
Next, the CPU 351 controls the engine speed stored in the RAM 353, the output signal of the accelerator opening sensor 36 (accelerator opening), the output signal value of the air flow meter 11 (intake air amount), and the air-fuel ratio sensor. The output signal, fuel injection amount, etc. are read.

【0114】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。
The CPU 351 accesses the reducing agent addition amount control map of the ROM 352 by using the engine speed, the accelerator opening, the intake air amount and the fuel injection amount as parameters, and sets the exhaust air-fuel ratio to the preset target air-fuel ratio. The amount of addition of the reducing agent (target amount of addition) required to obtain the fuel ratio is calculated.

【0115】続いて、CPU351は、前記目標添加量
をパラメータとしてROM352の還元剤噴射弁制御マ
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還元剤噴射弁28の
開弁時間(目標開弁時間)を算出する。
Subsequently, the CPU 351 accesses the reducing agent injection valve control map of the ROM 352 with the target addition amount as a parameter, and the reducing agent necessary for injecting the target addition amount of the reducing agent from the reducing agent injection valve 28. The valve opening time (target valve opening time) of the injection valve 28 is calculated.

【0116】還元剤噴射弁28の目標開弁時間が算出さ
れると、CPU351は、還元剤噴射弁28を開弁させ
る。
When the target valve opening time of the reducing agent injection valve 28 is calculated, the CPU 351 opens the reducing agent injection valve 28.

【0117】CPU351は、還元剤噴射弁28を開弁
させた時点から前記目標開弁時間が経過すると、還元剤
噴射弁28を閉弁させる。
The CPU 351 closes the reducing agent injection valve 28 when the target opening time elapses from the time when the reducing agent injection valve 28 is opened.

【0118】このように還元剤噴射弁28が目標開弁時
間だけ開弁されると、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空
燃比の混合気を形成してフィルタ20に流入する。
When the reducing agent injection valve 28 is opened for the target opening time in this way, the target addition amount of fuel 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 that has flowed from the upstream side of the exhaust branch pipe 18 to form an air-fuel mixture having a target air-fuel ratio, and then flows into the filter 20.

【0119】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酸素濃度が変化すること
になり、以て、フィルタ20が窒素酸化物(NOx)の
吸収と放出・還元とを交互に短周期的に繰り返すことに
なる。
As a result, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the filter 20 is such that the oxygen concentration changes in a relatively short cycle, so that the filter 20 absorbs and releases / reduces nitrogen oxides (NOx). And will be repeated alternately in a short cycle.

【0120】ここで、ノズルベーン74が開き側へ回動
されるため、吸入空気量が通常よりも減少しているの
で、添加する燃料量が少量でも酸素濃度を十分に低下さ
せることができ、従って、燃費の悪化を抑制することが
可能となる。
Here, since the nozzle vane 74 is rotated to the opening side, the intake air amount is smaller than usual, so that the oxygen concentration can be sufficiently reduced even if the amount of fuel added is small, and therefore It is possible to suppress deterioration of fuel efficiency.

【0121】次に、被毒解消制御では、CPU351
は、フィルタ20の酸化物による被毒を解消すべく被毒
解消処理を行うことになる。
Next, in the poisoning elimination control, the CPU 351
Will perform a poisoning elimination process in order to eliminate the poisoning due to the oxide of the filter 20.

【0122】ここで、エンジン1の燃料には硫黄(S)
が含まれている場合があり、そのような燃料がエンジン
1で燃焼されると、二酸化硫黄(SO2)や三酸化硫黄
(SO3)などの硫黄酸化物(SOx)が生成される。
Here, sulfur (S) is used as the fuel for the engine 1.
When such a fuel is burned in the engine 1, sulfur oxides (SOx) such as sulfur dioxide (SO 2 ) and sulfur trioxide (SO 3 ) are generated.

【0123】硫黄酸化物(SOx)は、排気とともにフ
ィルタ20に流入し、窒素酸化物(NOx)と同様のメ
カニズムによってフィルタ20に吸収される。
Sulfur oxide (SOx) flows into the filter 20 together with the exhaust gas and is absorbed by the filter 20 by the same mechanism as nitrogen oxide (NOx).

【0124】具体的には、フィルタ20に流入する排気
の酸素濃度が高いときには、流入排気ガス中の二酸化硫
黄(SO2)や三酸化硫黄(SO3)等の硫黄酸化物(S
Ox)が白金(Pt)の表面上で酸化され、硫酸イオン
(SO4 2-)の形でフィルタ20に吸収される。更に、
フィルタ20に吸収された硫酸イオン(SO4 2-)は、
酸化バリウム(BaO)と結合して硫酸塩(BaS
4)を形成する。
Specifically, when the oxygen concentration of the exhaust gas flowing into the filter 20 is high, sulfur oxides (S 2 ) such as sulfur dioxide (SO 2 ) and sulfur trioxide (SO 3 ) in the inflowing exhaust gas are included.
Ox) is oxidized on the surface of platinum (Pt) and absorbed by the filter 20 in the form of sulfate ions (SO 4 2− ). Furthermore,
The sulfate ions (SO 4 2- ) absorbed by the filter 20 are
Sulfate (BaS) combined with barium oxide (BaO)
O 4 ) is formed.

【0125】ところで、硫酸塩(BaSO4)は、硝酸
バリウム(Ba(NO32)に比して安定していて分解
し難く、フィルタ20に流入する排気の酸素濃度が低く
なっても分解されずにフィルタ20内に残留してしま
う。
By the way, the sulfate (BaSO 4 ) is more stable and less likely to be decomposed than barium nitrate (Ba (NO 3 ) 2 ), and is decomposed even if the oxygen concentration of the exhaust gas flowing into the filter 20 becomes low. Instead, they remain in the filter 20.

【0126】フィルタ20における硫酸塩(BaS
4)の量が増加すると、それに応じて窒素酸化物(N
Ox)の吸収に関与することができる酸化バリウム(B
aO)の量が減少するため、フィルタ20のNOx吸収
能力が低下する、いわゆるSOx被毒が発生する。
Sulfate in the filter 20 (BaS
As the amount of O 4 ) increases, the nitrogen oxides (N
Barium oxide (B) which can participate in the absorption of Ox)
Since the amount of aO) decreases, so-called SOx poisoning occurs in which the NOx absorption capacity of the filter 20 decreases.

【0127】フィルタ20のSOx被毒を解消する方法
としては、フィルタ20の雰囲気温度をおよそ600乃
至650℃の高温域まで昇温させるとともに、フィルタ
20に流入する排気の酸素濃度を低くすることにより、
フィルタ20に吸収されている硫酸バリウム(BaSO
4)をSO3 -やSO4 -に熱分解し、次いでSO3 -やSO4
-を排気中の炭化水素(HC)や一酸化炭素(CO)と
反応させて気体状のSO2 -に還元する方法を例示するこ
とができる。
As a method of eliminating SOx poisoning of the filter 20, the ambient temperature of the filter 20 is raised to a high temperature range of about 600 to 650 ° C. and the oxygen concentration of the exhaust gas flowing into the filter 20 is lowered. ,
Barium sulfate (BaSO) absorbed by the filter 20
4) the SO 3 - and SO 4 - and pyrolyzed, followed by SO 3 - and SO 4
- it can be exemplified a method of reducing the - is reacted with a hydrocarbon in the exhaust gas (HC) and carbon monoxide (CO) gaseous SO 2 and.

【0128】そこで、本実施の形態に係る被毒解消処理
では、CPU351は、先ずフィルタ20の床温を高め
る触媒昇温処理を実行した上で、フィルタ20に流入す
る排気の酸素濃度を低くするようにした。
Therefore, in the poisoning elimination process according to the present embodiment, the CPU 351 first executes the catalyst temperature raising process for raising the bed temperature of the filter 20, and then lowers the oxygen concentration of the exhaust gas flowing into the filter 20. I did it.

【0129】触媒昇温処理では、CPU351は、可変
ノズル機構71のノズルベーン74を全開にすべく駆動
機構82を動作させる。すると、タービンホイール47
に吹き付けられる排気の流速が下降し、タービンホイー
ル47の回転速度及び回転力が下降してエンジン1に吸
入される空気量が減少する。このようにして吸入空気量
が減少すると、インタークーラ16で冷却された新気の
エンジン1への導入量が減少し、その結果排気の温度が
上昇する。温度が上昇した排気がフィルタ20に到達す
るとフィルタ20の温度が上昇する。
In the catalyst temperature raising process, the CPU 351 operates the drive mechanism 82 to fully open the nozzle vanes 74 of the variable nozzle mechanism 71. Then, turbine wheel 47
The flow velocity of the exhaust gas blown onto the engine 1 decreases, the rotational speed and the rotational force of the turbine wheel 47 decrease, and the amount of air taken into the engine 1 decreases. When the intake air amount decreases in this way, the amount of fresh air cooled by the intercooler 16 introduced into the engine 1 decreases, and as a result, the exhaust gas temperature rises. When the exhaust gas whose temperature has risen reaches the filter 20, the temperature of the filter 20 rises.

【0130】逆に、排気の温度が過剰に上昇した場合に
は、CPU351は、可変ノズル機構71のノズルベー
ン74を閉めるべく駆動機構82を動作させる。する
と、タービンホイール47に吹き付けられる排気の流速
が上昇し、タービンホイール47の回転速度及び回転力
が上昇してエンジン1に吸入される空気量が増加する。
このようにして吸入空気量が増加すると、インタークー
ラ16で冷却された新気のエンジン1への導入量が増加
し、その結果排気の温度が下降する。温度が下降した排
気がフィルタ20に到達するとフィルタ20の温度が下
降する。
On the contrary, when the temperature of the exhaust gas rises excessively, the CPU 351 operates the drive mechanism 82 to close the nozzle vane 74 of the variable nozzle mechanism 71. Then, the flow velocity of the exhaust gas blown to the turbine wheel 47 increases, the rotational speed and the rotational force of the turbine wheel 47 increase, and the amount of air taken into the engine 1 increases.
When the intake air amount increases in this manner, the amount of fresh air cooled by the intercooler 16 introduced into the engine 1 increases, and as a result, the exhaust gas temperature decreases. When the exhaust gas whose temperature has dropped reaches the filter 20, the temperature of the filter 20 drops.

【0131】上記したような触媒昇温処理によりフィル
タ20の床温が600℃〜650℃程度の高温域まで上
昇すると、CPU351は、フィルタ20に流入する排
気の酸素濃度を低下させるべく還元剤噴射弁28から燃
料を噴射させる。
When the bed temperature of the filter 20 rises to a high temperature range of about 600 ° C. to 650 ° C. due to the catalyst temperature raising process as described above, the CPU 351 causes the reducing agent injection to reduce the oxygen concentration of the exhaust gas flowing into the filter 20. Fuel is injected from the valve 28.

【0132】尚、還元剤噴射弁28から過剰な燃料が噴
射されると、それらの燃料がフィルタ20で急激に燃焼
してフィルタ20が過熱し、或いは還元剤噴射弁28か
ら噴射された過剰な燃料によってフィルタ20が不要に
冷却される虞があるため、CPU351は、空燃比セン
サ38の出力信号に基づいて還元剤噴射弁28からの燃
料噴射量をフィードバック制御するようにすることが好
ましい。
When excessive fuel is injected from the reducing agent injection valve 28, those fuels burn rapidly in the filter 20 and the filter 20 overheats, or excessive fuel injected from the reducing agent injection valve 28 is injected. Since the filter 20 may be unnecessarily cooled by the fuel, the CPU 351 preferably feedback-controls the fuel injection amount from the reducing agent injection valve 28 based on the output signal of the air-fuel ratio sensor 38.

【0133】このように被毒解消処理が実行されると、
フィルタ20の床温が高い状況下で、フィルタ20に流
入する排気の酸素濃度が低くなるため、フィルタ20に
吸収されている硫酸バリウム(BaSO4)がSO3 -
SO4 -に熱分解され、それらSO3 -やSO4 -が排気中の
炭化水素(HC)や一酸化炭素(CO)と反応して還元
され、以てフィルタ20のSOx被毒が解消されること
になる。
When the poisoning elimination processing is executed in this way,
When the bed temperature of the filter 20 is high, the oxygen concentration of the exhaust gas flowing into the filter 20 is low, so that barium sulfate (BaSO 4 ) absorbed by the filter 20 is thermally decomposed into SO 3 and SO 4 −. The SO 3 and SO 4 react with hydrocarbons (HC) and carbon monoxide (CO) in the exhaust gas and are reduced, whereby SOx poisoning of the filter 20 is eliminated.

【0134】ところで、フィルタを備えた内燃機関の排
気浄化装置では、エンジンが高回転高負荷の領域で運転
されたときに排出される高温の排気によりフィルタに堆
積したPMは燃焼され除去される。しかし、PMの燃焼
には時間を要するためPMが完全に燃焼して除去される
前にエンジンの運転領域が高回転高負荷領域から外れる
とPMが燃え残ることがある。このようなPMの燃焼に
適したエンジンの運転状態を長期間維持することは困難
である。このため、燃え残ったPMが次第にフィルタに
堆積し、フィルタが目詰まりを起こす要因となる。
By the way, in the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine equipped with the filter, the PM accumulated on the filter is burned and removed by the high temperature exhaust gas discharged when the engine is operated in the high rotation and high load region. However, since it takes a long time to burn PM, if the operating region of the engine deviates from the high rotation and high load region before the PM is completely burned and removed, the PM may remain unburned. It is difficult to maintain such an engine operating state suitable for burning PM for a long period of time. For this reason, unburned PM gradually accumulates on the filter, which causes the filter to be clogged.

【0135】このように燃え残ったPMを効果的に除去
する方法の一つに排気中への燃料添加がある。
[0135] One of the methods for effectively removing the PM that remains unburned in this way is to add fuel to the exhaust gas.

【0136】次に、排気中への燃料添加によるPM燃焼
制御について説明する。
Next, PM combustion control by adding fuel to the exhaust will be described.

【0137】PM燃焼制御では、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 PM combustion control, the CPU 351 executes fuel addition control for adding fuel to the exhaust gas flowing into the filter 20.

【0138】まず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2
0が活性状態にあるか否か、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否か等
の条件を例示することができる。
First, the CPU 351 determines whether or not the fuel addition control execution condition is satisfied every predetermined period. The fuel addition control execution condition is, for example, the filter 2
Conditions such as whether or not 0 is in an active state and whether or not the output signal value (exhaust temperature) of the exhaust temperature sensor 24 is equal to or lower than a predetermined upper limit value can be exemplified.

【0139】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、ノズ
ルベーン74を開き側へ回動させて吸入空気量を減少さ
せつつ還元剤噴射弁28からスパイク的に還元剤たる燃
料を噴射させるべく当該還元剤噴射弁28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 fuel addition control execution condition as described above is satisfied, the CPU 351 rotates the nozzle vane 74 to the open side to decrease the intake air amount and reduce the amount of intake air from the reducing agent injection valve 28. By controlling the reducing agent injection valve 28 to inject the fuel that is the reducing agent in a spike manner, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the filter 20 is temporarily set to the predetermined target rich air-fuel ratio.

【0140】具体的には、CPU351は、可変ノズル
機構71のノズルベーン74を全開にすべく駆動機構8
2を動作させる。すると、タービンホイール47に吹き
付けられる排気の流速が下降し、タービンホイール47
の回転速度及び回転力が下降してエンジン1に吸入され
る空気量が減少する。このようにして吸入空気量が減少
すると、インタークーラ16で冷却された新気のエンジ
ン1への導入量が減少し、その結果排気の温度が上昇す
る。温度が上昇した排気がフィルタ20に到達するとフ
ィルタ20の温度が上昇しPMの酸化が促進される。一
方、ノズルベーン74を全開にすることにより、排気の
エネルギーがターボチャージャ15で失われるのを抑制
でき、排気の温度が低下するのを抑制することができ
る。
Specifically, the CPU 351 causes the drive mechanism 8 to fully open the nozzle vanes 74 of the variable nozzle mechanism 71.
2 is operated. Then, the flow velocity of the exhaust gas blown to the turbine wheel 47 decreases,
The rotation speed and the rotation force of the engine 1 decrease, and the amount of air taken into the engine 1 decreases. When the intake air amount decreases in this way, the amount of fresh air cooled by the intercooler 16 introduced into the engine 1 decreases, and as a result, the exhaust gas temperature rises. When the exhaust gas whose temperature has risen reaches the filter 20, the temperature of the filter 20 rises and the oxidation of PM is promoted. On the other hand, by fully opening the nozzle vanes 74, it is possible to suppress the exhaust energy from being lost in the turbocharger 15, and it is possible to prevent the exhaust temperature from decreasing.

【0141】次に、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、燃料噴射タイミン
グ等のエンジン運転状態を読み出す。更に、CPU35
1は、前記したエンジン運転状態をパラメータとしてR
OM352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。
Next, the CPU 351 controls the engine speed stored in the RAM 353, 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, The engine operating state such as fuel injection timing is read. Furthermore, the CPU 35
1 is R using the engine operating state as a parameter.
The reducing agent addition amount control map of the OM 352 is accessed to calculate the reducing agent addition amount (target addition amount) necessary for setting the exhaust air-fuel ratio to the preset target air-fuel ratio.

【0142】続いて、CPU351は、前記目標添加量
をパラメータとしてROM352の還元剤噴射弁制御マ
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還元剤噴射弁28の
開弁時間(目標開弁時間)を算出する。
Subsequently, the CPU 351 accesses the reducing agent injection valve control map of the ROM 352 using the target addition amount as a parameter, and reduces the reducing agent required to inject the target addition amount of the reducing agent from the reducing agent injection valve 28. The valve opening time (target valve opening time) of the injection valve 28 is calculated.

【0143】還元剤噴射弁28の目標開弁時間が算出さ
れると、CPU351は、還元剤噴射弁28を開弁させ
る。
When the target valve opening time of the reducing agent injection valve 28 is calculated, the CPU 351 opens the reducing agent injection valve 28.

【0144】CPU351は、還元剤噴射弁28を開弁
させた時点から前記目標開弁時間が経過すると、還元剤
噴射弁28を閉弁させる。
The CPU 351 closes the reducing agent injection valve 28 when the target valve opening time elapses from the time when the reducing agent injection valve 28 is opened.

【0145】このように還元剤噴射弁28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
って目標空燃比の混合気を形成してフィルタ20に流入
する。
As described above, when the reducing agent injection valve 28 is opened for the normal target opening time, the normal target addition amount of fuel 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 that has flowed from the upstream side of the exhaust branch pipe 18 to form an air-fuel mixture having a target air-fuel ratio, and then flows into the filter 20.

【0146】この結果、フィルタ20に流入する排気
は、比較的に短い周期で酸素濃度が変化することにな
る。そして、フィルタ20に流入した燃料により活性酸
素が放出されることによって、PMが酸化されやすいも
のに変質し単位時間あたりの酸化除去可能量が向上す
る。また、燃料添加により、触媒の酸素被毒が除去さ
れ、触媒の活性が上がるため活性酸素を放出し易くな
る。そして、活性酸素によりPMは酸化燃焼され除去さ
れる。
As a result, the oxygen concentration of the exhaust gas flowing into the filter 20 changes in a relatively short cycle. Then, the active oxygen is released by the fuel that has flowed into the filter 20, so that the PM is transformed into a substance that is easily oxidized, and the amount that can be oxidized and removed per unit time is improved. Further, the addition of fuel removes oxygen poisoning of the catalyst and increases the activity of the catalyst, so that active oxygen is easily released. Then, PM is oxidatively burned and removed by the active oxygen.

【0147】ところで、前記したようなNOx浄化制
御、被毒解消制御、PM燃焼制御等を実行中にフィルタ
20の温度が低下してしまい、所望の温度を維持できな
くなることがある。このような場合であっても、フィル
タ20の温度を昇温させると、前記NOx浄化制御、被
毒解消制御、PM燃焼制御等を継続することが可能とな
る。
By the way, the temperature of the filter 20 may drop during the execution of the NOx purification control, the poisoning elimination control, the PM combustion control, etc., and the desired temperature may not be maintained. Even in such a case, if the temperature of the filter 20 is raised, it becomes possible to continue the NOx purification control, the poisoning elimination control, the PM combustion control and the like.

【0148】次に、本実施の形態に係るSOx被毒回復
制御中のフィルタ20の温度制御のフローについて説明
する。
Next, the flow of temperature control of the filter 20 during the SOx poisoning recovery control according to this embodiment will be described.

【0149】図7は、本実施の形態に係るSOx被毒回
復制御中のフィルタ20の温度制御のフローを表すフロ
ーチャート図である。
FIG. 7 is a flow chart showing the flow of temperature control of the filter 20 during SOx poisoning recovery control according to this embodiment.

【0150】ステップS101では、SOx被毒回復制
御中であるか否か判定を行う。肯定判定がなされた場合
にはステップS102へ進む。一方、否定判定がなされ
た場合にはステップS106へ進み通常のエンジン運転
制御が行われる。
In step S101, it is determined whether or not SOx poisoning recovery control is in progress. If an affirmative decision is made, the operation proceeds to step S102. On the other hand, if a negative determination is made, the process proceeds to step S106, and normal engine operation control is performed.

【0151】ステップS102では、ノズルベーン74
が稼動化能であるか否か判定を行う。ここで、ノズルベ
ーン74やその周辺に排気中のPMが付着してノズルベ
ーン74の作動が制限されることがある。このような場
合には、ノズルベーン74の作動により触媒床温の上昇
を図っても効果が小さくなる。従って、ノズルベーン7
4の作動が制限されているようであれば通常のSOx被
毒回復制御を行って触媒床温の上昇を図るようにする。
ノズルベーン74が稼動可能であるか否かは、VNTア
クチュエータ87の作動をセンサ(図示省略)により監
視して検知することができる。
In step S102, the nozzle vane 74
It is determined whether or not is the activation capacity. Here, the PM in the exhaust gas may adhere to the nozzle vanes 74 and its surroundings to restrict the operation of the nozzle vanes 74. In such a case, the effect is reduced even if the catalyst bed temperature is increased by operating the nozzle vanes 74. Therefore, the nozzle vane 7
If the operation of No. 4 is limited, normal SOx poisoning recovery control is performed to increase the catalyst bed temperature.
Whether or not the nozzle vanes 74 can be operated can be detected by monitoring the operation of the VNT actuator 87 by a sensor (not shown).

【0152】ステップS102で肯定判定がなされた場
合には、ステップS103へ進み、否定判定がなされた
場合には、本ルーチンを終了する。
If an affirmative judgment is made in step S102, the routine proceeds to step S103, and if a negative judgment is made, this routine is ended.

【0153】一方、車両加速時等には出力の増大が要求
され、ノズルベーン74を閉じ側へ回動させる必要があ
る。このような場合には、出力上昇を優先してノズルベ
ーン74を制御するようにし、従ってステップS102
ではノズルベーン稼動不可として本ルーチンを終了して
も良い。
On the other hand, when the vehicle is accelerated or the like, it is required to increase the output, and it is necessary to rotate the nozzle vane 74 to the closing side. In such a case, the nozzle vane 74 is controlled by giving priority to the output increase, and accordingly, step S102.
Then, the nozzle vane operation may be disabled and this routine may be ended.

【0154】ステップS103では、フィルタ20の床
温が目標床温(例えば600乃至650℃)よりも高い
か否か判定を行う。SOx被毒回復には、高い温度が要
求されるため、この温度に達していなければフィルタ2
0の昇温を図る。一方、フィルタ20が高温になりすぎ
るとフィルタ20が熱劣化する虞があるため、このとき
にはフィルタ20温度を低下させる必要がある。フィル
タ20の昇温は、排気温度センサ24の出力信号から推
定される。
In step S103, it is determined whether the bed temperature of the filter 20 is higher than the target bed temperature (for example, 600 to 650 ° C.). A high temperature is required for recovery from SOx poisoning, so if this temperature is not reached, the filter 2
Aim to raise the temperature to 0. On the other hand, if the temperature of the filter 20 becomes too high, the filter 20 may be thermally deteriorated. Therefore, at this time, the temperature of the filter 20 needs to be lowered. The temperature rise of the filter 20 is estimated from the output signal of the exhaust temperature sensor 24.

【0155】ステップS103で肯定判定がなされた場
合にはステップS104へ進み、否定判定がなされた場
合にはステップS105へ進む。
If an affirmative judgment is made in step S103, the routine proceeds to step S104, and if a negative judgment is made, the routine proceeds to step S105.

【0156】ステップS104では、ノズルベーン74
は閉じ側へ回動されてフィルタ20床温の低下が図られ
る。先ず、CPU351は、可変ノズル機構71のノズ
ルベーン74を閉じるべく駆動機構82を動作させる。
すると、タービンホイール47に吹き付けられる排気の
流速が上昇し、タービンホイール47の回転速度及び回
転力が上昇してエンジン1に吸入される空気量が増加す
る。このようにして吸入空気量が増加すると、インター
クーラ16で冷却された新気のエンジン1への導入量が
増加し、その結果排気の温度が下降する。温度が下降し
た排気がフィルタ20に到達するとフィルタ20の温度
が下降する。
In step S104, the nozzle vane 74
Is rotated to the closing side to reduce the bed temperature of the filter 20. First, the CPU 351 operates the drive mechanism 82 to close the nozzle vane 74 of the variable nozzle mechanism 71.
Then, the flow velocity of the exhaust gas blown to the turbine wheel 47 increases, the rotational speed and the rotational force of the turbine wheel 47 increase, and the amount of air taken into the engine 1 increases. When the intake air amount increases in this manner, the amount of fresh air cooled by the intercooler 16 introduced into the engine 1 increases, and as a result, the exhaust gas temperature decreases. When the exhaust gas whose temperature has dropped reaches the filter 20, the temperature of the filter 20 drops.

【0157】ステップS105では、ノズルベーン74
は開き側へ回動されてフィルタ20床温の上昇が図られ
る。先ず、CPU351は、可変ノズル機構71のノズ
ルベーン74を開くべく駆動機構82を動作させる。す
ると、タービンホイール47に吹き付けられる排気の流
速が下降し、タービンホイール47の回転速度及び回転
力が下降してエンジン1に吸入される空気量が減少す
る。このようにして吸入空気量が減少すると、インター
クーラ16で冷却された新気のエンジン1への導入量が
減少し、その結果排気の温度が上昇する。温度が上昇し
た排気がフィルタ20に到達するとフィルタ20の温度
が上昇することになる。
In step S105, the nozzle vane 74
Is rotated to the open side to raise the bed temperature of the filter 20. First, the CPU 351 operates the drive mechanism 82 to open the nozzle vane 74 of the variable nozzle mechanism 71. Then, the flow velocity of the exhaust gas blown to the turbine wheel 47 decreases, the rotational speed and the rotational force of the turbine wheel 47 decrease, and the amount of air taken into the engine 1 decreases. When the intake air amount decreases in this way, the amount of fresh air cooled by the intercooler 16 introduced into the engine 1 decreases, and as a result, the exhaust gas temperature rises. When the exhaust gas whose temperature has risen reaches the filter 20, the temperature of the filter 20 will rise.

【0158】このように、可変容量型ターボチャージャ
15のノズルベーン74を開閉制御することにより、S
Ox被毒回復中のフィルタ20の床温を最適な温度に制
御することが可能となる。
In this way, by controlling the opening and closing of the nozzle vanes 74 of the variable capacity turbocharger 15, S
It is possible to control the bed temperature of the filter 20 during the Ox poisoning recovery to an optimum temperature.

【0159】尚、本フローでは、SOx被毒回復中のフ
ィルタ20の温度制御について述べたが、フィルタ20
の温度制御が必要となるNOx還元やPM酸化燃焼除去
等においても同様に適用することができる。また、この
ときの目標温度は夫々異なるものとなる。
In this flow, the temperature control of the filter 20 during SOx poisoning recovery is described.
The same can be applied to NOx reduction, PM oxidation combustion removal, etc., which require temperature control. Further, the target temperatures at this time are different from each other.

【0160】一方、前記したようなNOx浄化制御、被
毒解消制御、PM燃焼制御等を実行中にフィルタ20に
流通する排気の空燃比が変動すると、所望の空燃比を維
持できなくなることがある。このような場合であって
も、エンジン1に吸入される新気の量を制御することに
よりフィルタ20に流通する排気の空燃比を所望の空燃
比とすれば、前記NOx浄化制御、被毒解消制御、PM
燃焼制御等を継続することが可能となる。
On the other hand, if the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing through the filter 20 fluctuates during execution of the NOx purification control, the poisoning elimination control, the PM combustion control, etc. as described above, the desired air-fuel ratio may not be maintained. . Even in such a case, if the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing through the filter 20 is set to a desired air-fuel ratio by controlling the amount of fresh air drawn into the engine 1, the NOx purification control and poisoning elimination can be performed. Control, PM
It becomes possible to continue combustion control and the like.

【0161】次に、本実施の形態に係るSOx被毒回復
制御中の空燃比制御のフローについて説明する。
Next, the flow of the air-fuel ratio control during the SOx poisoning recovery control according to this embodiment will be described.

【0162】図8は、本実施の形態に係るSOx被毒回
復制御中の空燃比制御のフローを表すフローチャート図
である。
FIG. 8 is a flow chart showing the flow of the air-fuel ratio control during the SOx poisoning recovery control according to this embodiment.

【0163】ステップS201及びステップS202
は、図7のSOx被毒回復制御中のフィルタ20の温度
制御のフロー中のステップS101及びステップS10
2と共通の制御が行われる。
Steps S201 and S202
Is step S101 and step S10 in the flow of temperature control of the filter 20 during SOx poisoning recovery control of FIG.
The same control as in 2 is performed.

【0164】ステップS203では、フィルタ20を流
通する排気の空燃比が目標空燃比よりも大きいか否か判
定を行う。CPU351は、RAM353に記憶されて
いる空燃比センサ38の出力信号を読み出して予め設定
された目標空燃比と比較する。
In step S203, it is determined whether the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing through the filter 20 is larger than the target air-fuel ratio. The CPU 351 reads the output signal of the air-fuel ratio sensor 38 stored in the RAM 353 and compares it with a preset target air-fuel ratio.

【0165】ここで、SOx被毒回復には、排気中の酸
素濃度を低下させる必要がある。排気中の酸素濃度が低
下すると、フィルタ20に吸収されている硫酸バリウム
(BaSO4)がSO3 -やSO4 -に熱分解され、それら
SO3 -やSO4 -が排気中の炭化水素(HC)や一酸化炭
素(CO)と反応して還元される。
Here, in order to recover from SOx poisoning, it is necessary to reduce the oxygen concentration in the exhaust gas. When the oxygen concentration in the exhaust gas decreases, barium sulfate absorbed in the filter 20 (BaSO 4) is SO 3 - and SO 4 - are thermally decomposed, they SO 3 - and SO 4 - hydrocarbons in the exhaust gas ( HC) and carbon monoxide (CO) to be reduced.

【0166】このときに空燃比センサ38の出力信号に
基づいて還元剤噴射弁28からの燃料噴射量をフィード
バック制御しても排気中の空燃比を制御することが可能
であるが、排気の流量が多いときには多量の燃料を必要
とするため燃費の悪化を誘発してしまう。そこで、エン
ジン1に吸入される新気の量を減少させれば、少量の燃
料添加でも排気中の酸素濃度を十分に低下させることが
でき、燃費の悪化を抑制することが可能となる。
At this time, even if the fuel injection amount from the reducing agent injection valve 28 is feedback-controlled based on the output signal of the air-fuel ratio sensor 38, the air-fuel ratio in the exhaust gas can be controlled, but the flow rate of the exhaust gas can be controlled. When there is a lot of fuel, a large amount of fuel is required, which causes deterioration of fuel efficiency. Therefore, if the amount of fresh air drawn into the engine 1 is reduced, the oxygen concentration in the exhaust gas can be sufficiently reduced even with the addition of a small amount of fuel, and the deterioration of fuel efficiency can be suppressed.

【0167】ステップS203で肯定判定がなされた場
合にはステップS204へ進み、否定判定がなされた場
合にはステップS205へ進む。
If an affirmative judgment is made in step S203, the routine proceeds to step S204, and if a negative judgment is made, the routine proceeds to step S205.

【0168】ステップS204では、ノズルベーン74
は閉じ側へ回動される。先ず、CPU351は、可変ノ
ズル機構71のノズルベーン74を閉めるべく駆動機構
82を動作させる。すると、タービンホイール47に吹
き付けられる排気の流速が上昇し、タービンホイール4
7の回転速度及び回転力が上昇してエンジン1に吸入さ
れる空気量が増加する。このようにして吸入空気量が増
加すると、排気中の酸素濃度を増加させることができ
る。また、このときに吸気絞り弁13を開き側へ作動さ
せ更にEGR弁26を閉じ側へ作動させても良い。この
ようにすると、吸気枝管8内の圧力が上昇し、EGR通
路25の両端の圧力差が小さくなるので、EGRガス量
が減少し、空燃比を更に大きくすることができる。
In step S204, the nozzle vane 74
Is rotated to the closing side. First, the CPU 351 operates the drive mechanism 82 to close the nozzle vane 74 of the variable nozzle mechanism 71. Then, the flow velocity of the exhaust gas blown to the turbine wheel 47 increases and the turbine wheel 4
The rotation speed and the rotation force of 7 increase, and the amount of air taken into the engine 1 increases. When the intake air amount increases in this way, the oxygen concentration in the exhaust gas can be increased. At this time, the intake throttle valve 13 may be operated to the open side and the EGR valve 26 may be operated to the close side. By doing so, the pressure in the intake branch pipe 8 rises and the pressure difference between both ends of the EGR passage 25 decreases, so that the EGR gas amount decreases and the air-fuel ratio can be further increased.

【0169】ステップS205では、ノズルベーン74
は開き側へ回動される。先ず、CPU351は、可変ノ
ズル機構71のノズルベーン74を開くべく駆動機構8
2を動作させる。すると、タービンホイール47に吹き
付けられる排気の流速が下降し、タービンホイール47
の回転速度及び回転力が下降してエンジン1に吸入され
る空気量が減少する。このようにして吸入空気量が減少
すると、燃料の添加量が少量であっても排気中の酸素濃
度を低下させることができる。また、このときに吸気絞
り弁13を閉じ側へ作動させ更にEGR弁26を開き側
へ作動させても良い。このようにすると、吸気枝管8内
の圧力が低下し、EGR通路25の両端の圧力差が大き
くなるので、EGRガスが多量に吸気側へ還流し、空燃
比を更に低下させることが可能となる。
In step S205, the nozzle vane 74
Is rotated to the open side. First, the CPU 351 causes the drive mechanism 8 to open the nozzle vane 74 of the variable nozzle mechanism 71.
2 is operated. Then, the flow velocity of the exhaust gas blown to the turbine wheel 47 decreases,
The rotation speed and the rotation force of the engine 1 decrease, and the amount of air taken into the engine 1 decreases. When the intake air amount is reduced in this way, the oxygen concentration in the exhaust gas can be reduced even if the amount of fuel added is small. At this time, the intake throttle valve 13 may be operated to the closing side and the EGR valve 26 may be operated to the opening side. By doing so, the pressure in the intake branch pipe 8 decreases, and the pressure difference between the both ends of the EGR passage 25 increases, so that a large amount of EGR gas recirculates to the intake side, and it is possible to further reduce the air-fuel ratio. Become.

【0170】このように、可変容量型ターボチャージャ
15のノズルベーン74を開閉制御することにより、S
Ox被毒回復中にフィルタ20を流通する排気の空燃比
を最適なものに制御することが可能となる。
In this way, by controlling the opening and closing of the nozzle vanes 74 of the variable capacity turbocharger 15, S
It becomes possible to control the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing through the filter 20 to the optimum one during the recovery of Ox poisoning.

【0171】尚、本フローでは、SOx被毒回復中にフ
ィルタ20を流通する排気の空燃比制御について述べた
が、排気の空燃比制御が必要となるNOx還元やPM酸
化燃焼除去等においても同様に適用することができる。
このときの目標空燃比は、夫々異なるものとなる。
In this flow, the air-fuel ratio control of the exhaust gas flowing through the filter 20 during the SOx poisoning recovery is described, but the same applies to NOx reduction and PM oxidation combustion removal, which requires the air-fuel ratio control of the exhaust gas. Can be applied to.
The target air-fuel ratios at this time are different from each other.

【0172】また、前述の制御フローにかかわらずフィ
ルタ20の実際の床温を計測する温度センサ(図示省
略)を設けて、フィルタ20の温度を監視し、フィルタ
20の温度が許容温度以上に上昇した場合にはノズルベ
ーン74を閉じる方向に制御するようにしても良い。こ
のようにすると、フィルタ20に流入する排気の量を減
少させることができ、フィルタ20の熱劣化の発生を抑
制することができる。同様に、フィルタ20前後の排気
の圧力差を計測する差圧センサ(図示省略)を設けて、
フィルタ20前後の圧力差が許容量異常に上昇した場合
には、ノズルベーン74を閉じる方向に制御するように
しても良い。このようにすると、フィルタ20に流入す
る排気の量を減少させることができ、フィルタ20の毀
損を防止することができる。
A temperature sensor (not shown) for measuring the actual bed temperature of the filter 20 is provided to monitor the temperature of the filter 20 regardless of the control flow described above, and the temperature of the filter 20 rises above the allowable temperature. In that case, the nozzle vanes 74 may be controlled in the closing direction. By doing so, the amount of exhaust gas flowing into the filter 20 can be reduced, and the occurrence of heat deterioration of the filter 20 can be suppressed. Similarly, by providing a differential pressure sensor (not shown) for measuring the pressure difference between the exhaust gas before and after the filter 20,
When the pressure difference before and after the filter 20 rises abnormally by an allowable amount, the nozzle vanes 74 may be controlled to be closed. By doing so, the amount of exhaust gas flowing into the filter 20 can be reduced, and damage to the filter 20 can be prevented.

【0173】ここで、従来の内燃機関の排気浄化装置で
は、可変容量型ターボチャージャによりEGRガス量を
制御することが主な目的とされていた。しかし、排気を
浄化する触媒の種類によっては、NOxの還元やSOx被
毒回復が必要となり、また、フィルタではPMの除去が
必要となる。このようなときに、EGRガス量の制御を
目的として可変容量型ターボチャージャの制御を行って
もNOxの還元やSOx被毒回復及びPMの除去に必要と
なる温度や空燃比を得ることができない。
Here, in the conventional exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine, the main purpose has been to control the EGR gas amount by a variable capacity turbocharger. However, depending on the type of catalyst that purifies the exhaust gas, reduction of NOx and recovery of SOx poisoning are required, and removal of PM is required by the filter. In such a case, even if the variable displacement turbocharger is controlled for the purpose of controlling the EGR gas amount, it is not possible to obtain the temperature and air-fuel ratio required for NOx reduction, SOx poisoning recovery and PM removal. .

【0174】その点、本実施の形態に係る内燃機関の排
気浄化装置では、可変容量型ターボチャージャの制御を
行うことにより触媒床温の制御及び空燃比の制御が可能
となり、NOx還元、SOx被毒回復、PM除去等に必要
な温度及び空燃比を得ることが可能となる。
In this respect, in the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present embodiment, the control of the variable capacity turbocharger makes it possible to control the catalyst bed temperature and the air-fuel ratio, thereby reducing NOx and reducing SOx. It is possible to obtain the temperature and air-fuel ratio required for poison recovery, PM removal, etc.

【0175】従って、NOxの還元、PMの除去及びS
Ox被毒回復を夫々最適の状態で行うことが可能とな
る。ここで、ノズルベーン74を閉じ側へ回動させ且つ
燃料噴射量を増量させると、空燃比は小さく(リッチ空
燃比に)なる。この場合には、燃料噴射量を増量しなけ
ればリッチ空燃比とはならない。一方、ノズルベーン7
4を開き側へ回動させ且つ燃料噴射量を増量又は一定に
維持させると、空燃比は小さく(リッチ空燃比に)な
る。この場合には、燃料噴射量を増量又は一定に維持す
ることでリッチ空燃比とすることが可能となる。従っ
て、例えば車両加速時にはノズルベーン74を閉じ側へ
回動させ且つ燃料噴射量を増量させて、空燃比を小さく
(リッチ空燃比に)し、一方、車両減速時にはノズルベ
ーン74を開き側へ回動させ且つ燃料噴射量を増量又は
一定に維持させて、空燃比を小さく(リッチ空燃比に)
して、車両加速時と車両減速時とで使い分ければNOx
の還元、PMの除去及びSOx被毒回復を夫々最適の状
態で行うことが可能となる。 <第2の実施の形態>第1の実施の形態では、ノズルベ
ーン74の開度は、読み込まれるフィルタ20の温度又
は排気の空燃比に基づいて制御されている。一方、本実
施の形態では、フィルタ20の床温と機関回転数若しく
は機関負荷に基づいてノズルベーン74の開度の制御を
行う。機関回転数及び機関負荷は、夫々クランクポジシ
ョンセンサ33の出力信号及び燃料噴射弁3の開弁時間
に代表される。
Therefore, NOx reduction, PM removal and S
It is possible to recover the Ox poisoning in the optimum condition. Here, when the nozzle vane 74 is rotated to the closing side and the fuel injection amount is increased, the air-fuel ratio becomes small (rich air-fuel ratio). In this case, the rich air-fuel ratio is not obtained unless the fuel injection amount is increased. Meanwhile, the nozzle vane 7
When 4 is rotated to the open side and the fuel injection amount is increased or maintained constant, the air-fuel ratio becomes small (rich air-fuel ratio). In this case, the rich air-fuel ratio can be achieved by increasing or maintaining the fuel injection amount constant. Therefore, for example, when the vehicle is accelerated, the nozzle vane 74 is rotated to the closed side and the fuel injection amount is increased to reduce the air-fuel ratio (to a rich air-fuel ratio), while the vehicle is decelerated, the nozzle vane 74 is rotated to the open side. Moreover, the fuel injection amount is increased or maintained constant to reduce the air-fuel ratio (to a rich air-fuel ratio).
NOx can be used when the vehicle is accelerated and when the vehicle is decelerated.
It is possible to perform reduction of PM, removal of PM, and recovery of SOx poisoning in optimum conditions. <Second Embodiment> In the first embodiment, the opening degree of the nozzle vane 74 is controlled based on the temperature of the filter 20 or the air-fuel ratio of the exhaust gas that is read. On the other hand, in the present embodiment, the opening degree of the nozzle vane 74 is controlled based on the bed temperature of the filter 20 and the engine speed or engine load. The engine speed and the engine load are represented by the output signal of the crank position sensor 33 and the opening time of the fuel injection valve 3, respectively.

【0176】ここで、図9は、本実施の形態に係るノズ
ルベーン開度を求める制御マップである。CPU351
は、RAM353から排気温度センサ38の出力信号及
びクランクポジションセンサ33の出力信号又は燃料噴
射弁3の開弁時間を読み込み、図9に示されるマップに
代入しノズルベーン74の開度を算出する。この算出結
果に基づいて駆動機構82を作動させて該ノズルベーン
74開度を調整する。
Here, FIG. 9 is a control map for obtaining the nozzle vane opening degree according to the present embodiment. CPU 351
Reads the output signal of the exhaust gas temperature sensor 38 and the output signal of the crank position sensor 33 or the valve opening time of the fuel injection valve 3 from the RAM 353, and substitutes it into the map shown in FIG. 9 to calculate the opening degree of the nozzle vane 74. Based on the calculation result, the drive mechanism 82 is operated to adjust the opening degree of the nozzle vane 74.

【0177】この制御マップをNOx還元、SOx被毒回
復及びPM除去の夫々について設定することにより、こ
れらの制御を独立して行うことが可能となる。
By setting this control map for each of NOx reduction, SOx poisoning recovery and PM removal, these controls can be performed independently.

【0178】尚、本実施の形態においては、第1の実施
の形態と比較してノズルベーン74の開度をマップで算
出する点で異なるものの、対用対象となるエンジン1や
その他ハードウェアの基本構成については、第1の実施
の形態と共通なので説明を割愛する。 <第3の実施の形態>図10は、本実施の形態に係るノ
ズルベーン74の開閉状態を示した図である。本実施の
形態では、NOx還元、SOx被毒回復及びPM除去の制
御が行われている期間に応じて一定間隔でノズルベーン
74の開閉を繰り返すものである。
The present embodiment is different from the first embodiment in that the opening of the nozzle vane 74 is calculated by a map, but the basics of the engine 1 and other hardware to be applied are different. The configuration is the same as that of the first embodiment, so the description is omitted. <Third Embodiment> FIG. 10 is a view showing the opened / closed state of the nozzle vanes 74 according to the present embodiment. In the present embodiment, opening / closing of the nozzle vanes 74 is repeated at regular intervals according to the period during which the control of NOx reduction, SOx poisoning recovery, and PM removal is being performed.

【0179】ここで、NOx還元、SOx被毒回復及びP
M除去に必要な時間は、フィルタ20に吸収されるNO
xやSOxの量及び捕獲されるPMの量によって異なる。
フィルタ20に吸収されるNOxやSOxの量及び捕獲さ
れるPMの量は、エンジン1の運転状態の履歴により推
定することが可能なので、NOx還元、SOx被毒回復及
びPM除去に必要な期間は、機関の運転時間や走行距離
等により定まる。本実施の形態では、このようにして求
めたNOx還元、SOx被毒回復及びPM除去に必要な期
間に応じて一定間隔でノズルベーン74の全開と全閉と
を繰り返す。このノズルベーン74の開閉間隔を調整す
ることによりフィルタ20床温の温度上昇率を変更する
ことができる。即ち、ノズルベーン74が開弁している
時間が長くなるほど、フィルタ20床温の温度上昇は遅
くなる。
Here, NOx reduction, SOx poisoning recovery and P
The time required for M removal is NO absorbed by the filter 20.
It depends on the amount of x and SOx and the amount of PM captured.
Since the amounts of NOx and SOx absorbed by the filter 20 and the amounts of PM trapped can be estimated from the history of the operating state of the engine 1, the period required for NOx reduction, SOx poisoning recovery and PM removal is , Determined by the operating time of the engine and the distance traveled. In the present embodiment, the nozzle vane 74 is fully opened and fully closed at regular intervals according to the periods required for NOx reduction, SOx poisoning recovery and PM removal thus obtained. By adjusting the opening / closing interval of the nozzle vanes 74, the temperature rise rate of the bed temperature of the filter 20 can be changed. That is, the longer the time the nozzle vanes 74 are open, the slower the temperature rise of the bed temperature of the filter 20 becomes.

【0180】ところで、加速時等の機関出力を必要とす
るときには、ノズルベーン74を閉じ側へ回動させ、過
給圧を上昇させることが望ましい。しかし、ノズルベー
ン74を閉じ側へ回動させると、前述のように排気の温
度は低下してしまう。そこで、本実施の形態では、ノズ
ルベーン74の全開と全閉とを繰り返して過給圧を上昇
させつつフィルタ20の温度の低下を抑制する。
By the way, when the engine output is required at the time of acceleration or the like, it is desirable to rotate the nozzle vanes 74 to the closing side to raise the supercharging pressure. However, when the nozzle vane 74 is rotated to the closing side, the temperature of exhaust gas is lowered as described above. Therefore, in the present embodiment, the nozzle vane 74 is repeatedly fully opened and fully closed to increase the supercharging pressure and suppress the temperature decrease of the filter 20.

【0181】このようにすると、複雑な制御を行うこと
なくフィルタ20床温を維持することができ、また排気
中の酸素濃度を周期的に変動させることができる。 <第4の実施の形態>本実施の形態では、NOx還元、
SOx被毒回復及びPM除去の制御が行われている期間
はノズルベーン74を所定の開度に維持するものであ
る。
In this way, the bed temperature of the filter 20 can be maintained without performing complicated control, and the oxygen concentration in the exhaust gas can be periodically changed. <Fourth Embodiment> In the present embodiment, NOx reduction,
The nozzle vane 74 is maintained at a predetermined opening while the SOx poisoning recovery and PM removal are being controlled.

【0182】ここで、図11は、本実施の形態に係るノ
ズルベーン74の開閉状態を示した図である。このよう
にすると、複雑な制御を行うことなくフィルタ20床温
を上昇させることができ、また排気中の酸素濃度を低下
させることができる。
Here, FIG. 11 is a view showing the opened / closed state of the nozzle vane 74 according to the present embodiment. By doing so, the bed temperature of the filter 20 can be raised without performing complicated control, and the oxygen concentration in the exhaust gas can be lowered.

【0183】[0183]

【発明の効果】本発明に係る内燃機関の排気浄化装置で
は、可変容量型ターボチャージャのノズルベーン開閉制
御を行うことにより触媒床温の制御及び空燃比の制御が
可能となり、NOx還元、SOx被毒回復、PM除去等を
行うときに必要となる触媒の温度及び排気の空燃比を精
度良く得ることが可能となる。
In the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, the control of the catalyst bed temperature and the air-fuel ratio can be performed by performing the nozzle vane opening / closing control of the variable capacity turbocharger, and the NOx reduction and SOx poisoning can be performed. It is possible to accurately obtain the temperature of the catalyst and the air-fuel ratio of the exhaust, which are required when performing recovery, PM removal, and the like.

【0184】従って、排気エミッションの悪化を抑制す
ることができ、また、燃費を向上させることができる。
Therefore, deterioration of exhaust emission can be suppressed, and fuel consumption can be improved.

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

【図1】 第1の実施の形態に係る内燃機関の排気浄化
装置を適用するエンジンとその吸排気系とを併せ示す概
略構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an engine to which an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to a first embodiment is applied and an intake / exhaust system thereof.

【図2】 可変容量型ターボチャージャの構成を示す図
である。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a variable capacity turbocharger.

【図3】 (a)は、可変容量型ターボチャージャの可
変ノズル機構の側面視を示す図である。(b)は、可変
容量型ターボチャージャの可変ノズル機構の正面視を示
す図である。
FIG. 3A is a side view of a variable nozzle mechanism of a variable capacity turbocharger. (B) is a figure showing the front view of the variable nozzle mechanism of a variable capacity type turbocharger.

【図4】 可変容量型ターボチャージャのVNTアクチ
ュエータの構成を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a VNT actuator of a variable displacement turbocharger.

【図5】 (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. 5A is a diagram showing a lateral cross section of a particulate filter. (B) is a figure which shows the longitudinal cross section of a particulate filter.

【図6】 ECUの内部構成を示すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram showing an internal configuration of an ECU.

【図7】 第1の実施の形態に係るSOx被毒回復制御
中のフィルタ20の温度制御のフローを表すフローチャ
ート図である。
FIG. 7 is a flowchart showing a flow of temperature control of the filter 20 during SOx poisoning recovery control according to the first embodiment.

【図8】 第1の実施の形態に係るSOx被毒回復制御
中の空燃比制御のフローを表すフローチャート図であ
る。
FIG. 8 is a flowchart showing a flow of air-fuel ratio control during SOx poisoning recovery control according to the first embodiment.

【図9】 第2の実施の形態に係るノズルベーン開度を
求める制御マップである。
FIG. 9 is a control map for obtaining a nozzle vane opening degree according to the second embodiment.

【図10】 第3の実施の形態に係るノズルベーンの開
閉状態を示した図である。
FIG. 10 is a diagram showing an opened / closed state of a nozzle vane according to a third embodiment.

【図11】 第4の実施の形態に係るノズルベーンの開
閉状態を示した図である。
FIG. 11 is a diagram showing an opened / closed state of a nozzle vane according to a fourth embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・・エンジン 1a・・・クランクプーリ 2・・・・気筒 3・・・・燃料噴射弁 4・・・・コモンレール 4a・・・コモンレール圧センサ 5・・・・燃料供給管 6・・・・燃料ポンプ 6a・・・ポンププーリ 8・・・・吸気枝管 9・・・・吸気管 15・・・ターボチャージャ 15a・・コンプレッサハウジング 15b・・タービンハウジング 15c・・センタハウジング 16・・・インタークーラ 17・・・吸気管圧力センサ 18・・・排気枝管 19・・・排気管 20・・・パティキュレートフィルタ 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 31・・・遮断弁 33・・・クランクポジションセンサ 34・・・水温センサ 35・・・ECU 36・・・アクセル開度センサ 38・・・空燃比センサ 39・・・空燃比センサ 1 ... Engine 1a: Crank pulley 2 ... Cylinder 3 ... Fuel injection valve 4 ... Common rail 4a ... Common rail pressure sensor 5 ... Fuel supply pipe 6 ... Fuel pump 6a ... Pump pulley 8 ... Intake branch pipe 9 ... Intake pipe 15 ... Turbocharger 15a ... Compressor housing 15b · Turbine housing 15c ... Center housing 16 ... Intercooler 17 ... Intake pipe pressure sensor 18 ... Exhaust branch pipe 19 ... Exhaust pipe 20 ... Particulate filter 25 ... EGR passage 26 ... EGR valve 27 ... EGR cooler 28 ... Reducing agent injection valve 29 ... Reductant supply path 31 ... Shut-off valve 33 ... Crank position sensor 34 ... Water temperature sensor 35 ... ECU 36 ... Accelerator opening sensor 38 ... Air-fuel ratio sensor 39 ... Air-fuel ratio sensor

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F01N 3/24 F01N 3/24 E T 3/36 3/36 B F02B 37/12 302 F02B 37/12 302Z 37/24 F02D 23/00 P F02D 23/00 41/02 301D 41/02 301 43/00 301R 43/00 301 301T 45/00 312R 45/00 312 312Z 314R 314 314Z 368G 368 F02B 37/12 301Q (72)発明者 古橋 道雄 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 山本 崇 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 丹野 史朗 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) 3G005 DA02 EA04 EA15 FA35 GA04 GB24 GC05 GD00 HA04 HA12 HA18 JA00 JA16 3G084 BA08 BA24 DA10 EA11 EB22 EC01 EC03 FA00 FA07 FA10 FA18 FA20 FA28 FA33 FA38 3G091 AA10 AA11 AA18 AA28 AB06 AB13 BA11 BA14 BA33 CA18 CA26 CA27 DA01 DA02 DB10 EA01 EA05 EA07 EA08 EA09 EA18 EA30 EA34 FB10 FB12 FC01 FC04 GB02Y GB03Y GB04Y GB06W GB17X HA18 HA36 HA37 HA42 HB05 HB06 3G092 AA02 AA06 AA17 AA18 AB03 BA06 BA07 DB03 DC12 DC15 DG06 EA01 EA02 EC08 EC10 FA17 FA18 HA01Z HA17X HB01Z HD02Z HD06Z HE01Z HF08Z 3G301 HA11 JA21 JA25 JB09 LA00 NA08 NE01 NE06 NE17 NE19 PA01Z PA11Z PA17Z PD01B PD09B PD12B PE01Z PE08Z PF03Z ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) F01N 3/24 F01N 3/24 ET 3/36 3/36 B F02B 37/12 302 F02B 37/12 302Z 37/24 F02D 23/00 P F02D 23/00 41/02 301D 41/02 301 43/00 301R 43/00 301 301T 45/00 312R 45/00 312 312 312Z 314R 314 314Z 368G 368 F02B 37/12 301Q (72 ) Inventor Michio Furuhashi 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Toyota Motor Corporation (72) Inventor Takashi Yamamoto 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Toyota Motor Corporation (72) Inventor Shiro Tanno Toyota Motor Corporation, Aichi Prefecture 1 Toyota-cho, Toyota-shi Toyota Motor Corporation F-term (reference) 3G005 DA02 EA04 EA15 FA35 GA0 4 GB24 GC05 GD00 HA04 HA12 HA18 JA00 JA16 3G084 BA08 BA24 DA10 EA11 EB22 EC01 EC03 FA00 FA07 FA10 FA18 FA20 FA28 FA33 FA38 3G091 AA10 AA11 AA18 AA28 AB06 AB13 BA11 BA14 BA33 CA18 CA26 CA27 DA01 DA02 DB10 EA01 EA05 EA07 EA08 EA09 EA18 EA30 EA34 FB10 FB12 FC01 FC04 GB02Y GB03Y GB04Y GB06W GB17X HA18 HA36 HA37 HA42 HB05 HB06 3G092 AA02 AA06 AA17 AA18 AB03 BA06 BA07 DB03 DC12 DC15 DG06 EA01 EA02 EC08 EC21 FA01 NE011917170111 PA01Z PA11Z PA17Z PD01B PD09B PD12B PE01Z PE08Z PF03Z

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】吸気の過給圧を所望の圧力とすべくタービ
ンホイールに吹き付けられる排気の流速を可変とする可
変容量型ターボチャージャと、 前記内燃機関の排気通路に設けられ、排気の空燃比が高
いときは排気中の窒素酸化物を吸収し、排気の空燃比が
低いときは吸収していた窒素酸化物を放出しつつ還元す
るNOx触媒と、 前記NOx触媒の硫黄酸化物による被毒を解消すべく被
毒解消処理を実行するSOx被毒解消制御手段と、 前記NOx触媒の状態を検出するNOx触媒状態検出手段
と、 前記NOx触媒状態検出手段が検出したNOx触媒の状態
に基づいて、前記可変容量型ターボチャージャのノズル
ベーンを開閉する可変容量型ターボチャージャ制御手段
と、を備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装
置。
1. A variable displacement turbocharger for varying a flow rate of exhaust gas blown to a turbine wheel so that a supercharging pressure of intake air becomes a desired pressure, and an air-fuel ratio of exhaust gas provided in an exhaust passage of the internal combustion engine. When the NOx catalyst is high, the NOx catalyst absorbs nitrogen oxides in the exhaust gas, and when the air-fuel ratio of the exhaust gas is low, the NOx catalyst reduces the NOx catalyst while releasing the absorbed nitrogen oxides. Based on the state of the NOx catalyst detected by the NOx catalyst state detection means for detecting the state of the NOx catalyst, SOx poisoning elimination control means for executing the poisoning elimination processing to eliminate, An exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine, comprising: a variable capacity turbocharger control means for opening and closing a nozzle vane of the variable capacity turbocharger.
【請求項2】前記NOx触媒状態検出手段は、NOx触媒
の床温を検出することを特徴とする請求項1に記載の内
燃機関の排気浄化装置。
2. The exhaust gas purification device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the NOx catalyst state detecting means detects a bed temperature of the NOx catalyst.
【請求項3】前記NOx触媒状態検出手段は、NOx触媒
を流通する排気の空燃比を検出することを特徴とする請
求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。
3. The exhaust gas purification device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the NOx catalyst state detection means detects an air-fuel ratio of exhaust gas flowing through the NOx catalyst.
【請求項4】前記可変容量型ターボチャージャ制御手段
は、前記NOx触媒の床温が所定値よりも高い場合に
は、ノズルベーンを閉じ側へ回動させることを特徴とす
る請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。
4. The variable displacement turbocharger control means rotates the nozzle vane to the closing side when the bed temperature of the NOx catalyst is higher than a predetermined value. Exhaust gas purification device for internal combustion engine.
【請求項5】前記可変容量型ターボチャージャ制御手段
は、前記NOx触媒に流入する排気の空燃比が所定値よ
りも大きい場合には、ノズルベーンを閉じ側へ回動させ
ることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の排気浄
化装置。
5. The variable displacement turbocharger control means rotates the nozzle vane to the closing side when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst is larger than a predetermined value. 1. An exhaust gas purification device for an internal combustion engine according to 1.
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