JP2004052611A - Exhaust emission control device for internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To allow the recovery of NOx trapping catalysts 22a, 22b and an exhaust particulate trap 23a while avoiding crack or fusion of the exhaust particulate trap 23a. <P>SOLUTION: Four cylinders are parted into cylinder groups A, B in which oxidation catalysts 21a, 21b and the NOx trapping catalysts 22a, 22b are arranged, respectively, and the exhaust particulate trap 23a is located downstream of a combination area 3c. When the NOx trapping catalysts 22a, 22b are recovered, post injection is executed in one cylinder group to make an exhaust air-fuel ratio rich but an exhaust air-fuel ratio in the other cylinder group remains lean. The air-fuel ratio of exhaust gas flowing into the exhaust particulate trap 23a becomes lean to allow the combustion of exhaust particulates and at the same time recovery. When the temperature of the exhaust particulate trap 23a becomes high on a sudden, all cylinders are put into a rich condition to reduce the amount of oxygen in the exhaust gas and suppress the combustion of the exhaust particulates in the exhaust particulate trap 23a. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ディーゼルエンジンに代表される内燃機関において、排気微粒子を捕集する排気微粒子トラップを備えた内燃機関の排気浄化装置に関し、特に、その再生時の割れや溶損を防止する技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
内燃機関として例えばディーゼルエンジンでは、排気中の排気微粒子(いわゆるPM)の処理が大きな問題となっており、排気通路に排気微粒子トラップを配置して排気微粒子を捕集するとともに、捕集された排気微粒子が所定レベルに達した段階で排気微粒子を燃焼除去して排気微粒子トラップを再生する排気浄化装置が種々検討されている。
【0003】
特開2001−254616号公報においては、排気微粒子トラップに捕集された排気微粒子を燃焼除去して排気微粒子トラップを再生する必要がある場合に、主噴射終了後の膨張行程又は排気行程中に燃料噴射弁からポスト噴射を行って排気微粒子の燃焼を促進しているが、再生中の排気微粒子トラップの温度を監視し、排気微粒子トラップの温度が所定値以上でかつ温度変化率が所定値以上であれば、この再生操作を停止するようにしている。
【0004】
また、特開平8−319819号公報では、エンジンが高回転高負荷で運転されていて排気温度が600℃を超える状態から、アイドリング等の排気微粒子の急速燃焼が発生するような運転状態に変化した場合には、EGRを通常時よりも増量することで、過度の温度上昇の回避を図っている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の特開2001−254616号公報のように、排気微粒子トラップの温度が所定値以上でかつ温度変化率が所定値以上のときにポスト噴射を停止して再生操作を停止したとしても、排気微粒子トラップへ流入する排気の温度は低下するが、逆に排気空燃比が大きくなって排気微粒子の燃焼を促進する酸素濃度が高くなる。そのため、一度着火した排気微粒子の再燃焼を停止させることはできずに、排気微粒子の再燃焼が継続され、前述した排気微粒子の急速燃焼が発生する運転条件変化があると、排気微粒子トラップ内部で局部的に高温となる虞がある。従って、排気微粒子トラップの割れや溶損を十分に防止することができない。
【0006】
また、特開平8−319819号公報の技術では、排気微粒子の急速燃焼が発生するような運転状態に変化した場合には、EGRを通常時よりも増量するようにしている。このようにEGRを増量して酸素濃度を減少させることは、一見して排気微粒子の再燃焼を抑制するように思えるが、実際はEGRを増量することで排気温度が上昇し、かつ排気系からのEGRガスの取り出しにより排気微粒子トラップに流入する排気流量が減少して排気微粒子トラップから持ち出される熱量が減少するので、逆に排気微粒子の燃焼により排気微粒子トラップ温度が上昇しやすい条件を作り出してしまう。従って、特開2001−254616号公報と同様に、排気微粒子トラップの割れや溶損を十分に防止することができない。
【0007】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る内燃機関の排気浄化装置においては、内燃機関の排気通路に、流入する排気成分を酸化浄化する酸化触媒が配置され、さらにその下流側に、流入する排気微粒子をトラップする排気微粒子トラップが配置される。なお、酸化触媒と排気微粒子トラップとの間に、さらにNOxトラップ触媒が配置される場合もあり、またこの場合、酸化触媒をNOxトラップ触媒と一体化させることも可能である。
【0008】
また本発明では、上記排気微粒子トラップの温度を検出する温度検出手段と、上記排気微粒子トラップにトラップされた排気微粒子の燃焼速度を検出する燃焼速度検出手段と、膨張行程ないしは排気行程で燃料を噴射するポスト噴射を可能とする燃料噴射手段と、を備えている。そして、上記排気微粒子トラップの温度が所定温度を超え、かつ、上記排気微粒子の燃焼速度が所定速度を超えたときに、上記ポスト噴射によって排気空燃比をリッチにする排気空燃比制御手段を備えている。
【0009】
上記のようにポスト噴射によって排気空燃比がリッチとなると、内燃機関から排出された排気中の酸素が、酸化触媒によって、ポスト噴射により生成された未燃のHCやCOと反応し、排気微粒子トラップに流入する排気中の酸素量(排気の酸素濃度)がほぼ0となる。そのため、排気微粒子の燃焼が止められ、排気微粒子トラップの過度の温度上昇が抑制される。
【0010】
また、排気空燃比制御手段として、ポスト噴射のほか、内燃機関への吸入空気量の減少、排気還流量の増加、の手段を利用することもできる。
【0011】
【発明の効果】
本発明によれば、排気微粒子トラップの再生操作の有無によらず、排気微粒子トラップに捕集された排気微粒子の着火燃焼が開始され、排気微粒子の再燃焼が急速に進むような排気条件の変化が発生したようなときでも、排気微粒子の燃焼速度を確実に抑制して排気微粒子トラップ温度が急上昇することを防止することができる。従って、排気微粒子トラップの割れや溶損を確実に防止できる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の好ましい実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【0013】
図1は本発明の第1実施例に係る排気浄化装置のシステム構成図である。
【0014】
図1において、1はディーゼルエンジン(以下、単にエンジンと記述する)を示し、3はこのエンジン1の排気通路を示す。
【0015】
本実施例は、#1〜#4の4つの気筒を有するとともに、着火順番が#1−#3−#4−#2となる4気筒直列配置のエンジン1に本発明を適用した例であり、着火順序が連続しないように、#2気筒と#3気筒とからなる気筒群Aと、#1気筒と#4気筒からなる気筒群Bとに、4つの気筒が分けられ、それぞれに排気系の上流側部分が接続されている。
【0016】
なお、このように気筒群を#2,#3気筒からなる気筒群Aと、#1,#4気筒からなる気筒群Bとに分割した理由は、排気行程の干渉によって排気効率が低下し、空気の充填効率が低下するのを抑制するようにしたためであり、排気系のレイアウトを優先する場合には、気筒群Aを#1,#2気筒とし、気筒群Bを#3,#4気筒とすることもできる。
【0017】
このほか、例えば、着火順番が#1−#5−#3−#6−#2−#4の6気筒直列のエンジンで排気干渉抑制を考慮する場合は、気筒群Aを#1,#2,#3気筒とし、気筒群Bを#4,#5,#6気筒とする。なお、本発明で「気筒群」とは、1つ以上の気筒から構成されるものであり、必ずしも複数の気筒を含む必要はない。
【0018】
エンジン1の排気ポートに接続される排気通路3の上流側部分は、排気通路3aと排気通路3bとの2系統に分かれており、気筒群Aの排気ポートが排気通路3aに、気筒群Bの排気ポートが排気通路3bに接続される。両通路3a,3bは、下流の合流部3cにおいて、互いに合流する。なお、各通路3a,3bの上流側部分は、それぞれ気筒数に対応した一対の排気管として構成されている。
【0019】
気筒群Aに対応した排気通路3aには、第1の触媒ケーシング20aが介装されている。この第1の触媒ケーシング20aの内部には、流入する排気成分を酸化浄化する第1の酸化触媒21aと、流入する排気の排気空燃比がリーンであるときにNOxを吸収し、流入する排気の酸素濃度を低下させるとNOxを放出する第1のNOxトラップ触媒22aと、が順に配置されている。つまり、NOxトラップ触媒22aの上流に酸化触媒21aが位置している。同様に、気筒群Bに対応した排気通路3bには、第2の触媒ケーシング20bが介装されており、その内部に、第2の酸化触媒21bと、第2のNOxトラップ触媒22bと、が順に配置されている。
【0020】
また、第1の触媒ケーシング20aと第2の触媒ケーシング20bの下流の合流部3cで、両通路3a,3bが合流しているが、この合流部3cのすぐ下流に、ターボ過給機のタービン3dが接続されている。そして、タービン3dの下流に、排気微粒子トラップ23aを内部に備えたケーシング23が直列に配置されている。
【0021】
上記の酸化触媒21a,21bとしては、例えば活性アルミナをベースにPdやPt等の貴金属を担持したものや、活性アルミナをベースにPdやPt等の貴金属とゼオライトを混合して担持したもの、貴金属(特にPt)をイオン交換したゼオライト、またはこれらの材料を組み合せたもの、が利用できる。
【0022】
また上記排気微粒子トラップ23aとしては、公知のウオールフローハニカムタイプのものや、筒の部分に多数の孔を設けた有底円筒状の芯部材にセラミックファイバを幾層にも巻き回したもの、などが利用でき、捕集した排気微粒子の再燃焼を促進させるために、前述のような酸化触媒を排気微粒子トラップ23aの表面に担持するのが望ましい。
【0023】
上記NOxトラップ触媒22a,22bのそれぞれの入口部には、これらの入口部(酸化触媒21a,21bの出口部)の排気温度(T1a,T1b)を検出する排温センサ36a,36bがそれぞれ設けられている。上記排気微粒子トラップ23aの入口部には、排気圧力P1を検出する排気圧力センサ38が設けられ、また出口部には、排気温度T2を検出する排温センサ37が設けられている。
【0024】
吸気通路2の吸気コレクタ2cと排気通路3bとの間には、排気の一部を還流するためのEGR通路4が設けられ、ここに、ステッピングモータにて開度が連続的に可変制御可能なEGR弁5が介装されている。このEGR弁5の開度は、エンジンコントロールユニット30によって制御される。
【0025】
吸気通路2は、上流位置にエアクリーナ2aを備え、その下流に、過給機のコンプレッサ2bが配置されている。また、アクチュエータ(例えばステッピングモータ式)によって開閉駆動される吸気絞り弁6が吸気コレクタ2cの上流側に配置されている。この吸気絞り弁6の開度は、エンジンコントロールユニット30によって制御される。
【0026】
上記のEGRおよび吸気絞り弁6は、請求項3の「空気量制御手段」に相当する。
【0027】
エンジン1の燃料供給系は、ディーゼル用燃料である軽油を蓄える燃料タンク60と、燃料をエンジン1の燃料噴射装置10へ供給するための燃料供給通路16と、エンジン1の燃料噴射装置10からのリターン燃料(スピル燃料)を燃料タンク60に戻すための燃料戻り通路19と、を備えている。
【0028】
このエンジン1の燃料噴射装置10は、公知のコモンレール式燃料噴射装置であって、サプライポンプ11と、コモンレール(蓄圧室)14と、気筒毎に設けられた燃料噴射弁15と、から大略構成され、サプライポンプ11により加圧された燃料が燃料供給通路12を介してコモンレール14にいったん蓄えられたあと、コモンレール14内の高圧燃料が各気筒の燃料噴射弁15に分配される。
【0029】
またコモンレール14の圧力を制御するために、サプライポンプ11からの吐出燃料の一部が、一方向弁18を具備したオーバーフロー通路17を介して燃料供給通路16に戻されるようになっている。詳しくは、オーバーフロー通路17の流路面積を変える圧力制御弁13が設けられており、この圧力制御弁13がコントロールユニット30からのデューティ信号に応じてオーバーフロー通路17の流路面積を変化させる。これにより、サプライポンプ11からコモンレール14への実質的な燃料吐出量が調整され、コモンレール14の圧力が制御される。
【0030】
燃料噴射弁15は、エンジンコントロールユニット30からのON−OFF信号によって開閉される電子式の噴射弁であって、ON信号によって燃料を燃焼室に噴射し、OFF信号によって噴射を停止する。そして、燃料噴射弁15へ印加されるON信号の期間が長いほど燃料噴射量が多くなり、またコモンレール14の燃料圧力が高いほど燃料噴射量が多くなる。この燃料噴射弁15の噴射期間つまりON信号の期間およびコモンレール14の燃料圧力は、エンジンコントロールユニット30によって制御される。
【0031】
エンジンコントロールユニット30には、水温センサ31の信号(水温Tw)、クランク角度検出用クランク角センサ32の信号(エンジン回転数Neの基礎となるクランク角度信号)、気筒判別用クランク角センサ33の信号(気筒判別信号Cyl)、コモンレール14の圧力を検出する圧力センサ34の信号(コモンレール圧力PCR)、負荷に相当するアクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセル開度センサ35の信号(アクセル開度(負荷)L)、がそれぞれ入力される。また、前述したNOxトラップ触媒22a,22bの入口部における排温センサ36a,36bの信号(T1a,T1b)、排気微粒子トラップ23aの出口部における排温センサ37の信号(T2)、排気微粒子トラップ23aの入口部の排気圧力を検出する排気圧力センサ38の信号(P1)、もそれぞれ入力される。
【0032】
次に、上記エンジンコントロールユニット30によって実行される排気浄化装置の制御の内容を、図3〜図l1のフローチャートに基づいて説明する。
【0033】
図3は、ディーゼルエンジン1全体の制御に関する基本制御ルーチンである。
【0034】
このエンジン基本制御ルーチンにおいて、ステップ100では、水温Tw、エンジン回転数Ne、気筒判別信号Cyl、コモンレール圧力PCR、アクセル開度(負荷)L、第1の酸化触媒21aの出口部(第1のNOxトラップ触媒22aの入口部)の排気温度T1a、第2の酸化触媒21bの出口部(第2のNOxトラップ触媒22bの入口部)の排気温度T1b、排気微粒子トラップ23aの入口部の排気圧力P1ならびに出口部の排気温度T2、をそれぞれ読み込み、ステップ200に進む。
【0035】
ステップ200では、コモンレール燃料噴射制御(コモンレール圧力制御、エンジン出力制御のための主噴射制御)を行う。本発明では、コモンレール燃料噴射制御そのものは要部ではないので、簡単に説明する。
【0036】
コモンレール燃料噴射制御は、エンジン回転数Neと主燃料噴射量(負荷Lに対応して予め設定される)Qmainとをパラメータとして、コントロールユニット30のROMに予め記憶されている所定のマップを検索し、コモンレール14の目標基準圧力PCR0を求め、この目標基準圧力PCR0が得られるように圧力制御弁13のフィードバック制御を実行する。
【0037】
そして、主燃料噴射量Qmainが得られるように、主燃料噴射量Qmainとコモンレール圧力PCRとをパラメータとして、コントロールユニット30のROMに予め記憶されている所定のマップを検索し、主噴射開始時期Mstartと主噴射期間Mperiod(msec)とを求め、クランク角度検出用クランク角センサ32のクランク角度信号(Ne)および気筒判別用クランク角センサ33の気筒判別信号(Cyl)に基づいて、上記の主噴射開始時期MstartからMperiodの期間の間、主噴射すべき気筒の燃料噴射弁15を開弁駆動する。
【0038】
なお、必要な主燃料噴射量Qmainが同じならば、コモンレール圧力PCRが高いほど主噴射期間Mperiodが短くなり、コモンレール圧力PCRが同じならば、必要な主燃料噴射量Qmainが多いほど主噴射期間Mperiodが長くなる。
【0039】
また、例えば冷却水温が低いときには着火開始時期が相対的に遅れるので、HC、CO、排気微粒子(特にSOF)の排出量を増加させないように、主噴射開始時期Mstartを進角補正して燃焼開始時期を一定に保つ、等の制御も行っている。
【0040】
そしてステップ300に進み、排気微粒子トラップ23aの保護判断を実施する。つまり、排気微粒子トラップ23aに捕集された排気微粒子の着火燃焼が開始されて、排気微粒子の再燃焼が急速に進む状況であって、排気微粒子の燃焼速度を抑制しなければ、排気微粒子トラップ23aの温度が急上昇して排気微粒子トラップ23aが割れたり溶損したりする虞があるため、排気微粒子トラップ23aを保護する必要がある、という状況であるか否かを判断する。なお、フローチャート中の「DPF」は「排気微粒子トラップ」を意味し、「PM」は「排気微粒子」を意味する。後述するように、保護が必要な状況であれば、DPF保護フラグが1となる。
【0041】
そしてステップ400に進み、DPF保護フラグが1であって排気微粒子トラップ23aの保護が必要か否かを判定する。
【0042】
ステップ400でYesであって排気微粒子トラップ23aの保護が必要な状況である場合は、ステップ2000に進み、排気微粒子トラップ23aの保護制御を継続、又は開始してリターンとなる。
【0043】
ステップ400でNoであって排気微粒子トラップ23aの保護が必要な状況でない場合は、ステップ500に進み、後処理システム(再生が必要なNOxトラップ触媒22a,22bと排気微粒子トラップ23aとを合わせて、後処理システムと呼ぶ)の再生制御を示す再生フラグが1であるか否か、つまり後処理システムの再生が必要な状況であるかを判定する。
【0044】
ステップ500でYesであって後処理システムの再生が必要な状況である場合は、ステップ1000に進み、後処理システムの再生制御を継続、又は開始してリターンとなる。
【0045】
ただし、ここで、後処理システムの再生制御中であった場合でも、ステップ400で排気微粒子トラップ23aの保護が必要と判定されると、後処理システムの再生は中断される。
【0046】
ステップ500でNoであって後処理システムの再生が必要な状況でない場合は、ステップ600でエンジン排気基本制御を行い、ステップ700で排気微粒子トラップ23aのPMトラップ限界判断を行い、ステップ800でNOxトラップ触媒(第1のNOxトラップ触媒22aと第2のNOxトラップ触媒22b)の再生判断を行ってリターンとなる。
【0047】
図4は、上記図3のステップ300で行われる排気微粒子トラップ23aの保護判断に関するサブルーチンである。
【0048】
図4のDPF保護判断ルーチンにおいて、ステップ310では、排気微粒子トラップ23a出口部の排気温度T2(これが排気微粒子トラップ23aの温度を代表する)が、排気微粒子トラップ23aに捕集された排気微粒子の再燃焼が活発に行われる第1所定温度(例えば酸化触媒付排気微粒子トラップで500℃)を超えているか否かを判定する。なお、酸化触媒付排気微粒子トラップの場合、約400℃以上で排気微粒子の燃焼が開始するが、この程度の温度では燃焼は活発ではなく、割れや溶損といった虞は全くない。
【0049】
ステップ310の判定がNoであれば、ステップ360に進んでDPF保護フラグを0にし、後述するステップ370,380を経て基本制御ルーチンに戻る。
【0050】
ステップ310の判定がYesであればステップ320に進んで、排気微粒子トラップ23a出口部の排気温度T2の上昇率(dT2/dTime:単位時間当たりの排気微粒子トラップ23a出口部の排気温度T2の上昇率)が所定値(例えば現時点までの1秒間に50℃以上の上昇)を超えているか否かを判定する。
【0051】
ステップ320の判定がNoであれば、ステップ360に進んでDPF保護フラグを0にし、後述するステップ370,380を経て基本制御ルーチンに戻る。
【0052】
ステップ320の判定がYesであればステップ330に進んで、後処理システム再生フラグが1であるか否か、つまり、後処理システムの再生制御が開始、または継続されている状況であるか否かを判定する。
【0053】
ステップ330の判定がNoであれば、ステップ340をスキップしてステップ350に進む。またステップ330でYesであり、つまり後処理システムの再生制御中である場合には、基本制御ルーチンの部分で説明したように、後処理ンステムの再生制御が一時中断されるため、ステップ340に進んで後処理システムの再生制御の種々の指標値(排気微粒子トラップ23aとNOxトラップ触媒22a,22bの再生指標値、および排気空燃比リッチ化時間等)のカウントを一時中断し、ステップ350に進む。
【0054】
そして、ステップ350ではDPF保護フラグを1にして基本制御ルーチンに戻る。
【0055】
ステップ370では、上記の後処理システム再生フラグが1であるかを判定し、このフラグが1である場合には、後処理システムの再生制御中であったので、ステップ380に進んで、後処理システムの再生制御の指標値のカウントを再開する。
【0056】
図5は、上記図3のステップ600で行われるエンジン排気基本制御に関するサブルーチンであり、定められたエンジン排気排出性能が得られるように、エンジンの運転領域に対応して予め定められたEGR制御を行う。
【0057】
ステップ610では、EGRを実施すべき運転領域であるか否かを、エンジン回転数Neと主燃料噴射量Qmainとに基づいて判定する。つまり、運転頻度が高く、かつ比較的空気過剰率が大きいためEGRを実施してNOxを低減しても他の排気成分や燃費が悪化しない常用運転領域であるか、あるいはEGRを実施するとスモークもしくは排気微粒子排出量の増加や出力低下が生じる領域であるか、を判定する。
【0058】
そして、ステップ610でEGR領域であれば、ステップ620に進み、EGR領域でなければ、ステップ650に進む。
【0059】
ステップ650では、EGRを停止、または停止保持する。つまりEGR弁5を閉状態とし、かつ吸気絞り弁7を開状態に保つ。
【0060】
ステップ620では、EGRを実行するための目標EGRデータ(つまりEGR弁5と吸気絞り弁7の駆動信号)を、エンジン回転数Neと主燃料噴射量Qmainとをパラメータとして、コントロールユニット30のROMに予め記憶されている所定のマップを検索して求める。そして、ステップ620で求めた目標EGRデータに対し、さらにステップ630で、水温Twに基づいて補正を加える。例えば冷却水温が低いときにはEGRを減量補正してステップ640に進む。
【0061】
すなわち、水温が低いほどエンジン燃焼室の温度も低くなるため、着火開始時期が相対的に遅れることになる。従って、HC、CO、排気微粒子(特にSOF)の排出量を増加させないためには、EGRを減量補正して燃焼開始時期を一定に保つのが望ましい。
【0062】
ステップ640では、EGR弁5および吸気絞り弁7を、それぞれの水温補正後の駆動信号の値に基づいて駆動制御し、EGRを行う。
【0063】
図6は、上記図3のステップ700で行われる排気微粒子トラップ23aのPMトラップ限界に関するサブルーチンである。ここでは、排気微粒子トラップ23aの排気微粒子の限界の判断ならびにその再生の要否判断を行う。
【0064】
すなわち、通常の運転中に排気微粒子トラップ23aを再生しきれない場合には、徐々に排気微粒子トラップ23aにおける排気微粒子トラップ量が増加していくが、排気微粒子のトラップ量が多すぎると、背圧上昇によるエンジン動力性能の悪化が許容できない状況になる。また、排気微粒子の燃焼条件に合致したときに、排気微粒子の再燃焼による発熱量が過大となって排気微粒子トラップ23aが焼損しやすい状況になる。従って、このようなことを未然に防ぐことができるレベルに排気微粒子トラップ限界を設定し、この排気微粒子トラップ限界に達したか否かを判断して、排気微粒子トラップ23aの再生を優先的に実施させるようにしているのである。なお、後述するように、本実施例では、基本的に、NOxトラップ触媒22a,22bの再生の際に同時に排気微粒子トラップ23aの再生も行われるので、排気微粒子トラップ限界に達する頻度は比較的低い。
【0065】
図6のサブルーチンにおいて、ステップ710では、エンジン回転数Neと負荷Lに対応して予め実験等によって求めた排気微粒子トラップ限界圧力を、コントロールユニット30のROMに予め記憶されている所定のマップデータから検索してステップ720に進む。
【0066】
ステップ720では、排気圧力センサ38による排気圧力の実測値P1がステップ710の排気微粒子トラップ限界圧力以上であるか否かを判定し、Noであれば基本制御ルーチンに戻る。
【0067】
ステップ720で、Yesのとき、つまり排気圧力の実測値P1が排気微粒子トラップ限界圧力を超えていて排気微粒子トラップ23aの強制再生が必要であるときにはステップ730に進み、ここで、後処理システム再生フラグを1にする。このフラグが後処理システムの再生開始信号となる。
【0068】
そしてステップ740で、DPF再生フラグを1にする。このDPF再生フラグは、排気微粒子トラップ23aの再生開始信号となる。
【0069】
さらにステップ750に進み、排気微粒子トラップ再生終了の指標値(例えば再生の合計時間)のカウントを開始してリターンとなる。
【0070】
図7は、上記図3のステップ800で行われるNOxトラップ触媒22a,22bの再生要否判断に関するサブルーチンである。
【0071】
ステップ810では、NOxトラップ触媒22a,22bのNOx吸収量(単位時間当たりのNOx吸収量)を、エンジン回転数Neと負荷L(または主燃料噴射量Qmain)をパラメータとして、コントロールユニット30のROMに予め記憶されている所定のマップデータを検索して求める。
【0072】
ステップ810で、単位時間当たりの基本的なNOx吸収量を求めた後、ステップ820に進み、水温Twに基づいて、補正を加える。具体的には、冷却水温が低いときにはNOx吸収量を減量補正してステップ830に進む。これは、水温が低いほどエンジン燃焼室の温度も低くなるため、燃焼開始時期を一定に保つようにしてもエンジン燃焼室温度が低いほど燃焼期間が長期化して燃焼温度も低温化する傾向にあり、NOx排出量が減少する傾向となる。従って、NOx吸収量も減少するためである。
【0073】
ステップ830では、補正後の単位時間当たりのNOx吸収量を、その単位時間に同期した所定時間間隔で順次積算し、ステップ840に進む。
【0074】
ステップ840では、積算したNOx吸収量が、NOxトラップ触媒22a,22bに対し設定した所定の吸収限界量を超えているか否か、つまり、再生(NOxの放出・還元)が必要か否かを判定する。このステップ840の判定がNoであって、再生が必要でないときはリターンとなる。
【0075】
一方、ステップ840の判定がYes、つまりNOxトラップ触媒22a,22bの再生が必要であると判定された場合は、ステップ850で、後処理システム再生フラグを1にする。つまり後処理システムの再生開始信号とする。
【0076】
そしてステップ860で、NOx再生フラグを1にする。つまり、NOxトラップ触媒22a,22bのNOx再生の開始信号とする。
【0077】
さらにステップ870に進み、NOx再生終了の指標値(例えば再生の合計時間)のカウントを開始してリターンとなる。
【0078】
図8は、上記図3のステップ1000で行われる後処理システム(NOxトラップ触媒22a,22bおよび排気微粒子トラップ23a)の再生制御に関するサブルーチンである。
【0079】
ステップ1010では、DPF再生フラグが1であるか否か、つまり排気微粒子トラップ23aの優先的再生が必要であるか否かを判定する。ここでNoつまり優先的再生の必要が無い場合はステップ1020に進む。また、Yesつまり排気微粒子トラップ23aの優先的再生が必要であれば、ステップ1100に進み、排気微粒子トラップ23aの強制再生制御を行う。
【0080】
ステップ1020では、NOxトラップ触媒22a,22bについてのNOx再生フラグが1であるか否か、つまりNOxトラップ触媒22a,22bの再生が必要であるか否かを判定する。ここでNoつまりNOx再生の必要が無い場合はリターンとなり、YesつまりNOxトラップ触媒22a,22bの再生が必要であればステップ1200に進み、NOxトラップ触媒再生制御を行う。
【0081】
図9は、上記のステップ1100(図8)で行われる排気微粒子トラップ23aの強制再生制御に関するサブルーチンであり、このサブルーチンは、万一、排気微粒子トラップ23aの再生を強制的に行う必要が生じた場合(例えば高地等の空気密度の低い場所での連続運転等で排気微粒子の排出量が増加するような場合)に緊急的に排気微粒子トラップ23aの再生を行うことを目的にしている。この強制的な再生のためには、排気微粒子トラップ23aの温度を、酸化触媒担持の排気微粒子トラップであったとして、少なくとも排気微粒子の着火温度である約400℃以上に高めて、数分間維持させねばならない。
【0082】
さらに説明すると、近年のエンジンでは、排気空燃比のリッチ化によってNOxトラップ触媒を再生するのに要する時間は、運転頻度として、おおよそ時間比率で1〜2%程度は必要である(1回当たり数秒以内とした場合)。そして排気微粒子トラップ23aを再生するのに要する時間は、例えば触媒担持の排気微粒子トラップ23aでは、400℃以上の温度での運転頻度が2〜4%程度あれば十分であり、この場合には、排気微粒子トラップ23aの再生のためだけに強制的な温度上昇操作(リーンな状態での再生操作)を実施する必要は無い。
【0083】
しかしながら、通常の運転では、400℃以上の温度での運転頻度が1〜2%程度しかなく、最大で3%程度の頻度不足が生じる。このため排気微粒子トラップ23aの再生のためだけに強制的な温度上昇操作が必要となる。
【0084】
これに対し本発明では、NOxトラップ触媒22a,22bの再生を実施するときに、同時にリーンな条件で排気微粒子トラップ23aの温度を400℃以上に高めて排気微粒子トラップ23aの再生に必要な時間頻度を得るようにしている。つまり、NOxトラップ触媒22a,22bの再生とリーンな状態での排気微粒子トラップ23aの再生とを基本的に別々に実施することなく、再生に使用するエネルギーの利用効率を高め、燃費悪化を最小限に止めることを図っている。
【0085】
図9のサブルーチンにおいて、ステップ1110では、再生が開始された後、排気微粒子トラップ23aの所定の再生が完了したかを、排気微粒子トラップ再生指標値から判定する。
【0086】
排気微粒子トラップ再生終了の指標値は、例えば前述のように再生の合計時間を用いることができるが、単に再生が開始されてからの時間経過だけでなく、排気微粒子トラップ23aの出口部の排気温度T2と時間の乗数を積算すること、または気筒群Aと気筒群Bを所定時間間隔毎に交互にリッチ化を繰り返してそのリッチ化の合計回数(または時間)をカウントすること、或いはこれらの組み合わせ、などによって行うことができ、システムの特性等に応じて最適な方法を選択することが望ましい。
【0087】
ステップ1110でYesつまり排気微粒子トラップ23aの再生が終了したと判断した場合には、ステップ1130に進んで排気微粒子トラップ再生制御の初期化を行う。つまり後述するポスト噴射を停止し、後処理システム再生フラグ、排気微粒子トラップ再生フラグ、NOxトラップ触媒再生フラグを0にする。そして、NOx吸収量積算値、排気微粒子トラップ再生指標値、NOxトラップ触媒再生指標値をそれぞれ0にリセットしてリターンとなる。
【0088】
ここで、排気微粒子トラップ23aの再生を実施したのに、NOxトラップ触媒再生フラグを0にするとともにNOx吸収量積算値を0にリセットする理由は、前述したように、排気微粒子トラップ23aを再生するためには、酸化触媒担持の排気微粒子トラップであったとして、少なくとも排気微粒子の着火温度である約400℃以上に高めて数分間維持する必要がある。これに対してNOxトラップ触媒22a,22bの再生のために必要なリッチ化時間は数秒であって短時間である。
【0089】
そして、本実施例において、排気微粒子トラップ23aの強制再生のために気筒群Aと気筒群Bとで実施する第1リッチ空燃比化では、排気微粒子トラップ23aの温度目標を500℃(第1所定温度と同じ)、リッチ化される気筒群に対応するNOxトラップ触媒22a,22bの入口温度(必然的に排気微粒子トラップ23aの入口温度よりも高い温度に設定する必要がある)の目標を600℃、にそれぞれ設定して数分間維持する。このためNOxトラップ触媒22a,22bの再生も同時に実現できる。
【0090】
ステップ1110でNoつまり排気微粒子トラップ23aの再生が終了していない場合には、ステップ1111に進み、排気微粒子トラップ23aの再生のための第1リッチ空燃比化を補助するために必要な目標EGRデータ、つまりEGR弁5の駆動信号Eduty1と吸気絞り弁6の駆動信号Tduty1を、エンジン回転数Neと負荷L(または主燃料噴射量Qmain)をパラメータとして、コントロールユニット30のROMに予め記憶されている所定のマップを検索して求める。そして、ステップ1112に進み、EGR弁5および吸気絞り弁6をそれぞれの駆動信号に基づいて駆動制御し、第1リッチ空燃比化を補助するためのEGRを行う。そして、ステップ1113に進む。
【0091】
ここで、排気微粒子トラップ23aの再生を行うための第1リッチ空燃比化では、NOxトラップ触媒22a,22b上流に配置された酸化触媒21a,21bにおける未燃燃料成分と酸素との酸化反応量を、後述するNOx再生のための第2リッチ空燃比化よりも増加させて温度上昇を促進させる。
【0092】
そして、酸化反応量を増加させるためには、未燃燃料成分だけを増加させても効果が少なく、酸化触媒に流入する排気の酸素量を増加させる必要があり、吸気絞り、またはEGRを、図5のEGR制御または後述する第2リッチ空燃比化の場合よりも軽減して実施する必要がある。これについては実験等によって予め最適値を求める。
【0093】
ステップ1113では、前述の第1リッチ空燃比化EGRに対応した第1リッチ空燃比化ポスト噴射データを求める。つまり第1リッチ空燃比化に必要なポスト噴射量Qpost1、ポスト噴射期間Pperiod1、ポスト噴射時期Pstart1を、エンジン回転数Neと負荷L(または主燃料噴射量Qmain)をパラメータとして、コントロールユニット30のROMに記憶されている所定のマップから検索して求める。この第1リッチ空燃比化ポスト噴射データも予め実験等によって最適値を求めて設定されている。
【0094】
なお、このポスト噴射は、主噴射とは別に各気筒の膨張行程から排気行程で噴射するものであり、出力を得るための燃料噴射ではない。従って、ポスト噴射された燃料の一部は気筒内で燃焼して排気温度を上昇させ、酸化触媒21a,21bの酸化反応を促進させ、残りは未燃の状態(HC、CO)で酸化触媒21a,21bに流入する。つまり、ポスト噴射した燃料の全てが気筒内で燃焼しないので、酸化触媒21a,21bには、気筒内で消費されなかった酸素(O)と未燃燃料成分(HC、CO)が流入することになる。
【0095】
そして未燃燃料の一部と酸素が酸化触媒21a,21bで反応することによって酸素が消費され、さらに温度が上昇する。そしてリッチな状態(例えば空燃比13以下)でエンジンを燃焼させたのと同様に、酸素をほとんど含まず還元剤としての未燃成分を多く含んだ排気がNOxトラップ触媒22a,22bに流入する。
【0096】
ステップ1113で第1リッチ空燃比化ポスト噴射データを検索した後、ステップ1114に進み、気筒群Aのリッチ化が終了したかを指標値(例えば時間経過)から判定する。
【0097】
ステップ1114で気筒群Aのリッチ化が終了していない場合は、ステップ1115に進み、第1リッチ空燃比化ポスト噴射データに従って、ポスト噴射すべき気筒群A(#2、#3気筒)の燃料噴射弁15を、クランク角度検出用クランク角センサ32、および気筒判別用クランク角センサ33の信号に基づいて開弁駆動する。つまり、気筒群Aについて、ポスト噴射を実行する。
【0098】
そしてステップ1116に進み、排温センサ36aの信号(T1a)に基づいてポスト噴射のフィードバック制御(例えばQpost1の増量/減量、またはPstart1の進角/遅角)を行う。つまり、NOxトラップ触媒22aの再生、および排気微粒子トラップ23aの再生を同時に実現するため、必要な排気条件を過不足無く得るようにポスト噴射の補正を行って、後処理システムの再生に必要な基本排気条件を確保する。
【0099】
ステップ1114で気筒群Aのリッチ化が終了している場合は、ステップ1118に進み、気筒群Bのリッチ化が終了したかを指標値(例えば時間経過)から判定する。ステップ1118で気筒群Bのリッチ化が終了している場合はリターンとなる。
【0100】
そして、気筒群Bのリッチ化が終了していない場合はステップ1119に進み、第1リッチ空燃比化ポスト噴射データに従って、ポスト噴射すべき気筒群B(#1、#4気筒)の燃料噴射弁15を、クランク角度検出用クランク角センサ32、および気筒判別用クランク角センサ33の信号に基づいて開弁駆動する。つまり、気筒群Bについて、ポスト噴射を実行する。
【0101】
そしてステップ1120に進み、ステップ1116と同様に、排温センサ36bの信号(T1a)に基づいてポスト噴射のフィードバック制御(例えばQpost2の増量/減量、またはPstart2の進角/遅角)を行う。
【0102】
ステップ1116またはステップ1120で後処理システムの再生に必要な基本排気条件を確保した後、ステップ1117に進み、排気微粒子トラップ23aの出口部の排温センサ37の信号(T2)に基づいて、排気微粒子トラップ23aの目標温度500℃(第1所定温度と同じ)が得られるように、ポスト噴射の再フィードバック制御を行ってリターンとなる。
【0103】
ここで、ステップ1114,1118の判別により、気筒群Aで第1リッチ空燃比化制御が行われているときには、気筒群Bでは第1リッチ空燃比化制御は行われない。逆に、気筒群Bで第1リッチ空燃比化制御が行われているときには、気筒群Aでは第1リッチ空燃比化制御は行われない。
【0104】
このため、排気通路3の合流部3cにおいては、リッチな排気と通常のリーンな排気が合流するが、ディーゼルエンジンの排気は最低でもλ≒1.5程度であって基本的に空気過剰率が大きい。このため片方の気筒群を排気空燃比13(λ≒0.9)にリッチ化しても、合流後の平均排気空燃比は最低でも約18(λ≒1.2)になるため、酸素をかなりの濃度(4〜5%)で含んでいる。そして、酸化触媒21a,21bおよびNOxトラップ触媒22a,22bによる触媒反応で高温化された酸素成分を多く含む排気が排気微粒子トラップ23aに流入するため、排気微粒子トラップ23aが強制的に再生される。
【0105】
図10は、上記図8のステップ1200で行われるNOxトラップ触媒22a,22bの再生制御に関するサブルーチンである。
【0106】
基本的にこのNOxトラップ触媒22a,22bの再生制御は、排気微粒子トラップ23aの緊急的な強制再生制御に比べてインターバルが短く、頻繁に実施されるものである。従って、排気微粒子トラップ23aの緊急時の強制再生制御と同じ第1リッチ空燃比化制御を実施すると燃費悪化が大となるため、リッチ化される気筒群に対応するNOxトラップ触媒の入口温度はNOxトラップ触媒を再生できる下限温度の500℃を目標とし、排気微粒子トラップ23aの温度は排気微粒子トラップ23aの再生ができる下限温度の400℃(第2所定温度)を目標に設定した第2リッチ空燃比化制御を実施する。
【0107】
図10のサブルーチンにおいて、ステップ1210では、NOxトラップ触媒22a,22bの再生が完了したかをNOxトラップ触媒再生指標値から判定する。
【0108】
ステップ1210でYesつまり再生が終了した場合には、ステップ1211に進んでNOxトラップ触媒再生制御の初期化を行う。つまりポスト噴射を停止し、後処理システム再生フラグ、NOxトラップ触媒再生フラグを0にする。そしてNOx吸収量積算値、NOxトラップ触媒再生指標値をそれぞれ0にリセットしてリターンとなる。
【0109】
なお、NOxトラップ触媒の再生終了の指標値としては、再生が開始されてからの時間経過だけである必要はない。
【0110】
ステップ1210でNo、つまりNOxトラップ触媒22a,22bの再生が終了していない場合には、ステップ1211に進み、NOxトラップ触媒再生のための第2リッチ空燃比化を補助するために必要な目標EGRデータ、つまりEGR弁5の駆動信号Eduty2と吸気絞り弁6の駆動信号Tduty2を、エンジン回転数Neと負荷L(または主燃料噴射量Qmain)をパラメータとして、コントロールユニット30のROMに予め記憶されている所定のマップを検索して求める。そして、ステップ1212に進み、EGR弁5および吸気絞り弁6をそれぞれの駆動信号に基づいて駆動制御し、第2リッチ空燃比化を補助するためのEGRを行う。そして、ステップ1213に進む。
【0111】
ここで、NOxトラップ触媒22a,22bの再生を行うための第2リッチ空燃比化では、NOxトラップ触媒22a,22b上流に配置された酸化触媒21a,21bにおける未燃燃料成分と酸素との酸化反応量を、図5の排気基本制御よりも増加させるが、排気微粒子トラップ23aの強制再生のための第1リッチ空燃比化よりはその増加の度合いを少なくするように、実験等によって予め最適値を求める。
【0112】
ステップ1213では、前述の第2リッチ空燃比化EGRに対応した第2リッチ空燃比化ポスト噴射データを求める。つまり、ポスト噴射量Qpost2、ポスト噴射期間Pperiod2、ポスト噴射時期Pstart2を、エンジン回転数Neと負荷L(または主燃料噴射量Qmain)をパラメータとして、コントロールユニット30のROMに記憶されている所定のマップから検索して求める。この第2リッチ空燃比化ポスト噴射データも予め実験等によって最適値を求めて設定されている。
【0113】
ステップ1213で第2リッチ空燃比化ポスト噴射データを検索した後、ステップ1214に進み、気筒群Aのリッチ化が終了したかを指標値(例えば時間経過)から判定する。
【0114】
ステップ1214で気筒群Aのリッチ化が終了していない場合は、ステップ1215に進み、第2リッチ空燃比化ポスト噴射データに従って、ポスト噴射すべき気筒群A(#2、#3気筒)の燃料噴射弁15を、クランク角度検出用クランク角センサ32および気筒判別用クランク角センサ33の信号に基づいて開弁駆動する。つまり、気筒群Aについて、ポスト噴射を実行する。
【0115】
そしてステップ1216に進み、排温センサ36aの信号(T1a)に基づいてポスト噴射のフィードバック制御(例えばQpost2の増量/減量、またはPstart2の進角/遅角)を行う。
【0116】
一方、ステップ1214で気筒群Aのリッチ化が終了している場合は、ステップ1218に進み、気筒群Bのリッチ化が終了したかを指標値(例えば時間経過)から判定する。ステップ1218で気筒群Bのリッチ化が終了している場合はリターンとなる。
【0117】
気筒群Bのリッチ化が終了していない場合はステップ1219に進み、第2リッチ空燃比化ポスト噴射データに従って、ポスト噴射すべき気筒群B(#1、#4気筒)の燃料噴射弁15を、クランク角度検出用クランク角センサ32および気筒判別用クランク角センサ33の信号に基づいて開弁駆動する。つまり気筒群Bについて、ポスト噴射を実行する。
【0118】
そしてステップ1220に進み、ステップ1216と同様に、排温センサ36bの信号(T1a)に基づいてポスト噴射のフィードバック制御(例えばQpost2の増量/減量、またはPstart2の進角/遅角)を行う。
【0119】
ステップ1216またはステップ1220で後処理システムの再生に必要な基本排気条件を確保した後、ステップ1217に進み、排気微粒子トラップ23aの出口部の排温センサ37の信号(T2)に基づいて、排気微粒子トラップ23aが再生できる下限温度の400℃(第2所定温度と同じ)が得られるように、ポスト噴射の再フィードバック制御を行なって、リターンとなる。
【0120】
次に、図11は、図3のステップ2000で行われる排気微粒子トラップ23aの保護制御の詳細を示す。この保護制御は、前述したように、図4のDPF保護判断ルーチンで、排気微粒子トラップ23a出口部の排気温度T2が第1所定温度(500℃)を超えており、かつ排気温度T2の上昇率(dT2/dTime)が所定値(例えば1秒間に50℃上昇)を超えているときに、開始されるものであり、排気微粒子トラップ23aの内部温度が急上昇して耐熱許容温度を超えることのないように排気微粒子の燃焼速度を抑制し、排気微粒子トラップ23aの割れや溶損が発生しないように排気微粒子トラップ23aを保護するための制御に関するサブルーチンである。
【0121】
図11のDPF保護制御ルーチンにおいて、ステップ2010では、排気微粒子トラップ23aを保護するための第3リッチ空燃比化を補助するために必要な目標EGRデータ、つまりEGR弁5の駆動信号Eduty3と吸気絞り弁6の駆動信号Tduty3を、エンジン回転数Neと負荷L(または主燃料噴射量Qmain)をパラメータとして、コントロールユニット30のROMに予め記憶されている所定のマップを検索して求める。そして、ステップ2020に進み、EGR弁5および吸気絞り弁6をそれぞれの駆動信号に基づいて駆動制御し、第3リッチ空燃比化を補助するためのEGRを行う。そして、ステップ2030に進む。
【0122】
ここで排気微粒子トラップ23aの保護を行うための第3リッチ空燃比化では、排気微粒子トラップ23aにおける排気微粒子燃焼速度を抑制するために、低回転低負荷以外の領域では、NOxトラップ触媒22a,22b上流に配置された酸化触媒21a,21bに流入する排気流量(酸素量)を減少させて、未燃燃料成分と酸素との酸化反応量を減少させる必要があり、従って、図5の排気基本制御よりも、吸気絞りまたはEGRを可能な範囲で(運転性が悪化せず排気性能の面で許容できる上限まで)強化して実施する。これについても実験等によって予め最適値を求める。また、低回転低負荷の領域では、排気流量が過度に低減しないように図5の排気基本制御と同じ値で制御する。なお、第3リッチ空燃比化の前の第1、第2リッチ空燃比化の下では、前述したように、排気流量が大きくなっている。
【0123】
ステップ2030では、前述の第3リッチ空燃比化EGRに対応した第3リッチ空燃比化ポスト噴射データを求める。つまり、ポスト噴射量Qpost3、ポスト噴射期間Pperiod3、ポスト噴射時期Pstart3を、エンジン回転数Neと負荷L(または主燃料噴射量Qmain)をパラメータとして、コントロールユニット30のROMに記憶されている所定のマップから検索して求める。この第3リッチ空燃比化ポスト噴射データも予め実験等によって最適値を求めて設定されている。
【0124】
ステップ2030で第3リッチ空燃比化ポスト噴射データを検索した後、ステップ2040に進み、全気筒(#1〜#4)の燃料噴射弁15を、クランク角度検出用クランク角センサ32および気筒判別用クランク角センサ33の信号に基づいて開弁駆動する。つまり、全気筒について、ポスト噴射を実行する。
【0125】
そしてステップ2050に進み、排温センサ36aの信号(T1a)に基づいて、NOxトラップ触媒の入口温度が目標温度つまりNOxトラップ触媒を再生できる下限温度の500℃となるように、ポスト噴射のフィードバック制御(例えばQpost3の増量/減量、またはPstart3の進角/遅角)を行って、リターンとなる。
【0126】
この第3リッチ空燃比化の下では、エンジン1から排出された排気中の酸素が、酸化触媒21a,21bにおいてポスト噴射により生成されたHCやCOと反応することで、排気微粒子トラップ23a入口での排気中の酸素量をほぼ0にでき、排気微粒子の燃焼を抑制できる。これにより、排気微粒子トラップ23aの割れや溶損が回避される。
【0127】
なお、酸化触媒21a,21bでのHCやCOの酸化反応熱により排気微粒子トラップ23a入口の排気温度が上昇し、排気微粒子トラップ23aの温度も上昇するが、このような酸化反応熱に起因する排気微粒子トラップ23aの温度上昇は、空気絞りやEGRによる流入酸素量の低減によって酸化反応熱そのものを低減することで小さくなり、特に、排気微粒子の急激な燃焼による排気微粒子トラップ23aの温度上昇に比して無視できるほど小さなものとなる。
【0128】
また、低回転低負荷の領域では、排気流量を低下させずにポスト噴射によって第3リッチ空燃比化を行っているが、このように排気流量を低下させないことで、高回転高負荷で運転されることにより排気微粒子が自己着火した後、アイドル等の低回転低負荷領域に移行したときに、排気流量の低下による急激な温度上昇が回避され、排気微粒子トラップ23aの割れや溶損が防止される。
【0129】
また上記の第1実施例では、NOxトラップ触媒22a,22bの再生と排気微粒子トラップ23aの再生とが同時に実現できるので、再生に費やされる時間とエネルギー消費を低減して燃費悪化への影響を最小限にできる。しかも、2つの気筒群のリッチ,リーンを利用することで、空気ポンプなどの特別な装置を設けることなく両者の同時再生を実現できる。
【0130】
なお、排気微粒子トラップ23aに酸化触媒を担持させることで、排気微粒子トラップ23aの再生温度を触媒反応で低下させることが可能となり、再生に費やすエネルギ消費が低下し、燃費悪化への影響を最小限にすることができる。
【0131】
次に、図2は本発明の第2実施例に係る排気浄化装置のシステム構成図である。以下では、第1実施例と異なる部分について主に説明し、同一の部分は同一の番号を付して説明を簡単に行う。
【0132】
この第2実施例では、図2に示すように、排気系が1系統となっており、排気通路3に、単一の触媒ケーシング20が配置され、その下流に、排気微粒子トラップ23aを内部に保持するケーシング21が配置されている。上記触媒ケーシング20の内部には、単一の酸化触媒21と、流入する排気の空燃比がリーンであるときにNOxを吸収し、流入する排気の酸素濃度を低下させるとNOxを放出する単一のNOxトラップ触媒22と、が直列に配置されている。
【0133】
上記NOxトラップ触媒22の入口部には、NOxトラップ触媒22入口部(酸化触媒21の出口部)の排気温度T1を検出する排温センサ36が設けられ、排気微粒子トラップ23aの入口部には排気圧力P1を検出する排気圧力センサ38が、また出口部には排気温度T2を検出する排温センサ37が、それぞれ設けられている。
【0134】
上記NOxトラップ触媒22の出口部には、例えばステッピングモータによって通路面積を可変制御可能な開閉弁8を介して、空気供給源である過給機のコンプレッサ2b下流側から空気を導く空気導入通路7の先端開口部7aが接続されている。なお、空気供給源としては、電動空気ポンプ等を用いても良い。
【0135】
エンジンコントロールユニット30には、水温センサ31の信号(水温Tw)、クランク角度検出用クランク角センサ32の信号(エンジン回転数Neの基礎となるクランク角度信号)、気筒判別用クランク角センサ33の信号(気筒判別信号Cyl)、コモンレール14の圧力を検出する圧力センサ34の信号(コモンレール圧力PCR)、負荷に相当するアクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセル開度センサ35の信号(アクセル開度(負荷)L)、がそれぞれ入力される。さらに、前述したNOxトラップ触媒22の入口部における排温センサ36の信号(T1)、排気微粒子トラップ23aの出口部における排温センサ37の信号(T2)、排気微粒子トラップ23aの入口部の排気圧力を検出する排気圧力センサ38の信号(P1)、がそれぞれ入力される。
【0136】
第2実施例の排気浄化用の後処理システムも、第1実施例と同様に、NOxトラップ触媒22の再生とリーンな状態での排気微粒子トラップ23aの再生を別々に実施する必要を無くし、再生に使用するエネルギの利用効率を高め、燃費悪化を最小限に止めることを目的にしている。
【0137】
また、第2実施例の排気浄化用後処理システムも、エンジンコントロールユニット30によって制御されるが、図3のエンジン基本制御ルーチンにおいてステップ100での排温センサの入力信号がT1のみ(第1実施例ではT1a、T1bの2つである)であるほか、図8の後処理システム再生制御ルーチンのステップ1100で行われる排気微粒子トラップ23aの強制再生制御、およびステップ1200で行われるNOxトラップ触媒の再生制御の部分が、第1実施例とは異なっている。
【0138】
これを図12、図13のフローチャートに基づいて説明するが、機能が第1実施例と同じ部分については説明を簡略に行う。
【0139】
図12は、ステップ1100の排気微粒子トラップ23aの強制再生制御に関するサブルーチンであり、このサブルーチンは、第1実施例と同様に、排気微粒子トラップ23aの温度目標を500℃以上(第1所定温度と同じ)、NOxトラップ触媒22の入口温度目標を600℃にそれぞれ設定して、数分間維持する。このため第1実施例と同じく、NOxトラップ触媒22の再生も同時に実現できる。
【0140】
図12のDPF強制再生制御ルーチンにおいて、ステップ1160では、排気微粒子トラップ23aの所定の再生が完了したかを排気微粒子トラップ再生指標値から判定する。
【0141】
ステップ1160でYes、つまり排気微粒子トラップ23aの再生が終了した場合には、ステップ1172に進んで排気微粒子トラップ23a再生制御の初期化を行う。具体的には、ポスト噴射を停止し、排気微粒子トラップ23aに流入する排気のリーン化のための後述する空気供給を停止し、後処理システム再生フラグ、DPF再生フラグ、NOxトラップ触媒再生フラグ、第2所定温度フラグ(温度フラグ)、をそれぞれ0にする。さらに、NOx吸収量積算値、排気微粒子トラップ再生指標値をそれぞれ0にリセットしてリターンとなる。
【0142】
ステップ1160でNoつまり排気微粒子トラップ23aの再生が終了していない場合には、ステップ1161に進み、排気微粒子トラップ23aの再生のための第1リッチ空燃比化を補助するために必要な目標EGRデータ、つまりEGR弁5の駆動信号Eduty1と吸気絞り弁6の駆動信号Tduty1を、コントロールユニット30のROMに記憶されている所定のマップを検索して求める。そして、ステップ1162に進み、EGR弁5および吸気絞り弁6をそれぞれの駆動信号に基づいて駆動制御し、第1リッチ空燃比化を補助するためのEGRを行う。そして、ステップ1163に進む。
【0143】
ステップ1163では、前述の第1リッチ空燃比化EGRに対応した第1リッチ空燃比化ポスト噴射データを求める。つまり、ポスト噴射量Qpost1、ポスト噴射期間Pperiod1、ポスト噴射時期Pstart1を、コントロールユニット30のROMに記憶されている所定のマップから検索して求める。
【0144】
ステップ1163で第1リッチ空燃比化ポスト噴射データを検索した後、ステップ1164に進み、第1リッチ空燃比化ポスト噴射データに従って、燃料噴射弁15を、クランク角度検出用クランク角センサ32および気筒判別用クランク角センサ33の信号に基づいて開弁駆動する。つまり、全気筒について、ポスト噴射を実行する。
【0145】
そしてステップ1165に進み、排温センサ36の信号T1に基づいてポスト噴射のフィードバック制御(例えばQpost1の増量/減量、またはPstart1の進角/遅角)を行う。つまり、NOxトラップ触媒22の再生、および排気微粒子トラップ23aの再生を同時に実現するため、必要な排気条件を過不足無く得るようにポスト噴射の補正をおこなって、後処理システムの再生に必要な基本排気条件を確保する。
【0146】
ステップ1165で後処理システムの再生に必要な基本排気条件を確保した後、ステップ1166に進み、温度フラグが1であるか否かを判定する。この温度フラグは、排気微粒子トラップ23aの温度T2が、該排気微粒子トラップ23aの再生ができる下限温度の400℃(第2所定温度)に到達したことを示すフラグである。
【0147】
ステップ1166でYesのとき、つまり、排気微粒子トラップ23aの温度(出口温度T2)が、排気微粒子トラップ23aの再生のできる下限温度の400℃に到達しているときには、ステップ1167に進む。
【0148】
ステップ1167では、排気微粒子トラップ23aの再生のために、排気空燃比をリーン化(例えば空燃比18以上)するのに必要な空気供給データ、つまり開閉弁8の駆動制御信号Qair1を、エンジン回転数Neと負荷L(または主燃料噴射量Qmain)をパラメータとして、予め実験によって求められてコントロールユニット30のROMに記憶されている所定のマップから検索して求める。
【0149】
ステップ1167で排気微粒子トラップ23aの再生のための空気供給に関するデータを検索した後、ステップ1168に進み、必要な空気量が供給されるように、開閉弁8を駆動制御信号Qair1に基づいて開弁駆動する。
【0150】
そしてステップ1169に進み、排気微粒子トラップ23aの出口部の排温センサ37の信号(T2)に基づいて、排気微粒子トラップ23aの温度が目標である500℃(第1所定温度と同じ)に得られるように、供給空気量のフィードバック制御、つまりQair1の増減補正を行い、排気微粒子トラップ23aの再生に必要な排気条件を確保しリターンとなる。
【0151】
ステップ1166でNoのとき、つまり、温度フラグが1でない(排気微粒子トラップ23aの温度(出口温度T2)が排気微粒子トラップ23aの再生のできる下限温度である400℃に到達していないことを示す)ときには、ステップ1170に進む。
【0152】
ステップ1170では、排気微粒子トラップ23aの出口部の温度T2が400℃以上であるか否かを判定し、Yesつまり400℃以上であれば、ステップ1171に進んで温度フラグを1にし、リターンとなる。
【0153】
ステップ1170でNoつまり400℃未満であれば、そのままリターンとなる。
【0154】
図13は、第2実施例において、ステップ1200で行われるNOxトラップ触媒22の再生制御に関するサブルーチンを示す。このサブルーチンでは、NOxトラップ触媒22の入口温度はNOxトラップ触媒22を再生できる下限温度の500℃を目標とし、排気微粒子トラップ23aの温度は排気微粒子トラップ23aの再生ができる下限温度の400℃(第2所定温度)を目標に設定した第2リッチ空燃比化制御を実施する。
【0155】
図13のサブルーチンにおいて、ステップ1260では、NOxトラップ触媒22のNOx再生が完了したかをNOx再生指標値から判定する。
【0156】
ステップ1260でYesつまりNOx再生が終了した場合には、ステップ1270に進んでNOx再生制御の初期化を行う。つまりポスト噴射を停止し、空気供給を停止し、後処理システム再生フラグおよびNOxトラップ触媒再生フラグをそれぞれ0にする。そしてNOx吸収量積算値およびNOxトラップ触媒再生指標値をそれぞれ0にリセットして、リターンとなる。
【0157】
ステップ1260でNoつまりNOxトラップ触媒22のNOx再生が終了していない場合には、ステップ1261に進み、NOx再生のための第2リッチ空燃比化を補助するために必要な目標EGRデータ、つまりEGR弁5の駆動信号Eduty2と吸気絞り弁6の駆動信号Tduty2を、コントロールユニット30のROMに記憶されている所定のマップを検索して求める。そして、ステップ1262に進み、EGR弁5および吸気絞り弁6をそれぞれの駆動信号に基づいて駆動制御し、第2リッチ空燃比化を補助するためのEGRを行う。そして、ステップ1263に進む。
【0158】
ステップ1263では、前述の第2リッチ空燃比化EGRに対応した第2リッチ空燃比化ポスト噴射データを求める。つまり、ポスト噴射量Qpost2、ポスト噴射期間Pperiod2、ポスト噴射時期Pstart2を、コントロールユニット30のROMに記憶されている所定のマップから検索して求める。
【0159】
ステップ1263で第2リッチ空燃比化ポスト噴射データを検索した後、ステップ1264に進み、第2リッチ空燃比化ポスト噴射データに従って、燃料噴射弁15を、クランク角度検出用クランク角センサ32および気筒判別用クランク角センサ33の信号に基づいて開弁駆動する。つまり、全気筒について、ポスト噴射を実行する。
【0160】
そしてステップ1265に進み、排温センサ36の信号T1に基づいてポスト噴射のフィードバック制御(例えばQpost2の増量/減量、またはPstart2の進角/遅角)を行い、NOxトラップ触媒22の再生および排気微粒子トラップ23aの再生を同時に実現するためにポスト噴射の補正を行って、後処理システムの再生に必要な基本排気条件を確保し、ステップ1266に進む。
【0161】
ステップ1266では、排気微粒子トラップ23aの再生のために、排気空燃比をリーン化(例えば空燃比18以上)するのに必要な空気供給データ、つまり開閉弁8の駆動制御信号Qair2を、エンジン回転数Neと負荷L(または主燃料噴射量Qmain)をパラメータとして、予め実験によって求められてコントロールユニット30のROMに記憶されている所定のマップから検索して求める。
【0162】
ステップ1266で排気微粒子トラップ23aの再生のための空気供給に関するデータを検索した後、ステップ1267に進み、必要な空気量が供給されるように、開閉弁8を駆動制御信号Qair2に基づいて開弁駆動する。
【0163】
そしてステップ1268に進み、排気微粒子トラップ23aの出口部の排温センサ37の信号(T2)に基づいて、排気微粒子トラップ23aの温度が目標の400℃(第2所定温度と同じ)に得られるように、供給空気量のフィードバック制御を行う。つまり排気微粒子トラップ23aの再生を行うのに適した排気条件を過不足無く得るようにQair1の増減補正を行い、排気微粒子トラップ23aの再生に必要な排気条件を確保し、リターンとなる。
【0164】
上記の第2実施例においても、第1実施例と同様に、NOxトラップ触媒22の再生と排気微粒子トラップ23aの再生とが同時に実現できるので、再生に費やされる時間とエネルギー消費を低減して燃費悪化への影響を最小限にできる。
【0165】
次に、図14は本発明の第3実施例に係る排気浄化装置のシステム構成図である。以下では、第1,2実施例と異なる部分について主に説明し、同一の部分は同一の番号を付して説明を簡単に行う。
【0166】
この第3実施例では、第2実施例と同じく、排気系が1系統となっており、排気通路3に、単一の触媒ケーシング20が配置され、その下流に、排気微粒子トラップ23aを内部に保持するケーシング21が配置されている。上記触媒ケーシング20の内部には、単一の酸化触媒21と、流入する排気の空燃比がリーンであるときにNOxを吸収し、流入する排気の酸素濃度を低下させるとNOxを放出する単一のNOxトラップ触媒22と、が直列に配置されている。そして、この第3実施例は、第2実施例の構成をより簡略化したものであって、前述した空気導入用の空気導入通路7および開閉弁8は具備していない。これ以外の構成は、第2実施例と同じである。
【0167】
この第3実施例の排気浄化用の後処理システムにおいては、NOxトラップ触媒22のNOx再生の際に、排気微粒子トラップ23aに流入する排気の排気空燃比はリッチのままであり、従って排気微粒子トラップ23aの再生は行われない。
【0168】
また、第3実施例の排気浄化用後処理システムも、エンジンコントロールユニット30によって制御されるが、その基本的な処理は、前述した第1,第2実施例と同じであり、図8の後処理システム再生制御ルーチンのステップ1100で行われる排気微粒子トラップ23aの強制再生制御、およびステップ1200で行われるNOxトラップ触媒の再生制御の部分が、第2実施例と僅かに異なっている。
【0169】
これを図15、図16のフローチャートに基づいて説明する。
【0170】
図15は、ステップ1100の排気微粒子トラップ23aの強制再生制御に関するサブルーチンであり、このサブルーチンは、図12で説明した第2実施例のサブルーチンと一部(ステップ1180,1181)で異なるのみであるので、その異なる部分のみを説明し、特に変わらない部分の説明は省略する。
【0171】
前述したように、ステップ1166では、温度フラグが1であるか否かを判定する。この温度フラグは、排気微粒子トラップ23aの温度T2が、該排気微粒子トラップ23aの再生ができる下限温度の400℃(第2所定温度)に到達したことを示すフラグである。ステップ1166でYesのとき、つまり、排気微粒子トラップ23aの温度(出口温度T2)が、排気微粒子トラップ23aの再生のできる下限温度の400℃に到達しているときには、本実施例では、ステップ1180〜1181に進み、排気空燃比のリーン化を行う。
【0172】
ステップ1180では、排気微粒子トラップ23aの再生のために、排気空燃比をリーン化(例えば空燃比18以上)するのに必要な目標EGRデータ、つまりEGR弁5の駆動信号Eduty4と吸気絞り弁6の駆動信号Tduty4を、コントロールユニット30のROMに記憶されている所定のマップを検索して求める。
【0173】
そして、ステップ1181で、EGR弁5および吸気絞り弁6をそれぞれの駆動信号に基づいて駆動制御し、排気空燃比をリーン化する。これにより、強制的な排気微粒子トラップ23aの再生が開始される。
【0174】
図16は、ステップ1200で行われるNOxトラップ触媒22の再生制御に関するサブルーチンであり、このサブルーチンは、図13で説明した第2実施例のサブルーチンと一部(ステップ1280,1281)で異なるのみであるので、その異なる部分のみを説明し、特に変わらない部分の説明は省略する。
【0175】
前述したようにステップ1260では、NOxトラップ触媒22のNOx再生が完了したかをNOx再生指標値から判定しており、このステップ1260でNoつまりNOxトラップ触媒22のNOx再生が終了していない場合には、ステップ1280に進む。
【0176】
ステップ1280では、NOx再生のためのリッチ空燃比化に必要な目標EGRデータ、つまりEGR弁5の駆動信号Eduty5と吸気絞り弁6の駆動信号Tduty5を、コントロールユニット30のROMに記憶されている所定のマップを検索して求める。そして、ステップ1281に進み、EGR弁5および吸気絞り弁6をそれぞれの駆動信号に基づいて駆動制御し、排気空燃比をリッチ化する。ここでは、目標のリッチ空燃比を、NOx再生に必要な13(λ=0.9)程度とする。なお、空気過剰率が低下すると燃費が悪化し、その分トルクが低下するので、空気過剰率の低下に応じて、主燃料噴射量Qmainを増量補正することが望ましい。
【0177】
以上、直列多気筒のエンジンに適用した場合について説明してきたが、本発明の排気浄化装置は、これに限られず、V型配置の6気筒や8気筒エンジンにも適用できる。また、上記実施例は過給機付エンジンの例で示しているが、自然吸気のエンジンであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1実施例を示すシステム構成図。
【図2】この発明の第2実施例を示すシステム構成図。
【図3】ディーゼルエンジン基本制御ルーチンを示すフローチャート。
【図4】DPF保護判断ルーチンを示すフローチャート。
【図5】エンジン排気基本制御ルーチンを示すフローチャート。
【図6】排気微粒子トラップ限界判断ルーチンを示すフローチャート。
【図7】NOxトラップ触媒再生判断ルーチンを示すフローチャート。
【図8】後処理システム再生制御ルーチンを示すフローチャート。
【図9】DPF強制再生制御ルーチンを示すフローチャート。
【図10】NOxトラップ触媒再生制御ルーチンを示すフローチャート。
【図11】DPF保護制御ルーチンを示すフローチャート。
【図12】第2実施例におけるDPF強制再生制御ルーチンを示すフローチャート。
【図13】第2実施例におけるNOxトラップ触媒再生制御ルーチンを示すフローチャート。
【図14】第3実施例を示すシステム構成図。
【図15】第3実施例におけるDPF強制再生制御ルーチンを示すフローチャート。
【図16】第3実施例におけるNOxトラップ触媒再生制御ルーチンを示すフローチャート。
【符号の説明】
1…エンジン
3…排気通路
5…EGR弁
6…吸気絞り弁
21,21a,21b…酸化触媒
22,22a,22b…NOxトラップ触媒
23a…排気微粒子トラップ
30…エンジンコントロールユニット
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine represented by a diesel engine, which is provided with an exhaust particulate trap for trapping exhaust particulates, and more particularly to a technique for preventing cracking and melting during regeneration.
[0002]
[Prior art]
For example, in a diesel engine as an internal combustion engine, treatment of exhaust particulates (so-called PM) in exhaust gas has become a major problem. An exhaust particulate trap is disposed in an exhaust passage to collect exhaust particulates, and the collected exhaust particulates are collected. Various exhaust purifying apparatuses have been studied in which exhaust particulates are regenerated by burning and removing exhaust particulates when the particulates reach a predetermined level.
[0003]
In Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-254616, if it is necessary to regenerate the exhaust particulate trap by burning and removing the exhaust particulate trapped in the exhaust particulate trap, the fuel must be supplied during the expansion stroke or the exhaust stroke after the end of the main injection. Although post-injection is performed from the injection valve to promote the combustion of exhaust particulates, the temperature of the exhaust particulate trap during regeneration is monitored, and the temperature of the exhaust particulate trap is at or above a predetermined value and the temperature change rate is at or above a predetermined value. If there is, the reproduction operation is stopped.
[0004]
Further, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-319819, the engine is operated at a high rotation speed and a high load, and the exhaust gas temperature is changed from a state exceeding 600 ° C. to an operating state in which rapid combustion of exhaust particulates such as idling occurs. In such a case, an excessive increase in temperature is avoided by increasing the EGR more than usual.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, even if the post-injection is stopped and the regeneration operation is stopped when the temperature of the exhaust particulate trap is equal to or higher than the predetermined value and the temperature change rate is equal to or higher than the predetermined value, as in JP-A-2001-254616 described above, Although the temperature of the exhaust gas flowing into the exhaust particulate trap decreases, the exhaust air-fuel ratio increases, and conversely, the oxygen concentration that promotes the combustion of the exhaust particulate increases. Therefore, the reburning of the once-ignited exhaust particles cannot be stopped, and the reburning of the exhaust particles continues. There is a possibility that the temperature will be locally high. Therefore, cracking and melting of the exhaust particulate trap cannot be sufficiently prevented.
[0006]
Further, according to the technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-319819, when the operation state changes to a state where rapid combustion of the exhaust particulates occurs, the EGR is increased from the normal state. At first glance, it seems that increasing the EGR to reduce the oxygen concentration seems to suppress the reburning of the exhaust particulates. However, actually, increasing the EGR increases the exhaust temperature and increases the exhaust gas from the exhaust system. The removal of the EGR gas reduces the flow rate of the exhaust gas flowing into the exhaust particulate trap and reduces the amount of heat taken out of the exhaust particulate trap, and consequently creates a condition in which the temperature of the exhaust particulate trap tends to increase due to the combustion of the exhaust particulate. Therefore, similarly to Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-254616, it is not possible to sufficiently prevent the exhaust particulate trap from cracking or melting.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, an oxidation catalyst for oxidizing and purifying an inflowing exhaust component is disposed in an exhaust passage of the internal combustion engine, and an exhaust particle trap for trapping an inflowing exhaust particle further downstream thereof. Is arranged. It should be noted that a NOx trap catalyst may be further disposed between the oxidation catalyst and the exhaust particulate trap, and in this case, the oxidation catalyst can be integrated with the NOx trap catalyst.
[0008]
Further, according to the present invention, there is provided a temperature detecting means for detecting a temperature of the exhaust particulate trap, a combustion speed detecting means for detecting a burning rate of the exhaust particulate trapped in the exhaust particulate trap, and injecting fuel in an expansion stroke or an exhaust stroke. Fuel injection means for enabling the post injection to be performed. And an exhaust air-fuel ratio control unit for enriching the exhaust air-fuel ratio by the post-injection when the temperature of the exhaust particulate trap exceeds a predetermined temperature, and when the burning speed of the exhaust particulate exceeds the predetermined speed. I have.
[0009]
When the exhaust air-fuel ratio becomes rich by the post-injection as described above, the oxygen in the exhaust gas discharged from the internal combustion engine reacts with the unburned HC and CO generated by the post-injection by the oxidation catalyst, and the exhaust particulate trap. The amount of oxygen in the exhaust gas flowing into the exhaust gas (oxygen concentration in the exhaust gas) becomes substantially zero. Therefore, combustion of the exhaust particulates is stopped, and an excessive rise in temperature of the exhaust particulate trap is suppressed.
[0010]
Further, as the exhaust air-fuel ratio control means, in addition to the post-injection, means for reducing the intake air amount to the internal combustion engine and increasing the exhaust gas recirculation amount can be used.
[0011]
【The invention's effect】
According to the present invention, regardless of the presence or absence of the regeneration operation of the exhaust particulate trap, a change in exhaust conditions such that ignition combustion of the exhaust particulate collected in the exhaust particulate trap is started and reburning of the exhaust particulate proceeds rapidly. Even when such a situation occurs, the combustion speed of the exhaust particulates can be reliably suppressed to prevent the exhaust particulate trap temperature from rising rapidly. Therefore, cracking and melting of the exhaust particulate trap can be reliably prevented.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0013]
FIG. 1 is a system configuration diagram of an exhaust gas purification apparatus according to a first embodiment of the present invention.
[0014]
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a diesel engine (hereinafter simply referred to as an engine), and reference numeral 3 denotes an exhaust passage of the engine 1.
[0015]
The present embodiment is an example in which the present invention is applied to an engine 1 having four cylinders # 1 to # 4 and a four-cylinder in-line arrangement in which the ignition order is # 1- # 3- # 4- # 2. The four cylinders are divided into a cylinder group A consisting of # 2 cylinders and # 3 cylinders and a cylinder group B consisting of # 1 cylinders and # 4 cylinders so that the ignition order is not continuous. Are connected on the upstream side.
[0016]
The reason why the cylinder group is divided into the cylinder group A composed of # 2 and # 3 cylinders and the cylinder group B composed of # 1 and # 4 cylinders is that the exhaust efficiency is reduced due to interference in the exhaust stroke. This is because a reduction in the air charging efficiency is suppressed. When the layout of the exhaust system is prioritized, the cylinder group A is set to the # 1 and # 2 cylinders, and the cylinder group B is set to the # 3 and # 4 cylinders. It can also be.
[0017]
In addition, for example, when considering the suppression of exhaust interference in a six-cylinder in-line engine whose ignition order is # 1- # 5- # 3- # 6- # 2- # 4, the cylinder groups A are set to # 1 and # 2. , # 3 cylinders, and cylinder group B is # 4, # 5, # 6 cylinders. In the present invention, the “cylinder group” includes one or more cylinders, and does not necessarily include a plurality of cylinders.
[0018]
The upstream portion of the exhaust passage 3 connected to the exhaust port of the engine 1 is divided into two systems, an exhaust passage 3a and an exhaust passage 3b. The exhaust port of the cylinder group A is connected to the exhaust passage 3a, An exhaust port is connected to the exhaust passage 3b. The two passages 3a and 3b merge with each other at a downstream junction 3c. The upstream portions of the passages 3a and 3b are configured as a pair of exhaust pipes each corresponding to the number of cylinders.
[0019]
A first catalyst casing 20a is interposed in the exhaust passage 3a corresponding to the cylinder group A. Inside the first catalyst casing 20a, a first oxidation catalyst 21a for oxidizing and purifying an inflowing exhaust component, and absorbing NOx when the inflowing exhaust gas has a lean exhaust air-fuel ratio, and removing the inflowing exhaust gas. A first NOx trap catalyst 22a that releases NOx when the oxygen concentration is reduced is arranged in order. That is, the oxidation catalyst 21a is located upstream of the NOx trap catalyst 22a. Similarly, a second catalyst casing 20b is interposed in the exhaust passage 3b corresponding to the cylinder group B, in which a second oxidation catalyst 21b and a second NOx trap catalyst 22b are provided. They are arranged in order.
[0020]
In addition, the two passages 3a and 3b join at a junction 3c downstream of the first catalyst casing 20a and the second catalyst casing 20b, but the turbine of the turbocharger is located immediately downstream of the junction 3c. 3d is connected. Then, downstream of the turbine 3d, a casing 23 having an exhaust particulate trap 23a therein is arranged in series.
[0021]
Examples of the above-mentioned oxidation catalysts 21a and 21b include those in which a noble metal such as Pd or Pt is supported on an active alumina base, those in which a noble metal such as Pd or Pt and a zeolite are mixed and supported on an active alumina base, or a noble metal. Zeolite obtained by ion-exchanging (particularly, Pt) or a combination of these materials can be used.
[0022]
Further, as the exhaust particulate trap 23a, a well-known wall flow honeycomb type, a ceramic core wound around a core member having a bottomed cylindrical shape having a large number of holes in a cylindrical portion, and a number of layers of ceramic fibers wound thereon, etc. It is desirable to carry the above-mentioned oxidation catalyst on the surface of the exhaust particle trap 23a in order to promote the reburning of the collected exhaust particles.
[0023]
At the inlets of the NOx trap catalysts 22a and 22b, exhaust temperature sensors 36a and 36b for detecting exhaust temperatures (T1a and T1b) at the inlets (outlets of the oxidation catalysts 21a and 21b) are provided, respectively. ing. An exhaust pressure sensor 38 for detecting the exhaust pressure P1 is provided at the inlet of the exhaust particulate trap 23a, and an exhaust temperature sensor 37 for detecting the exhaust temperature T2 is provided at the outlet.
[0024]
An EGR passage 4 for recirculating a part of the exhaust gas is provided between the intake collector 2c and the exhaust passage 3b of the intake passage 2, and the opening thereof can be continuously and variably controlled by a stepping motor. An EGR valve 5 is interposed. The opening of the EGR valve 5 is controlled by the engine control unit 30.
[0025]
The intake passage 2 includes an air cleaner 2a at an upstream position, and a compressor 2b of a supercharger is disposed downstream thereof. An intake throttle valve 6 driven to be opened and closed by an actuator (for example, a stepping motor type) is disposed upstream of the intake collector 2c. The opening degree of the intake throttle valve 6 is controlled by the engine control unit 30.
[0026]
The EGR and the intake throttle valve 6 correspond to “air amount control means” in claim 3.
[0027]
The fuel supply system of the engine 1 includes a fuel tank 60 for storing light oil as a diesel fuel, a fuel supply passage 16 for supplying fuel to the fuel injection device 10 of the engine 1, and a fuel supply passage 16 from the fuel injection device 10 of the engine 1. And a fuel return passage 19 for returning return fuel (spill fuel) to the fuel tank 60.
[0028]
The fuel injection device 10 of the engine 1 is a well-known common rail type fuel injection device, and generally includes a supply pump 11, a common rail (accumulation chamber) 14, and a fuel injection valve 15 provided for each cylinder. After the fuel pressurized by the supply pump 11 is temporarily stored in the common rail 14 via the fuel supply passage 12, the high-pressure fuel in the common rail 14 is distributed to the fuel injection valve 15 of each cylinder.
[0029]
In order to control the pressure of the common rail 14, a part of the fuel discharged from the supply pump 11 is returned to the fuel supply passage 16 via an overflow passage 17 provided with a one-way valve 18. Specifically, a pressure control valve 13 that changes the flow area of the overflow passage 17 is provided, and the pressure control valve 13 changes the flow area of the overflow passage 17 according to a duty signal from the control unit 30. Thereby, the substantial fuel discharge amount from the supply pump 11 to the common rail 14 is adjusted, and the pressure of the common rail 14 is controlled.
[0030]
The fuel injection valve 15 is an electronic injection valve that is opened and closed by an ON-OFF signal from the engine control unit 30. The fuel injection valve 15 injects fuel into the combustion chamber by an ON signal, and stops the injection by an OFF signal. The fuel injection amount increases as the period of the ON signal applied to the fuel injection valve 15 increases, and the fuel injection amount increases as the fuel pressure of the common rail 14 increases. The injection period of the fuel injection valve 15, that is, the period of the ON signal, and the fuel pressure of the common rail 14 are controlled by the engine control unit 30.
[0031]
The engine control unit 30 receives a signal from a water temperature sensor 31 (water temperature Tw), a signal from a crank angle sensor 32 for detecting a crank angle (a crank angle signal serving as a basis for the engine speed Ne), and a signal from a crank angle sensor 33 for determining a cylinder. (Cylinder discrimination signal Cyl), a signal of a pressure sensor 34 for detecting the pressure of the common rail 14 (common rail pressure PCR), and a signal of an accelerator opening sensor 35 for detecting the depression amount of an accelerator pedal corresponding to the load (the accelerator opening (load) ) L) are input. Further, the signals (T1a, T1b) of the exhaust temperature sensors 36a, 36b at the inlets of the NOx trap catalysts 22a, 22b, the signal (T2) of the exhaust temperature sensor 37 at the outlet of the exhaust particulate trap 23a, the exhaust particulate trap 23a The signal (P1) of the exhaust pressure sensor 38 for detecting the exhaust pressure at the inlet of the air conditioner is also input.
[0032]
Next, the content of the control of the exhaust gas purification device executed by the engine control unit 30 will be described based on the flowcharts of FIGS.
[0033]
FIG. 3 is a basic control routine for controlling the entire diesel engine 1.
[0034]
In this engine basic control routine, at step 100, the water temperature Tw, the engine speed Ne, the cylinder discrimination signal Cyl, the common rail pressure PCR, the accelerator opening (load) L, the outlet of the first oxidation catalyst 21a (the first NOx) The exhaust temperature T1a at the inlet of the trap catalyst 22a), the exhaust temperature T1b at the outlet of the second oxidation catalyst 21b (the inlet of the second NOx trap catalyst 22b), the exhaust pressure P1 at the inlet of the exhaust particulate trap 23a, and The exhaust temperature T2 at the outlet is read, and the process proceeds to step 200.
[0035]
In step 200, common rail fuel injection control (main rail pressure control and main injection control for engine output control) is performed. In the present invention, the common rail fuel injection control itself is not a main part, and therefore will be briefly described.
[0036]
In the common rail fuel injection control, a predetermined map stored in the ROM of the control unit 30 is searched using the engine speed Ne and the main fuel injection amount (preset in correspondence with the load L) Qmain as parameters. Then, the target reference pressure PCR0 of the common rail 14 is obtained, and the feedback control of the pressure control valve 13 is executed so as to obtain the target reference pressure PCR0.
[0037]
Then, a predetermined map stored in the ROM of the control unit 30 is searched using the main fuel injection amount Qmain and the common rail pressure PCR as parameters so as to obtain the main fuel injection amount Qmain, and the main injection start timing Mstart And the main injection period Mperiod (msec) are obtained, and the main injection is performed based on the crank angle signal (Ne) of the crank angle sensor 32 for detecting the crank angle and the cylinder determination signal (Cyl) of the crank angle sensor 33 for determining the cylinder. During the period from the start timing Mstart to Mperiod, the fuel injection valve 15 of the cylinder to be main-injected is driven to open.
[0038]
If the required main fuel injection amount Qmain is the same, the higher the common rail pressure PCR, the shorter the main injection period Mperiod. If the common rail pressure PCR is the same, the larger the required main fuel injection amount Qmain, the longer the main injection period Mperiod. Becomes longer.
[0039]
Further, for example, when the cooling water temperature is low, the ignition start timing is relatively delayed, so that the main injection start timing Mstart is advanced and the combustion start is corrected so as not to increase the emissions of HC, CO and exhaust particulates (especially SOF). Controls such as keeping the timing constant are also performed.
[0040]
Then, the routine proceeds to step 300, where the protection judgment of the exhaust particulate trap 23a is performed. In other words, in a situation where the ignition and combustion of the exhaust particulates trapped in the exhaust particulate trap 23a are started and the reburning of the exhaust particulates proceeds rapidly, unless the combustion speed of the exhaust particulates is suppressed, the exhaust particulate trap 23a It is determined whether or not it is necessary to protect the exhaust particulate trap 23a because the temperature of the exhaust particulate trap 23a may be broken or melted due to a rapid rise in temperature. In the flowchart, "DPF" means "exhaust particulate trap", and "PM" means "exhaust particulate". As will be described later, if protection is required, the DPF protection flag is set to 1.
[0041]
Then, the process proceeds to a step 400, wherein it is determined whether or not the DPF protection flag is 1 and the protection of the exhaust particulate trap 23a is necessary.
[0042]
If Yes in step 400 and the situation requires protection of the exhaust particulate trap 23a, the process proceeds to step 2000, where the protection control of the exhaust particulate trap 23a is continued or started, and the process returns.
[0043]
If No in step 400 and the situation does not require the protection of the exhaust particulate trap 23a, the process proceeds to step 500, where the after-treatment system (the NOx trap catalysts 22a and 22b requiring regeneration and the exhaust particulate trap 23a are combined, It is determined whether the reproduction flag indicating the reproduction control of the post-processing system is 1 or not, that is, whether or not the reproduction of the post-processing system is necessary.
[0044]
If Yes in step 500, indicating that the post-processing system needs to be reproduced, the process proceeds to step 1000, where the reproduction control of the post-processing system is continued or started, and the process returns.
[0045]
However, even if the regeneration control of the post-processing system is being performed, the regeneration of the post-processing system is interrupted if it is determined in step 400 that the protection of the exhaust particulate trap 23a is necessary.
[0046]
If No in step 500 and the regeneration of the post-processing system is not necessary, the engine exhaust basic control is performed in step 600, the PM trap limit of the exhaust particulate trap 23a is determined in step 700, and the NOx trap is determined in step 800. The regeneration of the catalyst (the first NOx trap catalyst 22a and the second NOx trap catalyst 22b) is determined, and the process returns.
[0047]
FIG. 4 is a subroutine relating to the determination of protection of the exhaust particulate trap 23a performed in step 300 of FIG.
[0048]
In the DPF protection determination routine shown in FIG. 4, in step 310, the exhaust gas temperature T2 at the outlet of the exhaust particulate trap 23a (this is representative of the temperature of the exhaust particulate trap 23a) is changed to the level of the exhaust particulate trapped by the exhaust particulate trap 23a. It is determined whether the temperature exceeds a first predetermined temperature at which combustion is actively performed (for example, 500 ° C. in an exhaust particulate trap with an oxidation catalyst). In the case of the exhaust particulate trap with an oxidation catalyst, the combustion of the exhaust particulates starts at about 400 ° C. or higher. However, at such a temperature, the combustion is not active and there is no possibility of cracking or melting.
[0049]
If the determination in step 310 is No, the process proceeds to step 360 to set the DPF protection flag to 0, and returns to the basic control routine via steps 370 and 380 described later.
[0050]
If the determination in step 310 is Yes, the process proceeds to step 320, where the rate of increase in the exhaust gas temperature T2 at the outlet of the exhaust particulate trap 23a (dT2 / dTime: the rate of increase in the exhaust gas temperature T2 at the outlet of the exhaust particulate trap 23a per unit time) ) Exceeds a predetermined value (for example, a rise of 50 ° C. or more in one second up to the present time).
[0051]
If the determination in step 320 is No, the process proceeds to step 360 to set the DPF protection flag to 0, and returns to the basic control routine via steps 370 and 380 described later.
[0052]
If the determination in step 320 is Yes, the process proceeds to step 330 to determine whether or not the post-processing system regeneration flag is 1, that is, whether or not the regeneration control of the post-processing system is started or continued. Is determined.
[0053]
If the determination in step 330 is No, step 340 is skipped and the process proceeds to step 350. If Yes in step 330, that is, if the reproduction control of the post-processing system is being performed, the reproduction control of the post-processing system is temporarily suspended as described in the basic control routine. Then, the counting of various index values for the regeneration control of the post-processing system (regeneration index values of the exhaust particulate trap 23a and the NOx trap catalysts 22a and 22b, the exhaust air-fuel ratio enrichment time, etc.) is temporarily stopped, and the routine proceeds to step 350.
[0054]
Then, in step 350, the DPF protection flag is set to 1 and the process returns to the basic control routine.
[0055]
In step 370, it is determined whether or not the post-processing system reproduction flag is 1. If the flag is 1, the reproduction control of the post-processing system is being performed. The counting of the index value of the reproduction control of the system is restarted.
[0056]
FIG. 5 is a subroutine relating to the engine exhaust basic control performed in step 600 of FIG. 3 described above. In order to obtain a predetermined engine exhaust emission performance, a predetermined EGR control corresponding to the operating region of the engine is performed. Do.
[0057]
In step 610, it is determined whether or not the engine is in an operation range in which EGR is to be performed, based on the engine speed Ne and the main fuel injection amount Qmain. In other words, the operating frequency is high and the excess air ratio is relatively large, so that the exhaust gas is in a normal operating region where other exhaust components and fuel efficiency do not deteriorate even if NOx is reduced by performing EGR. It is determined whether or not the area is where an increase in the amount of exhaust particulate emissions or a decrease in output occurs.
[0058]
Then, if it is in the EGR region in step 610, the process proceeds to step 620, and if it is not in the EGR region, the process proceeds to step 650.
[0059]
In step 650, EGR is stopped or stopped. That is, the EGR valve 5 is closed, and the intake throttle valve 7 is kept open.
[0060]
In step 620, target EGR data for executing EGR (that is, drive signals of the EGR valve 5 and the intake throttle valve 7) is stored in the ROM of the control unit 30 using the engine speed Ne and the main fuel injection amount Qmain as parameters. A predetermined map stored in advance is searched for and obtained. Then, in step 630, the target EGR data obtained in step 620 is corrected based on the water temperature Tw. For example, when the cooling water temperature is low, the EGR is corrected to decrease, and the routine proceeds to step 640.
[0061]
That is, the lower the water temperature, the lower the temperature of the engine combustion chamber, so that the ignition start timing is relatively delayed. Therefore, in order not to increase the emissions of HC, CO, and exhaust particulates (especially, SOF), it is desirable to reduce the EGR and maintain the combustion start timing constant.
[0062]
In step 640, the EGR valve 5 and the intake throttle valve 7 are driven and controlled based on the respective drive signal values after the water temperature correction to perform EGR.
[0063]
FIG. 6 is a subroutine relating to the PM trap limit of the exhaust particulate trap 23a performed in step 700 of FIG. Here, the determination of the limit of the exhaust particulates in the exhaust particulate trap 23a and the necessity of the regeneration are performed.
[0064]
That is, if the exhaust particulate trap 23a cannot be completely regenerated during normal operation, the exhaust particulate trap amount in the exhaust particulate trap 23a gradually increases. It becomes a situation where deterioration of the engine power performance due to the rise cannot be tolerated. Further, when the combustion conditions of the exhaust particulates are met, the amount of heat generated by the reburning of the exhaust particulates becomes excessive, and the exhaust particulate trap 23a is easily burned. Therefore, the exhaust particulate trap limit is set to a level that can prevent such a problem beforehand, and it is determined whether or not the exhaust particulate trap limit has been reached, and the regeneration of the exhaust particulate trap 23a is preferentially performed. It is trying to make it. As will be described later, in this embodiment, the exhaust particulate trap 23a is basically regenerated at the same time as the regeneration of the NOx trap catalysts 22a and 22b, so that the frequency of reaching the exhaust particulate trap limit is relatively low. .
[0065]
In the subroutine of FIG. 6, in step 710, the exhaust particulate trap limit pressure previously obtained by an experiment or the like corresponding to the engine speed Ne and the load L is calculated from predetermined map data stored in the ROM of the control unit 30 in advance. The search proceeds to step 720.
[0066]
In step 720, it is determined whether or not the actual measured value P1 of the exhaust pressure by the exhaust pressure sensor 38 is equal to or higher than the exhaust particulate trap limit pressure in step 710. If No, the process returns to the basic control routine.
[0067]
In step 720, when Yes, that is, when the actual measured value P1 of the exhaust pressure exceeds the exhaust particulate trap limit pressure and the forced regeneration of the exhaust particulate trap 23a is required, the process proceeds to step 730, where the post-processing system regeneration flag is set. To 1. This flag becomes a reproduction start signal of the post-processing system.
[0068]
Then, in step 740, the DPF regeneration flag is set to 1. This DPF regeneration flag serves as a regeneration start signal for the exhaust particulate trap 23a.
[0069]
Then, the process proceeds to step 750, where the counting of the index value (for example, the total time of the regeneration) of the end of the exhaust particulate trap regeneration is started, and the process returns.
[0070]
FIG. 7 is a subroutine relating to the determination of the necessity of regeneration of the NOx trap catalysts 22a and 22b performed in step 800 of FIG.
[0071]
In step 810, the NOx absorption amount (NOx absorption amount per unit time) of the NOx trap catalysts 22a and 22b is stored in the ROM of the control unit 30 using the engine speed Ne and the load L (or the main fuel injection amount Qmain) as parameters. A predetermined map data stored in advance is searched for and obtained.
[0072]
After obtaining the basic NOx absorption amount per unit time in step 810, the process proceeds to step 820, where a correction is made based on the water temperature Tw. Specifically, when the cooling water temperature is low, the NOx absorption amount is reduced and corrected, and the routine proceeds to step 830. This is because the lower the water temperature, the lower the temperature of the engine combustion chamber. Even if the combustion start timing is kept constant, the lower the engine combustion chamber temperature, the longer the combustion period and the lower the combustion temperature. , NOx emissions tend to decrease. Therefore, the NOx absorption amount also decreases.
[0073]
In step 830, the corrected NOx absorption amount per unit time is sequentially integrated at predetermined time intervals synchronized with the unit time, and the process proceeds to step 840.
[0074]
In step 840, it is determined whether or not the integrated NOx absorption amount exceeds a predetermined absorption limit amount set for the NOx trap catalysts 22a and 22b, that is, whether or not regeneration (release and reduction of NOx) is necessary. I do. If the determination in step 840 is No and reproduction is not necessary, the process returns.
[0075]
On the other hand, when the determination in step 840 is Yes, that is, when it is determined that the NOx trap catalysts 22a and 22b need to be regenerated, the post-processing system regeneration flag is set to 1 in step 850. That is, it is a reproduction start signal of the post-processing system.
[0076]
Then, in step 860, the NOx regeneration flag is set to 1. That is, the signal is used as a start signal of the NOx regeneration of the NOx trap catalysts 22a and 22b.
[0077]
Further, the process proceeds to step 870, where the counting of the index value of the end of NOx regeneration (for example, the total time of regeneration) is started, and the process returns.
[0078]
FIG. 8 is a subroutine relating to the regeneration control of the post-processing system (NOx trap catalysts 22a, 22b and exhaust particulate trap 23a) performed in step 1000 of FIG.
[0079]
In step 1010, it is determined whether or not the DPF regeneration flag is 1, that is, whether or not the priority regeneration of the exhaust particulate trap 23a is necessary. If No, that is, if there is no need for priority reproduction, the process proceeds to step 1020. If Yes, that is, if the preferential regeneration of the exhaust particulate trap 23a is necessary, the process proceeds to step 1100 to perform forced regeneration control of the exhaust particulate trap 23a.
[0080]
In step 1020, it is determined whether or not the NOx regeneration flag for the NOx trap catalysts 22a and 22b is 1, that is, whether or not the regeneration of the NOx trap catalysts 22a and 22b is necessary. Here, if No, that is, there is no need to regenerate NOx, the process returns. If Yes, that is, if the regeneration of the NOx trap catalysts 22a and 22b is necessary, the process proceeds to step 1200 to perform NOx trap catalyst regeneration control.
[0081]
FIG. 9 is a subroutine relating to the forced regeneration control of the exhaust particulate trap 23a performed in the above step 1100 (FIG. 8). In this subroutine, it is necessary to forcibly regenerate the exhaust particulate trap 23a. The purpose is to urgently regenerate the exhaust particulate trap 23a in a case (for example, when the amount of exhaust particulates increases due to continuous operation in a place with a low air density such as a highland). For this forced regeneration, the temperature of the exhaust particulate trap 23a is raised to at least about 400 ° C., which is the ignition temperature of the exhaust particulate, assuming that the exhaust particulate trap 23a carries an oxidation catalyst, and is maintained for several minutes. I have to.
[0082]
More specifically, in recent engines, the time required to regenerate the NOx trap catalyst by enriching the exhaust air-fuel ratio needs to be approximately 1 to 2% in terms of the operation frequency (a few seconds per operation). Within). The time required to regenerate the exhaust particulate trap 23a is sufficient if the frequency of operation at a temperature of 400 ° C. or higher is about 2 to 4%, for example, in the case of the catalyst-loaded exhaust particulate trap 23a. It is not necessary to perform a forced temperature increase operation (regeneration operation in a lean state) only for the regeneration of the exhaust particulate trap 23a.
[0083]
However, in a normal operation, the operation frequency at a temperature of 400 ° C. or more is only about 1 to 2%, and a frequency shortage of about 3% at maximum occurs. Therefore, a forced temperature increase operation is required only for the regeneration of the exhaust particulate trap 23a.
[0084]
On the other hand, in the present invention, when the regeneration of the NOx trap catalysts 22a and 22b is carried out, the temperature of the exhaust particulate trap 23a is simultaneously raised to 400 ° C. or more under lean conditions, and the time required for the regeneration of the exhaust particulate trap 23a is increased. I'm trying to get In other words, the regeneration of the NOx trap catalysts 22a and 22b and the regeneration of the exhaust particulate trap 23a in a lean state are not basically performed separately. I am trying to stop it.
[0085]
In the subroutine of FIG. 9, in step 1110, after the regeneration is started, it is determined from the exhaust particulate trap regeneration index value whether the predetermined regeneration of the exhaust particulate trap 23a is completed.
[0086]
As the index value of the end of the exhaust particulate trap regeneration, for example, the total time of the regeneration can be used as described above, but not only the time elapsed since the start of the regeneration, but also the exhaust gas temperature at the outlet of the exhaust particulate trap 23a. Integrating a multiplier of T2 and time, or alternately enriching cylinder group A and cylinder group B at predetermined time intervals to count the total number (or time) of enrichment, or a combination thereof , Etc., and it is desirable to select an optimal method according to the characteristics of the system and the like.
[0087]
If Yes in step 1110, that is, if it is determined that the regeneration of the exhaust particulate trap 23a has been completed, the process proceeds to step 1130 to initialize the exhaust particulate trap regeneration control. That is, post-injection to be described later is stopped, and the post-processing system regeneration flag, the exhaust particulate trap regeneration flag, and the NOx trap catalyst regeneration flag are set to 0. Then, the NOx absorption amount integrated value, the exhaust particulate trap regeneration index value, and the NOx trap catalyst regeneration index value are each reset to 0, and the routine returns.
[0088]
Although the exhaust particulate trap 23a is regenerated, the reason for setting the NOx trap catalyst regeneration flag to 0 and resetting the NOx absorption amount integrated value to 0 is that the exhaust particulate trap 23a is regenerated as described above. For this purpose, it is necessary to increase the temperature of the exhaust particulate trap to at least about 400 ° C., which is the ignition temperature of the exhaust particulate, and maintain the trap for several minutes, assuming that the exhaust particulate trap carries an oxidation catalyst. On the other hand, the enrichment time required for regeneration of the NOx trap catalysts 22a and 22b is a short time of several seconds.
[0089]
Then, in the present embodiment, in the first rich air-fuel ratio adjustment performed by the cylinder group A and the cylinder group B for forced regeneration of the exhaust particulate trap 23a, the temperature target of the exhaust particulate trap 23a is set to 500 ° C. (first predetermined value). The target of the inlet temperature of the NOx trap catalysts 22a and 22b corresponding to the cylinder group to be enriched (necessarily set to a temperature higher than the inlet temperature of the exhaust particulate trap 23a) is set to 600 ° C. , Set to and maintain for several minutes. Therefore, regeneration of the NOx trap catalysts 22a and 22b can be realized at the same time.
[0090]
If No in step 1110, that is, if the regeneration of the exhaust particulate trap 23a has not been completed, the process proceeds to step 1111 to set the target EGR data necessary to assist the first rich air-fuel ratio for regeneration of the exhaust particulate trap 23a. That is, the drive signal Eduty1 of the EGR valve 5 and the drive signal Tduty1 of the intake throttle valve 6 are stored in advance in the ROM of the control unit 30 using the engine speed Ne and the load L (or the main fuel injection amount Qmain) as parameters. A predetermined map is searched and found. Then, the process proceeds to a step 1112, wherein the EGR valve 5 and the intake throttle valve 6 are drive-controlled based on the respective drive signals, and the EGR for assisting the first rich air-fuel ratio is performed. Then, the process proceeds to step 1113.
[0091]
Here, in the first rich air-fuel ratio for regenerating the exhaust particulate trap 23a, the oxidation reaction amount between the unburned fuel component and oxygen in the oxidation catalysts 21a and 21b disposed upstream of the NOx trap catalysts 22a and 22b is determined. Thus, the temperature is promoted by increasing the air-fuel ratio to a second rich air-fuel ratio for NOx regeneration, which will be described later.
[0092]
In order to increase the amount of oxidation reaction, increasing only the unburned fuel component has little effect, and it is necessary to increase the amount of oxygen in the exhaust gas flowing into the oxidation catalyst. 5, it is necessary to reduce the EGR control as compared with the case of the second rich air-fuel ratio to be described later. For this, an optimum value is obtained in advance by an experiment or the like.
[0093]
In step 1113, first rich air-fuel ratio post-injection data corresponding to the aforementioned first rich air-fuel ratio EGR is obtained. That is, the post-injection amount Qpost1, the post-injection period Pperiod1, and the post-injection timing Pstart1 necessary for the first rich air-fuel ratio conversion are set in the ROM of the control unit 30 by using the engine speed Ne and the load L (or the main fuel injection amount Qmain) as parameters. From a predetermined map stored in the storage device. The first rich air-fuel ratio post-injection data is also set in advance by obtaining an optimum value through experiments or the like.
[0094]
This post-injection is performed separately from the main injection in the expansion stroke and the exhaust stroke of each cylinder, and is not a fuel injection for obtaining an output. Therefore, a part of the post-injected fuel burns in the cylinder to increase the exhaust gas temperature, thereby promoting the oxidation reaction of the oxidation catalysts 21a and 21b, and the rest in an unburned state (HC, CO). , 21b. That is, since all of the post-injected fuel does not burn in the cylinder, the oxidation catalysts 21a and 21b have oxygen (O) not consumed in the cylinder. 2 ) And unburned fuel components (HC, CO) flow in.
[0095]
Then, a part of the unburned fuel reacts with the oxygen in the oxidation catalysts 21a and 21b, thereby consuming the oxygen and further increasing the temperature. Then, in the same manner as when the engine is burned in a rich state (for example, an air-fuel ratio of 13 or less), exhaust gas containing almost no oxygen and containing many unburned components as a reducing agent flows into the NOx trap catalysts 22a and 22b.
[0096]
After searching for the first rich air-fuel ratio-enhanced post-injection data in step 1113, the process proceeds to step 1114, and it is determined from the index value (for example, elapsed time) whether the enrichment of the cylinder group A has been completed.
[0097]
If it is determined in step 1114 that the enrichment of the cylinder group A has not been completed, the process proceeds to step 1115, and the fuel of the cylinder group A (# 2, # 3 cylinder) to be post-injected according to the first rich air-fuel ratio post-injection data. The injection valve 15 is driven to open based on signals from a crank angle sensor 32 for detecting a crank angle and a crank angle sensor 33 for detecting a cylinder. That is, post injection is performed for the cylinder group A.
[0098]
Then, the process proceeds to step 1116, where feedback control of post-injection (for example, increase / decrease of Qpost1 or advance / retardation of Pstart1) is performed based on the signal (T1a) of the exhaust temperature sensor 36a. That is, in order to simultaneously realize the regeneration of the NOx trap catalyst 22a and the regeneration of the exhaust particulate trap 23a, the post-injection is corrected so as to obtain necessary exhaust conditions without excess and deficiency, and the basics necessary for regeneration of the post-processing system are obtained. Ensure exhaust conditions.
[0099]
If it is determined in step 1114 that the enrichment of the cylinder group A has been completed, the process proceeds to step 1118, and it is determined whether the enrichment of the cylinder group B has been completed from an index value (e.g., elapsed time). If the enrichment of the cylinder group B has been completed in step 1118, the process returns.
[0100]
If the enrichment of the cylinder group B has not been completed, the process proceeds to step 1119, and the fuel injection valves of the cylinder group B (# 1, # 4 cylinders) to be post-injected according to the first rich air-fuel ratio post-injection data. 15 is driven to open based on signals from a crank angle sensor 32 for detecting a crank angle and a crank angle sensor 33 for detecting a cylinder. That is, post injection is performed for the cylinder group B.
[0101]
Then, the process proceeds to step 1120, where feedback control of post-injection (for example, increase / decrease of Qpost2 or advance / retardation of Pstart2) is performed based on the signal (T1a) of the exhaust temperature sensor 36b, as in step 1116.
[0102]
After securing the basic exhaust conditions necessary for the regeneration of the post-processing system in step 1116 or 1120, the process proceeds to step 1117, where the exhaust particulates are detected based on the signal (T2) of the exhaust temperature sensor 37 at the outlet of the exhaust particulate trap 23a. Refeedback control of the post injection is performed so that the target temperature of the trap 23a of 500 ° C. (same as the first predetermined temperature) is obtained, and the process returns.
[0103]
Here, as a result of the determination in steps 1114 and 1118, when the first rich air-fuel ratio control is being performed in the cylinder group A, the first rich air-fuel ratio control is not performed in the cylinder group B. Conversely, when the first rich air-fuel ratio control is performed in the cylinder group B, the first rich air-fuel ratio control is not performed in the cylinder group A.
[0104]
For this reason, at the junction 3c of the exhaust passage 3, the rich exhaust and the normal lean exhaust merge, but the exhaust of the diesel engine is at least about λ ≒ 1.5, and the excess air ratio is basically large. For this reason, even if one of the cylinder groups is enriched to an exhaust air-fuel ratio of 13 (λ ≒ 0.9), the average exhaust air-fuel ratio after merging becomes at least about 18 (λ ≒ 1.2), so that oxygen is considerably increased. (4-5%). Then, the exhaust gas containing a large amount of the oxygen component heated by the catalytic reaction of the oxidation catalysts 21a and 21b and the NOx trap catalysts 22a and 22b flows into the exhaust particulate trap 23a, so that the exhaust particulate trap 23a is forcibly regenerated.
[0105]
FIG. 10 is a subroutine related to the regeneration control of the NOx trap catalysts 22a and 22b performed in step 1200 of FIG.
[0106]
Basically, the regeneration control of the NOx trap catalysts 22a and 22b has a shorter interval and is frequently performed as compared with the emergency forced regeneration control of the exhaust particulate trap 23a. Accordingly, if the first rich air-fuel ratio control, which is the same as the emergency forced regeneration control of the exhaust particulate trap 23a, is performed, the fuel efficiency will be greatly deteriorated. Therefore, the inlet temperature of the NOx trap catalyst corresponding to the enriched cylinder group becomes NOx. The second rich air-fuel ratio is set to target the lower limit temperature of 500 ° C. at which the trap catalyst can be regenerated, and set the target temperature of the exhaust particulate trap 23a to 400 ° C. (second predetermined temperature) at which the exhaust particulate trap 23a can be regenerated. Control.
[0107]
In the subroutine of FIG. 10, in step 1210, it is determined from the NOx trap catalyst regeneration index value whether regeneration of the NOx trap catalysts 22a and 22b has been completed.
[0108]
If Yes in step 1210, that is, if the regeneration is completed, the process proceeds to step 1211 to initialize the NOx trap catalyst regeneration control. That is, the post injection is stopped, and the post-processing system regeneration flag and the NOx trap catalyst regeneration flag are set to 0. Then, the NOx absorption amount integrated value and the NOx trap catalyst regeneration index value are each reset to 0, and the process returns.
[0109]
It should be noted that the index value of the end of the regeneration of the NOx trap catalyst does not need to be only the lapse of time from the start of the regeneration.
[0110]
If No in step 1210, that is, if the regeneration of the NOx trap catalysts 22a and 22b is not completed, the process proceeds to step 1211 and the target EGR required to assist the second rich air-fuel ratio for the regeneration of the NOx trap catalyst. The data, that is, the drive signal Eduty2 of the EGR valve 5 and the drive signal Tduty2 of the intake throttle valve 6 are stored in advance in the ROM of the control unit 30 using the engine speed Ne and the load L (or the main fuel injection amount Qmain) as parameters. Search for and find a given map. Then, the routine proceeds to step 1212, where the EGR valve 5 and the intake throttle valve 6 are drive-controlled based on the respective drive signals, and EGR for assisting the second rich air-fuel ratio is performed. Then, the process proceeds to step 1213.
[0111]
Here, in the second rich air-fuel ratio conversion for regenerating the NOx trap catalysts 22a and 22b, the oxidation reaction between the unburned fuel component and oxygen in the oxidation catalysts 21a and 21b disposed upstream of the NOx trap catalysts 22a and 22b. The amount is increased more than in the basic exhaust control shown in FIG. 5, but the optimum value is previously determined by experiments or the like so that the degree of increase is smaller than in the first rich air-fuel ratio for forced regeneration of the exhaust particulate trap 23a. Ask.
[0112]
In step 1213, the second rich air-fuel ratio post-injection data corresponding to the aforementioned second rich air-fuel ratio EGR is obtained. In other words, the post-injection amount Qpost2, the post-injection period Pperiod2, and the post-injection timing Pstart2 are determined by using the engine speed Ne and the load L (or the main fuel injection amount Qmain) as parameters in the predetermined map stored in the ROM of the control unit 30. Search from and ask. The second rich air / fuel ratio post-injection data is also set in advance by obtaining an optimum value by an experiment or the like.
[0113]
After searching the second rich air-fuel ratio-enhanced post-injection data in step 1213, the process proceeds to step 1214, where it is determined from the index value (for example, the elapsed time) whether the enrichment of the cylinder group A has been completed.
[0114]
If it is determined in step 1214 that the enrichment of the cylinder group A has not been completed, the process proceeds to step 1215, in which the fuel of the cylinder group A (# 2, # 3 cylinder) to be post-injected according to the second rich air-fuel ratio post-injection data. The injection valve 15 is driven to open based on the signals of the crank angle sensor 32 for detecting the crank angle and the crank angle sensor 33 for determining the cylinder. That is, post injection is performed for the cylinder group A.
[0115]
Then, the process proceeds to step 1216, where feedback control of post-injection (for example, increasing / decreasing Qpost2 or advancing / retarding Pstart2) is performed based on the signal (T1a) of the exhaust temperature sensor 36a.
[0116]
On the other hand, if the enrichment of the cylinder group A has been completed in step 1214, the process proceeds to step 1218, where it is determined whether the enrichment of the cylinder group B has been completed from an index value (for example, elapsed time). If the enrichment of the cylinder group B has been completed in step 1218, the process returns.
[0117]
If the enrichment of the cylinder group B has not been completed, the process proceeds to step 1219, and the fuel injection valves 15 of the cylinder group B (# 1, # 4 cylinders) to be post-injected are set according to the second rich air-fuel ratio post-injection data. The valve is driven to open based on the signals from the crank angle sensor 32 for detecting the crank angle and the crank angle sensor 33 for determining the cylinder. That is, post injection is performed for the cylinder group B.
[0118]
Then, proceeding to step 1220, feedback control of post-injection (for example, Qpost2 increase / decrease, or Pstart2 advance / retard) is performed based on the signal (T1a) of the exhaust temperature sensor 36b, as in step 1216.
[0119]
After securing the basic exhaust conditions necessary for the regeneration of the post-processing system in step 1216 or step 1220, the process proceeds to step 1217, where the exhaust particulates are detected based on the signal (T2) of the exhaust temperature sensor 37 at the outlet of the exhaust particulate trap 23a. Refeedback control of the post-injection is performed so that a lower limit temperature of 400 ° C. (same as the second predetermined temperature) at which the trap 23a can be regenerated is obtained, and the process returns.
[0120]
Next, FIG. 11 shows details of the protection control of the exhaust particulate trap 23a performed in step 2000 of FIG. In this protection control, as described above, in the DPF protection determination routine in FIG. 4, the exhaust temperature T2 at the outlet of the exhaust particulate trap 23a exceeds the first predetermined temperature (500 ° C.), and the rate of increase of the exhaust temperature T2. This is started when (dT2 / dTime) exceeds a predetermined value (for example, a rise of 50 ° C. per second), and the internal temperature of the exhaust particulate trap 23a does not rapidly rise and does not exceed the allowable temperature limit. This is a subroutine relating to control for suppressing the combustion speed of the exhaust particulates and protecting the exhaust particulate traps 23a so that cracks and erosion of the exhaust particulate traps 23a do not occur.
[0121]
In the DPF protection control routine of FIG. 11, in step 2010, target EGR data necessary for assisting the third rich air-fuel ratio for protecting the exhaust particulate trap 23a, that is, the drive signal Eduty3 of the EGR valve 5 and the intake throttle The drive signal Tduty3 of the valve 6 is obtained by searching a predetermined map stored in advance in the ROM of the control unit 30 using the engine speed Ne and the load L (or the main fuel injection amount Qmain) as parameters. Then, the process proceeds to step 2020, where the EGR valve 5 and the intake throttle valve 6 are drive-controlled based on the respective drive signals, and EGR for assisting the third rich air-fuel ratio is performed. Then, the process proceeds to step 2030.
[0122]
Here, in the third rich air-fuel ratio setting for protecting the exhaust particulate trap 23a, in order to suppress the exhaust particulate combustion speed in the exhaust particulate trap 23a, the NOx trap catalysts 22a and 22b are used in regions other than the low rotation and low load. It is necessary to reduce the flow rate of the exhaust gas (the amount of oxygen) flowing into the oxidation catalysts 21a and 21b disposed upstream, thereby reducing the amount of the oxidation reaction between the unburned fuel component and the oxygen. Rather, the intake throttle or EGR is strengthened within a possible range (up to an allowable upper limit in terms of exhaust performance without deteriorating drivability). Also for this, an optimum value is obtained in advance by experiments or the like. Further, in the low-rotation low-load region, control is performed with the same value as the exhaust basic control in FIG. 5 so that the exhaust flow rate is not excessively reduced. Note that, under the first and second rich air-fuel ratios before the third rich air-fuel ratio, the exhaust gas flow rate is large as described above.
[0123]
In step 2030, third rich air / fuel ratio post-injection data corresponding to the third rich air / fuel ratio EGR is obtained. That is, the post-injection amount Qpost3, the post-injection period Pperiod3, and the post-injection timing Pstart3 are determined by using the engine speed Ne and the load L (or the main fuel injection amount Qmain) as parameters in a predetermined map stored in the ROM of the control unit 30. Search from and ask. The third rich air-fuel ratio post-injection data is also set in advance by obtaining an optimum value by an experiment or the like.
[0124]
After searching for the third rich air-fuel ratio post-injection data in step 2030, the process proceeds to step 2040, in which the fuel injection valves 15 of all the cylinders (# 1 to # 4) are set to the crank angle sensor 32 for detecting the crank angle and the cylinder The valve is driven to open based on a signal from the crank angle sensor 33. That is, post-injection is executed for all cylinders.
[0125]
Then, the process proceeds to step 2050, and based on the signal (T1a) of the exhaust temperature sensor 36a, the feedback control of the post injection is performed so that the inlet temperature of the NOx trap catalyst becomes the target temperature, that is, 500 ° C. which is the lower limit temperature at which the NOx trap catalyst can be regenerated. (For example, Qpost3 is increased / decreased, or Pstart3 is advanced / retarded), and the process returns.
[0126]
Under the third rich air-fuel ratio, oxygen in the exhaust gas discharged from the engine 1 reacts with HC and CO generated by the post-injection in the oxidation catalysts 21a and 21b, so that the oxygen at the inlet of the exhaust particle trap 23a. The amount of oxygen in the exhaust gas can be made substantially zero, and the combustion of the exhaust particulates can be suppressed. As a result, cracking and melting of the exhaust particulate trap 23a are avoided.
[0127]
The exhaust gas temperature at the inlet of the exhaust particulate trap 23a and the temperature of the exhaust particulate trap 23a also increase due to the heat of oxidation reaction of HC and CO in the oxidation catalysts 21a and 21b. The temperature rise of the particulate trap 23a is reduced by reducing the heat of oxidation reaction itself by reducing the amount of inflowing oxygen by air throttling or EGR, and is particularly small compared to the temperature rise of the exhaust particulate trap 23a due to rapid combustion of exhaust particulates. And so small that they can be ignored.
[0128]
In the low-rotation low-load region, the third rich air-fuel ratio is achieved by post-injection without reducing the exhaust flow rate. However, by not reducing the exhaust flow rate, the engine is operated at a high rotation speed and high load. Thus, when the exhaust particulates self-ignite and then shift to a low-speed low-load region such as idling, a sharp rise in temperature due to a decrease in exhaust gas flow rate is avoided, and cracks and melting damage of the exhaust particulate trap 23a are prevented. You.
[0129]
In the above-described first embodiment, the regeneration of the NOx trap catalysts 22a and 22b and the regeneration of the exhaust particulate trap 23a can be realized at the same time. Therefore, the time and energy consumption for the regeneration are reduced, and the influence on the fuel efficiency deterioration is minimized. Can be limited. Moreover, by utilizing the rich and lean of the two cylinder groups, simultaneous regeneration of both can be realized without providing a special device such as an air pump.
[0130]
By supporting the oxidation catalyst in the exhaust particulate trap 23a, the regeneration temperature of the exhaust particulate trap 23a can be lowered by the catalytic reaction, the energy consumption for regeneration is reduced, and the influence on the fuel efficiency deterioration is minimized. Can be
[0131]
Next, FIG. 2 is a system configuration diagram of an exhaust emission control device according to a second embodiment of the present invention. Hereinafter, portions different from the first embodiment will be mainly described, and the same portions will be denoted by the same reference numerals and the description will be simply given.
[0132]
In this second embodiment, as shown in FIG. 2, the exhaust system is one system, a single catalyst casing 20 is disposed in the exhaust passage 3, and an exhaust particulate trap 23a is provided downstream thereof. A holding casing 21 is provided. Inside the catalyst casing 20, there is a single oxidation catalyst 21 and a single oxidation catalyst 21 that absorbs NOx when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean and releases NOx when the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas decreases. And the NOx trap catalyst 22 are arranged in series.
[0133]
At the inlet of the NOx trap catalyst 22, an exhaust temperature sensor 36 for detecting the exhaust temperature T1 at the inlet of the NOx trap catalyst 22 (the outlet of the oxidation catalyst 21) is provided. An exhaust pressure sensor 38 for detecting the pressure P1 and an exhaust temperature sensor 37 for detecting the exhaust temperature T2 are provided at the outlet.
[0134]
At the outlet of the NOx trap catalyst 22, an air introduction passage 7 for guiding air from a downstream side of a compressor 2b of a supercharger as an air supply source via an on-off valve 8 whose passage area can be variably controlled by, for example, a stepping motor. Are connected. Note that an electric air pump or the like may be used as the air supply source.
[0135]
The engine control unit 30 receives a signal from a water temperature sensor 31 (water temperature Tw), a signal from a crank angle sensor 32 for detecting a crank angle (a crank angle signal serving as a basis for the engine speed Ne), and a signal from a crank angle sensor 33 for determining a cylinder. (Cylinder discrimination signal Cyl), a signal of a pressure sensor 34 for detecting the pressure of the common rail 14 (common rail pressure PCR), and a signal of an accelerator opening sensor 35 for detecting the depression amount of an accelerator pedal corresponding to the load (the accelerator opening (load) ) L) are input. Further, the signal (T1) of the exhaust temperature sensor 36 at the inlet of the NOx trap catalyst 22, the signal (T2) of the exhaust temperature sensor 37 at the outlet of the exhaust particulate trap 23a, and the exhaust pressure at the inlet of the exhaust particulate trap 23a. (P1) of the exhaust pressure sensor 38 for detecting the pressure is input.
[0136]
As in the first embodiment, the post-treatment system for exhaust gas purification of the second embodiment also eliminates the need to separately perform the regeneration of the NOx trap catalyst 22 and the regeneration of the exhaust particulate trap 23a in a lean state. The purpose is to increase the efficiency of use of the energy used for the vehicle and to minimize the deterioration of fuel efficiency.
[0137]
The exhaust gas purifying post-processing system of the second embodiment is also controlled by the engine control unit 30. In the engine basic control routine of FIG. 3, the input signal of the exhaust temperature sensor in step 100 is T1 only (first embodiment). T1a and T1b in the example), the forced regeneration control of the exhaust particulate trap 23a performed in step 1100 of the post-processing system regeneration control routine in FIG. 8, and the regeneration of the NOx trap catalyst performed in step 1200. The control part is different from the first embodiment.
[0138]
This will be described with reference to the flowcharts of FIGS. 12 and 13, but the description of the parts having the same functions as those of the first embodiment will be simplified.
[0139]
FIG. 12 is a subroutine relating to the forced regeneration control of the exhaust particulate trap 23a in step 1100. This subroutine sets the temperature target of the exhaust particulate trap 23a to 500 ° C. or more (same as the first predetermined temperature) as in the first embodiment. ), Set the target of the inlet temperature of the NOx trap catalyst 22 to 600 ° C. and maintain it for several minutes. Therefore, similarly to the first embodiment, regeneration of the NOx trap catalyst 22 can be realized at the same time.
[0140]
In the DPF forced regeneration control routine of FIG. 12, in step 1160, it is determined from the exhaust particulate trap regeneration index value whether the predetermined regeneration of the exhaust particulate trap 23a has been completed.
[0141]
If Yes in step 1160, that is, if the regeneration of the exhaust particulate trap 23a has been completed, the flow advances to step 1172 to initialize the exhaust particulate trap 23a regeneration control. Specifically, the post-injection is stopped, the air supply described later for leaning the exhaust gas flowing into the exhaust particulate trap 23a is stopped, the post-processing system regeneration flag, the DPF regeneration flag, the NOx trap catalyst regeneration flag, 2. Set the predetermined temperature flags (temperature flags) to 0, respectively. Further, the NOx absorption amount integrated value and the exhaust particulate trap regeneration index value are each reset to 0, and the process returns.
[0142]
If No in step 1160, that is, if the regeneration of the exhaust particulate trap 23a is not completed, the process proceeds to step 1161, and the target EGR data necessary to assist the first rich air-fuel ratio for regeneration of the exhaust particulate trap 23a That is, the drive signal Eduty1 of the EGR valve 5 and the drive signal Tduty1 of the intake throttle valve 6 are obtained by searching a predetermined map stored in the ROM of the control unit 30. Then, the process proceeds to a step 1162, where the EGR valve 5 and the intake throttle valve 6 are drive-controlled based on the respective drive signals, and the EGR for assisting the first rich air-fuel ratio is performed. Then, the process proceeds to step 1163.
[0143]
In step 1163, first rich air-fuel ratio post-injection data corresponding to the aforementioned first rich air-fuel ratio EGR is obtained. That is, the post-injection amount Qpost1, the post-injection period Pperiod1, and the post-injection timing Pstart1 are obtained by searching from a predetermined map stored in the ROM of the control unit 30.
[0144]
After searching for the first rich air-fuel ratio post-injection data in step 1163, the process proceeds to step 1164, and the fuel injection valve 15 is set to the crank angle detection crank angle sensor 32 and the cylinder discrimination in accordance with the first rich air-fuel ratio post-injection data. The valve is driven to open based on a signal from the crank angle sensor 33. That is, post-injection is executed for all cylinders.
[0145]
Then, the process proceeds to step 1165 to perform post-injection feedback control (for example, increase / decrease of Qpost1 or advance / retard of Pstart1) based on the signal T1 of the exhaust temperature sensor 36. That is, in order to simultaneously realize the regeneration of the NOx trap catalyst 22 and the regeneration of the exhaust particulate trap 23a, the post-injection is corrected so as to obtain necessary exhaust conditions without excess or deficiency, and the basics necessary for the regeneration of the post-processing system are performed. Ensure exhaust conditions.
[0146]
After securing the basic exhaust conditions necessary for the regeneration of the post-processing system in step 1165, the process proceeds to step 1166 to determine whether or not the temperature flag is 1. This temperature flag is a flag indicating that the temperature T2 of the exhaust particulate trap 23a has reached a lower limit temperature of 400 ° C. (second predetermined temperature) at which the exhaust particulate trap 23a can be regenerated.
[0147]
If Yes in step 1166, that is, if the temperature of the exhaust particulate trap 23a (outlet temperature T2) has reached the lower limit temperature of 400 ° C. at which the exhaust particulate trap 23a can be regenerated, the process proceeds to step 1167.
[0148]
In step 1167, the air supply data necessary to make the exhaust air-fuel ratio lean (for example, the air-fuel ratio is 18 or more), that is, the drive control signal Qair1 of the on-off valve 8, is used to regenerate the exhaust particulate trap 23a. Using Ne and the load L (or the main fuel injection amount Qmain) as parameters, a search is made from a predetermined map previously obtained by experiment and stored in the ROM of the control unit 30 to obtain it.
[0149]
After searching for air supply data for regeneration of the exhaust particulate trap 23a in step 1167, the flow advances to step 1168 to open the on-off valve 8 based on the drive control signal Qair1 so that a required amount of air is supplied. Drive.
[0150]
Proceeding to step 1169, the temperature of the exhaust particulate trap 23a is obtained at the target of 500 ° C. (same as the first predetermined temperature) based on the signal (T2) of the exhaust temperature sensor 37 at the outlet of the exhaust particulate trap 23a. As described above, the feedback control of the supply air amount, that is, the increase / decrease correction of Qair1 is performed, and the exhaust conditions necessary for the regeneration of the exhaust particulate trap 23a are secured, and the return is made.
[0151]
If No in step 1166, that is, the temperature flag is not 1 (indicating that the temperature of the exhaust particulate trap 23a (outlet temperature T2) has not reached 400 ° C., which is the lower limit temperature at which the exhaust particulate trap 23a can be regenerated). In some cases, the process proceeds to step 1170.
[0152]
In step 1170, it is determined whether or not the temperature T2 at the outlet of the exhaust particulate trap 23a is 400 ° C. or higher. If Yes, that is, 400 ° C. or higher, the process proceeds to step 1171 to set the temperature flag to 1 and returns. .
[0153]
If No in step 1170, that is, if the temperature is lower than 400 ° C., the process directly returns.
[0154]
FIG. 13 shows a subroutine relating to the regeneration control of the NOx trap catalyst 22 performed in step 1200 in the second embodiment. In this subroutine, the inlet temperature of the NOx trap catalyst 22 is targeted at the lower limit temperature of 500 ° C. at which the NOx trap catalyst 22 can be regenerated, and the temperature of the exhaust particulate trap 23a is set at 400 ° C. (the lower limit temperature at which the exhaust particulate trap 23a can be regenerated). The second rich air-fuel ratio control is performed with the target set at (2 predetermined temperatures).
[0155]
In the subroutine of FIG. 13, in step 1260, it is determined from the NOx regeneration index value whether the NOx regeneration of the NOx trap catalyst 22 has been completed.
[0156]
If Yes in step 1260, that is, if the NOx regeneration is completed, the process proceeds to step 1270 to initialize the NOx regeneration control. That is, the post injection is stopped, the air supply is stopped, and the post-processing system regeneration flag and the NOx trap catalyst regeneration flag are both set to 0. Then, the NOx absorption amount integrated value and the NOx trap catalyst regeneration index value are each reset to 0, and the process returns.
[0157]
If NO in step 1260, that is, if the NOx regeneration of the NOx trap catalyst 22 has not been completed, the process proceeds to step 1261 and the target EGR data required to assist the second rich air-fuel ratio for NOx regeneration, that is, EGR The drive signal Eduty2 of the valve 5 and the drive signal Tduty2 of the intake throttle valve 6 are obtained by searching a predetermined map stored in the ROM of the control unit 30. Then, the routine proceeds to step 1262, where the EGR valve 5 and the intake throttle valve 6 are drive-controlled based on the respective drive signals, and EGR for assisting the second rich air-fuel ratio is performed. Then, the process proceeds to step 1263.
[0158]
In step 1263, the second rich air-fuel ratio post-injection data corresponding to the above-mentioned second rich air-fuel ratio EGR is obtained. That is, the post-injection amount Qpost2, the post-injection period Pperiod2, and the post-injection timing Pstart2 are searched for and obtained from a predetermined map stored in the ROM of the control unit 30.
[0159]
After the second rich air-fuel ratio post-injection data is retrieved in step 1263, the process proceeds to step 1264, and the fuel injection valve 15 is set to the crank angle detection crank angle sensor 32 and the cylinder discrimination in accordance with the second rich air-fuel ratio post-injection data. The valve is driven to open based on a signal from the crank angle sensor 33. That is, post-injection is executed for all cylinders.
[0160]
Then, the process proceeds to step 1265, where feedback control of post-injection (for example, increasing / decreasing Qpost2 or advancing / retarding Pstart2) is performed based on the signal T1 of the exhaust temperature sensor 36, and regeneration of the NOx trap catalyst 22 and exhaust particulates are performed. The post-injection correction is performed to realize the regeneration of the trap 23a at the same time, and the basic exhaust conditions necessary for the regeneration of the post-processing system are secured.
[0161]
In step 1266, the air supply data necessary to make the exhaust air-fuel ratio lean (for example, an air-fuel ratio of 18 or more), that is, the drive control signal Qair2 of the on-off valve 8, is used to regenerate the exhaust particulate trap 23a. Using Ne and the load L (or the main fuel injection amount Qmain) as parameters, a search is made from a predetermined map previously obtained by experiment and stored in the ROM of the control unit 30 to obtain it.
[0162]
After retrieving data relating to air supply for regeneration of the exhaust particulate trap 23a in step 1266, the flow advances to step 1267 to open the on-off valve 8 based on the drive control signal Qair2 so that a necessary amount of air is supplied. Drive.
[0163]
Proceeding to step 1268, based on the signal (T2) from the exhaust temperature sensor 37 at the outlet of the exhaust particulate trap 23a, the temperature of the exhaust particulate trap 23a is obtained to the target 400 ° C. (same as the second predetermined temperature). Then, feedback control of the supply air amount is performed. That is, Qair1 is increased / decreased so that the exhaust conditions suitable for the regeneration of the exhaust particulate trap 23a are obtained without excess or deficiency, and the exhaust conditions necessary for the regeneration of the exhaust particulate trap 23a are secured, and the process returns.
[0164]
Also in the second embodiment, as in the first embodiment, the regeneration of the NOx trap catalyst 22 and the regeneration of the exhaust particulate trap 23a can be realized at the same time, so that the time and energy consumption for the regeneration are reduced, and the fuel consumption is reduced. The effect on deterioration can be minimized.
[0165]
Next, FIG. 14 is a system configuration diagram of an exhaust emission control device according to a third embodiment of the present invention. Hereinafter, portions different from the first and second embodiments will be mainly described, and the same portions will be denoted by the same reference numerals and the description will be simply given.
[0166]
In the third embodiment, as in the second embodiment, the exhaust system is a single system, a single catalyst casing 20 is disposed in the exhaust passage 3, and an exhaust particulate trap 23a is provided downstream of the single catalyst casing 20. A holding casing 21 is provided. Inside the catalyst casing 20, there is a single oxidation catalyst 21 and a single oxidation catalyst 21 that absorbs NOx when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean and releases NOx when the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas decreases. And the NOx trap catalyst 22 are arranged in series. The third embodiment is a further simplification of the configuration of the second embodiment, and does not include the air introduction passage 7 for air introduction and the on-off valve 8 described above. The other configuration is the same as that of the second embodiment.
[0167]
In the exhaust gas purifying post-processing system of the third embodiment, the exhaust air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the exhaust particulate trap 23a remains rich when the NOx trap catalyst 22 regenerates NOx. The reproduction of 23a is not performed.
[0168]
The exhaust gas purifying post-processing system of the third embodiment is also controlled by the engine control unit 30, but the basic processing is the same as in the first and second embodiments described above. The steps of the forced regeneration control of the exhaust particulate trap 23a performed in step 1100 of the processing system regeneration control routine and the regeneration control of the NOx trap catalyst performed in step 1200 are slightly different from those of the second embodiment.
[0169]
This will be described with reference to the flowcharts of FIGS.
[0170]
FIG. 15 is a subroutine relating to the forced regeneration control of the exhaust particulate trap 23a in step 1100. This subroutine differs from the subroutine of the second embodiment described in FIG. 12 only in part (steps 1180 and 1181). Only the different parts will be described, and the description of the parts that are not particularly changed will be omitted.
[0171]
As described above, in step 1166, it is determined whether or not the temperature flag is 1. This temperature flag is a flag indicating that the temperature T2 of the exhaust particulate trap 23a has reached a lower limit temperature of 400 ° C. (second predetermined temperature) at which the exhaust particulate trap 23a can be regenerated. If Yes in step 1166, that is, if the temperature of the exhaust particulate trap 23a (the outlet temperature T2) has reached the lower limit temperature of 400 ° C. at which the exhaust particulate trap 23a can be regenerated, in this embodiment, step 1180 Proceeding to 1181, the exhaust air-fuel ratio is made lean.
[0172]
In step 1180, target EGR data required to make the exhaust air-fuel ratio lean (for example, an air-fuel ratio of 18 or more) for regeneration of the exhaust particulate trap 23a, that is, the drive signal Duty4 of the EGR valve 5 and the intake throttle valve 6 The drive signal Tduty4 is obtained by searching a predetermined map stored in the ROM of the control unit 30.
[0173]
Then, in step 1181, the EGR valve 5 and the intake throttle valve 6 are drive-controlled based on the respective drive signals to make the exhaust air-fuel ratio lean. Thus, forced regeneration of the exhaust particulate trap 23a is started.
[0174]
FIG. 16 is a subroutine relating to the regeneration control of the NOx trap catalyst 22 performed in step 1200. This subroutine differs from the subroutine of the second embodiment described in FIG. 13 only in part (steps 1280, 1281). Therefore, only the different parts will be described, and the description of the parts that do not particularly change will be omitted.
[0175]
As described above, in step 1260, it is determined from the NOx regeneration index value whether or not the NOx regeneration of the NOx trap catalyst 22 has been completed. If NO in step 1260, that is, if the NOx regeneration of the NOx trap catalyst 22 has not been completed, Goes to step 1280.
[0176]
In step 1280, the target EGR data necessary for the rich air-fuel ratio for NOx regeneration, that is, the drive signal Eduty5 of the EGR valve 5 and the drive signal Tduty5 of the intake throttle valve 6, are stored in the ROM of the control unit 30 in a predetermined manner. Search and ask for a map. Then, the process proceeds to a step 1281, wherein the EGR valve 5 and the intake throttle valve 6 are drive-controlled based on the respective drive signals, and the exhaust air-fuel ratio is made rich. Here, the target rich air-fuel ratio is set to about 13 (λ = 0.9) required for NOx regeneration. When the excess air ratio decreases, the fuel efficiency deteriorates, and the torque decreases accordingly. Therefore, it is desirable to increase and correct the main fuel injection amount Qmain according to the decrease in the excess air ratio.
[0177]
The case where the present invention is applied to an in-line multi-cylinder engine has been described above. However, the exhaust gas purification apparatus of the present invention is not limited to this, and can also be applied to a V-shaped six-cylinder or eight-cylinder engine. Further, although the above-described embodiment shows an example of a supercharged engine, a naturally aspirated engine may be used.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a system configuration diagram showing a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a system configuration diagram showing a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a flowchart showing a diesel engine basic control routine.
FIG. 4 is a flowchart illustrating a DPF protection determination routine.
FIG. 5 is a flowchart showing an engine exhaust basic control routine.
FIG. 6 is a flowchart showing an exhaust particulate trap limit determination routine.
FIG. 7 is a flowchart showing a NOx trap catalyst regeneration determination routine.
FIG. 8 is a flowchart showing a post-processing system reproduction control routine.
FIG. 9 is a flowchart showing a DPF forced regeneration control routine.
FIG. 10 is a flowchart showing a NOx trap catalyst regeneration control routine.
FIG. 11 is a flowchart showing a DPF protection control routine.
FIG. 12 is a flowchart illustrating a DPF forced regeneration control routine according to a second embodiment.
FIG. 13 is a flowchart illustrating a NOx trap catalyst regeneration control routine in a second embodiment.
FIG. 14 is a system configuration diagram showing a third embodiment.
FIG. 15 is a flowchart illustrating a DPF forced regeneration control routine according to a third embodiment.
FIG. 16 is a flowchart showing a NOx trap catalyst regeneration control routine in a third embodiment.
[Explanation of symbols]
1. Engine
3. Exhaust passage
5 EGR valve
6 ... intake throttle valve
21, 21a, 21b ... oxidation catalyst
22, 22a, 22b ... NOx trap catalyst
23a: Exhaust particulate trap
30 ... Engine control unit

Claims (13)

内燃機関の排気通路に配置され、流入する排気成分を酸化浄化する酸化触媒と、
上記酸化触媒の下流側の排気通路に配置され、流入する排気微粒子をトラップする排気微粒子トラップと、
上記排気微粒子トラップの温度を検出する温度検出手段と、
上記排気微粒子トラップにトラップされた排気微粒子の燃焼速度を検出する燃焼速度検出手段と、
膨張行程ないしは排気行程で燃料を噴射するポスト噴射を可能とする燃料噴射手段と、
上記排気微粒子トラップの温度が所定温度を超え、かつ、上記排気微粒子の燃焼速度が所定速度を超えたときに、上記ポスト噴射によって排気空燃比をリッチにする排気空燃比制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
An oxidation catalyst disposed in an exhaust passage of the internal combustion engine to oxidize and purify an inflowing exhaust component;
An exhaust particulate trap that is disposed in the exhaust passage downstream of the oxidation catalyst and traps exhaust particulates flowing in;
Temperature detection means for detecting the temperature of the exhaust particulate trap,
Combustion speed detection means for detecting the combustion speed of the exhaust particulates trapped in the exhaust particulate trap,
Fuel injection means for enabling post-injection for injecting fuel in an expansion stroke or an exhaust stroke,
Exhaust air-fuel ratio control means for enriching the exhaust air-fuel ratio by the post-injection when the temperature of the exhaust particulate trap exceeds a predetermined temperature, and the combustion speed of the exhaust particulate exceeds a predetermined speed,
An exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine, comprising:
上記排気微粒子トラップにトラップされた排気微粒子量に基づき再生時期を判断する再生時期判断手段と、
上記再生時期に所定の再生操作を行う再生制御手段と、を備え、
上記排気空燃比制御手段は、上記排気微粒子トラップの温度が所定温度を超え、かつ、上記排気微粒子の燃焼速度が所定速度を超えたときには、上記再生操作中であっても、上記ポスト噴射により排気空燃比をリッチに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。
Regeneration timing determining means for determining a regeneration timing based on the amount of exhaust particulates trapped in the exhaust particulate trap,
Playback control means for performing a predetermined playback operation at the playback time,
The exhaust air-fuel ratio control means, when the temperature of the exhaust particulate trap exceeds a predetermined temperature and the burning speed of the exhaust particulate exceeds a predetermined speed, even during the regeneration operation, the exhaust air The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the air-fuel ratio is made rich.
内燃機関のシリンダに流入する空気量を制御する空気量制御手段を備え、
上記排気空燃比制御手段は、上記ポスト噴射を行うとともに内燃機関に流入する空気量を低減して排気空燃比をリッチにすることを特徴とする請求項1あるいは2に記載の内燃機関の排気浄化装置。
An air amount control unit that controls an amount of air flowing into a cylinder of the internal combustion engine,
3. The exhaust gas purification system according to claim 1, wherein the exhaust air-fuel ratio control means performs the post-injection and reduces the amount of air flowing into the internal combustion engine to enrich the exhaust air-fuel ratio. apparatus.
上記排気空燃比制御手段は、上記排気微粒子トラップの温度が所定温度を超え、かつ、上記排気微粒子の燃焼速度が所定速度を超えたときに、運転状態が低回転低負荷であれば、上記ポスト噴射のみで排気空燃比をリッチにすることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置。The exhaust air-fuel ratio control means is configured to control the position of the post-particle when the operating state is low rotation and low load when the temperature of the exhaust particulate trap exceeds a predetermined temperature and the combustion speed of the exhaust particulate exceeds the predetermined speed. 4. The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the exhaust air-fuel ratio is made rich only by injection. 上記酸化触媒と上記排気微粒子トラップとの間に位置し、排気空燃比がリーンのときに流入する排気中のNOxをトラップし、排気空燃比がリッチのときにトラップしたNOxを脱離浄化するNOxトラップ触媒をさらに備えていることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置。NOx, which is located between the oxidation catalyst and the exhaust particulate trap, traps NOx in the exhaust gas flowing when the exhaust air-fuel ratio is lean, and desorbs and purifies the trapped NOx when the exhaust air-fuel ratio is rich. The exhaust gas purification device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4, further comprising a trap catalyst. 上記燃焼速度検出手段は、上記排気微粒子トラップの温度の単位時間当たりの上昇率が大きいほど上記排気微粒子の燃焼速度が大きいとみなすことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置。The internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5, wherein the combustion speed detection means regards the combustion speed of the exhaust particulates as higher as the rate of increase in the temperature of the exhaust particulate trap per unit time is higher. Engine exhaust purification device. 上記NOxトラップ触媒が、一つまたは複数の気筒を含む複数の気筒群にそれぞれ対応して配置されているとともに、
上記排気微粒子トラップが、複数のNOxトラップ触媒から排出された全ての排気が流入するように単一の排気微粒子トラップからなり、
上記複数のNOxトラップ触媒のうち少なくとも一つの再生時期を判断するNOxトラップ触媒再生時期判断手段と、
上記複数のNOxトラップ触媒のうち少なくとも一つを再生すべきときに、上記排気微粒子トラップに流入する排気空燃比がリーンとなるように、再生すべきNOxトラップ触媒に対応した気筒群の排気空燃比をリッチにし、かつその他の気筒群の排気空燃比をリーンにして、上記NOxトラップ触媒の再生処理を行いつつ上記排気微粒子トラップの再生処理を同時に行うNOxトラップ再生制御手段と、
をさらに備え、
上記排気空燃比制御手段は、上記複数のNOxトラップ触媒のうち少なくとも一つが再生されているときで、上記排気微粒子トラップの温度が第1所定温度を超え、かつ、上記排気微粒子の燃焼速度が所定速度を超えたときに、上記排気微粒子トラップに流入する排気空燃比がリッチになるように、上記複数の気筒群の排気空燃比を全てリッチにして、上記NOxトラップ触媒の再生処理を行いつつ上記排気微粒子の燃焼速度を抑制することを特徴とする請求項5に記載の内燃機関の排気浄化装置。
The NOx trap catalyst is arranged corresponding to each of a plurality of cylinder groups including one or a plurality of cylinders,
The exhaust particulate trap comprises a single exhaust particulate trap so that all exhaust discharged from the plurality of NOx trap catalysts flows in,
NOx trap catalyst regeneration timing determination means for determining at least one regeneration timing of the plurality of NOx trap catalysts;
When at least one of the plurality of NOx trap catalysts is to be regenerated, the exhaust air-fuel ratio of the cylinder group corresponding to the NOx trap catalyst to be regenerated is such that the exhaust air-fuel ratio flowing into the exhaust particulate trap becomes lean. NOx trap regeneration control means for simultaneously performing the regeneration process of the exhaust particulate trap while performing the regeneration process of the NOx trap catalyst by making the exhaust air-fuel ratio of the other cylinder groups lean, and
Further comprising
The exhaust air-fuel ratio control means may be configured such that when at least one of the plurality of NOx trap catalysts is being regenerated, the temperature of the exhaust particulate trap exceeds a first predetermined temperature and the combustion speed of the exhaust particulate When the speed is exceeded, the exhaust air-fuel ratios of the plurality of cylinder groups are all made rich so that the exhaust air-fuel ratio flowing into the exhaust particulate trap becomes rich, and the NOx trap catalyst is regenerated while performing the regeneration process. The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to claim 5, wherein a combustion speed of the exhaust particulates is suppressed.
上記NOxトラップ再生制御手段は、一部の気筒群の排気空燃比をリッチにし、かつその他の気筒群の排気空燃比をリーンにする際に、排気空燃比をリッチにした気筒群の排気温度を制御して、上記排気微粒子トラップの温度を、排気微粒子トラップの再生が可能な第2所定温度にすることを特徴とする請求項7に記載の内燃機関の排気浄化装置。The NOx trap regeneration control means, when enriching the exhaust air-fuel ratio of some of the cylinder groups and leaning the exhaust air-fuel ratio of the other cylinder groups, adjusts the exhaust temperature of the cylinder group whose enriched exhaust air-fuel ratio. The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to claim 7, wherein the temperature of the exhaust particulate trap is controlled to a second predetermined temperature at which the exhaust particulate trap can be regenerated. 上記排気微粒子トラップの上流側排気通路に空気を供給可能な空気供給手段と、
上記NOxトラップ触媒の再生時期を判断するNOxトラップ触媒再生時期判断手段と、
をさらに備え、
上記排気空燃比制御手段は、
上記NOxトラップ触媒の再生時期と判断されたときに、上記ポスト噴射により上記NOxトラップ触媒に流入する排気空燃比をリッチにするとともに、上記空気供給手段により空気を供給して上記排気微粒子トラップに流入する排気空燃比をリーンにし、上記NOxトラップ触媒の再生処理を行いつつ上記排気微粒子トラップの再生処理を同時に行い、
上記排気微粒子トラップの温度が第1所定温度を超え、かつ、上記排気微粒子の燃焼速度が所定速度を超えたときに、上記排気微粒子トラップの再生処理中であっても上記空気供給手段による空気の供給を停止して上記排気微粒子トラップに流入する排気空燃比をリッチにすることを特徴とする請求項5に記載の内燃機関の排気浄化装置。
Air supply means capable of supplying air to an upstream exhaust passage of the exhaust particulate trap,
NOx trap catalyst regeneration timing determination means for determining the regeneration timing of the NOx trap catalyst;
Further comprising
The exhaust air-fuel ratio control means includes:
When it is determined that it is time to regenerate the NOx trap catalyst, the exhaust air-fuel ratio flowing into the NOx trap catalyst by the post injection is made rich, and air is supplied by the air supply means to flow into the exhaust particulate trap. The exhaust air-fuel ratio to be lean, and simultaneously perform the exhaust particle trap regeneration process while performing the NOx trap catalyst regeneration process,
When the temperature of the exhaust particulate trap exceeds a first predetermined temperature and the combustion rate of the exhaust particulate exceeds a predetermined rate, the air supply means may supply air even during regeneration processing of the exhaust particulate trap. 6. The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 5, wherein the supply is stopped to make the exhaust air-fuel ratio flowing into the exhaust particulate trap rich.
上記排気微粒子トラップの再生時期を判断する排気微粒子トラップ再生時期判断手段、を備え、
上記排気空燃比制御手段は、上記排気微粒子トラップの再生時期と判断されたときに、上記排気微粒子トラップの温度が上記第1所定温度よりも低い第2所定温度を超えるまでは機関が排出する排気空燃比をリッチにして上記排気微粒子トラップの温度を昇温し、上記排気微粒子トラップの温度が第2所定温度を超えた後は上記空気供給手段により空気を供給して上記排気微粒子トラップに流入する排気空燃比をリーンにして上記排気微粒子トラップの再生処理を行い、
上記排気微粒子トラップの温度が第1所定温度を超え、かつ、上記排気微粒子の燃焼速度が所定速度を超えたときに、上記排気微粒子トラップの再生処理中であっても上記空気供給手段による空気の供給を停止して上記排気微粒子トラップに流入する排気空燃比をリッチにすることを特徴とする請求項9に記載の内燃機関の排気浄化装置。
Exhaust gas trap regeneration timing determination means for determining the regeneration timing of the exhaust particulate trap,
The exhaust air-fuel ratio control means, when it is determined that the exhaust particulate trap is to be regenerated, until the exhaust particulate trap temperature exceeds a second predetermined temperature lower than the first predetermined temperature. The air-fuel ratio is made rich to raise the temperature of the exhaust particulate trap. After the temperature of the exhaust particulate trap exceeds a second predetermined temperature, air is supplied by the air supply means to flow into the exhaust particulate trap. The exhaust air-fuel ratio is made lean and the exhaust particulate trap is regenerated,
When the temperature of the exhaust particulate trap exceeds a first predetermined temperature and the burning rate of the exhaust particulate exceeds a predetermined rate, the air supply means may supply air even during regeneration processing of the exhaust particulate trap. 10. The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to claim 9, wherein the supply is stopped to make the exhaust air-fuel ratio flowing into the exhaust particulate trap rich.
上記酸化触媒は、上記NOxトラップ触媒と一体的に構成されることを特徴とする請求項5、7〜10のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置。The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 5 to 7, wherein the oxidation catalyst is integrally formed with the NOx trap catalyst. 内燃機関の排気通路に配置され、流入する排気成分を酸化浄化する酸化触媒と、
上記酸化触媒の下流側の排気通路に配置され、流入する排気微粒子をトラップする排気微粒子トラップと、
上記排気微粒子トラップの温度を検出する温度検出手段と、
上記排気微粒子トラップにトラップされた排気微粒子の燃焼速度を検出する燃焼速度検出手段と、
上記排気微粒子トラップの温度が所定温度を超え、かつ、上記排気微粒子の燃焼速度が所定速度を超えたときに、排気空燃比をリッチにする排気空燃比制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
An oxidation catalyst disposed in an exhaust passage of the internal combustion engine to oxidize and purify an inflowing exhaust component;
An exhaust particulate trap that is disposed in the exhaust passage downstream of the oxidation catalyst and traps exhaust particulates flowing in;
Temperature detection means for detecting the temperature of the exhaust particulate trap,
Combustion speed detection means for detecting the combustion speed of the exhaust particulates trapped in the exhaust particulate trap,
Exhaust air-fuel ratio control means for enriching the exhaust air-fuel ratio when the temperature of the exhaust particulate trap exceeds a predetermined temperature, and the combustion speed of the exhaust particulate exceeds a predetermined speed,
An exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine, comprising:
上記排気空燃比制御手段が、膨張行程ないし排気行程で燃料を噴射するポスト噴射、内燃機関への吸入空気量の減少、排気還流量の増加、の少なくとも一つにより排気空燃比をリッチにすることを特徴とする請求項12に記載の内燃機関の排気浄化装置。The exhaust air-fuel ratio control means enriches the exhaust air-fuel ratio by at least one of post-injection for injecting fuel in an expansion stroke or an exhaust stroke, a reduction in an intake air amount to an internal combustion engine, and an increase in an exhaust gas recirculation amount. The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to claim 12, wherein:
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