JP2006002744A - Exhaust emission control device for internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exhaust emission control device for improving fuel economy and regenerating NOx absorbing catalyst well without increase in particulate amount. <P>SOLUTION: The exhaust emission control device 1 for an internal combustion engine 1, comprises: the NOx absorbing catalyst 17 absorbing NOx in exhaust gas; an exhaust gas flow control valve 20 controlling an exhaust gas flow rate; an exhaust gas recirculating passage 14a connected between the upstream of the exhaust gas flow control valve 20 of an exhaust system 5 and an intake system 4, and recirculating the exhaust gas in the intake system 4; and an exhaust gas recirculation amount control valve 14b controlling an exhaust gas recirculation amount. In an ECU 2 of the exhaust emission control device 1, differential pressure EGRDP between the upstream and the downstream of the exhaust gas recirculation amount control valve 14b is detected (a step 24), a target differential pressure EGRDPCMD is determined (a step 23), and the exhaust gas flow control valve 20 so that the differential pressure EGRDP becomes the target differential pressure EGRDPCMD (steps 25, 26) during supplying a reducing agent for reducing the NOx. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、ディーゼルエンジンなどの内燃機関に設けられ、排ガス中のNOxを吸収するNOx吸収触媒を備えた内燃機関の排ガス浄化装置に関する。   The present invention relates to an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine that is provided in an internal combustion engine such as a diesel engine and includes a NOx absorption catalyst that absorbs NOx in the exhaust gas.

一般に、この種のNOx吸収触媒のNOxの吸収量が過大になると、NOx吸収触媒のNOx吸収能力が低下し、大気中に排出されるNOxの量が増加するおそれがある。このため、吸収されたNOxを還元することによって、NOx吸収触媒の吸収能力を回復させることが行われており、そのような排ガス浄化装置として、例えば特許文献1に開示されたものが知られている。以下、このようなNOxの還元を、NOx吸収触媒の再生という。   In general, when the amount of NOx absorbed by this type of NOx absorption catalyst becomes excessive, the NOx absorption capacity of the NOx absorption catalyst may decrease, and the amount of NOx discharged into the atmosphere may increase. For this reason, by reducing the absorbed NOx, the absorption capacity of the NOx absorption catalyst is recovered, and as such an exhaust gas purification device, for example, the one disclosed in Patent Document 1 is known. Yes. Hereinafter, such reduction of NOx is referred to as regeneration of the NOx absorption catalyst.

この排ガス浄化装置は、ディーゼルエンジン(以下「エンジン」という)に適用されたものであり、NOx吸収触媒の再生を行う場合には、エンジンで燃焼されるガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチ側になるように燃料噴射量を制御し、それにより、排ガス中に未燃成分を含ませるようにする。これにより、NOx吸収触媒に供給された排ガス中の未燃成分により、吸収されたNOxが還元されることによって、NOx吸収触媒が再生される。   This exhaust gas purification device is applied to a diesel engine (hereinafter referred to as “engine”). When regeneration of a NOx absorption catalyst is performed, the air-fuel ratio of the gas burned in the engine is richer than the stoichiometric air-fuel ratio. The fuel injection amount is controlled so as to be on the side, so that unburned components are included in the exhaust gas. Thus, the NOx absorption catalyst is regenerated by reducing the absorbed NOx by the unburned components in the exhaust gas supplied to the NOx absorption catalyst.

また、エンジンには、排ガスの一部を吸気管に還流するために、常閉式のEGR弁を有するEGR装置が設けられ、また、吸気管のEGR装置よりも上流側には吸気シャッターバルブが、排気管のEGR装置よりも下流側には排気シャッターバルブが、それぞれ設けられている。NOx吸収触媒の再生は、これらの吸気・排気シャッターバルブをいずれも閉じ側の小さな一定の開度に制御した状態で行われる。このような吸気シャッターバルブの閉じ制御により、エンジンに供給される新気の量を低減することによって、NOxを還元するのに必要な燃料量を低減し、その分、再生時用の燃料量を低減するようにしている。また、排気シャッターバルブの閉じ制御による排気圧力の増大と、吸気シャッターバルブの閉じ制御による吸気管内の負圧の増大によって、EGR弁の上下流間の差圧(以下「EGR弁上下流間差圧」という)が増大し、その結果、EGR弁が開弁することによって、排ガスの一部がEGRガスとして吸気管に還流される。これにより、吸気負圧が過大になるのを防止することで、潤滑油消費量の増大や運転感覚の悪化を防止するようにしている。なお、NOx吸収触媒の再生は、エンジンがエンジンブレーキの状態にあることを条件として実行される。   Further, the engine is provided with an EGR device having a normally closed EGR valve in order to return a part of the exhaust gas to the intake pipe, and an intake shutter valve is provided upstream of the EGR device of the intake pipe. Exhaust shutter valves are provided on the exhaust pipe downstream of the EGR device. The regeneration of the NOx absorption catalyst is performed in a state where these intake / exhaust shutter valves are both controlled to a small constant opening on the closing side. By controlling the closing of the intake shutter valve, the amount of fresh air supplied to the engine is reduced, thereby reducing the amount of fuel required to reduce NOx, and the amount of fuel for regeneration is correspondingly reduced. I try to reduce it. Further, due to an increase in exhaust pressure due to exhaust shutter valve closing control and an increase in negative pressure in the intake pipe due to intake shutter valve closing control, the differential pressure between the upstream and downstream of the EGR valve (hereinafter referred to as the "differential pressure between the upstream and downstream EGR valves"). As a result, the EGR valve is opened, and a part of the exhaust gas is recirculated to the intake pipe as EGR gas. This prevents the intake negative pressure from becoming excessive, thereby preventing an increase in lubricating oil consumption and a deterioration in driving feeling. Note that the regeneration of the NOx absorption catalyst is executed on condition that the engine is in an engine brake state.

しかし、上記従来の排ガス浄化装置では、NOx吸収触媒の再生中に、EGR弁上下流間差圧が、EGR弁の開弁後のEGRガスの流入によって、あるいは内燃機関に過給機が設けられている場合には、過給圧の変化などによって、変動する。その結果、EGR弁の開度が一定であっても、EGRガスの流量が変化し、過大または過小になる場合がある。EGRガスの流量が過大になった場合には、燃焼温度が低下し、燃焼によって生成されるパティキュレートの量が増加してしまう。また、過小になった場合には、その分、エンジンに供給される新気の量が増加し、その結果、再生用の燃料が不足し、再生を十分に行うことができない。また、これを補うために、再生用の燃料量を増加させると、燃費が悪化してしまう。さらに、前述したように、NOx吸収触媒の再生は、エンジンブレーキ状態でない限り実行されず、また、この実行条件は成立する頻度が低いので、NOx吸収触媒のNOxの吸収量が過大であっても再生が実行されないことによって、大気中へのNOxの排出量が増加するおそれがある。   However, in the above-described conventional exhaust gas purifying apparatus, during regeneration of the NOx absorption catalyst, the differential pressure between the upstream and downstream sides of the EGR valve is caused by the inflow of EGR gas after the EGR valve is opened or the internal combustion engine is provided with a supercharger. If it is, it will fluctuate due to changes in supercharging pressure. As a result, even if the opening degree of the EGR valve is constant, the flow rate of the EGR gas changes and may be excessive or excessive. When the flow rate of EGR gas becomes excessive, the combustion temperature decreases, and the amount of particulates generated by combustion increases. Further, when the amount becomes too small, the amount of fresh air supplied to the engine increases accordingly, and as a result, the fuel for regeneration is insufficient, and regeneration cannot be performed sufficiently. In addition, if the amount of fuel for regeneration is increased in order to compensate for this, the fuel efficiency is deteriorated. Further, as described above, regeneration of the NOx absorption catalyst is not executed unless the engine is in a brake state, and since the execution condition is not frequently met, even if the NOx absorption amount of the NOx absorption catalyst is excessive. If regeneration is not performed, the amount of NOx emitted into the atmosphere may increase.

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、燃費を向上させることができるとともに、パティキュレート量を増加させることなく、NOx吸収触媒の再生を良好に行うことができる排ガス浄化装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and can improve fuel efficiency and can regenerate the NOx absorption catalyst satisfactorily without increasing the amount of particulates. An object is to provide an exhaust gas purification device.

特開平6−317142号公報JP-A-6-317142

上記の目的を達成するため、請求項1に係る発明は、吸気系(実施形態における(以下、本項において同じ)吸気管4)および排気系(排気管5)を備えた内燃機関3から排出された排ガスを浄化する内燃機関の排ガス浄化装置1であって、排気系に設けられ、排ガス中のNOxを吸収するNOx吸収触媒17と、排気系のNOx吸収触媒17よりも上流側に、NOx吸収触媒17に吸収されたNOxを還元するための還元剤を供給する還元剤供給手段(インジェクタ6、ECU2、図3のステップ3〜6)と、排気系に設けられ、排ガスの流量を制御する排ガス流量制御弁20と、排気系の排ガス流量制御弁20よりも上流側と吸気系との間に接続され、排ガスを吸気系に還流するための排ガス還流通路(EGR管14a)と、排ガス還流通路を介した排ガスの還流量を制御する排ガス還流量制御弁(EGR制御弁14b)と、排ガス還流量制御弁の上流側と下流側の間の上下流間差圧EGRDPを検出する差圧検出手段(第1圧力センサ33、第2圧力センサ34、ECU2、図5のステップ24)と、上下流間差圧EGRDPの目標となる目標差圧EGRDPCMDを決定する目標差圧決定手段(ECU2、図5のステップ23)と、還元剤供給手段による還元剤の供給中に、検出された上下流間差圧EGRDPが決定された目標差圧EGRDPCMDになるように排ガス流量制御弁20を制御する上下流間差圧制御手段(図5のステップ25,26)と、を備えることを特徴とする。   In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is directed to an exhaust gas from an internal combustion engine 3 having an intake system (intake pipe 4 in the embodiment (hereinafter the same in this section)) and an exhaust system (exhaust pipe 5). An exhaust gas purification apparatus 1 for an internal combustion engine that purifies the exhaust gas, and is provided in an exhaust system and absorbs NOx in the exhaust gas, and a NOx absorption catalyst 17 upstream of the NOx absorption catalyst 17 in the exhaust system. A reducing agent supply means (injector 6, ECU 2, steps 3 to 6 in FIG. 3) for supplying a reducing agent for reducing NOx absorbed by the absorption catalyst 17 and an exhaust system are provided to control the flow rate of the exhaust gas. An exhaust gas flow rate control valve 20, an exhaust gas recirculation passage (EGR pipe 14 a) that is connected between the upstream side of the exhaust gas flow rate control valve 20 and the intake system and recirculates the exhaust gas to the intake system, and exhaust gas recirculation Exhaust gas recirculation amount control valve (EGR control valve 14b) for controlling the recirculation amount of exhaust gas through the passage, and differential pressure detection for detecting the upstream / downstream differential pressure EGRDP between the upstream side and the downstream side of the exhaust gas recirculation amount control valve Means (first pressure sensor 33, second pressure sensor 34, ECU 2, step 24 in FIG. 5) and target differential pressure determining means (ECU2, FIG. 5) for determining the target differential pressure EGRDPCMD that is the target of the upstream / downstream differential pressure EGRDP. 5 and step 23), and the upstream / downstream for controlling the exhaust gas flow rate control valve 20 so that the detected upstream / downstream differential pressure EGRDP becomes the determined target differential pressure EGRDPCMD during the supply of the reducing agent by the reducing agent supply means. And a differential pressure control means (steps 25 and 26 in FIG. 5).

この内燃機関の排ガス浄化装置によれば、排気系のNOx吸収触媒よりも上流側に、NOx吸収触媒に吸収されたNOxを還元するための還元剤を、還元剤供給手段によって供給し、それにより、NOxの還元、すなわちNOx吸収触媒の再生が行われる。また、排ガスの流量を排ガス流量制御弁によって制御し、排気系の排ガス流量制御弁よりも上流側と吸気系との間に接続された排ガス還流通路を介して、排ガスを吸気系に還流するとともに、この還流される排ガスの還流量を、排ガス還流量制御弁によって制御する。さらに、排ガス還流量制御弁よりも上流側と下流側の間の上下流間差圧を検出し、この上下流間差圧の目標となる目標差圧を決定する。そして、上記還元剤の供給中、すなわちNOx吸収触媒の再生中に、上下流間差圧制御手段によって、上下流間差圧が目標差圧になるように排ガス流量制御弁を制御する。   According to the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, the reducing agent for reducing NOx absorbed by the NOx absorption catalyst is supplied to the upstream side of the NOx absorption catalyst of the exhaust system by the reducing agent supply means, thereby NOx reduction, that is, regeneration of the NOx absorption catalyst is performed. In addition, the exhaust gas flow rate is controlled by an exhaust gas flow rate control valve, and the exhaust gas is recirculated to the intake system via an exhaust gas recirculation passage connected between the upstream side of the exhaust gas flow rate control valve and the intake system. The recirculation amount of the recirculated exhaust gas is controlled by the exhaust gas recirculation amount control valve. Further, an upstream / downstream differential pressure between the upstream side and the downstream side of the exhaust gas recirculation amount control valve is detected, and a target differential pressure that is a target of the upstream / downstream differential pressure is determined. During the supply of the reducing agent, that is, during regeneration of the NOx absorption catalyst, the exhaust gas flow rate control valve is controlled by the upstream / downstream differential pressure control means so that the upstream / downstream differential pressure becomes the target differential pressure.

このように、NOx吸収触媒の再生中に、上下流間差圧が目標差圧になるように排ガス流量制御弁を制御することによって、排ガス還流量制御弁の上下流間差圧が目標差圧に安定した状態に維持されるので、排ガス還流通路を流れる排ガス還流量を精度良く制御でき、したがって、排ガスを過不足なく還流することができる。このように排ガスの還流量が適正に制御されることによって、燃焼によって生成されるパティキュレートの量を抑制できる。また、排ガスの還流量の適正な制御に伴い、内燃機関に供給される新気の量も適正に低減される。その結果、還元剤が不足するのを防止できることによって、NOx吸収触媒の再生を良好に行うことができるとともに、NOxを還元するのに必要な還元剤の量を低減でき、還元剤として燃料を用いる場合には、燃費を向上させることができる。以上のように、燃費を向上させることができるとともに、パティキュレートの量を増加させることなく、NOx吸収触媒の再生を良好に行うことができる。   In this way, by controlling the exhaust gas flow rate control valve so that the upstream / downstream differential pressure becomes the target differential pressure during regeneration of the NOx absorption catalyst, the upstream / downstream differential pressure becomes the target differential pressure. Therefore, the exhaust gas recirculation amount flowing through the exhaust gas recirculation passage can be controlled with high accuracy, and the exhaust gas can be recirculated without excess or deficiency. Thus, the amount of particulates generated by combustion can be suppressed by appropriately controlling the recirculation amount of the exhaust gas. In addition, the amount of fresh air supplied to the internal combustion engine is appropriately reduced with the proper control of the exhaust gas recirculation amount. As a result, shortage of the reducing agent can be prevented, so that the regeneration of the NOx absorption catalyst can be performed satisfactorily, the amount of the reducing agent necessary for reducing NOx can be reduced, and fuel is used as the reducing agent. In this case, fuel consumption can be improved. As described above, fuel efficiency can be improved, and the NOx absorption catalyst can be regenerated well without increasing the amount of particulates.

請求項2に係る発明は、請求項1に記載の内燃機関の排ガス浄化装置1において、吸気系には、吸入空気量を制御する吸入空気量制御弁(スロットル弁12,アクチュエータ12a)が設けられており、還元剤供給手段による還元剤の供給中に、吸入空気量制御弁の開度を減少側に制御する制御手段(ECU2、図6のステップ35〜37,39)をさらに備えることを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the exhaust gas purification apparatus 1 for an internal combustion engine according to the first aspect, the intake system is provided with an intake air amount control valve (throttle valve 12, actuator 12a) for controlling the intake air amount. And further comprising control means (ECU 2, steps 35 to 37, 39 in FIG. 6) for controlling the opening of the intake air amount control valve to the decreasing side during the supply of the reducing agent by the reducing agent supply means. And

この構成によれば、還元剤の供給中、すなわちNOx吸収触媒の再生中に、制御手段によって、吸入空気量制御弁の開度を減少側に制御し、それにより、吸入空気量が低減される。このように、NOx吸収触媒の再生中に、吸気系を流れる吸入空気量を低減することにより、内燃機関に供給される新気の量をさらに低減することによって、NOxを還元するのに必要な還元剤の量をさらに低減でき、還元剤として燃料を用いる場合には、燃費をさらに向上させることができる。また、新気の量が低減されるのに応じて、排ガス還流量を低減することが可能になり、それにより、パティキュレートの量をさらに抑制することができる。   According to this configuration, during the supply of the reducing agent, that is, during the regeneration of the NOx absorption catalyst, the opening degree of the intake air amount control valve is controlled to the decreasing side by the control means, thereby reducing the intake air amount. . Thus, during regeneration of the NOx absorption catalyst, it is necessary to reduce NOx by further reducing the amount of fresh air supplied to the internal combustion engine by reducing the amount of intake air flowing through the intake system. The amount of reducing agent can be further reduced, and fuel efficiency can be further improved when fuel is used as the reducing agent. Further, as the amount of fresh air is reduced, the exhaust gas recirculation amount can be reduced, whereby the amount of particulates can be further suppressed.

以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態による排ガス浄化装置について説明する。図1は、本発明の排ガス浄化装置1、およびこれを適用した内燃機関(以下「エンジン」という)3を示しており、エンジン3は、車両(図示せず)に搭載された、例えば4気筒(1つのみ図示)のディーゼルエンジンである。   Hereinafter, an exhaust gas purification apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows an exhaust gas purification apparatus 1 of the present invention and an internal combustion engine (hereinafter referred to as “engine”) 3 to which the exhaust gas purification apparatus 1 is applied. The engine 3 is mounted on a vehicle (not shown), for example, four cylinders. This is a diesel engine (only one is shown).

エンジン3のピストン3aとシリンダヘッド3bの間には、燃焼室3cが形成されている。シリンダヘッド3bには、吸気管4(吸気系)および排気管5(排気系)がそれぞれ接続されるとともに、燃料噴射弁(以下「インジェクタ」という)6(還元剤供給手段)が、燃焼室3cに臨むように取り付けられている。   A combustion chamber 3c is formed between the piston 3a of the engine 3 and the cylinder head 3b. An intake pipe 4 (intake system) and an exhaust pipe 5 (exhaust system) are connected to the cylinder head 3b, and a fuel injection valve (hereinafter referred to as “injector”) 6 (reducing agent supply means) is connected to the combustion chamber 3c. It is attached to face.

インジェクタ6は、燃焼室3cの天壁中央部に配置されており、コモンレールを介して高圧ポンプ(いずれも図示せず)に接続されている。燃料タンク(図示せず)の燃料は、後述するECU2による制御により、高圧ポンプによって高圧に昇圧された後、コモンレールを介してインジェクタ6に送られ、インジェクタ6によって燃焼室3cに噴射される。インジェクタ6の開弁時間である燃料噴射量および噴射タイミングは、ECU2からの駆動信号によって制御される(図2参照)。   The injector 6 is disposed at the center of the top wall of the combustion chamber 3c, and is connected to a high-pressure pump (both not shown) via a common rail. Fuel in a fuel tank (not shown) is boosted to a high pressure by a high-pressure pump under control of the ECU 2 to be described later, then sent to the injector 6 through the common rail, and injected into the combustion chamber 3c by the injector 6. The fuel injection amount and the injection timing that are the valve opening time of the injector 6 are controlled by a drive signal from the ECU 2 (see FIG. 2).

また、エンジン3のクランクシャフト3dには、マグネットロータ30aが取り付けられている。このマグネットロータ30aとMREピックアップ30bによって、クランク角センサ30が構成されている。クランク角センサ30は、クランクシャフト3dの回転に伴い、パルス信号であるCRK信号およびTDC信号をECU2に出力する。   A magnet rotor 30 a is attached to the crankshaft 3 d of the engine 3. This magnet rotor 30a and the MRE pickup 30b constitute a crank angle sensor 30. The crank angle sensor 30 outputs a CRK signal and a TDC signal, which are pulse signals, to the ECU 2 as the crankshaft 3d rotates.

CRK信号は、所定のクランク角(例えば30゜)ごとに出力される。ECU2は、このCRK信号に基づき、エンジン3の回転数(以下「エンジン回転数」という)NEを求める。TDC信号は、各気筒のピストン3aが吸気行程開始時のTDC(上死点)付近の所定クランク角度位置にあることを表す信号であり、4気筒タイプの本例では、クランク角180゜ごとに出力される。   The CRK signal is output every predetermined crank angle (for example, 30 °). The ECU 2 obtains the rotational speed NE (hereinafter referred to as “engine rotational speed”) NE of the engine 3 based on the CRK signal. The TDC signal is a signal indicating that the piston 3a of each cylinder is at a predetermined crank angle position near the TDC (top dead center) at the start of the intake stroke, and in this example of the 4-cylinder type, every crank angle of 180 °. Is output.

吸気管4には、過給装置7が設けられており、過給装置7は、ターボチャージャで構成された過給機8と、これに連結されたアクチュエータ9と、ベーン開度制御弁10を備えている。   The intake pipe 4 is provided with a supercharging device 7. The supercharging device 7 includes a supercharger 8 constituted by a turbocharger, an actuator 9 connected thereto, and a vane opening control valve 10. I have.

過給機8は、吸気管4の途中に設けられた回転自在のコンプレッサブレード8aと、排気管5の途中に設けられた回転自在のタービンブレード8bおよび複数の回動自在の可変ベーン8c(2つのみ図示)と、これらのブレード8a,8bを一体に連結するシャフト8dとを有している。過給機8は、排気管5内の排ガスによってタービンブレード8bが回転駆動されるのに伴い、これと一体のコンプレッサブレード8aも回転駆動されることにより、吸気管4内の吸入空気を加圧する過給動作を行う。   The supercharger 8 includes a rotatable compressor blade 8a provided in the middle of the intake pipe 4, a rotatable turbine blade 8b provided in the middle of the exhaust pipe 5, and a plurality of rotatable variable vanes 8c (2 Only one) and a shaft 8d for integrally connecting these blades 8a and 8b. The turbocharger 8 pressurizes the intake air in the intake pipe 4 by rotationally driving the compressor blade 8a integrated therewith as the turbine blade 8b is rotationally driven by the exhaust gas in the exhaust pipe 5. Perform supercharging operation.

各可変ベーン8cは、前記アクチュエータ9に機械的に連結されており、その開度(以下「ベーン開度」という)は、アクチュエータ9を介して制御される。アクチュエータ9は、負圧によって作動するダイアフラム式のものであり、負圧ポンプ(図示せず)に接続されており、その途中に、ベーン開度制御弁10が設けられている。負圧ポンプは、エンジン3を動力源として作動し、発生した負圧をアクチュエータ9に供給する。ベーン開度制御弁10は、電磁弁で構成されており、その開度がECU2からの駆動信号で制御されることにより、アクチュエータ9に供給される負圧が変化し、それに伴い、可変ベーン8cのベーン開度が変化することにより、過給圧が制御される。より具体的には、このベーン開度を開き側に変化させると、タービンブレード8bに流入する排ガスの流速が大きくなることにより、コンプレッサブレード8aから下流側に流れる吸入空気量が増大することによって、過給圧が上昇する。   Each variable vane 8 c is mechanically connected to the actuator 9, and its opening degree (hereinafter referred to as “vane opening degree”) is controlled via the actuator 9. The actuator 9 is of a diaphragm type that operates by negative pressure, is connected to a negative pressure pump (not shown), and a vane opening degree control valve 10 is provided in the middle thereof. The negative pressure pump operates using the engine 3 as a power source, and supplies the generated negative pressure to the actuator 9. The vane opening degree control valve 10 is constituted by an electromagnetic valve, and when the opening degree is controlled by a drive signal from the ECU 2, the negative pressure supplied to the actuator 9 changes, and accordingly, the variable vane 8c. The supercharging pressure is controlled by changing the vane opening degree. More specifically, when the vane opening is changed to the open side, the flow rate of exhaust gas flowing into the turbine blade 8b increases, and the amount of intake air flowing downstream from the compressor blade 8a increases. Boost pressure rises.

吸気管4の過給機8よりも下流側には、上流側から順に、水冷式のインタークーラ11およびスロットル弁12(吸入空気量制御弁)が、設けられている。インタークーラ11は、過給装置7の過給動作により吸入空気の温度が上昇したときなどに、吸入空気を冷却するものである。スロットル弁12には、例えば直流モータで構成されたアクチュエータ12a(吸入空気量制御弁)が接続されている。スロットル弁12の開度(以下「スロットル弁開度」という)THは、アクチュエータ12aに供給される電流のデューティ比をECU2で制御することによって、制御される。   A water-cooled intercooler 11 and a throttle valve 12 (intake air amount control valve) are provided on the downstream side of the supercharger 8 of the intake pipe 4 in order from the upstream side. The intercooler 11 cools the intake air when the temperature of the intake air rises due to the supercharging operation of the supercharging device 7 or the like. The throttle valve 12 is connected to an actuator 12a (intake air amount control valve) made of, for example, a DC motor. The opening degree TH of the throttle valve 12 (hereinafter referred to as “throttle valve opening degree”) TH is controlled by controlling the duty ratio of the current supplied to the actuator 12 a by the ECU 2.

また、吸気管4には、過給機8よりも上流側にエアフローセンサ31が、インタークーラ11とスロットル弁12の間に過給圧センサ32が、それぞれ設けられている。エアフローセンサ31は吸入空気量Qを検出し、過給圧センサ32は吸気管4内の過給圧PACTを検出し、それらの検出信号はECU2に出力される。   The intake pipe 4 is provided with an air flow sensor 31 upstream of the supercharger 8 and a supercharging pressure sensor 32 between the intercooler 11 and the throttle valve 12. The air flow sensor 31 detects the intake air amount Q, the supercharging pressure sensor 32 detects the supercharging pressure PACT in the intake pipe 4, and these detection signals are output to the ECU 2.

さらに、吸気管4の吸気マニホールド4aは、その集合部から分岐部にわたって、スワール通路4bとバイパス通路4cに仕切られており、これらの通路4b,4cはそれぞれ、吸気ポートを介して各燃焼室3cに連通している。   Further, the intake manifold 4a of the intake pipe 4 is partitioned into a swirl passage 4b and a bypass passage 4c from the collecting portion to the branch portion, and each of the passages 4b and 4c is connected to each combustion chamber 3c via an intake port. Communicating with

バイパス通路4cには、燃焼室3c内にスワールを発生させるためのスワール装置13が設けられている。スワール装置13は、スワール弁13aと、これを開閉するアクチュエータ13bと、スワール制御弁13cを備えている。アクチュエータ13bおよびスワール制御弁13cはそれぞれ、過給装置7のアクチュエータ9およびベーン開度制御弁10と同様に構成されており、スワール制御弁13cは、前記負圧ポンプに接続されている。以上の構成により、スワール制御弁13cの開度がECU2からの駆動信号で制御されることにより、アクチュエータ13bに供給される負圧が変化し、スワール弁13aの開度が変化することによって、スワールの強さが制御される。   A swirl device 13 for generating a swirl in the combustion chamber 3c is provided in the bypass passage 4c. The swirl device 13 includes a swirl valve 13a, an actuator 13b for opening and closing the swirl valve 13a, and a swirl control valve 13c. The actuator 13b and the swirl control valve 13c are configured similarly to the actuator 9 and the vane opening control valve 10 of the supercharging device 7, respectively, and the swirl control valve 13c is connected to the negative pressure pump. With the above configuration, when the opening degree of the swirl control valve 13c is controlled by the drive signal from the ECU 2, the negative pressure supplied to the actuator 13b changes, and the opening degree of the swirl valve 13a changes. The strength of the is controlled.

また、エンジン3には、EGR管14a(排ガス還流通路)とEGR制御弁14b(排ガス還流量制御弁)を有するEGR装置14が設けられている。EGR管14aは、吸気管4と排気管5の間に、具体的には、吸気マニホールド4aの集合部のスワール通路4bと排気管5の過給機8よりも上流側とをつなぐように接続されている。このEGR管14aを介して、エンジン3の排ガスの一部が吸気管4にEGRガスとして再循環され、それにより、エンジン3の燃焼室3c内の燃焼温度が低下することで、排ガス中のNOxが減少する。   Further, the engine 3 is provided with an EGR device 14 having an EGR pipe 14a (exhaust gas recirculation passage) and an EGR control valve 14b (exhaust gas recirculation amount control valve). The EGR pipe 14 a is connected between the intake pipe 4 and the exhaust pipe 5, specifically, so as to connect the swirl passage 4 b of the collecting portion of the intake manifold 4 a and the upstream side of the supercharger 8 of the exhaust pipe 5. Has been. Through this EGR pipe 14a, a part of the exhaust gas of the engine 3 is recirculated as EGR gas to the intake pipe 4, thereby lowering the combustion temperature in the combustion chamber 3c of the engine 3 and thereby reducing NOx in the exhaust gas. Decrease.

EGR制御弁14bは、EGR管14aに取り付けられており、リニア電磁弁で構成され、そのバルブリフト量がECU2からの駆動信号に応じてリニアに変化する。ECU2は、EGR制御弁14bのバルブリフト量を制御することにより、EGRガス量(排ガスの還流量)を制御する。   The EGR control valve 14b is attached to the EGR pipe 14a and is composed of a linear electromagnetic valve. The valve lift amount changes linearly according to a drive signal from the ECU 2. The ECU 2 controls the EGR gas amount (exhaust gas recirculation amount) by controlling the valve lift amount of the EGR control valve 14b.

また、EGR装置14にはEGRガスを冷却するためのEGR冷却装置15が設けられており、EGR冷却装置15は、分岐通路15a、EGR通路切替弁15bおよびEGRクーラ15cを有している。分岐通路15aの一端部は、EGR管14aのEGR制御弁14bよりも下流側から分岐するとともに、他端部は、EGR管14aのさらに下流側に合流している。EGR通路切替弁15bは、分岐通路15aの分岐部に取り付けられ、EGRクーラ15cは、分岐通路15aに設けられている。また、EGR通路切替弁15bは、ECU2による制御によって、EGR管14aのEGR通路切替弁15bよりも上流側を、その下流側と分岐通路15a側に選択的に切り替えて連通させる。   The EGR device 14 is provided with an EGR cooling device 15 for cooling EGR gas, and the EGR cooling device 15 includes a branch passage 15a, an EGR passage switching valve 15b, and an EGR cooler 15c. One end of the branch passage 15a branches from the downstream side of the EGR control valve 14b of the EGR pipe 14a, and the other end joins further downstream of the EGR pipe 14a. The EGR passage switching valve 15b is attached to the branch portion of the branch passage 15a, and the EGR cooler 15c is provided in the branch passage 15a. Further, the EGR passage switching valve 15b selectively switches the upstream side of the EGR passage switching valve 15b of the EGR pipe 14a to the downstream side and the branch passage 15a side and communicates with each other under the control of the ECU 2.

以上により、EGR通路切替弁15bが分岐通路15a側に切り替えられた場合には、EGRガスは、分岐通路15aに通され、EGRクーラ15cにより冷却された後、吸気管4に還流される。一方、逆側に切り替えられた場合には、EGRガスは、EGR管14aのみを介して還流される。   As described above, when the EGR passage switching valve 15b is switched to the branch passage 15a side, the EGR gas is passed through the branch passage 15a, cooled by the EGR cooler 15c, and then returned to the intake pipe 4. On the other hand, when switched to the reverse side, the EGR gas is recirculated only through the EGR pipe 14a.

EGR管14aのEGR制御弁14bのすぐ上流側および下流側には、第1圧力センサ33(差圧検出手段)および第2圧力センサ34(差圧検出手段)がそれぞれ設けられている。第1および第2の圧力センサ33,34は、EGR管14a内のEGR制御弁14bよりも上流側および下流側の圧力P1,P2をそれぞれ検出し、それらの検出信号はECU2に出力される。   A first pressure sensor 33 (differential pressure detection means) and a second pressure sensor 34 (differential pressure detection means) are respectively provided immediately upstream and downstream of the EGR control valve 14b of the EGR pipe 14a. The first and second pressure sensors 33 and 34 detect pressures P1 and P2 upstream and downstream of the EGR control valve 14b in the EGR pipe 14a, respectively, and those detection signals are output to the ECU 2.

また、排気管5の過給機8よりも下流側には、上流側から順に、酸化触媒16およびNOx吸収触媒17が設けられている。この酸化触媒16は、排ガス中のHCおよびCOを酸化し、排ガスを浄化する。NOx吸収触媒17は、排ガス中の酸素濃度が高い場合(酸化雰囲気)には、排ガス中のNOxを吸収し、排ガスを浄化し、また、排ガス中の還元剤により、吸収したNOxを還元するという特性を有する。   Further, an oxidation catalyst 16 and a NOx absorption catalyst 17 are provided in order from the upstream side on the downstream side of the supercharger 8 of the exhaust pipe 5. The oxidation catalyst 16 purifies the exhaust gas by oxidizing HC and CO in the exhaust gas. When the oxygen concentration in the exhaust gas is high (oxidizing atmosphere), the NOx absorption catalyst 17 absorbs NOx in the exhaust gas, purifies the exhaust gas, and reduces the absorbed NOx by the reducing agent in the exhaust gas. Has characteristics.

さらに、排気管5の過給機8と酸化触媒16との間、および酸化触媒16とNOx吸収触媒17との間には、第1LAFセンサ35および第2LAFセンサ36がそれぞれ設けられている。第1および第2のLAFセンサ35,36はそれぞれ、リッチ領域からリーン領域までの広範囲な空燃比の領域において排ガス中の酸素濃度VLAF1,VLAF2をリニアに検出し、それらの検出信号をECU2に出力する。ECU2は、第1LAFセンサ35で検出された酸素濃度VLAF1に基づいて、燃焼室3cで燃焼した実際のガスの空燃比を表す実空燃比KACTを算出する。   Further, a first LAF sensor 35 and a second LAF sensor 36 are provided between the supercharger 8 and the oxidation catalyst 16 of the exhaust pipe 5 and between the oxidation catalyst 16 and the NOx absorption catalyst 17, respectively. Each of the first and second LAF sensors 35 and 36 linearly detects the oxygen concentrations VLAF1 and VLAF2 in the exhaust gas in a wide range of air-fuel ratios from the rich region to the lean region, and outputs these detection signals to the ECU 2 To do. Based on the oxygen concentration VLAF1 detected by the first LAF sensor 35, the ECU 2 calculates an actual air-fuel ratio KACT that represents the air-fuel ratio of the actual gas burned in the combustion chamber 3c.

また、排気管5には排気バイパス通路18が設けられている。この排気バイパス通路18は、一端部が排気管5の過給機8よりも上流側から分岐するとともに、他端部において排気管5の酸化触媒16とNOx吸収触媒17の間に合流しており、過給機8および酸化触媒16をバイパスしている。さらに、排気バイパス通路18の分岐部には、排気通路切替弁19が設けられている。排気通路切替弁19は、排気管5の排気通路切替弁19よりも上流側を、その下流側と排気バイパス通路18側に切り替えて連通させるものであり、その動作はECU2によって制御される。   The exhaust pipe 5 is provided with an exhaust bypass passage 18. The exhaust bypass passage 18 has one end branched from the upstream side of the supercharger 8 in the exhaust pipe 5 and joined between the oxidation catalyst 16 and the NOx absorption catalyst 17 in the exhaust pipe 5 at the other end. The supercharger 8 and the oxidation catalyst 16 are bypassed. Further, an exhaust passage switching valve 19 is provided at a branch portion of the exhaust bypass passage 18. The exhaust passage switching valve 19 switches the upstream side of the exhaust pipe 5 from the exhaust passage switching valve 19 to the downstream side and the exhaust bypass passage 18 side, and the operation thereof is controlled by the ECU 2.

また、排気管5のNOx吸収触媒17よりも下流側には、排ガスの流量を制御するための排ガス流量制御弁20が設けられている。排ガス流量制御弁20は、弁体20aと、これに接続されたアクチュエータ20bを有しており、アクチュエータ20bは、例えば直流モータで構成されている。排ガス流量制御弁20の開度(以下「排ガス流量制御弁開度」という)EFVは、アクチュエータ20bに供給される電流のデューティ比をECU2で制御することによって、制御され、それにより、排ガスの流量が制御される。   Further, an exhaust gas flow rate control valve 20 for controlling the flow rate of the exhaust gas is provided on the exhaust pipe 5 downstream of the NOx absorption catalyst 17. The exhaust gas flow rate control valve 20 includes a valve body 20a and an actuator 20b connected to the valve body 20a, and the actuator 20b is constituted by a DC motor, for example. The opening EFV of the exhaust gas flow control valve 20 (hereinafter referred to as “exhaust gas flow control valve opening”) EFV is controlled by controlling the duty ratio of the current supplied to the actuator 20b with the ECU 2, thereby the exhaust gas flow rate. Is controlled.

ECU2には、アクセル開度センサ37が接続されており、アクセル開度センサ37は、アクセルペダル(図示せず)の操作量(以下「アクセル開度」という)APを検出し、その検出信号をECU2に出力する。   An accelerator opening sensor 37 is connected to the ECU 2, and the accelerator opening sensor 37 detects an operation amount (hereinafter referred to as "accelerator opening") AP of an accelerator pedal (not shown), and detects the detection signal. It outputs to ECU2.

ECU2は、I/Oインターフェース、CPU、RAMおよびROMなどからなるマイクロコンピュータで構成されている。前述した各種センサ30〜37からの検出信号はそれぞれ、I/OインターフェースでA/D変換や整形がなされた後、CPUに入力される。   The ECU 2 is composed of a microcomputer including an I / O interface, CPU, RAM, ROM, and the like. The detection signals from the various sensors 30 to 37 described above are input to the CPU after A / D conversion and shaping by the I / O interface.

CPUは、これらの入力信号に応じ、ROMに記憶された制御プログラムなどに従って、エンジン3の運転状態を判別するとともに、判別した運転状態に応じて、燃料噴射量制御を含むエンジン3の制御を実行する。また、NOx吸収触媒17の再生を実行すべきか否かを判定し、上記のエンジン制御は、その判定結果に応じて行われる。なお、本実施形態では、ECU2によって、還元剤供給手段、差圧検出手段、目標差圧決定手段、上下流間差圧制御手段および制御手段が構成されている。   In accordance with these input signals, the CPU determines the operating state of the engine 3 according to a control program stored in the ROM, and executes control of the engine 3 including fuel injection amount control according to the determined operating state. To do. Further, it is determined whether or not the regeneration of the NOx absorption catalyst 17 should be executed, and the engine control described above is performed according to the determination result. In the present embodiment, the ECU 2 constitutes a reducing agent supply means, a differential pressure detection means, a target differential pressure determination means, an upstream / downstream differential pressure control means, and a control means.

次に、上記のエンジン制御について、図3〜図7を参照しながら説明する。図3は、インジェクタ6からの燃料噴射量を制御する処理を示すフローチャートである。本処理は、TDC信号の入力に同期して割り込み実行される。まず、ステップ1(「S1」と図示。以下同じ)では、実行条件成立フラグF_CATREOKが「1」であるか否かを判別する。   Next, the engine control will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a flowchart showing a process for controlling the fuel injection amount from the injector 6. This process is interrupted in synchronization with the input of the TDC signal. First, in step 1 (illustrated as “S1”, the same applies hereinafter), it is determined whether or not an execution condition satisfaction flag F_CATREOK is “1”.

この実行条件成立フラグF_CATREOKは、推定したNOx吸収触媒17のNOx吸収量が所定量よりも大きいときには、NOx吸収触媒17の再生の実行条件が成立しているとして、「1」にセットされ、それ以外のときには、「0」にセットされる。また、実行条件成立フラグF_CATREOKは、「1」にセットされてから所定時間が経過するまでは、「1」に保持され、所定時間が経過したときには、NOxの還元が十分に行われ、再生が完了したとして、「0」にリセットされる。このように、NOx吸収触媒17の再生は、所定時間にわたって実行される。なお、NOx吸収触媒17のNOx吸収量は、エンジン3の運転状態および運転時間に応じて推定される。   This execution condition satisfaction flag F_CATREOK is set to “1”, assuming that the execution condition for regeneration of the NOx absorption catalyst 17 is satisfied when the estimated NOx absorption amount of the NOx absorption catalyst 17 is larger than a predetermined amount. Otherwise, it is set to “0”. The execution condition satisfaction flag F_CATREOK is maintained at “1” until a predetermined time elapses after being set to “1”. When the predetermined time elapses, NOx is sufficiently reduced and regeneration is performed. If it is completed, it is reset to “0”. Thus, the regeneration of the NOx absorption catalyst 17 is executed over a predetermined time. The NOx absorption amount of the NOx absorption catalyst 17 is estimated according to the operating state and operating time of the engine 3.

上記ステップ1の答がNO、すなわちF_CATREOK=0で、再生の実行条件が成立していないときには、エンジン回転数NEおよびアクセル開度APに応じ、マップ(図示せず)を検索することによって、燃料噴射量TOUTを求める(ステップ2)。このマップでは、燃料噴射量TOUTは、燃焼されるガスの空燃比(以下、単に「空燃比」という)が理論空燃比よりもリーンになるように設定されている。次いで、求めた燃料噴射量TOUTに基づく駆動信号をインジェクタ6に出力する(ステップ3)ことによって、インジェクタ6の燃料噴射量を燃料噴射量TOUTに制御し、本処理を終了する。   If the answer to the above step 1 is NO, that is, F_CATREOK = 0 and the regeneration execution condition is not satisfied, the fuel is obtained by searching a map (not shown) according to the engine speed NE and the accelerator pedal opening AP. An injection amount TOUT is obtained (step 2). In this map, the fuel injection amount TOUT is set so that the air-fuel ratio of the gas to be combusted (hereinafter simply referred to as “air-fuel ratio”) is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. Next, by outputting a drive signal based on the obtained fuel injection amount TOUT to the injector 6 (step 3), the fuel injection amount of the injector 6 is controlled to the fuel injection amount TOUT, and this process ends.

一方、前記ステップ1の答がYESで、再生の実行条件が成立しているときには、エンジン回転数NEおよびアクセル開度APに応じ、マップ(図示せず)を検索することによって、燃料噴射量の基本値TIBSを求める(ステップ4)。次いで、所定の目標空燃比KCMDおよび実空燃比KACTに応じ、所定のフィードバック(以下「F/B」という)制御アルゴリズムによって、F/B補正係数KAFを算出する(ステップ5)。この目標空燃比KCMDは、理論空燃比よりも若干リッチな値、例えば14.0に設定されている。   On the other hand, when the answer to step 1 is YES and the regeneration execution condition is satisfied, a map (not shown) is searched according to the engine speed NE and the accelerator pedal opening AP to thereby determine the fuel injection amount. A basic value TIBS is obtained (step 4). Next, an F / B correction coefficient KAF is calculated by a predetermined feedback (hereinafter referred to as “F / B”) control algorithm in accordance with a predetermined target air-fuel ratio KCMD and actual air-fuel ratio KACT (step 5). This target air-fuel ratio KCMD is set to a value slightly richer than the theoretical air-fuel ratio, for example, 14.0.

次に、上記のようにして求めた基本値TIBSにF/B補正係数KAFを乗算することによって、燃料噴射量TOUTを算出した(ステップ6)後、前記ステップ3を実行し、本処理を終了する。   Next, the fuel injection amount TOUT is calculated by multiplying the basic value TIBS obtained as described above by the F / B correction coefficient KAF (step 6), and then the above step 3 is executed and the present process is terminated. To do.

以上のような燃料噴射量の制御によって、再生を実行しない通常時には、理論空燃比よりもリーンな空燃比で燃焼が行われる。また、再生時には、理論空燃比よりも若干リッチな空燃比で燃焼が行われる。これにより、排ガス中に未燃成分が含まれるようになり、この未燃成分によって、通常時にNOx吸収触媒17に吸収されたNOxが還元され、NOx吸収触媒17が再生される。   By controlling the fuel injection amount as described above, combustion is performed at an air-fuel ratio that is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio at normal times when regeneration is not performed. Further, at the time of regeneration, combustion is performed at an air / fuel ratio slightly richer than the stoichiometric air / fuel ratio. As a result, the unburned components are contained in the exhaust gas, and the NOx absorbed by the NOx absorbing catalyst 17 at the normal time is reduced by the unburned components, and the NOx absorbing catalyst 17 is regenerated.

次いで、図4を参照しながら、EGRガス量を制御する処理について説明する。本処理は、所定時間(例えば10msec)ごとに実行される。まず、ステップ11では、実行条件成立フラグF_CATREOKが「1」であるか否かを判別する。この答がNOで、再生の実行条件が成立していないときには、エンジン回転数NEおよびアクセル開度APに応じ、マップ(図示せず)を検索することによって、バルブリフト量の通常時用基本値NLBSを求める(ステップ12)。   Next, a process for controlling the EGR gas amount will be described with reference to FIG. This process is executed every predetermined time (for example, 10 msec). First, in step 11, it is determined whether or not an execution condition satisfaction flag F_CATREOK is “1”. If the answer is NO and the regeneration execution condition is not satisfied, a basic value for normal valve lift is obtained by searching a map (not shown) according to the engine speed NE and the accelerator pedal opening AP. NLBS is obtained (step 12).

次いで、通常時用の目標吸入空気量NQCMDおよび吸入空気量Qに応じ、所定のF/B制御アルゴリズムによって、通常時用のF/B補正係数NKQを算出する(ステップ13)。この目標吸入空気量NQCMDは、エンジン回転数NEおよびアクセル開度APに応じ、NQCMDマップ(図示せず)を検索することによって求められる。このNQCMDマップは、通常時にエンジン3に吸入すべき吸入空気量Qを定めたものである。次に、上記のようにして求めた通常時用基本値NLBSにF/B補正係数NKQを乗算することによって、目標バルブリフト量LCMDを算出する(ステップ14)。   Next, a normal F / B correction coefficient NKQ is calculated by a predetermined F / B control algorithm according to the normal target intake air amount NQCMD and the intake air amount Q (step 13). The target intake air amount NQCMD is obtained by searching an NQCMD map (not shown) according to the engine speed NE and the accelerator pedal opening AP. This NQCMD map defines the intake air amount Q that should be taken into the engine 3 at the normal time. Next, the target valve lift amount LCMD is calculated by multiplying the normal basic value NLBS obtained as described above by the F / B correction coefficient NKQ (step 14).

次いで、目標バルブリフト量LCMDに基づく駆動信号をEGR制御弁14bに出力することによって、EGR制御弁14bを制御し(ステップ15)、本処理を終了する。これにより、EGR制御弁14bのバルブリフト量が目標バルブリフト量LCMDに制御され、それに応じ、EGRガスの量が制御される。その結果、吸入空気量Qが通常時用の目標吸入空気量NQCMDになるように制御される。   Next, by outputting a drive signal based on the target valve lift amount LCMD to the EGR control valve 14b, the EGR control valve 14b is controlled (step 15), and this process ends. Thereby, the valve lift amount of the EGR control valve 14b is controlled to the target valve lift amount LCMD, and the amount of EGR gas is controlled accordingly. As a result, the intake air amount Q is controlled to become the normal target intake air amount NQCMD.

一方、前記ステップ11の答がYESで、再生の実行条件が成立しているときには、エンジン回転数NEおよびアクセル開度APに応じ、マップ(図示せず)を検索することによって、バルブリフト量の再生時用基本値RELBSを求める(ステップ16)。次いで、再生時用の目標吸入空気量REQCMDおよび吸入空気量Qに応じ、所定のF/B制御アルゴリズムによって、再生時用のF/B補正係数REKQを算出する(ステップ17)。この目標吸入空気量REQCMDは、エンジン回転数NEおよびアクセル開度APに応じ、REQCMDマップ(図示せず)を検索することによって求められる。REQCMDマップは、再生時に吸入すべき吸入空気量Qを定めたものであり、再生時用の目標吸入空気量REQCMDは、エンジン回転数NEおよびアクセル開度APの全領域において、通常時用の目標吸入空気量NQCMDよりも小さな値に設定されている。   On the other hand, if the answer to step 11 is YES and the regeneration execution condition is satisfied, a map (not shown) is searched according to the engine speed NE and the accelerator pedal opening AP to thereby determine the valve lift amount. A reproduction basic value RELBS is obtained (step 16). Next, the F / B correction coefficient REKQ for regeneration is calculated by a predetermined F / B control algorithm according to the target intake air amount REQCMD and the intake air amount Q for regeneration (step 17). The target intake air amount REQCMD is obtained by searching a REQCMD map (not shown) according to the engine speed NE and the accelerator pedal opening AP. The REQCMD map defines the intake air amount Q to be taken in at the time of regeneration, and the target intake air amount REQCMD for regeneration is the target for normal use in the entire region of the engine speed NE and the accelerator pedal opening AP. It is set to a value smaller than the intake air amount NQCMD.

次に、上記のようにして求めた再生時用基本値RELBSにF/B補正係数REKQを乗算することによって、目標バルブリフト量LCMDを算出し(ステップ18)、前記ステップ15を実行するとともに、本処理を終了する。   Next, the target valve lift amount LCMD is calculated by multiplying the regeneration basic value RELBS obtained as described above by the F / B correction coefficient REKQ (step 18), and the step 15 is executed. This process ends.

以上のように、再生時には、吸入空気量Qが再生時用の目標吸入空気量REQCMDになるように、EGRガス量が制御される。また、上述したように、再生時用の目標吸入空気量REQCMDが、通常時用の目標吸入空気量NQCMDよりも小さな値に設定される結果、再生時には、吸入空気量Qが通常時よりも小さな値に制御されるので、NOxを還元するのに必要な燃料の量を低減でき、燃費を向上させることができる。   As described above, during regeneration, the EGR gas amount is controlled so that the intake air amount Q becomes the target intake air amount REQCMD for regeneration. Further, as described above, the target intake air amount REQCMD for regeneration is set to a value smaller than the target intake air amount NQCMD for normal time, and as a result, the intake air amount Q is smaller than normal during regeneration. Since the amount is controlled to a value, the amount of fuel required to reduce NOx can be reduced, and fuel consumption can be improved.

次に、図5を参照しながら、排ガス流量制御弁20を制御する処理について説明する。本処理は、所定時間(例えば10msec)ごとに実行される。まず、ステップ21では、実行条件成立フラグF_CATREOKが「1」であるか否かを判別する。この答がNOで、再生の実行条件が成立していないときには、排ガス流量制御弁20を全開状態に制御し(ステップ22)、本処理を終了する。   Next, a process for controlling the exhaust gas flow rate control valve 20 will be described with reference to FIG. This process is executed every predetermined time (for example, 10 msec). First, in step 21, it is determined whether or not an execution condition satisfaction flag F_CATREOK is “1”. If the answer is NO and the regeneration execution condition is not satisfied, the exhaust gas flow rate control valve 20 is controlled to be fully opened (step 22), and this process is terminated.

一方、上記ステップ21の答がYESで、再生の実行条件が成立しているときには、エンジン回転数NEおよびアクセル開度APに応じ、マップ(図示せず)を検索することによって、目標差圧EGRDPCMDを求める(ステップ23)。次いで、第1および第2の圧力センサ33,34で検出された圧力P1,P2の差(P1−P2)を、EGR管14a内のEGR制御弁14bの上流側と下流側の間の差圧(以下「上下流間差圧」という)EGRDPとして算出する(ステップ24)。次に、この目標差圧EGRDPCMDと上下流間差圧EGRDPとの偏差に応じ、PID制御アルゴリズムによって、排ガス流量制御弁20の目標開度EFVCMDを算出し、決定する(ステップ25)。   On the other hand, if the answer to step 21 is YES and the regeneration execution condition is satisfied, a target differential pressure EGRDPCMD is obtained by searching a map (not shown) according to the engine speed NE and the accelerator pedal opening AP. Is obtained (step 23). Next, the difference (P1−P2) between the pressures P1 and P2 detected by the first and second pressure sensors 33 and 34 is used as the differential pressure between the upstream side and the downstream side of the EGR control valve 14b in the EGR pipe 14a. It is calculated as EGRDP (hereinafter referred to as “upstream / downstream differential pressure”) (step 24). Next, the target opening EFVCMD of the exhaust gas flow control valve 20 is calculated and determined by the PID control algorithm according to the deviation between the target differential pressure EGRDPCMD and the upstream / downstream differential pressure EGRDP (step 25).

次いで、決定した目標開度EFVCMDに基づくデューティ比の電流をアクチュエータ20bに出力することによって、排ガス流量制御弁20を制御し(ステップ26)、本処理を終了する。これにより、排ガス流量制御弁開度EVFが、目標開度EFVCMDに制御され、排ガスの流量が制御される。   Next, the exhaust gas flow rate control valve 20 is controlled by outputting a current having a duty ratio based on the determined target opening degree EFVCMD to the actuator 20b (step 26), and this process is terminated. Thereby, the exhaust gas flow rate control valve opening degree EVF is controlled to the target opening degree EFVCMD, and the flow rate of the exhaust gas is controlled.

以上のように、通常時には、排ガス流量制御弁20は全開状態に制御される。一方、再生時には、排ガス流量制御弁開度EVFは、上述したように決定された目標開度EFVCMDに制御される。その結果、上下流間差圧EGRDPが目標差圧EGRDPCMDになるように制御される。   As described above, at normal times, the exhaust gas flow rate control valve 20 is controlled to a fully open state. On the other hand, at the time of regeneration, the exhaust gas flow control valve opening degree EVF is controlled to the target opening degree EFVCMD determined as described above. As a result, the upstream / downstream differential pressure EGRDP is controlled to become the target differential pressure EGRDPCMD.

次に、図6を参照しながら、スロットル弁12を制御する処理について説明する。本処理は、所定時間(例えば10msec)ごとに実行される。まず、ステップ31では、実行条件成立フラグF_CATREOKが「1」であるか否かを判別する。この答がNOで、再生の実行条件が成立していないときには、後述する目標開度設定済フラグF_DONEを「0」にリセットした(ステップ32)後、スロットル弁12を全開状態に制御し(ステップ33)、本処理を終了する。   Next, a process for controlling the throttle valve 12 will be described with reference to FIG. This process is executed every predetermined time (for example, 10 msec). First, in step 31, it is determined whether or not an execution condition satisfaction flag F_CATREOK is “1”. If the answer is NO and the regeneration execution condition is not satisfied, a target opening degree setting flag F_DONE, which will be described later, is reset to “0” (step 32), and then the throttle valve 12 is controlled to be fully opened (step S31). 33) The process is terminated.

一方、上記ステップ31の答がYESで、再生の実行条件が成立しているときには、目標開度設定済フラグF_DONEが「1」であるか否かを判別する(ステップ34)。この答がNOで、F_DONE=0、すなわち、今回が、実行条件が成立した最初のループであるときには、エンジン回転数NEおよびアクセル開度APに応じ、THBSマップ(図示せず)を検索することによって、スロットル弁開度の基本値THBSを求める(ステップ35)。このTHBSマップは、エンジン回転数NEおよびアクセル開度APで代表されるエンジン3の運転状態において、EGRガス量が値0である場合に、前記再生時用の目標吸入空気量REQCMDを確保するのに必要な最小限のスロットル弁開度THを定めたものである。   On the other hand, if the answer to step 31 is YES and the regeneration execution condition is satisfied, it is determined whether or not a target opening degree set flag F_DONE is “1” (step 34). When this answer is NO and F_DONE = 0, that is, this time is the first loop in which the execution condition is satisfied, a THBS map (not shown) is searched according to the engine speed NE and the accelerator pedal opening AP. Thus, the basic value THBS of the throttle valve opening is obtained (step 35). This THBS map ensures the target intake air amount REQCMD for regeneration when the EGR gas amount is 0 in the operating state of the engine 3 represented by the engine speed NE and the accelerator pedal opening AP. The minimum throttle valve opening TH required for the above is determined.

次いで、上下流間差圧EGRDPに基づき、図7に示すTHCOテーブルを検索することによって、補正値THCOを求める(ステップ36)。このTHCOテーブルでは、補正値THCOは、上下流間差圧EGRDPが大きいほど、より大きな値にリニアに設定されている。次に、上記のようにして求めた基本値THBSに補正値THCOを加算することによって、目標スロットル弁開度THCMDを算出する(ステップ37)。次いで、目標開度設定済フラグF_DONEを「1」にセットし(ステップ38)、ステップ39に進む。このステップ38により、上記ステップ34の答がYESになり、その場合には、ステップ35〜38をスキップし、ステップ39に進む。これにより、再生中、目標スロットル弁開度THCMDは、ステップ37で算出された値に保持される。   Next, the correction value THCO is obtained by searching the THCO table shown in FIG. 7 based on the upstream / downstream differential pressure EGRDP (step 36). In this THCO table, the correction value THCO is linearly set to a larger value as the upstream / downstream differential pressure EGRDP is larger. Next, the target throttle valve opening THCMD is calculated by adding the correction value THCO to the basic value THBS obtained as described above (step 37). Next, the target opening degree set flag F_DONE is set to “1” (step 38), and the process proceeds to step 39. As a result of step 38, the answer to step 34 is YES. In this case, steps 35 to 38 are skipped and the process proceeds to step 39. Thereby, during regeneration, the target throttle valve opening THCMD is held at the value calculated in step 37.

このステップ39では、目標スロットル弁開度THCMDに基づくデューティ比の電流をアクチュエータ12aに出力することによって、スロットル弁開度THを目標スロットル弁開度THCMDに制御し、本処理を終了する。   In step 39, the current of the duty ratio based on the target throttle valve opening THCMD is output to the actuator 12a to control the throttle valve opening TH to the target throttle valve opening THCMD, and this process is terminated.

以上のように、再生時には、目標スロットル弁開度THCMDは、基本値THBSと補正値THCOとの和に設定され、保持され、その結果、スロットル弁開度THは、通常時(全開)よりも減少側の値に固定される。   As described above, at the time of regeneration, the target throttle valve opening THCMD is set and held as the sum of the basic value THBS and the correction value THCO, and as a result, the throttle valve opening TH is more than normal (fully opened). Fixed to the decreasing value.

また、前述したように、補正値THCOは、上下流間差圧EGRDPが大きいほど、より大きな値に設定されている。これは、EGRガス量は上下流間差圧EGRDPに応じて変化し、それに伴って、エンジン3に供給される新気の量も変化するので、上下流間差圧EGRDPに応じてスロットル弁開度THを制御することによって、新気量を過不足なく制御するためである。   As described above, the correction value THCO is set to a larger value as the upstream / downstream differential pressure EGRDP is larger. This is because the amount of EGR gas changes in accordance with the upstream / downstream differential pressure EGRDP, and the amount of fresh air supplied to the engine 3 also changes accordingly. Therefore, the throttle valve opens in accordance with the upstream / downstream differential pressure EGRDP. This is because the amount of fresh air is controlled without excess or deficiency by controlling the degree TH.

以上のように、本実施形態によれば、上下流間差圧EGRDPが目標差圧EGRDPCMDになるように、排ガス流量制御弁20を制御するので、EGRガス量を過不足なく制御できる。このようにEGRガス量が適正に制御されることによって、燃焼によって生成されるパティキュレートの量を抑制できる。また、EGRガス量の適正な制御に伴い、エンジン3に供給される新気の量も適正に低減されるので、再生用の燃料が不足するのを防止でき、再生を良好に行うことができる。さらに、エンジン3に供給される新気の量の適正な低減によって、NOxを還元するのに必要な燃料量を低減できるので、燃費を向上させることができる。また、目標差圧EGRDPCMDをエンジン回転数NEおよびアクセル開度APに応じて求めるので、排ガス流量や排気圧力をそのときのエンジン3の運転状態に適するように制御でき、したがって、良好なドライバビリティーを維持することができる。   As described above, according to the present embodiment, since the exhaust gas flow rate control valve 20 is controlled so that the upstream / downstream differential pressure EGRDP becomes the target differential pressure EGRDPCMD, the EGR gas amount can be controlled without excess or deficiency. Thus, the amount of particulates generated by combustion can be suppressed by appropriately controlling the amount of EGR gas. In addition, since the amount of fresh air supplied to the engine 3 is appropriately reduced with the proper control of the amount of EGR gas, it is possible to prevent a shortage of fuel for regeneration and to perform regeneration well. . Furthermore, since the amount of fuel required to reduce NOx can be reduced by appropriately reducing the amount of fresh air supplied to the engine 3, fuel efficiency can be improved. Further, since the target differential pressure EGRDPCMD is obtained according to the engine speed NE and the accelerator pedal opening AP, the exhaust gas flow rate and the exhaust pressure can be controlled to be suitable for the operating state of the engine 3 at that time, and therefore, good drivability is achieved. Can be maintained.

また、再生時には、目標スロットル弁開度THCMDは、基本値THBSと補正値THCOとの和に設定される。前述したように、基本値THBSは、再生時用の目標吸入空気量REQCMDを確保するのに必要な最小限の開度に設定されるとともに、補正値THCOにより、上下流間差圧EGRDPの影響を補償するように補正される。したがって、エンジン3に供給される新気の量を最小限に、過不足なく低減できる。その結果、NOxを還元するのに必要な燃料量を最大限に低減でき、燃費をさらに向上させることができる。さらに、新気の量が低減されるのに応じて、EGRガス量を低減することが可能になり、それにより、パティキュレートの量をさらに抑制することができる。また、再生中、スロットル弁開度THを固定するので、吸入空気量Qの変化に伴う吸気管4内の圧力の変動に起因して上下流間差圧EGRDPが変動するのを防止できる。   At the time of regeneration, the target throttle valve opening THCMD is set to the sum of the basic value THBS and the correction value THCO. As described above, the basic value THBS is set to the minimum opening required to secure the target intake air amount REQCMD for regeneration, and the influence of the upstream / downstream differential pressure EGRDP is influenced by the correction value THCO. It is corrected so as to compensate. Therefore, the amount of fresh air supplied to the engine 3 can be reduced to a minimum without excess or deficiency. As a result, the amount of fuel required to reduce NOx can be reduced to the maximum, and fuel consumption can be further improved. Furthermore, as the amount of fresh air is reduced, the amount of EGR gas can be reduced, whereby the amount of particulates can be further suppressed. Further, since the throttle valve opening TH is fixed during regeneration, it is possible to prevent the upstream / downstream differential pressure EGRDP from fluctuating due to the fluctuation of the pressure in the intake pipe 4 accompanying the change of the intake air amount Q.

なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、NOx吸収触媒17への還元剤の供給を、空燃比をリッチ化制御することによって行ったが、この手法はこれに限らず任意である。例えば、排気行程付近で燃焼室3cに燃料を噴射するポスト噴射や、排気管5のNOx吸収触媒17よりも上流側に設けたインジェクタで排気管5内に燃料を直接、噴射することによって、還元剤の供給を行うようにしてもよい。また、実施形態では、NOx吸収触媒17の再生中に、EGR制御弁14bのバルブリフト量を可変制御しているが、所定量に固定するようにしてもよい。さらに、本発明は、車両に搭載されたディーゼルエンジンに限らず、クランク軸が鉛直方向に配置された船外機などのような船舶推進機用エンジンを含む、様々な産業用の内燃機関に適用できることはもちろんである。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。   In addition, this invention can be implemented in various aspects, without being limited to the described embodiment. For example, in the embodiment, the supply of the reducing agent to the NOx absorption catalyst 17 is performed by controlling the enrichment of the air-fuel ratio, but this method is not limited to this and is arbitrary. For example, reduction can be achieved by post-injecting fuel into the combustion chamber 3c near the exhaust stroke, or by directly injecting fuel into the exhaust pipe 5 with an injector provided upstream of the NOx absorption catalyst 17 in the exhaust pipe 5. You may make it supply an agent. In the embodiment, the valve lift amount of the EGR control valve 14b is variably controlled during regeneration of the NOx absorption catalyst 17, but may be fixed to a predetermined amount. Furthermore, the present invention is not limited to a diesel engine mounted on a vehicle, but is applied to various industrial internal combustion engines including an engine for a marine propulsion device such as an outboard motor having a crankshaft arranged in a vertical direction. Of course you can. In addition, it is possible to appropriately change the detailed configuration within the scope of the gist of the present invention.

本発明の排ガス浄化装置およびこれを適用した内燃機関の概略構成を示す図である。1 is a diagram showing a schematic configuration of an exhaust gas purification apparatus of the present invention and an internal combustion engine to which the exhaust gas purification apparatus is applied. 排ガス浄化装置の一部を示す図である。It is a figure which shows a part of exhaust gas purification apparatus. 燃料噴射量を制御する処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process which controls fuel injection quantity. EGRガス量を制御する処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process which controls the amount of EGR gas. 排ガス流量制御弁を制御する処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process which controls an exhaust gas flow control valve. スロットル弁を制御する処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process which controls a throttle valve. 図6の処理で用いられるTHCOテーブルを示す図である。It is a figure which shows the THCO table used by the process of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 排ガス浄化装置
2 ECU(還元剤供給手段、差圧検出手段、目標差圧決定手段、
上下流間差圧制御手段、制御手段)
3 エンジン
4 吸気管(吸気系)
5 排気管(排気系)
6 インジェクタ(還元剤供給手段)
12 スロットル弁(吸入空気量制御弁)
12a アクチュエータ(吸入空気量制御弁)
14a EGR管(排ガス還流通路)
14b EGR制御弁(排ガス還流量制御弁)
17 NOx吸収触媒
20 排ガス流量制御弁
33 第1圧力センサ(差圧検出手段)
34 第2圧力センサ(差圧検出手段)
EGRDP 上下流間差圧
EGRDPCMD 目標差圧
1 Exhaust gas purification device
2 ECU (reducing agent supply means, differential pressure detection means, target differential pressure determination means,
Upper / downstream differential pressure control means, control means)
3 Engine
4 Intake pipe (intake system)
5 Exhaust pipe (exhaust system)
6 Injector (reducing agent supply means)
12 Throttle valve (intake air amount control valve)
12a Actuator (Intake air volume control valve)
14a EGR pipe (exhaust gas recirculation passage)
14b EGR control valve (exhaust gas recirculation amount control valve)
17 NOx absorption catalyst
20 Exhaust gas flow control valve
33 First pressure sensor (differential pressure detection means)
34 Second pressure sensor (differential pressure detection means)
EGRDP Upstream / downstream differential pressure EGRDPCMD Target differential pressure

Claims (2)

吸気系および排気系を備えた内燃機関から排出された排ガスを浄化する内燃機関の排ガス浄化装置であって、
前記排気系に設けられ、排ガス中のNOxを吸収するNOx吸収触媒と、
前記排気系の前記NOx吸収触媒よりも上流側に、前記NOx吸収触媒に吸収されたNOxを還元するための還元剤を供給する還元剤供給手段と、
前記排気系に設けられ、排ガスの流量を制御する排ガス流量制御弁と、
前記排気系の前記排ガス流量制御弁よりも上流側と前記吸気系との間に接続され、排ガスを前記吸気系に還流するための排ガス還流通路と、
当該排ガス還流通路を介した排ガスの還流量を制御する排ガス還流量制御弁と、
当該排ガス還流量制御弁の上流側と下流側の間の上下流間差圧を検出する差圧検出手段と、
前記上下流間差圧の目標となる目標差圧を決定する目標差圧決定手段と、
前記還元剤供給手段による前記還元剤の供給中に、前記検出された上下流間差圧が前記決定された目標差圧になるように前記排ガス流量制御弁を制御する上下流間差圧制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の排ガス浄化装置。
An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine that purifies exhaust gas discharged from an internal combustion engine having an intake system and an exhaust system,
A NOx absorption catalyst that is provided in the exhaust system and absorbs NOx in the exhaust gas;
Reducing agent supply means for supplying a reducing agent for reducing NOx absorbed by the NOx absorption catalyst upstream of the NOx absorption catalyst in the exhaust system;
An exhaust gas flow rate control valve that is provided in the exhaust system and controls the flow rate of the exhaust gas;
An exhaust gas recirculation passage for recirculating exhaust gas to the intake system, connected between the exhaust system upstream of the exhaust gas flow rate control valve and the intake system;
An exhaust gas recirculation amount control valve for controlling the exhaust gas recirculation amount through the exhaust gas recirculation passage;
Differential pressure detection means for detecting the upstream-downstream differential pressure between the upstream side and the downstream side of the exhaust gas recirculation amount control valve;
Target differential pressure determining means for determining a target differential pressure that is a target of the upstream-downstream differential pressure;
During the supply of the reducing agent by the reducing agent supply means, the upstream / downstream differential pressure control means for controlling the exhaust gas flow rate control valve so that the detected upstream / downstream differential pressure becomes the determined target differential pressure. When,
An exhaust gas purifying device for an internal combustion engine, comprising:
前記吸気系には、吸入空気量を制御する吸入空気量制御弁が設けられており、
前記還元剤供給手段による前記還元剤の供給中に、前記吸入空気量制御弁の開度を減少側に制御する制御手段をさらに備えることを特徴とする、請求項1に記載の内燃機関の排ガス浄化装置。
The intake system is provided with an intake air amount control valve for controlling the intake air amount,
2. The exhaust gas of an internal combustion engine according to claim 1, further comprising a control unit that controls an opening of the intake air amount control valve to a decreasing side during the supply of the reducing agent by the reducing agent supply unit. Purification equipment.
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KR101338446B1 (en) * 2011-12-01 2013-12-10 기아자동차주식회사 Exhaust gas processing device

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