JP2007023807A

JP2007023807A - Exhaust emission control device for engine

Info

Publication number: JP2007023807A
Application number: JP2005203384A
Authority: JP
Inventors: Takekazu Ito; 丈和伊藤; Yuji Kanto; 勇二関東
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-07-12
Filing date: 2005-07-12
Publication date: 2007-02-01

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To add an appropriate amount of reductant to each of a plurality of catalyst devices installed in series. <P>SOLUTION: Appropriate amounts of the reductant are added to each of an NOx occlusion reductant catalyst device 13 and a DPNR catalyst device 15 by controlling a supply pump 25 and a solenoid valve 27 based on the flow speed or the flow amount of exhaust gas. When adding the reductant to the NOx occlusion reduction catalyst device 13, the solenoid valve 27 is driven when an exhaust gas space speed SV is small, and when the reductant is added to the DPNR catalyst device 15, the solenoid valve 27 is driven when the exhaust gas space speed SV is large. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、触媒装置に還元剤を添加する機能を備えたエンジンの排気浄化装置に関する。 The present invention relates to an engine exhaust purification device having a function of adding a reducing agent to a catalyst device.

内燃機関の排気ガスを浄化するために、各種の触媒装置が用いられている。この触媒装置に還元剤を添加することで、触媒を再生し、あるいは吸蔵した窒素酸化物を還元して浄化する技術が種々提案されている。 Various catalyst devices are used to purify exhaust gas from an internal combustion engine. Various techniques for regenerating the catalyst or reducing and purifying the stored nitrogen oxides by adding a reducing agent to the catalyst device have been proposed.

例えば、特許文献１では、吸蔵還元触媒に還元剤を添加するに際して、排気行程の中で排気ガスの流量が最小となる時期に同期して、還元剤を断続的に添加することで、少ない還元剤添加量で窒素酸化物を還元している。 For example, in Patent Document 1, when a reducing agent is added to the storage reduction catalyst, the reduction is reduced by intermittently adding the reducing agent in synchronization with the time when the flow rate of the exhaust gas is minimized in the exhaust stroke. Nitrogen oxide is reduced by the added amount of the agent.

特開２００４−５２６８８号公報JP 2004-52688 A

しかしながら、複数の触媒装置が直列に設置された排気系において、それらの触媒装置のそれぞれに適正な量の還元剤を添加する技術は従来存在しない。 However, in an exhaust system in which a plurality of catalyst devices are installed in series, there is no conventional technique for adding an appropriate amount of reducing agent to each of the catalyst devices.

そこで本発明の目的は、直列に設置された複数の触媒装置のそれぞれに適正な量の還元剤を添加することにある。 Therefore, an object of the present invention is to add an appropriate amount of a reducing agent to each of a plurality of catalyst devices installed in series.

第１の本発明は、第１の触媒装置と、前記第１の触媒装置の下流側に設置された第２の触媒装置と、を備えたエンジンの排気浄化装置であって、前記第１の触媒装置の上流側に還元剤を添加する還元剤添加手段と、前記還元剤添加手段を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記第１および第２の触媒装置に選択的に前記還元剤を添加するために、エンジンの排気ガスの流速および流量のうち少なくともいずれか一方の値に基づいて前記還元剤添加手段を制御することを特徴とするエンジンの排気浄化装置である。 The first aspect of the present invention is an exhaust emission control device for an engine, comprising: a first catalyst device; and a second catalyst device installed downstream of the first catalyst device, wherein A reducing agent adding means for adding a reducing agent to the upstream side of the catalyst device; and a control means for controlling the reducing agent adding means, wherein the control means selectively selects the first and second catalyst devices. In order to add the reducing agent, the reducing agent adding means is controlled based on at least one of a flow rate and a flow rate of the exhaust gas of the engine.

還元剤添加手段から添加された還元剤は、排気ガスの流速または流量のうち少なくとも一方の値が過剰であると、触媒装置をすり抜けてその下流に排出されてしまう傾向がある。すなわち、還元剤添加手段から添加された還元剤の到達距離は、排気ガスの流速および流量のうち少なくともいずれか一方の値に依存する。第１の本発明では、制御手段が流速または流量に基づいて還元剤添加手段を制御することによって、直列に設置された複数の触媒装置のそれぞれに、適正な量の還元剤を添加することが可能になる。 If the value of at least one of the flow rate or flow rate of the exhaust gas is excessive, the reducing agent added from the reducing agent addition means tends to pass through the catalyst device and be discharged downstream. That is, the reach of the reducing agent added from the reducing agent addition means depends on at least one of the flow rate and flow rate of the exhaust gas. In the first aspect of the present invention, the control unit controls the reducing agent addition unit based on the flow rate or the flow rate, thereby adding an appropriate amount of the reducing agent to each of the plurality of catalyst devices installed in series. It becomes possible.

制御手段による還元剤添加手段の制御は、第２の本発明のように、第１の触媒装置に添加するときには前記少なくともいずれか一方の値が第１の基準値より小さいときに還元剤添加手段を駆動し、第２の触媒装置に添加するときには前記少なくともいずれか一方の値が、第１の基準値より大である第２の基準値より大きいときに還元剤添加手段を駆動するようにすれば、簡易な構成によって本発明に所期の効果を実現することができる。 The control of the reducing agent adding means by the control means is performed when the at least one value is smaller than the first reference value when adding to the first catalytic device as in the second aspect of the present invention. And when adding to the second catalyst device, the reducing agent adding means is driven when the at least one value is larger than the second reference value which is larger than the first reference value. Thus, the desired effect of the present invention can be realized with a simple configuration.

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図１は、本発明の第１実施形態のエンジンの排気浄化装置１を示す概略構成図である。エンジン１０は、車両用の多気筒ディーゼル内燃機関として構成されており、各燃焼室での混合気の燃焼によりピストン３を往復移動させて、不図示のクランクシャフトから動力を得るものである。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an engine exhaust purification device 1 according to a first embodiment of the present invention. The engine 10 is configured as a vehicular multi-cylinder diesel internal combustion engine, and obtains power from a crankshaft (not shown) by reciprocating the piston 3 by combustion of air-fuel mixture in each combustion chamber.

エンジン１０は、燃料噴射弁を気筒数に応じた数だけ有している。エンジン１０の各排気ポートには、排気マニホールド５が接続されている。 The engine 10 has as many fuel injection valves as the number of cylinders. An exhaust manifold 5 is connected to each exhaust port of the engine 10.

エンジン１０は、ターボ過給機７を備えている。ターボ過給機７は、排気経路中に設置されたタービンによって、吸気経路中に設置されたブロアを駆動することで過給を行うものである。吸気経路中であってターボ過給機７の下流側には、過給圧センサ３１、インタークーラ、および吸入空気量を調節するためのスロットルバルブが設置されている。 The engine 10 includes a turbocharger 7. The turbocharger 7 performs supercharging by driving a blower installed in the intake path by a turbine installed in the exhaust path. A turbocharging pressure sensor 31, an intercooler, and a throttle valve for adjusting the intake air amount are installed in the intake path and downstream of the turbocharger 7.

また、排気経路中であってターボ過給機７の下流側には排気管９が接続されており、排気管９の中途には、各燃焼室からの排気ガスを浄化するための酸化触媒装置１１、ＮＯｘ吸蔵還元触媒装置１３、およびＤＰＮＲ触媒装置１５がこの順に直列に設置されている。 An exhaust pipe 9 is connected to the downstream side of the turbocharger 7 in the exhaust path, and an oxidation catalyst device for purifying exhaust gas from each combustion chamber is provided in the middle of the exhaust pipe 9. 11, NOx occlusion reduction catalyst device 13 and DPNR catalyst device 15 are installed in series in this order.

酸化触媒装置１１には、白金族元素（例えばＰｔ等）やバナジウム、銅、マンガン、アルミナなどの金属元素及び金属酸化物などからなる酸化触媒が収容されている。 The oxidation catalyst device 11 accommodates an oxidation catalyst made of a platinum group element (for example, Pt or the like), a metal element such as vanadium, copper, manganese, alumina, or a metal oxide.

ＮＯｘ吸蔵還元触媒装置１３には、例えば、Ｐｔ／Ａｌ_２Ｏ_２触媒、Ｃｕ−ＺＳＭ−５触媒、ペロブスカイト系触媒、Ａｕ系触媒などからなる吸蔵還元型触媒が収容されている。ＮＯｘ吸蔵還元触媒装置１３は、排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を吸蔵還元することができる。 The NOx occlusion reduction catalyst device 13 accommodates an occlusion reduction type catalyst composed of, for example, a Pt / Al ₂ O ₂ catalyst, a Cu—ZSM-5 catalyst, a perovskite catalyst, an Au catalyst, and the like. The NOx occlusion reduction catalyst device 13 can occlude and reduce nitrogen oxides (NOx) in the exhaust gas.

ＤＰＮＲ触媒装置１５は、多孔質セラミック構造体に触媒物質を担持させたものであり、触媒物質としてはＮＯｘ吸蔵還元型三元触媒が用いられている。ＤＰＮＲ触媒装置１５では、リーン燃焼時には、ＰＭ（粒子状物質）が多孔質構造のセラミック構造体に一時的に捕集され、排出ガス中の酸素により酸化される。また、ＮＯｘはリーン燃焼時に触媒へいったん吸蔵され、その後瞬間的にリッチ燃焼が行われる際に、還元浄化される。またリッチ燃焼時には、吸蔵されたＮＯｘが還元される際に発生する酸素により、ＰＭが酸化浄化される。 The DPNR catalyst device 15 is a porous ceramic structure in which a catalyst material is supported, and a NOx occlusion reduction type three-way catalyst is used as the catalyst material. In the DPNR catalyst device 15, during lean combustion, PM (particulate matter) is temporarily collected in a porous ceramic structure and oxidized by oxygen in the exhaust gas. NOx is once stored in the catalyst during lean combustion, and then reduced and purified when rich combustion is instantaneously performed. In rich combustion, PM is oxidized and purified by oxygen generated when the stored NOx is reduced.

ＤＰＮＲ触媒装置１５の直前および直後の排気経路９には、パイプ１７ａ，１７ｂがそれぞれ接続されており、これらパイプ１７ａ，１７ｂは差圧センサ３７に接続されている。差圧センサ３７は、ＤＰＮＲ触媒装置１５の直前と直後の圧力の差分を検出して出力する。 Pipes 17 a and 17 b are respectively connected to the exhaust path 9 immediately before and after the DPNR catalyst device 15, and these pipes 17 a and 17 b are connected to a differential pressure sensor 37. The differential pressure sensor 37 detects and outputs the difference in pressure immediately before and after the DPNR catalyst device 15.

本実施形態では、還元剤として走行用の軽油燃料が用いられる。排気経路中であって酸化触媒装置１１の上流側には、還元剤添加ノズル１９が設置されている。還元剤添加ノズル１９は、パイプ２１によって燃料タンク２３に接続されており、パイプ２１には供給ポンプ２５および電磁弁２７が設けられている。供給ポンプ２５および電磁弁２７の動作により、燃料タンク２１からの燃料を還元剤として排気経路中に添加することが可能である。 In the present embodiment, traveling light oil fuel is used as the reducing agent. A reducing agent addition nozzle 19 is installed in the exhaust path and upstream of the oxidation catalyst device 11. The reducing agent addition nozzle 19 is connected to a fuel tank 23 by a pipe 21, and a supply pump 25 and an electromagnetic valve 27 are provided in the pipe 21. By the operation of the supply pump 25 and the electromagnetic valve 27, it is possible to add the fuel from the fuel tank 21 as a reducing agent into the exhaust path.

本実施形態のエンジンの排気浄化装置１は、制御手段として機能する電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という）３０を含む。ＥＣＵ３０は、何れも図示されないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力ポート、および、各種情報やマップ等が記憶されるバックアップＲＡＭなどの記憶装置等を含むものである。 The engine exhaust gas purification apparatus 1 of this embodiment includes an electronic control unit (hereinafter referred to as “ECU”) 30 that functions as a control means. The ECU 30 includes a CPU, a ROM, a RAM, an input / output port, and a storage device such as a backup RAM in which various information, maps, and the like are not shown.

このＥＣＵ３０の入力ポートには、上述の過給圧センサ３１、エンジン１０のクランクシャフトの近傍に設けられたクランク角センサ３２、エアフローメータ３３、アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルペダルセンサ３４、スロットルバルブの開度を検出するスロットルポジションセンサ３５、触媒装置１１，１３，１５に設けられた触媒温度センサ３６、差圧センサ３７等の各種センサが、不図示のＡ／Ｄ変換器を介して接続されている。ＥＣＵ３０は、これら各センサの検出信号が入力されることによって、各検出値を取得する。また、ＥＣＵ３０の出力ポートには、供給ポンプ２５および電磁弁２７などの各種アクチュエータが、不図示のＤ／Ａ変換器を介して接続されている。 The input port of the ECU 30 includes the above-described supercharging pressure sensor 31, a crank angle sensor 32 provided in the vicinity of the crankshaft of the engine 10, an air flow meter 33, an accelerator pedal sensor 34 that detects the depression amount of the accelerator pedal, and a throttle Various sensors such as a throttle position sensor 35 for detecting the opening degree of the valve, a catalyst temperature sensor 36 provided in the catalyst devices 11, 13, 15 and a differential pressure sensor 37 are connected via an A / D converter (not shown). Has been. ECU30 acquires each detection value by receiving the detection signal of each of these sensors. Various actuators such as a supply pump 25 and a solenoid valve 27 are connected to the output port of the ECU 30 via a D / A converter (not shown).

ＥＣＵ３０は、記憶装置に記憶されている各種マップ、基準値、設定値等を用いると共に、これらの情報および各種センサの検出値等に基づいて、動弁機構や燃料噴射弁などエンジン１０の各部のアクチュエータ類に加えて、供給ポンプ２５および電磁弁２７を制御する。特に、ＥＣＵ３０の記憶装置には、後述するしきい値th1，th2が記憶されており、これらは以下の還元剤供給処理ルーチンにおいて用いられる。 The ECU 30 uses various maps, reference values, set values, and the like stored in the storage device, and based on the information and detection values of various sensors, the ECU 30 controls each part of the engine 10 such as a valve operating mechanism and a fuel injection valve. In addition to the actuators, the supply pump 25 and the electromagnetic valve 27 are controlled. In particular, threshold values th1 and th2, which will be described later, are stored in the storage device of the ECU 30, and these are used in the following reducing agent supply processing routine.

以上のとおり構成された本実施形態の動作の一例について説明する。本実施形態では、ＥＣＵ３０の制御によって、互いに直列に接続された複数の触媒装置であるＮＯｘ吸蔵還元触媒装置１３とＤＰＮＲ触媒装置１５とに、選択的に還元剤を添加する。図２は、本実施形態のＥＣＵ３０において実行される還元剤供給処理ルーチンを示す。この処理ルーチンは、イグニッションスイッチがＯＮされ、且つスタータの作動によりクランキングが開始されたことを条件に、予め定められた設定クランク角毎の割込みによって繰り返し実行される。 An example of the operation of the present embodiment configured as described above will be described. In the present embodiment, a reducing agent is selectively added to the NOx storage reduction catalyst device 13 and the DPNR catalyst device 15 which are a plurality of catalyst devices connected in series with each other under the control of the ECU 30. FIG. 2 shows a reducing agent supply processing routine executed in the ECU 30 of the present embodiment. This processing routine is repeatedly executed by interruption every predetermined set crank angle on condition that the ignition switch is turned on and cranking is started by the starter operation.

まず、ＥＣＵ３０は上述した各センサ、すなわち過給圧センサ３１、クランク角センサ３２、エアフローメータ３３、アクセルペダルセンサ３４、スロットルポジションセンサ３５、触媒温度センサ３６、差圧センサ３７等の検出値を読み込む（Ｓ１０）。次に、ＮＯｘ触媒スパイク条件が成立しているかが判定される（Ｓ２０）。ここにいうＮＯｘ触媒スパイク条件とは、ＮＯｘ吸蔵還元触媒装置１３に対する還元剤の添加（いわゆるリッチスパイク）を実行するか否かの条件である。この判定には、ＮＯｘ吸蔵量が還元すべき量に達していることを示す物理量（例えば、前回の添加実行からの累積運転時間や、燃料噴射量および回転数から求められる排出ＮＯｘ量の前回の添加実行からの積算値）、およびＮＯｘ吸蔵還元触媒がＮＯｘを還元可能な程度に活性化していることを示す物理量（例えば、触媒温度センサ３６の検出値）がそれぞれ所定値を上回っていることを、任意の組合せで条件として用いることができ、ステップＳ２０では該条件が満たされた場合に肯定される。 First, the ECU 30 reads detection values of the above-described sensors, that is, the supercharging pressure sensor 31, the crank angle sensor 32, the air flow meter 33, the accelerator pedal sensor 34, the throttle position sensor 35, the catalyst temperature sensor 36, the differential pressure sensor 37, and the like. (S10). Next, it is determined whether the NOx catalyst spike condition is satisfied (S20). Here, the NOx catalyst spike condition is a condition for determining whether or not to perform addition of a reducing agent (so-called rich spike) to the NOx storage reduction catalyst device 13. In this determination, the physical quantity indicating that the NOx occlusion amount has reached the amount to be reduced (for example, the cumulative operation time from the previous addition execution, the exhaust NOx amount obtained from the fuel injection amount and the rotational speed in the previous time). The accumulated value from the execution of the addition) and the physical quantity (for example, the detected value of the catalyst temperature sensor 36) indicating that the NOx occlusion reduction catalyst is activated to the extent that NOx can be reduced exceeds the predetermined value. Any combination can be used as a condition. In step S20, the condition is affirmed when the condition is satisfied.

ＮＯｘ触媒スパイク条件が成立している場合には、ステップＳ２０で肯定され、供給ポンプ２５に対する起動指令信号が出力されると共に（Ｓ３０）、排気ガス空間速度ＳＶの算出が行われる（Ｓ４０）。この排気ガス空間速度ＳＶは、排気ガスの単位時間あたりの流量［ｌ／ｓｅｃ］で定義される空間速度（Space Velocity）であって、ＮＯｘ吸蔵還元触媒装置１３を通じた還元剤（燃料）の透過し易さに関連するパラメータである。排気ガスの流量は、クランク角センサ３２の検出から算出されるエンジン回転数および現在のクランク角に基づき、所定の推定演算によって算出することができる。なお、排気ガスの流量の推定には、過給圧センサ３１、エアフローメータ３３、アクセルペダルセンサ３４、スロットルポジションセンサ３５などの検出値に基づいて算出される燃料噴射量および吸入空気量を考慮することができる。 If the NOx catalyst spike condition is satisfied, the result is affirmative in step S20, an activation command signal for the supply pump 25 is output (S30), and the exhaust gas space velocity SV is calculated (S40). The exhaust gas space velocity SV is a space velocity defined by the flow rate [l / sec] per unit time of the exhaust gas, and the permeation of the reducing agent (fuel) through the NOx storage reduction catalyst device 13. It is a parameter related to ease of use. The flow rate of the exhaust gas can be calculated by a predetermined estimation calculation based on the engine speed calculated from the detection of the crank angle sensor 32 and the current crank angle. The exhaust gas flow rate is estimated by taking into account the fuel injection amount and the intake air amount calculated based on the detected values of the boost pressure sensor 31, the air flow meter 33, the accelerator pedal sensor 34, the throttle position sensor 35, and the like. be able to.

次に、算出された排気ガス空間速度ＳＶが、所定のしきい値th1より小であるかを判定する（Ｓ５０）。このしきい値th1は、還元剤添加ノズル１９から添加された還元剤が、ＮＯｘ吸蔵還元触媒装置１３をすり抜けて下流側に排出されるか否かの境界となる流速の値から所定の余裕量を減じた値である。すなわち、図３に示されるように、排気ガス空間速度ＳＶがしきい値th1を下回っている間（例えば、taからtbまでの間）に還元剤を添加すれば、還元剤は標的とするＮＯｘ吸蔵還元触媒装置１３に到達することになる。このステップＳ５０の判断は、排気ガス空間速度ＳＶがしきい値th1を下回るまでの間繰り返し実行され、その間はシステムが待機状態となる。 Next, it is determined whether the calculated exhaust gas space velocity SV is smaller than a predetermined threshold value th1 (S50). This threshold value th1 is a predetermined margin from the value of the flow velocity that serves as a boundary on whether or not the reducing agent added from the reducing agent addition nozzle 19 passes through the NOx storage reduction catalyst device 13 and is discharged downstream. Is a value obtained by subtracting. That is, as shown in FIG. 3, if the reducing agent is added while the exhaust gas space velocity SV is lower than the threshold value th1 (for example, from ta to tb), the reducing agent becomes the target NOx. The storage reduction catalyst device 13 is reached. The determination in step S50 is repeatedly executed until the exhaust gas space velocity SV falls below the threshold value th1, during which the system is in a standby state.

そして、ステップＳ５０で肯定の場合には、電磁弁２７が駆動されて、ＮＯｘ触媒スパイク、すなわちＮＯｘ吸蔵還元触媒装置１３に対するＮＯｘ還元のための還元剤の添加が行われる（Ｓ６０）。このＮＯｘ触媒スパイクは、排気ガス空間速度ＳＶがしきい値th1に達するまでの間、あるいは供給される還元剤の量が所定の添加量に達するまでの間、継続して行われる。ＮＯｘ触媒スパイクの終了後、供給ポンプ２５に対する停止指令信号が出力される（Ｓ７０）。 If the determination in step S50 is affirmative, the solenoid valve 27 is driven, and the NOx catalyst spike, that is, the addition of the reducing agent for NOx reduction to the NOx storage reduction catalyst device 13 is performed (S60). This NOx catalyst spike is continuously performed until the exhaust gas space velocity SV reaches the threshold value th1 or until the amount of supplied reducing agent reaches a predetermined addition amount. After the end of the NOx catalyst spike, a stop command signal for the supply pump 25 is output (S70).

ステップＳ２０で否定の場合、およびステップＳ７０で供給ポンプ２５に対する停止指令がされた場合には、次に、ＤＰＮＲ触媒スパイク条件が成立しているかが判定される（Ｓ８０）。ここにいうＤＰＮＲ触媒スパイク条件とは、ＤＰＮＲ触媒装置１５に対する還元剤の添加（いわゆるリッチスパイク）を実行するか否かの条件である。この判定には、ＮＯｘ吸蔵量が還元すべき量に達していることを示す物理量（例えば、前回の添加実行からの累積運転時間、燃料噴射量および回転数から求められる供給ＮＯｘ量の前回の添加実行からの積算値）、触媒がＮＯｘを還元可能な程度に活性化していることを示す物理量（例えば、触媒温度センサ３６の検出値）、ＰＭ堆積量が焼却処理を必要とする量に達していることを示す物理量（例えば、差圧センサ３７の検出値）がそれぞれ所定値を上回っていることを、任意の組合せで条件として用いることができ、ステップＳ８０では該条件が例えば全て満たされた場合に肯定される。 If the result in step S20 is negative, or if a stop command is issued to the supply pump 25 in step S70, it is next determined whether the DPNR catalyst spike condition is satisfied (S80). Here, the DPNR catalyst spike condition is a condition as to whether or not to perform addition of a reducing agent to the DPNR catalyst device 15 (so-called rich spike). In this determination, the physical quantity indicating that the NOx occlusion amount has reached the amount to be reduced (for example, the previous addition of the supplied NOx amount obtained from the cumulative operation time from the previous addition execution, the fuel injection amount and the rotation speed). The accumulated value from the execution), the physical quantity indicating that the catalyst is activated to the extent that NOx can be reduced (for example, the detected value of the catalyst temperature sensor 36), and the PM accumulation amount reaches the quantity that requires incineration processing. It can be used as a condition in any combination that a physical quantity (eg, a detected value of the differential pressure sensor 37) indicating that the value exceeds a predetermined value, and in step S80, for example, all the conditions are satisfied Affirmed.

ＤＰＮＲ触媒スパイク条件が成立している場合には、ステップＳ８０で肯定され、供給ポンプ２５に対する起動指令信号が出力されると共に（Ｓ９０）、次に、上記ステップＳ４０と同様にして、排気ガス空間速度ＳＶの算出が行われる（Ｓ１００）。 If the DPNR catalyst spike condition is satisfied, an affirmative decision is made in step S80, a start command signal for the supply pump 25 is output (S90), and then the exhaust gas space velocity is the same as in step S40. SV is calculated (S100).

次に、算出された排気ガス空間速度ＳＶが、所定のしきい値th2より大であるかを判定する（Ｓ１１０）。このしきい値th2は、還元剤添加ノズル１９から添加された還元剤が、ＮＯｘ吸蔵還元触媒装置１３をすり抜けて、ＤＰＮＲ触媒装置１５に所定量（例えば、還元剤のうちの所定割合）以上が供給されるか否かの境界となる流速の値に所定の余裕量を加えた値である。すなわち、図３に示されるように、排気ガス空間速度ＳＶがしきい値th2を上回っている間（例えば、tcからtdまでの間）に還元剤を添加すれば、添加された還元剤のうちの少なくとも所定量が、標的とするＤＰＮＲ触媒装置１５に到達することになる。このステップＳ１１０の判断は、排気ガス空間速度ＳＶがしきい値th2を上回るまでの間繰り返し実行され、その間はシステムが待機状態となる。 Next, it is determined whether the calculated exhaust gas space velocity SV is greater than a predetermined threshold value th2 (S110). The threshold th2 is equal to or greater than a predetermined amount (for example, a predetermined ratio of the reducing agent) in the DPNR catalyst device 15 because the reducing agent added from the reducing agent addition nozzle 19 passes through the NOx storage reduction catalyst device 13. This is a value obtained by adding a predetermined margin to the value of the flow velocity that becomes the boundary of whether or not to be supplied. That is, as shown in FIG. 3, if the reducing agent is added while the exhaust gas space velocity SV exceeds the threshold value th2 (for example, from tc to td), among the added reducing agents, At least a predetermined amount of reaches the target DPNR catalyst device 15. The determination in step S110 is repeatedly executed until the exhaust gas space velocity SV exceeds the threshold value th2, during which the system enters a standby state.

そして、ステップＳ１１０で肯定の場合には、電磁弁２７が駆動されて、ＤＰＮＲ触媒スパイク、すなわちＤＰＮＲ触媒装置１５に対する吸蔵されたＮＯｘの還元のための還元剤の添加が行われる（Ｓ１２０）。このＤＰＮＲ触媒スパイクは、排気ガス空間速度ＳＶがしきい値th2を下回るまでの間、あるいは供給される還元剤の量が所定の添加量に達するまでの間、継続して行われる。ＤＰＮＲ触媒スパイクの終了後、供給ポンプ２５に対する停止指令信号が出力される（Ｓ１３０）。 If the determination in step S110 is affirmative, the solenoid valve 27 is driven to add a DPNR catalyst spike, that is, a reducing agent for reducing the stored NOx in the DPNR catalyst device 15 (S120). This DPNR catalyst spike is continuously performed until the exhaust gas space velocity SV falls below the threshold value th2 or until the amount of supplied reducing agent reaches a predetermined addition amount. After the end of the DPNR catalyst spike, a stop command signal for the supply pump 25 is output (S130).

以上の処理の結果、本実施形態では、ＮＯｘ触媒スパイク条件およびＤＰＮＲ触媒スパイク条件のそれぞれについて、条件が成立している場合に、上流側にあるＮＯｘ吸蔵還元触媒装置１３への還元剤の供給は排気ガス空間速度ＳＶがしきい値th1より低い場合に限って行われ、また、下流側にあるＤＰＮＲ触媒装置１５への還元剤の供給は、排気ガス空間速度ＳＶがしきい値th2より高い場合に限って行われることになる。 As a result of the above processing, in the present embodiment, when the conditions are established for each of the NOx catalyst spike condition and the DPNR catalyst spike condition, the supply of the reducing agent to the NOx storage reduction catalyst device 13 on the upstream side is performed. It is performed only when the exhaust gas space velocity SV is lower than the threshold value th1, and the supply of the reducing agent to the DPNR catalyst device 15 on the downstream side is performed when the exhaust gas space velocity SV is higher than the threshold value th2. It will be done only.

以上のとおり、本実施形態では、還元剤添加手段から添加された還元剤の到達距離が、排気ガス空間速度ＳＶに依存することを考慮して、ＥＣＵ３０が排気ガスの流速または流量に基づいて供給ポンプ２５および電磁弁２７を制御することによって、直列に設置された複数の触媒装置１３，１５のそれぞれに、適正な量の還元剤を添加することが可能になる。 As described above, in the present embodiment, considering that the reach of the reducing agent added from the reducing agent addition means depends on the exhaust gas space velocity SV, the ECU 30 supplies the exhaust gas based on the flow rate or flow rate of the exhaust gas. By controlling the pump 25 and the electromagnetic valve 27, it is possible to add an appropriate amount of reducing agent to each of the plurality of catalyst devices 13 and 15 installed in series.

また、本実施形態では、還元剤をＮＯｘ吸蔵還元触媒装置１３に添加するときには排気ガス空間速度ＳＶがしきい値th1より小さいときに還元剤添加手段を駆動し、ＤＰＮＲ触媒装置１５に添加するときには排気ガス空間速度ＳＶが、しきい値th1より大であるしきい値th2より大きいときに還元剤添加手段を駆動するようにしたので、簡易な構成によって本発明に所期の効果を実現することができる。 Further, in the present embodiment, when adding the reducing agent to the NOx occlusion reduction catalyst device 13, the reducing agent addition means is driven when the exhaust gas space velocity SV is smaller than the threshold value th1, and when it is added to the DPNR catalyst device 15. Since the reducing agent addition means is driven when the exhaust gas space velocity SV is larger than the threshold value th2, which is larger than the threshold value th1, the intended effect of the present invention can be realized with a simple configuration. Can do.

なお、上記実施形態では、本発明をある程度の具体性をもって説明したが、本発明については、特許請求の範囲に記載された発明の精神や範囲から離れることなしに、さまざまな改変や変更が可能であることは理解されなければならない。すなわち、本発明は特許請求の範囲およびその等価物の範囲および趣旨に含まれる修正および変更を包含するものである。例えば、上記実施形態では、制御の基準として排気ガス空間速度ＳＶを用いたが、本発明で制御の基準として用いられるパラメータは、流量と流速との所定の重み付け和など、流速および流量のうち少なくともいずれか一方であればよく、このような構成によっても本発明に所期の効果を相当程度に実現することができる。また上記実施形態では、第１および第２の触媒装置につき共通のパラメータを制御の基準として用いたが、本発明では第１および第２の触媒装置につき互いに異なるパラメータを制御の基準として用いてもよい。また、上記実施形態ではリッチスパイクを吸蔵されたＮＯｘの還元のために利用したが、触媒昇温のために利用してもよい。 In the above embodiment, the present invention has been described with a certain degree of concreteness, but various modifications and changes can be made to the present invention without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims. It must be understood that. That is, the present invention includes modifications and changes that fall within the scope and spirit of the appended claims and their equivalents. For example, in the above-described embodiment, the exhaust gas space velocity SV is used as the control reference. However, the parameter used as the control reference in the present invention is at least a flow rate and a flow rate, such as a predetermined weighted sum of the flow rate and the flow rate. Any one of them may be used, and even with such a configuration, a desired effect of the present invention can be realized to a considerable extent. In the above embodiment, the common parameters for the first and second catalytic devices are used as control criteria. However, in the present invention, different parameters may be used for the first and second catalytic devices as control criteria. Good. In the above embodiment, the rich spike is used for reducing the stored NOx, but it may be used for raising the temperature of the catalyst.

また、上記実施形態では、しきい値th2をしきい値th1よりも大としたが、本発明における第１および第２の基準値は同じ値であってもよいし、逆にしきい値th2をしきい値th1よりも小としてもよい。 In the above embodiment, the threshold value th2 is set larger than the threshold value th1, but the first and second reference values in the present invention may be the same value, or conversely, the threshold value th2 is set. It may be smaller than the threshold value th1.

また、上記実施形態では、ＮＯｘ吸蔵還元触媒装置１３とＤＰＮＲ触媒装置１５とに選択的に還元剤を添加することとし、いずれの場合にも酸化触媒装置１１を単に還元剤を昇温させ気化を促進させるために利用したが、本発明は、互いに直列に接続された３個以上の触媒装置への還元剤の選択的添加にも利用することができる。すなわち、本発明における還元剤の添加は、例えば、酸化触媒装置１１、ＮＯｘ吸蔵還元触媒装置１３とＤＰＮＲ触媒装置１５に選択的に行うことも可能である。また、本発明における触媒装置は上記実施形態の組合せに限らず、従来公知の各種の触媒装置およびその組合せを用いることができる。 In the above embodiment, the reducing agent is selectively added to the NOx storage reduction catalyst device 13 and the DPNR catalyst device 15, and in any case, the oxidation catalyst device 11 simply raises the temperature of the reducing agent and vaporizes it. Although used to promote, the present invention can also be used to selectively add a reducing agent to three or more catalytic devices connected in series with each other. That is, the addition of the reducing agent in the present invention can be selectively performed on, for example, the oxidation catalyst device 11, the NOx storage reduction catalyst device 13, and the DPNR catalyst device 15. The catalyst device in the present invention is not limited to the combination of the above-described embodiments, and various conventionally known catalyst devices and combinations thereof can be used.

また、上記実施形態では還元剤添加ノズル１９を用いたが、本発明における還元剤添加手段としては燃料を燃焼室内に噴射する燃料噴射弁を利用することができる。その場合には、例えば燃料を圧縮上死点後に噴射（ポスト噴射）するのが特に好適である。また、上記実施形態では還元剤として走行用の軽油燃料を利用することとしたが、走行用の燃料以外の物質を還元剤として用いてもよい。 Moreover, although the reducing agent addition nozzle 19 was used in the said embodiment, the fuel injection valve which injects a fuel in a combustion chamber can be utilized as a reducing agent addition means in this invention. In that case, for example, it is particularly preferable to inject (post-inject) the fuel after compression top dead center. In the above-described embodiment, the traveling light oil fuel is used as the reducing agent. However, a substance other than the traveling fuel may be used as the reducing agent.

また、上記実施形態では本発明をディーゼルエンジン車に適用した例について説明したが、本発明はガソリンエンジン車や気体燃料エンジン車にも適用することができる。さらに、本発明は車両用以外のエンジンについても適用することができ、かかる構成も本発明の範疇に属するものである。 Moreover, although the said embodiment demonstrated the example which applied this invention to the diesel engine vehicle, this invention is applicable also to a gasoline engine vehicle and a gaseous fuel engine vehicle. Furthermore, the present invention can also be applied to engines other than those for vehicles, and such a configuration also belongs to the category of the present invention.

本発明の第１実施形態のエンジンの排気浄化装置を示す全体概要図である。1 is an overall schematic diagram illustrating an engine exhaust gas purification apparatus according to a first embodiment of the present invention. 第１実施形態における還元剤供給処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the reducing agent supply process routine in 1st Embodiment. 第１実施形態における排気ガスの流速と還元剤の添加タイミングとの関係を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the relationship between the flow velocity of the exhaust gas in 1st Embodiment, and the addition timing of a reducing agent.

Explanation of symbols

１エンジンの排気浄化装置
５排気マニホールド
７ターボ過給機
９排気経路
１１酸化触媒装置
１３ＮＯｘ吸蔵還元触媒装置
１５ＤＰＮＲ触媒装置
１９還元剤添加ノズル
２５電磁弁
２７供給ポンプ
３０ＥＣＵ（電子制御ユニット）

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Engine exhaust gas purification device 5 Exhaust manifold 7 Turbocharger 9 Exhaust path 11 Oxidation catalyst device 13 NOx occlusion reduction catalyst device 15 DPNR catalyst device 19 Reductant addition nozzle 25 Electromagnetic valve 27 Supply pump 30 ECU (electronic control unit)

Claims

An engine exhaust purification device comprising a first catalyst device and a second catalyst device installed downstream of the first catalyst device,
Reducing agent addition means for adding a reducing agent to the upstream side of the first catalyst device;
Control means for controlling the reducing agent addition means,
The control means adds the reducing agent based on at least one of a flow rate and a flow rate of engine exhaust gas in order to selectively add the reducing agent to the first and second catalytic devices. An exhaust emission control device for an engine characterized by controlling the means.

An exhaust emission control device for an engine according to claim 1,
The control means drives the reducing agent addition means to add to the second catalytic device when the at least one value is smaller than the first reference value when adding to the first catalytic device. The engine exhaust gas purification apparatus, wherein the reducing agent adding means is driven when the at least one value is greater than a second reference value that is greater than the first reference value.