JP2008106717A - Exhaust emission control device of internal combustion engine - Google Patents

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Takeshi Hashizume
剛 橋詰
Hisashi Oki
久 大木
Soichi Matsushita
宗一 松下
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent an NOx amount exhausted from an internal combustion engine from changing by a variation in an EGR ratio when deceasing a flow of an exhausted gas passing through an exhaust emission control device by means of decreasing an opening degree of an intake air throttling valve or an exhaust air throttling valve which are provided in an exhaust passage of the internal combustion engine. <P>SOLUTION: In a PM regeneration process for a filter, estimated is an EGR rate obtained when having changed an intake air throttling opening degree θin and an exhaust air throttling opening degree θex into target opening degrees θinT and θexT, respectively which are at a closing side (S105). Then, an EGR opening degree θr is changed into a target EGR opening degree θrT in order to keep the EGR rate R at a target EGR rate RT depending on a driving state. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、内燃機関の排気浄化システムに関する。   The present invention relates to an exhaust gas purification system for an internal combustion engine.

内燃機関、特にディーゼルエンジンの排気中には、煤等の微粒子物質(PM:Particulate Matter)が含まれている。そのため、内燃機関の排気系に排気中のPMを捕集するパティキュレートフィルタ(以下、フィルタという場合もある)を配置する技術が知られている。ここで、PMがフィルタにより過度に捕集されると、フィルタは目詰まりを起こし、この目詰まりが排気抵抗の増加を生じさせ内燃機関の出力低下を生じさせる。そのため、フィルタを昇温してフィルタに捕集されたPMを酸化除去する、いわゆるPM再生処理を実施することが必要となる。   An exhaust gas from an internal combustion engine, particularly a diesel engine, contains particulate matter (PM) such as soot. Therefore, a technique is known in which a particulate filter (hereinafter also referred to as a filter) that collects PM in exhaust gas is disposed in an exhaust system of an internal combustion engine. Here, when PM is excessively collected by the filter, the filter is clogged, and this clogging causes an increase in exhaust resistance and a decrease in the output of the internal combustion engine. Therefore, it is necessary to perform a so-called PM regeneration process in which the temperature of the filter is raised and the PM collected by the filter is oxidized and removed.

ここで、フィルタを昇温するための方法の一例として、内燃機関の排気通路に設けられた吸気絞り弁や排気絞り弁の開度を減少させる技術が知られている。つまり、吸気絞り弁の開度を減少させて、排気によるフィルタからの熱の持ち去り量を低減させ、排気温度を上昇させることによりフィルタを昇温させる技術や、排気絞り弁の開度を減少させて機関負荷を増大させ、排気温度を上昇させることによりフィルタを昇温させる技術が知られている(例えば、特許文献1、特許文献2を参照。)。   Here, as an example of a method for raising the temperature of the filter, a technique for reducing the opening of an intake throttle valve or an exhaust throttle valve provided in an exhaust passage of an internal combustion engine is known. In other words, by reducing the opening of the intake throttle valve, reducing the amount of heat removed from the filter due to exhaust, and increasing the temperature of the filter by raising the exhaust temperature, and reducing the opening of the exhaust throttle valve A technique for increasing the engine load and raising the temperature of the filter by raising the exhaust gas temperature is known (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).

さらに、上記の従来技術には、内燃機関の排気通路を通過する排気の一部を内燃機関の吸気系へ還流させるための排気再循環装置(以下、「EGR装置」ともいう。)が備えられている。通常、EGR装置は排気の一部であるEGRガスを内燃機関の吸気系へ還流させるEGR通路と、EGR通路を流れるEGRガスの流量(以下、「EGRガス量」という。)を調節するEGR弁とを備えている。ここで、上記特許文献1においては、フィルタを昇温する際に吸気絞り弁とEGR弁を独立に制御する技術が開示されており、上記特許文献2においては、フィルタを昇温する際にEGRガス量を低減または零とする技術が開示されている。   Furthermore, the above-described prior art is provided with an exhaust gas recirculation device (hereinafter also referred to as “EGR device”) for returning a part of the exhaust gas passing through the exhaust passage of the internal combustion engine to the intake system of the internal combustion engine. ing. Normally, the EGR device recirculates EGR gas, which is part of exhaust gas, to the intake system of the internal combustion engine, and an EGR valve that adjusts the flow rate of EGR gas flowing through the EGR passage (hereinafter referred to as “EGR gas amount”). And. Here, Patent Document 1 discloses a technique for independently controlling the intake throttle valve and the EGR valve when the temperature of the filter is raised, and Patent Document 2 discloses EGR when the temperature of the filter is raised. A technique for reducing or reducing the amount of gas is disclosed.

しかしながら、上記従来技術のように吸気絞り弁とEGR弁を独立に制御するとEGR率[EGRガス量/(EGRガス量+吸入新気量)]が変化する場合があり、フィルタの昇温時において内燃機関から排出されるNOx量が増加する虞があった。
特開平10−47112号公報 特開2003−343287号公報 特開2001−303928号公報
However, if the intake throttle valve and the EGR valve are controlled independently as in the above prior art, the EGR rate [EGR gas amount / (EGR gas amount + intake fresh air amount)] may change. There is a concern that the amount of NOx discharged from the internal combustion engine may increase.
Japanese Patent Laid-Open No. 10-47112 JP 2003-343287 A JP 2001-303928 A

本発明は、上記従来技術に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、内燃機関の排気通路に設けられる吸気絞り弁または排気絞り弁の開度を減少させて排気浄化装置を通過する排気の流量を減少させるときに、EGR率が変化することによって内燃機関から排出されるNOx量が変化することを抑制することの可能な技術を提供することである。   The present invention has been made in view of the above prior art, and its object is to reduce the opening of an intake throttle valve or an exhaust throttle valve provided in an exhaust passage of an internal combustion engine and pass through an exhaust purification device. The present invention provides a technique capable of suppressing a change in the amount of NOx discharged from an internal combustion engine due to a change in the EGR rate when the flow rate of exhaust gas to be reduced is reduced.

上記目的を達成するための本発明は、排気通路を通過する前記排気の一部を前記内燃機関の吸気系へ循環させるEGR通路と、EGR通路内を流れる排気の流量であるEGRガス量を変更可能なEGR弁とを備える内燃機関の排気浄化システムにおいて、排気絞り弁
および/または吸気絞り弁の開度を変更するときに、EGR率が前記内燃機関の運転状態に応じた目標EGR率となるように前記EGR弁の開度を制御することを最大の特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention changes an EGR passage that circulates a part of the exhaust gas that passes through the exhaust passage to the intake system of the internal combustion engine, and an EGR gas amount that is a flow rate of the exhaust gas flowing through the EGR passage. In an exhaust gas purification system for an internal combustion engine having a possible EGR valve, when the opening degree of the exhaust throttle valve and / or the intake throttle valve is changed, the EGR rate becomes a target EGR rate corresponding to the operating state of the internal combustion engine Thus, the greatest feature is to control the opening of the EGR valve.

より詳しくは、一端が内燃機関に接続されて該内燃機関からの排気が通過する排気通路と、
前記排気通路に設けられるとともに流入する排気を浄化する排気浄化装置と、
前記排気通路に設けられるとともに前記排気の流量を変更可能な排気絞り弁および/または前記内燃機関の吸気通路に設けられるとともに前記内燃機関に吸入される吸気の流量を変更可能な吸気絞り弁と、
前記排気絞り弁および/または吸気絞り弁の開度を変更することによって前記排気浄化装置を通過する排気の流量を変更する排気流量変更手段と、
前記排気通路を通過する前記排気の一部を前記内燃機関の吸気系へ循環させるEGR通路と、
前記EGR通路内を流れる排気の流量であるEGRガス量を変更可能なEGR弁と、
前記内燃機関に吸入される吸気に含まれるEGRガスの割合に相当するEGR率が前記内燃機関の運転状態に応じた目標EGR率となるように前記EGR弁の開度を制御するEGR開度制御手段と、
を備える内燃機関の排気浄化システムにおいて、
前記排気流量変更手段が前記排気絞り弁および/または吸気絞り弁の開度を変更するときに、前記EGR開度制御手段は前記EGR率を前記目標EGR率に維持すべく前記EGR弁の開度を制御することを特徴とする。
More specifically, an exhaust passage that is connected at one end to the internal combustion engine and through which the exhaust from the internal combustion engine passes,
An exhaust gas purification device that is provided in the exhaust passage and purifies exhaust gas flowing in;
An exhaust throttle valve provided in the exhaust passage and capable of changing a flow rate of the exhaust gas and / or an intake throttle valve provided in an intake passage of the internal combustion engine and capable of changing a flow rate of intake air taken into the internal combustion engine;
Exhaust flow rate changing means for changing the flow rate of exhaust gas passing through the exhaust purification device by changing the opening of the exhaust throttle valve and / or the intake throttle valve;
An EGR passage for circulating a part of the exhaust gas passing through the exhaust passage to an intake system of the internal combustion engine;
An EGR valve capable of changing an EGR gas amount, which is a flow rate of exhaust gas flowing in the EGR passage,
EGR opening degree control for controlling the opening degree of the EGR valve so that an EGR rate corresponding to a ratio of EGR gas contained in intake air taken into the internal combustion engine becomes a target EGR rate corresponding to an operating state of the internal combustion engine. Means,
An exhaust purification system for an internal combustion engine comprising:
When the exhaust flow rate changing means changes the opening degree of the exhaust throttle valve and / or the intake throttle valve, the EGR opening degree control means sets the opening degree of the EGR valve so as to maintain the EGR rate at the target EGR rate. It is characterized by controlling.

このように構成された内燃機関の排気浄化システムでは、前記排気浄化装置の温度を上昇させるときに、前記排気絞り弁および/または吸気絞り弁の開度(以下、これらの開度をそれぞれ「排気絞り開度」、「吸気絞り開度」ともいう。)を減少させる場合がある。前記排気浄化装置を通過する排気による熱の持ち去り量を減少させることにより前記排気浄化装置を迅速に昇温させることができるからである。   In the exhaust gas purification system for an internal combustion engine thus configured, when the temperature of the exhaust gas purification device is raised, the exhaust throttle valve and / or the intake throttle valve opening degree (hereinafter referred to as “exhaust gas” respectively). It is sometimes referred to as “throttle opening” or “intake throttle opening”. This is because the temperature of the exhaust gas purification device can be raised quickly by reducing the amount of heat removed by the exhaust gas passing through the exhaust gas purification device.

ここで、上記のような前記排気浄化装置に対する昇温要求として、該排気浄化装置が排気中の微粒子物質(以下、単に「PM」ともいう。)を捕集可能なフィルタを備えている場合に、該排気浄化装置の温度をPMが酸化(燃焼)可能な温度まで上昇させてPM再生処理の実施するときが例示できる。   Here, as a temperature increase request for the exhaust gas purification device as described above, when the exhaust gas purification device includes a filter capable of collecting particulate matter (hereinafter also simply referred to as “PM”) in the exhaust gas. A case where the temperature of the exhaust purification device is raised to a temperature at which PM can be oxidized (combusted) and the PM regeneration process is performed can be exemplified.

また、排気浄化装置が排気中のNOxを浄化するためのNOx触媒(例えば、吸蔵還元型NOx触媒、選択還元型NOx触媒等)を備えていて該NOx触媒の温度が低いときに、前記排気浄化装置の温度をNOx触媒の活性温度まで昇温させるとき等が例示できる。   Further, the exhaust gas purification device includes a NOx catalyst (for example, a storage reduction type NOx catalyst, a selective reduction type NOx catalyst, etc.) for purifying NOx in the exhaust gas, and when the temperature of the NOx catalyst is low, the exhaust gas purification For example, the temperature of the apparatus is raised to the activation temperature of the NOx catalyst.

ところで、本発明に係る排気浄化システムにおいては、前記EGR通路とEGR弁とからなる排気再循環装置(以下、これを「EGR装置」という。)を備えており、前記排気通路を通過する排気の一部をEGRガスとして内燃機関の吸気系に再循環させる。この場合、EGRガスは比較的比熱が高く多量の熱を吸収することができるので燃焼室内における混合気の燃焼温度を下げることにより前記内燃機関におけるNOxの生成量を低減することができる。   By the way, the exhaust gas purification system according to the present invention is provided with an exhaust gas recirculation device (hereinafter referred to as “EGR device”) composed of the EGR passage and the EGR valve, and exhaust gas passing through the exhaust passage. A part is recirculated as EGR gas to the intake system of the internal combustion engine. In this case, since the EGR gas has a relatively high specific heat and can absorb a large amount of heat, the amount of NOx produced in the internal combustion engine can be reduced by lowering the combustion temperature of the air-fuel mixture in the combustion chamber.

しかしながら、前記排気流量変更手段によって前記排気浄化装置を通過する排気の流量が変更されると、前記排気絞り弁および/または吸気絞り弁の前後に差圧が発生する。そのような場合には、前記内燃機関の運転状態(例えば燃料噴射量、機関回転数等)やEGR弁の開度(以下、単に「EGR開度」という。)が変更されない場合においても、前記差圧の発生に起因して前記EGR率[EGR率=EGRガス量/(EGRガス量+吸入新
気量)]が変化する場合ある。そして、EGR率が変化すると前記内燃機関の燃焼室内における混合気の燃焼温度が変化する場合があり、そのような場合にはNOxの生成量(NOxの排出量)が変化してエミッションが悪化する虞があった。
However, when the flow rate of the exhaust gas passing through the exhaust purification device is changed by the exhaust flow rate changing means, a differential pressure is generated before and after the exhaust throttle valve and / or the intake throttle valve. In such a case, even when the operating state of the internal combustion engine (for example, the fuel injection amount, the engine speed, etc.) or the opening of the EGR valve (hereinafter simply referred to as “EGR opening”) is not changed. The EGR rate [EGR rate = EGR gas amount / (EGR gas amount + intake fresh air amount)] may change due to the occurrence of the differential pressure. When the EGR rate changes, the combustion temperature of the air-fuel mixture in the combustion chamber of the internal combustion engine may change. In such a case, the NOx generation amount (NOx emission amount) changes and the emission deteriorates. There was a fear.

これに対し、本発明においては、前記排気流量変更手段が前記排気絞り開度および/または吸気絞り開度を変更するときに、つまり前記排気絞り弁および/または吸気絞り弁の前後に差圧が発生するときに前記EGR開度制御手段が前記EGR率を前記内燃機関の運転状態に応じた目標EGR率に維持すべく前記EGR開度を制御する。ここで、目標EGR率とは前記内燃機関の運転状態に最適なEGR率であって、予め実験的に求めておいても良い。また、目標EGR率は、例えば燃料噴射量、機関回転数に基づいて決定されるようにしても良い。   On the other hand, in the present invention, when the exhaust flow rate changing means changes the exhaust throttle opening and / or the intake throttle opening, that is, there is a differential pressure before and after the exhaust throttle valve and / or the intake throttle valve. When generated, the EGR opening degree control means controls the EGR opening degree so as to maintain the EGR rate at a target EGR rate corresponding to the operating state of the internal combustion engine. Here, the target EGR rate is the optimum EGR rate for the operating state of the internal combustion engine, and may be obtained experimentally in advance. Further, the target EGR rate may be determined based on, for example, the fuel injection amount and the engine speed.

上記のように前記EGR開度制御がEGR開度を制御すると、前記排気絞り開度および/または吸気絞り開度の変更後においてもEGR率は目標EGR率に維持されるため、前記内燃機関から排出されるNOx量を略一定に維持することができる。従って、前記NOx触媒の排出量が増加すること等に起因してエミッションが悪化することを抑制することが可能となる。   When the EGR opening control controls the EGR opening as described above, the EGR rate is maintained at the target EGR rate even after the exhaust throttle opening and / or the intake throttle opening is changed. The amount of NOx discharged can be kept substantially constant. Therefore, it is possible to suppress the deterioration of the emission due to the increase in the discharge amount of the NOx catalyst.

ここで、前記EGR開度制御手段によって前記EGR率を前記目標EGR率に維持させるための本発明は、例えば、EGR率と前記内燃機関に吸入される新気量である吸入新気量と、排気絞り開度および/または吸気絞り開度とEGR開度との関係を予め実験的に求めておき、これらの関係に基づいてEGR率が目標EGR率となるときのEGR開度を導出するようにしても良い。   Here, the present invention for maintaining the EGR rate at the target EGR rate by the EGR opening degree control means includes, for example, an EGR rate and a fresh intake air amount that is a fresh air amount sucked into the internal combustion engine, A relationship between the exhaust throttle opening and / or the intake throttle opening and the EGR opening is experimentally obtained in advance, and the EGR opening when the EGR rate becomes the target EGR rate is derived based on these relationships. Anyway.

また、本発明において、前記排気流量変更手段が前記排気絞り開度および/または吸気絞り開度を変更することに起因して変化するEGR率の変化量を推定し、該EGR率の変化量が略零になるように前記EGR開度を変更するようにしても良い。   Further, in the present invention, the amount of change in the EGR rate that changes due to the exhaust flow rate changing means changing the exhaust throttle opening and / or the intake throttle opening is estimated. You may make it change the said EGR opening degree so that it may become substantially zero.

ここで、前記内燃機関に吸入される吸気に含まれる酸素濃度が異なるとEGR率が等しい場合においても内燃機関におけるNOxの生成量が異なる場合がある。例えば、前記内燃機関の要求負荷が異なれば燃料噴射量も異なることによってEGRガス内の酸素濃度が異なる場合があるからである。なお、本発明における吸気とは、前記内燃機関の燃焼室内に吸入される新気とEGRガスとの和を意味する。   Here, if the oxygen concentration contained in the intake air taken into the internal combustion engine is different, the amount of NOx produced in the internal combustion engine may be different even when the EGR rate is the same. This is because, for example, when the required load of the internal combustion engine is different, the fuel injection amount is also different, so that the oxygen concentration in the EGR gas may be different. The intake air in the present invention means the sum of fresh air and EGR gas sucked into the combustion chamber of the internal combustion engine.

そして、前記内燃機関においてNOxの生成量の増加をより確実に抑制するための本発明における前記目標EGR率は、更に前記内燃機関に吸入される吸気の酸素濃度に基づいて決定されるようにしても良い。つまり、前記排気流量変更手段が前記排気絞り開度および/または吸気絞り開度を変更するときに、燃料噴射量や機関回転数、吸気に含まれる酸素濃度に基づいて前記目標EGR率が決定されるとともに、前記EGR開度制御手段は前記EGR率を該目標EGR率に維持すべく前記EGR開度を制御するようにしても良い。これにより、排気絞り開度や吸気絞り開度が変更されるときにおいても、より精度良く前記内燃機関におけるNOxの生成量が増加することを抑制できる。   The target EGR rate in the present invention for more reliably suppressing the increase in the amount of NOx generated in the internal combustion engine is further determined based on the oxygen concentration of the intake air sucked into the internal combustion engine. Also good. That is, when the exhaust flow rate changing means changes the exhaust throttle opening and / or the intake throttle opening, the target EGR rate is determined based on the fuel injection amount, the engine speed, and the oxygen concentration contained in the intake air. In addition, the EGR opening degree control means may control the EGR opening degree so as to maintain the EGR rate at the target EGR rate. Thereby, even when the exhaust throttle opening degree and the intake throttle opening degree are changed, it is possible to suppress an increase in the amount of NOx generated in the internal combustion engine with higher accuracy.

また、前記内燃機関の運転状態(例えば、燃料噴射量、機関回転数等)が変化すると運転状態に最適な吸気中の酸素濃度(以下、「目標酸素濃度」)は変化すると考えられる。そこで本発明では、前記排気絞り開度および/または吸気絞り開度が変更されるときに、前記EGR開度制御手段は、前記吸気の酸素濃度を運転状態に応じた目標酸素濃度に維持すべく前記EGR開度を制御するようにしても良い。   Further, it is considered that the oxygen concentration in the intake air (hereinafter referred to as “target oxygen concentration”) optimum for the operating state changes when the operating state of the internal combustion engine (for example, fuel injection amount, engine speed, etc.) changes. Therefore, in the present invention, when the exhaust throttle opening and / or the intake throttle opening is changed, the EGR opening control means should maintain the oxygen concentration of the intake air at the target oxygen concentration according to the operating state. The EGR opening degree may be controlled.

これにより、前記排気絞り開度および/または吸気絞り開度が変更された後においても
、前記吸気に含まれる酸素濃度が目標酸素濃度から外れてしまうことを抑制できる。つまり、前記内燃機関から排出されるNOx量を略一定に維持することが可能となり、前記NOxの排出量が増加すること等に起因してエミッションが悪化することを抑制することが可能となる。
Thereby, even after the exhaust throttle opening and / or the intake throttle opening is changed, it is possible to prevent the oxygen concentration contained in the intake air from deviating from the target oxygen concentration. That is, it becomes possible to maintain the NOx amount discharged from the internal combustion engine substantially constant, and to suppress the deterioration of the emission due to the increase in the NOx emission amount.

なお、内燃機関の運転状態に応じた吸気の目標酸素濃度は、燃料噴射量、機関回転数等に基づいて予め求めておいても良い。   Note that the target oxygen concentration of the intake air according to the operating state of the internal combustion engine may be obtained in advance based on the fuel injection amount, the engine speed, and the like.

また、本発明において、前記排気流量変更手段が前記排気絞り弁および/または吸気絞り弁の開度を変更するときに、前記EGR開度制御手段によって制御される前記EGR弁の開度は前記吸気の酸素濃度に基づいて補正されるようにしても良い。   In the present invention, when the exhaust flow rate changing means changes the opening degree of the exhaust throttle valve and / or the intake throttle valve, the opening degree of the EGR valve controlled by the EGR opening degree control means is the intake air amount. Correction may be made based on the oxygen concentration of the gas.

つまり、前記排気絞り開度および/または吸気絞り開度の変更に伴い変化するEGR率を運転状態に応じた目標EGR率に維持した場合の吸気に含まれる酸素濃度を取得し、該酸素濃度が該運転状態に最適な目標酸素濃度から乖離するときに前記EGR開度を補正するようにしても良い。   That is, the oxygen concentration contained in the intake when the EGR rate that changes with the change in the exhaust throttle opening and / or the intake throttle opening is maintained at the target EGR rate according to the operating state is acquired, and the oxygen concentration is You may make it correct | amend the said EGR opening degree when it deviates from the target oxygen concentration optimal for this driving | running state.

例えば、前記吸気の酸素濃度が目標酸素濃度よりも大きいときには、前記EGR開度を開き側に補正するようにしても良い。一方、前記吸気の酸素濃度が目標酸素濃度よりも小さいときには、前記EGR開度を閉じ側に補正するようにしても良い。これにより、より精度よく前記EGR開度制御手段が前記EGR開度を制御することが可能となる。   For example, when the oxygen concentration of the intake air is larger than the target oxygen concentration, the EGR opening degree may be corrected to the open side. On the other hand, when the oxygen concentration of the intake air is smaller than the target oxygen concentration, the EGR opening degree may be corrected to the close side. As a result, the EGR opening degree control means can control the EGR opening degree with higher accuracy.

また、上記のようにEGR開度を吸気に含まれる酸素濃度に基づいて補正するときに、吸気の酸素濃度と目標酸素濃度との差が所定の閾値よりも大きいときに該EGR開度を補正するようにしても良い。これにより、前記EGR開度制御手段がEGR開度を合理的に制御することが可能となる。なお、上記の閾値は予め実験的に求めておいても良い。   Further, when the EGR opening is corrected based on the oxygen concentration contained in the intake air as described above, the EGR opening is corrected when the difference between the oxygen concentration of the intake air and the target oxygen concentration is larger than a predetermined threshold value. You may make it do. Thereby, the EGR opening degree control means can rationally control the EGR opening degree. Note that the above threshold value may be obtained experimentally in advance.

また、本発明における前記内燃機関の運転状態がフューエルカット状態である場合には、該内燃機関から殆どNOxは排出されないと考えられる。また、前記フューエルカット状態であるときは前記内燃機関から温度の低い排気が排出されるため、該排気が前記排気浄化装置を通過するときに該排気浄化装置から持ち去る熱量が過大となり、排気浄化装置の温度が過度に低下する虞がある。   Further, when the operating state of the internal combustion engine in the present invention is a fuel cut state, it is considered that almost no NOx is discharged from the internal combustion engine. In addition, since the exhaust gas having a low temperature is discharged from the internal combustion engine when in the fuel cut state, the amount of heat taken away from the exhaust purification device when the exhaust passes through the exhaust purification device becomes excessive, and the exhaust purification device There is a possibility that the temperature of the liquid drops excessively.

そこで、本発明においては、前記EGR開度制御手段は前記内燃機関の運転状態がフューエルカット状態である場合に前記EGR弁の開度を増大させるようにしても良い。   Therefore, in the present invention, the EGR opening degree control means may increase the opening degree of the EGR valve when the operating state of the internal combustion engine is in a fuel cut state.

つまり、前記EGR弁の開度を増大させることにより前記EGR率を増大させ、前記排気浄化装置が低温の排気によって持ち去られる熱量を減少させることによって、該排気浄化装置の温度が低下することを抑制できる。   In other words, the EGR rate is increased by increasing the opening of the EGR valve, and the amount of heat that the exhaust purification device is carried away by low-temperature exhaust is reduced, thereby suppressing the temperature of the exhaust purification device from being lowered. it can.

例えば、前記排気浄化装置が前記フィルタを備え、フィルタに対するPM再生処理を実施しているときは、前記フィルタの温度をPMが酸化可能な温度に維持する必要がある。また、前記排気浄化装置が前記NOx触媒を備えていている場合には、該NOx触媒の活性を維持するために前記NOx触媒の温度を活性温度以上に維持することが要求される。これに対し本発明では、前記排気の温度が低下するフューエルカット時に、前記EGR弁の開度を増大させて前記排気浄化装置の温度が低下することを抑制できる。   For example, when the exhaust purification device includes the filter and is performing PM regeneration processing on the filter, the temperature of the filter needs to be maintained at a temperature at which PM can be oxidized. Further, when the exhaust purification device includes the NOx catalyst, it is required to maintain the temperature of the NOx catalyst at an activation temperature or higher in order to maintain the activity of the NOx catalyst. On the other hand, in the present invention, it is possible to suppress the temperature of the exhaust emission control device from decreasing by increasing the opening of the EGR valve at the time of fuel cut when the temperature of the exhaust gas decreases.

なお、本発明におけるEGR通路と排気通路の連通部は排気浄化装置よりも上流側であっても下流側であっても良い。つまり、前記排気浄化装置を通過する前の排気の一部をEGRガスとして内燃機関の吸気系に再循環しても良いし、該排気浄化装置を通過した後の
排気の一部を該吸気系に再循環しても良い。
In the present invention, the communication portion between the EGR passage and the exhaust passage may be upstream or downstream of the exhaust purification device. That is, a part of the exhaust before passing through the exhaust purification device may be recirculated as an EGR gas to the intake system of the internal combustion engine, or a part of the exhaust after passing through the exhaust purification device may be recirculated to the intake system. It may be recycled.

例えば、前者の構成による場合には、前記EGR開度制御手段が前記EGR開度を増大させることによって前記排気通路を通過する排気の流量を少なくすることができるため、上記の排気による熱の持ち去り量を少なくできる。また、後者の構成による場合においても、温度の低い吸入新気量を減らし、新気に比べて温度の高いEGRガス量を増大させることにより、前記内燃機関に吸入される吸気の温度を上昇させることができる。これにより、前記浄化装置を保温することが可能となる。   For example, in the case of the former configuration, the EGR opening degree control means can increase the EGR opening degree to reduce the flow rate of the exhaust gas passing through the exhaust passage. The amount of leaving can be reduced. Even in the latter configuration, the temperature of the intake air sucked into the internal combustion engine is increased by reducing the amount of intake fresh air having a low temperature and increasing the amount of EGR gas having a temperature higher than that of fresh air. be able to. This makes it possible to keep the purification device warm.

本発明にあっては、内燃機関の排気通路に設けられる吸気絞り弁または排気絞り弁の開度を減少させて排気浄化装置を通過する排気の流量を減少させるときに、内燃機関から排出されるNOx量が増大することに起因してエミッションが悪化することを抑制することができる。   In the present invention, when the flow rate of the exhaust gas passing through the exhaust purification device is decreased by reducing the opening of the intake throttle valve or the exhaust throttle valve provided in the exhaust passage of the internal combustion engine, the exhaust gas is discharged from the internal combustion engine. It is possible to prevent the emission from deteriorating due to the increase in the amount of NOx.

以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。尚、本実施の形態に記載されている構成要素の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に特定的な記載がない限りは、発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。   The best mode for carrying out the present invention will be exemplarily described in detail below with reference to the drawings. It should be noted that the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in this embodiment are intended to limit the technical scope of the invention only to those unless otherwise specified. is not.

ここでは、本発明を車両駆動用のディーゼルエンジンに適用した場合を例に挙げて説明する。図1は、本実施例に係る内燃機関1と、その吸排気系の概略構成を示す図である。   Here, a case where the present invention is applied to a diesel engine for driving a vehicle will be described as an example. FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an internal combustion engine 1 according to this embodiment and an intake / exhaust system thereof.

内燃機関1は車両駆動用のディーゼルエンジンである。内燃機関1には、該内燃機関1に流入する吸気が流通する吸気管2が接続されており、該吸気管2には該吸気管2内を流通する吸気の流量を調節する吸気絞り弁3が設けられている。また、吸気管2における吸気絞り弁3よりも上流側には吸気管2内を流通する吸気量に対応した電気信号を出力するエアフローメータ4が配置されている。   The internal combustion engine 1 is a diesel engine for driving a vehicle. An intake pipe 2 through which intake air flowing into the internal combustion engine 1 flows is connected to the internal combustion engine 1, and an intake throttle valve 3 that adjusts the flow rate of intake air flowing through the intake pipe 2 is connected to the intake pipe 2. Is provided. An air flow meter 4 that outputs an electrical signal corresponding to the amount of intake air flowing through the intake pipe 2 is disposed upstream of the intake throttle valve 3 in the intake pipe 2.

また、内燃機関1には、該内燃機関1からの排気が流通する排気管5が接続され、この排気管5は下流にて図示しないマフラーに接続されている。また、排気管5の途中には、排気中のPMを捕集するフィルタ10が配置されている。以下、排気管5においてフィルタ10よりも上流側を第1排気管5a、下流側を第2排気管5bという。第2排気管5bには、該第2排気管5bを流通する排気の流量を調節する排気絞り弁6が設けられている。なお、本実施例において、第1排気管5a及び第2排気管5bが本発明における排気通路に相当する。また、本実施例においてフィルタ10が本発明における排気浄化装置に相当する。また、本発明におけるフィルタ10は排気中のPMを捕集できれば良く、例えばNOx触媒を担持したパティキュレートフィルタとしても良い。   Further, an exhaust pipe 5 through which exhaust from the internal combustion engine 1 flows is connected to the internal combustion engine 1, and this exhaust pipe 5 is connected downstream to a muffler (not shown). A filter 10 that collects PM in the exhaust is disposed in the middle of the exhaust pipe 5. Hereinafter, the upstream side of the exhaust pipe 5 with respect to the filter 10 is referred to as a first exhaust pipe 5a, and the downstream side is referred to as a second exhaust pipe 5b. The second exhaust pipe 5b is provided with an exhaust throttle valve 6 for adjusting the flow rate of the exhaust gas flowing through the second exhaust pipe 5b. In the present embodiment, the first exhaust pipe 5a and the second exhaust pipe 5b correspond to the exhaust passage in the present invention. Further, in the present embodiment, the filter 10 corresponds to the exhaust purification device of the present invention. Further, the filter 10 according to the present invention only needs to be able to collect PM in the exhaust gas. For example, the filter 10 may be a particulate filter carrying a NOx catalyst.

また、第1排気管5aには、通電によって発熱する電熱ヒータ11が設けられている。また、第2排気管5bには、該第2排気管5bを流通する排気の流量を調節する排気絞り弁6が設けられている。さらに、第1排気管5a、第2排気管5bには、フィルタ10前後(上流側と下流側)の差圧を検出する差圧センサ7が設けられている。   The first exhaust pipe 5a is provided with an electric heater 11 that generates heat when energized. The second exhaust pipe 5b is provided with an exhaust throttle valve 6 for adjusting the flow rate of the exhaust gas flowing through the second exhaust pipe 5b. Furthermore, the first exhaust pipe 5a and the second exhaust pipe 5b are provided with a differential pressure sensor 7 that detects the differential pressure before and after the filter 10 (upstream and downstream).

また、内燃機関1には、該内燃機関1の排気系を流れる排気の一部を吸気系へ再循環させる排気再循環装置20が設けられている。排気再循環装置20は、第2排気管5bにおける排気絞り弁6よりも上流側の部分と吸気管2における吸気絞り弁よりも下流側の部分とを連通するEGR通路21と、電磁弁等からなり印加電圧の大きさに応じてEGR通路
21内を流れる排気(以下、「EGRガス」という。)の流量を調節するEGR弁22と、EGR通路21におけるEGR弁22より上流の該EGR通路21を流れるEGRガスを冷却するEGRクーラ23とを備えている。
Further, the internal combustion engine 1 is provided with an exhaust gas recirculation device 20 that recirculates a part of the exhaust gas flowing through the exhaust system of the internal combustion engine 1 to the intake system. The exhaust gas recirculation device 20 includes an EGR passage 21 that communicates a portion of the second exhaust pipe 5b upstream of the exhaust throttle valve 6 and a portion of the intake pipe 2 downstream of the intake throttle valve, and an electromagnetic valve. The EGR valve 22 for adjusting the flow rate of exhaust gas (hereinafter referred to as “EGR gas”) flowing in the EGR passage 21 according to the magnitude of the applied voltage, and the EGR passage 21 upstream of the EGR valve 22 in the EGR passage 21. And an EGR cooler 23 that cools the EGR gas flowing through the.

このように構成された排気再循環装置20では、EGR弁22が開弁されると、第2排気5b内を流れる排気の一部が、EGR通路21を通り、EGRクーラ42によって冷却され、吸気管2へ流入する。吸気管2へ流入したEGRガスは、吸気管2における上流側から流れてきた新気と混ざり合いつつ図示しない気筒の燃焼室へ分配されて、燃焼される。   In the exhaust gas recirculation device 20 configured in this way, when the EGR valve 22 is opened, a part of the exhaust gas flowing through the second exhaust gas 5b passes through the EGR passage 21 and is cooled by the EGR cooler 42, It flows into the pipe 2. The EGR gas flowing into the intake pipe 2 is distributed to a combustion chamber of a cylinder (not shown) while being mixed with fresh air flowing from the upstream side in the intake pipe 2 and burned.

ここで、EGRガスには、水(HO)や二酸化炭素(CO)などのように、自らが燃焼することがなく、且つ、吸熱性を有する不活性ガス成分が含まれているため、EGRガスが燃焼室内の混合気中に含有されると、混合気の燃焼温度が低くなり、以って窒素酸化物(NOx)の発生量が抑制される。 Here, the EGR gas does not burn itself and contains an endothermic inert gas component such as water (H 2 O) and carbon dioxide (CO 2 ). When the EGR gas is contained in the air-fuel mixture in the combustion chamber, the combustion temperature of the air-fuel mixture becomes low, and the amount of nitrogen oxide (NOx) generated is suppressed.

以上述べたように構成された内燃機関1には、該内燃機関1及び吸排気系を制御するための電子制御ユニット(ECU:Electronic Control Unit)30が併設されている。このECU30は、内燃機関1の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関1の運転状態等を制御するほか、EGR弁22に係る制御を行うユニットである。   The internal combustion engine 1 configured as described above is provided with an electronic control unit (ECU) 30 for controlling the internal combustion engine 1 and the intake / exhaust system. The ECU 30 is a unit that controls the EGR valve 22 in addition to controlling the operating state of the internal combustion engine 1 in accordance with the operating conditions of the internal combustion engine 1 and the driver's request.

ECU30には、内燃機関1に吸入される吸入新気量を検出するエアフローメータ4や、回転数を検出するクランクポジションセンサ8、アクセル開度を検出するアクセルポジションセンサ9などの内燃機関1の運転状態の制御に係るセンサ類のほか、差圧センサ7が電気配線を介して接続され、それらの出力信号がECU30に入力されるようになっている。一方、ECU30には、内燃機関1の気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁12、吸気絞り弁3、排気絞り弁6、EGR弁22、電熱ヒータ11等が電気配線を介して接続されており、ECU30によって制御されるようになっている。   The ECU 30 operates the internal combustion engine 1 such as an air flow meter 4 for detecting the amount of fresh air drawn into the internal combustion engine 1, a crank position sensor 8 for detecting the rotational speed, and an accelerator position sensor 9 for detecting the accelerator opening. In addition to sensors related to state control, a differential pressure sensor 7 is connected via electrical wiring, and an output signal thereof is input to the ECU 30. On the other hand, the ECU 30 is connected with a fuel injection valve 12, an intake throttle valve 3, an exhaust throttle valve 6, an EGR valve 22, an electric heater 11 and the like for injecting fuel into the cylinder of the internal combustion engine 1 through electric wiring. The ECU 30 is controlled.

また、ECU30には、CPU、ROM、RAM等が備えられており、ROMには、内燃機関1の種々の制御を行うためのプログラムや、データを格納したマップが記憶されている。また、フィルタ10に対するPM再生処理ルーチンはECU30のROMに記憶されているプログラムの一つである。   The ECU 30 includes a CPU, a ROM, a RAM, and the like. The ROM stores a program for performing various controls of the internal combustion engine 1 and a map storing data. The PM regeneration processing routine for the filter 10 is one of the programs stored in the ROM of the ECU 30.

<PM再生処理>   <PM regeneration process>

次に、本実施例における内燃機関1の排気浄化システムに関し、フィルタ10に捕集されているPMを酸化除去するためのPM再生処理に係る制御について説明する。   Next, regarding the exhaust purification system of the internal combustion engine 1 in the present embodiment, the control related to the PM regeneration process for oxidizing and removing the PM collected by the filter 10 will be described.

本実施例においては、所定のPM再生要求が出されているときにPM再生処理に係る制御が行われる。ここで、PM再生要求はフィルタ10に捕集されているPMの堆積量(以下、単に「PM堆積量」という。)QsがPM再生要求堆積量以上になったときに出されるようにしても良い。具体的には、例えばPM堆積量はフィルタ10前後の差圧(以下、「フィルタ差圧」という。)を検出する差圧センサ7の検出値に基づいてフィルタ差圧ΔPfを取得し、フィルタ差圧ΔPfが予め定められる基準差圧ΔPfb以上のときにPM堆積量がPM再生要求堆積量以上になったと判断し、PM再生要求が出されるようにしても良い。或いは、前回実施されたPM再生処理の終了時からの走行距離の積算値に基づいてPM再生要求が出されるようにしてもよい。   In this embodiment, control related to PM regeneration processing is performed when a predetermined PM regeneration request is issued. Here, the PM regeneration request may be issued when the PM accumulation amount (hereinafter simply referred to as “PM deposition amount”) Qs collected by the filter 10 becomes equal to or greater than the PM regeneration requirement accumulation amount. good. Specifically, for example, the PM accumulation amount is obtained by obtaining the filter differential pressure ΔPf based on the detection value of the differential pressure sensor 7 that detects the differential pressure before and after the filter 10 (hereinafter referred to as “filter differential pressure”). When the pressure ΔPf is equal to or higher than a predetermined reference differential pressure ΔPfb, it may be determined that the PM accumulation amount has become equal to or greater than the PM regeneration request accumulation amount, and a PM regeneration request may be issued. Alternatively, the PM regeneration request may be issued based on the integrated value of the travel distance from the end of the PM regeneration process performed last time.

ここでPM再生要求堆積量とは、フィルタ10に対してPM再生要求が出されるときのPM堆積量であり、予め実験的に定められる。そして、PM再生要求堆積量はフィルタ1
0に捕集されたPMにより内燃機関1の背圧が過度に上昇して、出力低下等の不具合が発生する下限のPM堆積量に一定のマージンを見込んだPM堆積量としても良い。
Here, the PM regeneration request accumulation amount is the PM accumulation amount when a PM regeneration request is issued to the filter 10 and is experimentally determined in advance. The PM regeneration required accumulation amount is the filter 1
The PM accumulation amount that allows a certain margin to the lower limit PM accumulation amount in which the back pressure of the internal combustion engine 1 excessively increases due to the PM collected at 0 and causes problems such as a decrease in output may be used.

<フィルタの昇温制御>   <Temperature increase control of filter>

次に、本実施例におけるフィルタ10の昇温制御について説明する。本実施例においては、フィルタ10に対してPM再生要求が出されると、ECU30からの指令によって電熱ヒータ11が通電される。そして、この通電により発生する熱によってフィルタ10の温度(以下、「フィルタ温度」という。)をPMが酸化(燃焼)可能な温度まで上昇させることによりPMの酸化除去が行われる。   Next, temperature increase control of the filter 10 in the present embodiment will be described. In this embodiment, when a PM regeneration request is issued to the filter 10, the electric heater 11 is energized by a command from the ECU 30. The temperature of the filter 10 (hereinafter referred to as “filter temperature”) is raised to a temperature at which PM can be oxidized (combusted) by the heat generated by the energization, whereby the PM is removed by oxidation.

本実施例におけるフィルタ10の昇温制御では、ECU30の指令によって運転状態に応じて吸気絞り弁3の開度(以下、「吸気絞り開度」という。)θin、排気絞り弁6の開度(以下、「排気絞り開度」という。)θexを所定の閉じ側の開度である目標吸気絞り開度θinT、目標排気絞り開度θexTに変更させる。これにより、フィルタ10に流入する排気の流量(以下、単に「流入排気流量」という。)Veを減少させ、排気による熱の持ち去り量を少なくさせることによって効率よくフィルタ10をPM酸化温度(例えば、500℃乃至700℃)まで昇温させる。   In the temperature increase control of the filter 10 in the present embodiment, the opening degree of the intake throttle valve 3 (hereinafter referred to as “intake throttle opening degree”) θin and the opening degree of the exhaust throttle valve 6 (hereinafter referred to as “intake throttle opening degree”) according to the operation state according to a command of the ECU 30 Hereinafter, it is referred to as “exhaust throttle opening”.) Θex is changed to a target intake throttle opening θinT and a target exhaust throttle opening θexT that are predetermined closing-side openings. As a result, the flow rate of exhaust gas flowing into the filter 10 (hereinafter simply referred to as “inflow exhaust gas flow rate”) Ve is reduced, and the amount of heat taken away by the exhaust gas is reduced, so that the filter 10 is efficiently made into the PM oxidation temperature (for example, , 500 ° C. to 700 ° C.).

ここで、目標吸気絞り開度θinT、目標排気絞り開度θexTは全閉を含む所定の閉じ側の開度であって、予め実験的に求められる開度である。そして、θinT、θexTは、流入排気流量Veを予め定められる所定値以下にすることが可能なθin、θexとしても良く、運転状態に応じて定めるようにしても良い。従って、本実施例においては吸気絞り開度θin、排気絞り開度θexを所定の閉じ側の開度である目標吸気絞り開度θinT、目標排気絞り開度θexTに変更させるECU30が本発明における排気流量変更手段に相当する。   Here, the target intake throttle opening θinT and the target exhaust throttle opening θexT are predetermined closing-side openings including full closing, and are experimentally obtained in advance. ΘinT and θexT may be θin and θex that allow the inflow exhaust flow rate Ve to be equal to or less than a predetermined value, or may be determined according to the operating state. Therefore, in this embodiment, the ECU 30 that changes the intake throttle opening θin and the exhaust throttle opening θex to the target intake throttle opening θinT and the target exhaust throttle opening θexT, which are predetermined closing side openings, is the exhaust in the present invention. It corresponds to the flow rate changing means.

<EGR開度制御>   <EGR opening control>

次に、本実施例におけるEGR弁22の開度(以下、単に「EGR開度」という。)θrに関する制御について説明する。上述したように、本実施例ではフィルタ10の昇温制御において、吸気絞り開度θin、排気絞り開度θexをそれぞれ目標吸気絞り開度θinT、目標排気絞り開度θexTに変更させる。そうすると、吸気絞り弁3および排気絞り弁6の前後(上流側と下流側)において差圧が発生する。その結果、内燃機関1の運転状態(例えば燃料噴射量Qa、機関回転数Ne等)やEGR弁の開度(以下、単に「EGR開度」という。)θrが変更されなくても、上記の差圧の発生に起因してEGR率[EGR率=EGRガス量/(EGRガス量+吸入新気量)]Rが変化すると考えられる。その結果、内燃機関1の燃焼室内における混合気の燃焼温度が変化することにより、内燃機関1におけるNOxの生成量(NOxの排出量)が変化して、エミッションが悪化する場合があった。   Next, the control related to the opening degree of the EGR valve 22 (hereinafter simply referred to as “EGR opening degree”) θr in the present embodiment will be described. As described above, in the present embodiment, in the temperature increase control of the filter 10, the intake throttle opening θin and the exhaust throttle opening θex are changed to the target intake throttle opening θinT and the target exhaust throttle opening θexT, respectively. Then, a differential pressure is generated before and after the intake throttle valve 3 and the exhaust throttle valve 6 (upstream side and downstream side). As a result, even if the operating state of the internal combustion engine 1 (for example, the fuel injection amount Qa, the engine speed Ne, etc.) and the opening degree of the EGR valve (hereinafter simply referred to as “EGR opening degree”) θr are not changed. It is considered that the EGR rate [EGR rate = EGR gas amount / (EGR gas amount + intake fresh air amount)] R changes due to the occurrence of the differential pressure. As a result, when the combustion temperature of the air-fuel mixture in the combustion chamber of the internal combustion engine 1 changes, the NOx generation amount (NOx emission amount) in the internal combustion engine 1 changes and the emission may deteriorate.

そこで、本実施例においては、吸気絞り開度θin、排気絞り開度θexが変更されるときにEGR率Rに与える影響を打ち消すようにEGR開度θrを制御することとした。具体的には、内燃機関1における燃料噴射量Qa、機関回転数Neとに基づいて、その運転状態において最適な目標EGR率RTを予め実験的に定めておき、EGR率Rを目標EGR率RTに維持すべくECU30の指令によってEGR開度θrを目標EGR開度θrTに変更することとした。従って、本実施例においてはECU30が本発明におけるEGR開度制御手段に相当する。   Therefore, in this embodiment, the EGR opening θr is controlled so as to cancel the influence on the EGR rate R when the intake throttle opening θin and the exhaust throttle opening θex are changed. Specifically, based on the fuel injection amount Qa and the engine speed Ne in the internal combustion engine 1, an optimal target EGR rate RT in the operating state is experimentally determined in advance, and the EGR rate R is set to the target EGR rate RT. Therefore, the EGR opening degree θr is changed to the target EGR opening degree θrT in accordance with a command from the ECU 30 in order to maintain the target EGR opening degree. Therefore, in this embodiment, the ECU 30 corresponds to the EGR opening degree control means in the present invention.

<PM再生処理ルーチン>   <PM regeneration processing routine>

ここで、図2は本実施例におけるPM再生処理ルーチンを示すフローチャートである。本ルーチンはECU30内のROMに記憶されたプログラムであり、所定期間毎に実行される。   Here, FIG. 2 is a flowchart showing a PM regeneration processing routine in the present embodiment. This routine is a program stored in the ROM in the ECU 30, and is executed every predetermined period.

本ルーチンが実行されると、まずステップS101においては、フィルタ10に対してPM再生要求が出されているか否かが判定される。具体的には、PM再生要求はフィルタ10のPM堆積量がPM再生要求堆積量以上になったときにPM再生要求が出される。そして、PM再生要求が出されていると判定された場合には、ステップS102に進む。一方、PM再生要求が出されていないと判定された場合には、本ルーチンを一旦終了する。   When this routine is executed, first in step S101, it is determined whether a PM regeneration request has been issued to the filter 10. Specifically, the PM regeneration request is issued when the PM accumulation amount of the filter 10 becomes equal to or greater than the PM regeneration request accumulation amount. If it is determined that a PM regeneration request has been issued, the process proceeds to step S102. On the other hand, if it is determined that the PM regeneration request has not been issued, this routine is temporarily terminated.

ステップS102においては、ECU30によって機関回転数Neが取得される。ここで、機関回転数Neはクランクポジションセンサ8の検出値に基づいて取得される。そして、ステップS102の処理が終わるとステップS103に進む。   In step S102, the engine speed Ne is acquired by the ECU 30. Here, the engine speed Ne is acquired based on the detection value of the crank position sensor 8. Then, when step S102 is completed, the process proceeds to step S103.

ステップS103においては、ステップS102において取得された機関回転数Neと燃料噴射量Qaとに基づいて目標EGR率RTが取得される。具体的には、例えば機関回転数Neと燃料噴射量Qaと目標EGR率RTとの関係が格納されたマップから読み出すことによって目標EGR率RTを導出しても良い。そして、ステップS103の処理が終わるとステップS104に進む。   In step S103, the target EGR rate RT is acquired based on the engine speed Ne and the fuel injection amount Qa acquired in step S102. Specifically, for example, the target EGR rate RT may be derived by reading from a map in which the relationship between the engine speed Ne, the fuel injection amount Qa, and the target EGR rate RT is stored. Then, when step S103 is completed, the process proceeds to step S104.

ステップS104においては、エアフローメータ4の検出値に基づいて吸入新気量Gaが取得される。そして吸入新気量Gaと機関回転数Neとに基づいて目標吸気絞り開度θinT、目標排気絞り開度θexTが取得される。具体的には、例えば吸入新気量Gaと機関回転数Neと目標吸気絞り開度θinTおよび目標排気絞り開度θexTとの関係が格納されたマップから読み出すことによって目標吸気絞り開度θinTおよび目標排気絞り開度θexTを導出するようにしても良い。そして、ステップS104の処理が終わるとステップS105に進む。   In step S104, the intake fresh air amount Ga is acquired based on the detection value of the air flow meter 4. The target intake throttle opening degree θinT and the target exhaust throttle opening degree θexT are acquired based on the intake fresh air amount Ga and the engine speed Ne. Specifically, for example, the target intake throttle opening degree θinT and the target intake throttle opening degree θinT are read by reading out from the stored map the relationship between the intake fresh air amount Ga, the engine speed Ne, the target intake throttle opening degree θinT, and the target exhaust throttle opening degree θexT. The exhaust throttle opening degree θexT may be derived. Then, when the process of step S104 ends, the process proceeds to step S105.

ステップS105においては、吸気絞り開度θin、排気絞り開度θexをそれぞれ目標吸気絞り開度θinT、目標排気絞り開度θexTに変更した場合に得られるEGR率Rが推定される。具体的には、例えば吸入新気量Gaと機関回転数Neと吸気絞り開度θinと排気絞り開度θexとEGR開度θrとEGR率Rとの関係が格納されたマップから読み出すことによってEGR率Rを導出するようにしても良い。ステップS105の処理が終わるとステップS106に進む。   In step S105, the EGR rate R obtained when the intake throttle opening θin and the exhaust throttle opening θex are changed to the target intake throttle opening θinT and the target exhaust throttle opening θexT, respectively, is estimated. Specifically, for example, the EGR is read out from a map in which the relationship between the intake fresh air amount Ga, the engine speed Ne, the intake throttle opening θin, the exhaust throttle opening θex, the EGR opening θr, and the EGR rate R is read. The rate R may be derived. When the process of step S105 ends, the process proceeds to step S106.

ステップS106においては、EGR率Rと目標EGR率RTとの差の絶対値(|R―RT|)が基準値ΔRbよりも大きいかどうかが判定される。ここで、基準値ΔRbとは内燃機関1におけるNOxの生成量の観点により許容できるEGR率Rと目標EGR率RTとの許容差の絶対値を意味しており、予め実験的に定められる。そして、EGR率Rと目標EGR率RTとの差の絶対値が基準値ΔRb以下であると判定された場合には、吸気絞り開度θin、排気絞り開度θexがθinT、θexTに変更されても内燃機関1におけるNOxの生成量が過度に増加する虞が生じないと判断され、ステップS109に進む。   In step S106, it is determined whether or not the absolute value (| R−RT |) of the difference between the EGR rate R and the target EGR rate RT is larger than the reference value ΔRb. Here, the reference value ΔRb means an absolute value of an allowable difference between the EGR rate R and the target EGR rate RT that is allowable from the viewpoint of the amount of NOx generated in the internal combustion engine 1, and is determined experimentally in advance. When it is determined that the absolute value of the difference between the EGR rate R and the target EGR rate RT is equal to or less than the reference value ΔRb, the intake throttle opening θin and the exhaust throttle opening θex are changed to θinT and θexT. In step S109, it is determined that there is no possibility that the amount of NOx generated in the internal combustion engine 1 will increase excessively.

一方、EGR率Rと目標EGR率RTとの差の絶対値が基準値ΔRbよりも大きいと判定された場合には、内燃機関1におけるNOxの生成量が過度に増加する虞があると判断され、ステップS107に進む。   On the other hand, if it is determined that the absolute value of the difference between the EGR rate R and the target EGR rate RT is greater than the reference value ΔRb, it is determined that the amount of NOx generated in the internal combustion engine 1 may increase excessively. The process proceeds to step S107.

ステップS107においては、EGR率Rが目標EGR率RTに維持されるように、つ
まりEGR率Rと目標EGR率RTとの差が零になるようにEGR開度θrを変更するための目標開度(以下、単に「目標EGR開度」という。)θrTが取得される。ここで、目標EGR開度θrTは、EGR率Rと目標EGR率RTとの差と現在のEGR開度θrとに基づいて算出されても良い。そして、ステップS107の処理が終わるとステップS108に進む。
In step S107, the target opening for changing the EGR opening θr so that the EGR rate R is maintained at the target EGR rate RT, that is, the difference between the EGR rate R and the target EGR rate RT is zero. (Hereinafter, simply referred to as “target EGR opening degree”.) ΘrT is acquired. Here, the target EGR opening degree θrT may be calculated based on the difference between the EGR rate R and the target EGR rate RT and the current EGR opening degree θr. Then, when step S107 is completed, the process proceeds to step S108.

ステップS108においては、ECU30からの指令により、EGR開度θrが目標EGR開度θrTに変更される。そして、ステップS108の処理が終わるとステップS109に進む。   In step S108, the EGR opening degree θr is changed to the target EGR opening degree θrT by a command from the ECU 30. Then, when the process of step S108 ends, the process proceeds to step S109.

ステップS109においては、ECU30からの指令により、吸気絞り開度θinが目標吸気絞り開度θinTに、排気絞り開度θexが目標排気絞り開度θexTに変更される。そして、ステップS109の処理が終わるとステップS110に進む。   In step S109, the intake throttle opening θin is changed to the target intake throttle opening θinT and the exhaust throttle opening θex is changed to the target exhaust throttle opening θexT in accordance with a command from the ECU 30. Then, when the process of step S109 ends, the process proceeds to step S110.

ステップS110においては、ECU30からの指令により電熱ヒータ11への通電が行われ、フィルタ10の温度をPMの酸化可能な温度まで上昇させてPMの酸化除去が行われる。そして、ステップS110の処理が終わると本ルーチンを一旦終了する。   In step S110, the electric heater 11 is energized by a command from the ECU 30, and the temperature of the filter 10 is raised to a temperature at which PM can be oxidized, whereby PM is removed by oxidation. Then, when the process of step S110 ends, this routine is once ended.

以上のように、本ルーチンによれば、PM再生処理の実施時に吸気絞り開度θinおよび排気絞り開度θexを所定の閉じ側の開度である目標吸気絞り開度θinT、目標排気絞り開度θexTに変更させることにより、流入排気流量Veを減少させ、効率よくフィルタ10をPM酸化温度まで昇温させることができる。また、吸気絞り開度θinおよび排気絞り開度θexを変更することによって吸気絞り弁3、排気絞り弁6の前後に発生する差圧が発生してもEGR率Rが目標EGR率RTから外れることを抑制できる。つまり、内燃機関1の燃焼室内における混合気の燃焼温度が上昇してNOxの生成量(NOxの排出量)が増加することを抑制することが可能となる。   As described above, according to this routine, when the PM regeneration process is performed, the intake throttle opening θin and the exhaust throttle opening θex are set to the target intake throttle opening θinT, the target exhaust throttle opening, By changing to θexT, the inflow exhaust flow rate Ve can be reduced, and the temperature of the filter 10 can be efficiently raised to the PM oxidation temperature. Further, even if the differential pressure generated before and after the intake throttle valve 3 and the exhaust throttle valve 6 is generated by changing the intake throttle opening θin and the exhaust throttle opening θex, the EGR rate R may deviate from the target EGR rate RT. Can be suppressed. That is, it is possible to suppress an increase in the combustion temperature of the air-fuel mixture in the combustion chamber of the internal combustion engine 1 and an increase in the amount of NOx produced (NOx emission amount).

また、本ルーチンにおけるステップS105からステップS107までの処理において、吸気絞り開度θin、排気絞り開度θexを目標吸気絞り開度θinT、目標排気絞り開度θexTに変更することに起因するEGR率Rと目標EGR率RTとの差の絶対値を推定し、該絶対値が基準値ΔRbよりも大きいときにEGR率Rと目標EGR率RTとの差を零にすべくEGR開度θrを変更する制御を例示的に説明したが、これに限定されるものではない。   In the processing from step S105 to step S107 in this routine, the EGR rate R resulting from changing the intake throttle opening θin and the exhaust throttle opening θex to the target intake throttle opening θinT and the target exhaust throttle opening θexT. The absolute value of the difference between the EGR rate RT and the target EGR rate RT is estimated, and when the absolute value is larger than the reference value ΔRb, the EGR opening θr is changed so that the difference between the EGR rate R and the target EGR rate RT is zero. Although the control has been described as an example, the present invention is not limited to this.

例えば、目標EGR率RTと吸入新気量Gaと目標吸気絞り開度θinTと目標排気絞り開度θexTと目標EGR開度θrTとの関係を予め実験等で求めておき、該関係を制御マップの形でECU30内に格納しておいても良い。そして、該制御マップに目標EGR率RTと吸入新気量Gaと目標吸気絞り開度θinTと目標排気絞り開度θexTとをパラメータとしてアクセスすることで、目標EGR開度θrTを導出するようにしても良い。このようにすれば、常にEGR率Rを目標EGR率RTに維持するようにEGR開度θrを制御することができる。   For example, the relationship between the target EGR rate RT, the intake fresh air amount Ga, the target intake throttle opening θinT, the target exhaust throttle opening θexT, and the target EGR opening θrT is obtained in advance through experiments or the like, and the relationship is represented in the control map. You may store in ECU30 in the form. Then, the target EGR opening degree θrT is derived by accessing the control map using the target EGR rate RT, the intake fresh air amount Ga, the target intake throttle opening degree θinT, and the target exhaust throttle opening degree θexT as parameters. Also good. In this way, the EGR opening degree θr can be controlled so that the EGR rate R is always maintained at the target EGR rate RT.

また、本実施例においては、フィルタ10を昇温させるために電熱ヒータ11をフィルタ10よりも上流側に配置したが、これに限定されるものではない。例えば、フィルタ10を通電することによって自己発熱することの可能な導電性のフィルタとして、フィルタ自体に通電することによってフィルタ10を昇温させるようにしても良い。また、電熱ヒータ11は酸化機能を有する触媒が担持されている構成(例えば、電気加熱式酸化触媒)であっても良い。また、電気ヒータ11の代わりに燃焼式バーナ等によってフィルタ10を昇温させても良い。また、燃料噴射弁12から噴射される燃料噴射量Qaを増加させて、フィルタ10に流入する排気の温度を上昇させることによりフィルタ10を昇温させて
も良い。
In the present embodiment, the electric heater 11 is disposed upstream of the filter 10 in order to raise the temperature of the filter 10, but the present invention is not limited to this. For example, as a conductive filter capable of generating heat by energizing the filter 10, the temperature of the filter 10 may be raised by energizing the filter itself. Further, the electric heater 11 may have a configuration in which a catalyst having an oxidation function is supported (for example, an electrically heated oxidation catalyst). Further, the temperature of the filter 10 may be raised by a combustion burner or the like instead of the electric heater 11. Alternatively, the temperature of the filter 10 may be raised by increasing the fuel injection amount Qa injected from the fuel injection valve 12 and increasing the temperature of the exhaust gas flowing into the filter 10.

また、本実施例においては、フィルタ10に対するPM再生処理の実施時におけるEGR開度制御について説明したが、本発明はPM再生処理中か否かに関わらず適用することが可能である。つまり、吸気絞り開度θin、排気絞り開度θexが変更されるときに上記のEGR開度制御を実施することによってEGR率Rを目標EGR率RTに維持することができる。例えば、フィルタ10がNOx触媒を担持している場合や、排気系に酸化触媒等を備えている場合において、上記の触媒温度を活性温度以上に維持する場合や、活性化温度よりも低くなった触媒を昇温する制御がなされるときに適用しても良い。また、NOx触媒に対するNOx還元処理や、SOx被毒回復処理を実施するときに適用することもできる。   Further, in the present embodiment, the EGR opening degree control at the time of performing the PM regeneration process on the filter 10 has been described, but the present invention can be applied regardless of whether the PM regeneration process is being performed. That is, the EGR rate R can be maintained at the target EGR rate RT by performing the above-described EGR opening degree control when the intake throttle opening degree θin and the exhaust throttle opening degree θex are changed. For example, when the filter 10 carries a NOx catalyst, or when the exhaust system is equipped with an oxidation catalyst or the like, the above catalyst temperature is maintained above the activation temperature or becomes lower than the activation temperature. You may apply when control which heats up a catalyst is made | formed. Further, the present invention can also be applied when performing NOx reduction processing or SOx poisoning recovery processing on the NOx catalyst.

次に、本発明に係る内燃機関1の排気浄化システムの実施例1とは異なる実施例について説明する。図3は、本実施例における内燃機関1と、その吸排気系の概略構成を示す図である。ここで、実施例1の排気浄化システムと同一又は同等の構成部分については同一の符号を付して詳しい説明を省略する。   Next, an embodiment different from the first embodiment of the exhaust gas purification system for the internal combustion engine 1 according to the present invention will be described. FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of the internal combustion engine 1 and its intake and exhaust system in the present embodiment. Here, the same or equivalent components as those in the exhaust purification system of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

本実施例と実施例1に係る排気浄化システムでは以下の点で相違する。即ち、本実施例における内燃機関1には吸気管2における吸気絞り弁の上流側には酸素濃度を検出する酸素濃度センサ13が設けられている。この酸素濃度センサ13はECU30に電気配線を介して接続され、酸素濃度センサ13の出力信号がECU30に入力されるようになっている。   The present embodiment differs from the exhaust purification system according to Embodiment 1 in the following points. That is, the internal combustion engine 1 in this embodiment is provided with an oxygen concentration sensor 13 for detecting the oxygen concentration on the upstream side of the intake throttle valve in the intake pipe 2. The oxygen concentration sensor 13 is connected to the ECU 30 via electrical wiring, and an output signal of the oxygen concentration sensor 13 is input to the ECU 30.

また、本実施例における排気絞り弁6は、第1排気管5aに設けられている。また、EGR通路21は第1排気管5aにおける排気絞り弁6よりも上流側の部分と吸気管2における吸気絞り弁よりも下流側の部分とを連通している。   Further, the exhaust throttle valve 6 in this embodiment is provided in the first exhaust pipe 5a. Further, the EGR passage 21 communicates a portion of the first exhaust pipe 5a on the upstream side with respect to the exhaust throttle valve 6 and a portion of the intake pipe 2 on the downstream side of the intake throttle valve.

本実施例においては、フィルタ10に対するPM再生処理の実施において、吸気絞り開度θinと排気絞り開度θexとをそれぞれ目標吸気絞り開度θinTと目標排気絞り開度θexTとに変更する際に、内燃機関1に吸入される吸気の酸素濃度(以下、「吸気酸素濃度」という。)Odmが内燃機関1の運転状態に応じた目標酸素濃度OdmTに維持されるようにEGR開度θrを制御することとした。EGR率Rが等しい場合であっても吸気の酸素濃度Odが異なるとNOxの生成量が変化する場合があるからである。以下に、より確実に内燃機関1において生成されるNOx量を増加させないための本実施例に係る制御について説明する。   In the present embodiment, when the PM regeneration process is performed on the filter 10, when the intake throttle opening θin and the exhaust throttle opening θex are changed to the target intake throttle opening θinT and the target exhaust throttle opening θexT, respectively. The EGR opening degree θr is controlled so that the oxygen concentration (hereinafter referred to as “intake oxygen concentration”) Odm of the intake air sucked into the internal combustion engine 1 is maintained at the target oxygen concentration OdmT corresponding to the operating state of the internal combustion engine 1. It was decided. This is because even if the EGR rate R is equal, the amount of NOx produced may change if the oxygen concentration Od of the intake air differs. Below, the control which concerns on a present Example for not making the amount of NOx produced | generated in the internal combustion engine 1 increase more reliably is demonstrated.

<第2PM再生処理ルーチン>   <Second PM regeneration processing routine>

ここで、図4は本実施例における第2PM再生処理ルーチンを示すフローチャートである。本ルーチンもECU30内のROMに記憶されたプログラムであり、内燃機関1の稼働中は所定期間毎に実行される。なお、本ルーチンおいて、上述したPM再生処理ルーチンと同じ用語、記号等についての詳細な説明は省略する。   FIG. 4 is a flowchart showing a second PM regeneration processing routine in the present embodiment. This routine is also a program stored in the ROM in the ECU 30 and is executed at predetermined intervals while the internal combustion engine 1 is in operation. In this routine, detailed description of the same terms, symbols, and the like as those of the above-described PM regeneration processing routine is omitted.

ここで、本ルーチンにおけるステップ101、102の処理は上述したPM再生処理ルーチンの各処理に対応しており、詳しい説明を省略する。そして、ステップ102の処理が終わるとステップ203に進む。   Here, the processing of steps 101 and 102 in this routine corresponds to each processing of the PM regeneration processing routine described above, and detailed description thereof is omitted. Then, when the process of step 102 is completed, the process proceeds to step 203.

ステップS203においては、機関回転数Neと燃料噴射量Qaとに基づいて目標酸素濃度OdmTが取得される。具体的には、例えば機関回転数Neと燃料噴射量Qaと目標
酸素濃度OdmTとの関係が格納されたマップから読み出すことによって目標酸素濃度OdmTを導出しても良い。そして、ステップS203の処理が終わるとステップS104に進む。ここで、ステップS104はPM再生処理ルーチンの同ステップにおける処理と同様であり、説明を省略する。そして、ステップ104の処理が終わるとステップ205に進む。
In step S203, the target oxygen concentration OdmT is acquired based on the engine speed Ne and the fuel injection amount Qa. Specifically, for example, the target oxygen concentration OdmT may be derived by reading from a map in which the relationship between the engine speed Ne, the fuel injection amount Qa, and the target oxygen concentration OdmT is stored. Then, when the process of step S203 ends, the process proceeds to step S104. Here, step S104 is the same as the process in the same step of the PM regeneration processing routine, and a description thereof will be omitted. Then, when the process of step 104 is completed, the process proceeds to step 205.

ステップS205においては、内燃機関1に吸入される新気に含まれる酸素濃度(以下、「新気酸素濃度」という。)Odnと、EGRガスに含まれる酸素濃度(以下、「EGR酸素濃度」という。)Odrが取得される。具体的には、例えば新気酸素濃度Odnは酸素濃度センサ13の検出値に基づいて推定しても良い。また、EGR酸素濃度Odrは現在の燃料噴射量Qaに基づいて推定しても良い。そして、ステップ205の処理が終わるとステップ206に進む。   In step S205, the oxygen concentration (hereinafter referred to as “fresh air oxygen concentration”) Odn contained in the fresh air sucked into the internal combustion engine 1 and the oxygen concentration contained in EGR gas (hereinafter referred to as “EGR oxygen concentration”). .) Odr is obtained. Specifically, for example, the fresh air oxygen concentration Odn may be estimated based on the detection value of the oxygen concentration sensor 13. Further, the EGR oxygen concentration Odr may be estimated based on the current fuel injection amount Qa. Then, when the process of step 205 is completed, the process proceeds to step 206.

ステップ206においては、吸気絞り開度θin、排気絞り開度θexをそれぞれ目標吸気絞り開度θinT、目標排気絞り開度θexTに変更した場合の吸気酸素濃度Odmが取得される。具体的には、例えば吸入新気量Gaと機関回転数Neと吸気絞り開度θinと排気絞り開度θexとEGR開度θrとから変更後のEGR率Rを推定し、該EGR率と新気酸素濃度OdnとEGR酸素濃度Odrとに基づいて吸気酸素濃度Odmを推定しても良い。そして、ステップ206の処理が終わるとステップ207に進む。   In step 206, the intake oxygen concentration Odm is acquired when the intake throttle opening θin and the exhaust throttle opening θex are changed to the target intake throttle opening θinT and the target exhaust throttle opening θexT, respectively. Specifically, for example, the changed EGR rate R is estimated from the intake fresh air amount Ga, the engine speed Ne, the intake throttle opening θin, the exhaust throttle opening θex, and the EGR opening θr. The intake oxygen concentration Odm may be estimated based on the air oxygen concentration Odn and the EGR oxygen concentration Odr. Then, when the process of step 206 is completed, the process proceeds to step 207.

ステップS207においては、吸気酸素濃度OdmをステップS203で取得された目標酸素濃度OdmTにするための目標EGR開度θrTが取得される。具体的には、目標酸素濃度OdmTと吸気酸素濃度Odmと吸入新気量Gaと目標吸気絞り開度θinTと目標排気絞り開度θexTと目標EGR開度θrTとの関係を予め実験等で求めておき、該関係を制御マップの形でECU30内に格納しておいても良い。そして、該制御マップに目標酸素濃度OdmTと吸気酸素濃度Odmと吸入新気量Gaと目標吸気絞り開度θinTと目標排気絞り開度θexTとをパラメータとしてアクセスすることで、目標EGR開度θrTを導出するようにしても良い。そして、ステップ207の処理が終わるとステップ108に進む。ここで、ステップS108以降の処理は上述したPM再生ルーチンにおいて対応するステップと同様であり、説明を省略する。   In step S207, the target EGR opening degree θrT for obtaining the intake oxygen concentration Odm as the target oxygen concentration OdmT acquired in step S203 is acquired. Specifically, the relationship among the target oxygen concentration OdmT, the intake oxygen concentration Odm, the intake fresh air amount Ga, the target intake throttle opening θinT, the target exhaust throttle opening θexT, and the target EGR opening θrT is obtained in advance through experiments or the like. Alternatively, the relationship may be stored in the ECU 30 in the form of a control map. Then, the target oxygen concentration OdmT, the intake oxygen concentration Odm, the intake fresh air amount Ga, the target intake throttle opening θinT, and the target exhaust throttle opening θexT are accessed as parameters to the control map, thereby setting the target EGR opening θrT. It may be derived. Then, when the process of step 207 is completed, the process proceeds to step 108. Here, the processing after step S108 is the same as the corresponding step in the PM regeneration routine described above, and a description thereof will be omitted.

以上のように、本ルーチンによれば、吸気絞り開度θinおよび排気絞り開度θexを変更するときにおいても吸気酸素濃度Odmを目標酸素濃度OdmTに維持すべくEGR開度θrを制御することができる。これにより、内燃機関1におけるNOxの生成量(NOxの排出量)が増加することを抑制することが可能となる。   As described above, according to this routine, the EGR opening degree θr can be controlled to maintain the intake oxygen concentration Odm at the target oxygen concentration OdmT even when the intake throttle opening degree θin and the exhaust throttle opening degree θex are changed. it can. As a result, it is possible to suppress an increase in the amount of NOx generated (NOx emission amount) in the internal combustion engine 1.

なお、本ルーチンにおけるステップS205においては、新気酸素濃度Odnを酸素濃度センサ13の検出値に基づいて推定しているが、これに限定されるものではない。例えば、新気に含まれる酸素濃度は殆ど変化しないと考えられるので、予め一定値に定めておくようにしても良い。そうすれば酸素濃度センサ13を設けることなく新規酸素濃度Odnを取得できるため、コスト的に有利である。   In step S205 in this routine, the fresh oxygen concentration Odn is estimated based on the detection value of the oxygen concentration sensor 13, but the present invention is not limited to this. For example, the oxygen concentration contained in the fresh air is considered to hardly change, and may be set to a predetermined value in advance. Then, since the new oxygen concentration Odn can be acquired without providing the oxygen concentration sensor 13, it is advantageous in terms of cost.

また、本ルーチンにおけるステップS205からS206においては、新気酸素濃度Odn、EGR酸素濃度Odr等に基づいて吸気酸素濃度Odmを取得しているが、直接的に吸気酸素濃度Odmを取得しても良い。具体的には、例えば酸素濃度センサ13を吸気管2における吸気絞り弁の上流側に設ける代わりに吸気管2とEGR通路21との連通部の下流側に設ければ、酸素濃度センサ13による検出値に基づいて直接的に吸気酸素濃度Odmを取得することが可能である。このように制御内容を簡略化することで、本ルーチンに係る制御をより短時間で実行することができる。   In steps S205 to S206 in this routine, the intake oxygen concentration Odm is acquired based on the fresh air oxygen concentration Odn, the EGR oxygen concentration Odr, etc., but the intake oxygen concentration Odm may be directly acquired. . Specifically, for example, if the oxygen concentration sensor 13 is provided downstream of the communication portion between the intake pipe 2 and the EGR passage 21 instead of being provided upstream of the intake throttle valve in the intake pipe 2, the detection by the oxygen concentration sensor 13 is performed. It is possible to acquire the intake oxygen concentration Odm directly based on the value. Thus, by simplifying the control content, the control according to this routine can be executed in a shorter time.

また、本ルーチンにおいては吸気酸素濃度Odmを常に目標酸素濃度OdmTに維持する制御を例示的に説明したがこれに限定される趣旨ではなく、例えば以下に示すような制御が実行されても良い。   In this routine, the control for always maintaining the intake oxygen concentration Odm at the target oxygen concentration OdmT has been described as an example. However, the present invention is not limited to this. For example, the following control may be executed.

即ち、吸気酸素濃度Odmと目標酸素濃度OdmTとの差の絶対値(|Odm―OdmT|)が基準値ΔOdbよりも大きいかどうかを判定し、基準値ΔOdbよりも大きいときには内燃機関1におけるNOxの生成量が過度に増加する虞があると判断しても良い。つまり、そのように判断されるときに吸気酸素濃度Odmを目標酸素濃度OdmTに維持すべくEGR開度θrを目標EGR開度θrTに変更する制御を行っても良い。なお、上記の基準値ΔOdbとは内燃機関1におけるNOxの生成量の観点により許容できる吸気酸素濃度Odmと目標酸素濃度OdmTとの許容差の絶対値を意味しており、予め実験的に定められる。   That is, it is determined whether or not the absolute value (| Odm−OdmT |) of the difference between the intake oxygen concentration Odm and the target oxygen concentration OdmT is larger than the reference value ΔOdb, and when it is larger than the reference value ΔOdb, the NOx of the internal combustion engine 1 is determined. It may be determined that the generation amount may increase excessively. That is, when it is determined as such, control may be performed to change the EGR opening θr to the target EGR opening θrT in order to maintain the intake oxygen concentration Odm at the target oxygen concentration OdmT. The above reference value ΔOdb means the absolute value of the allowable difference between the intake oxygen concentration Odm and the target oxygen concentration OdmT that is allowable from the viewpoint of the amount of NOx generated in the internal combustion engine 1, and is experimentally determined in advance. .

<第3PM再生処理ルーチン>   <Third PM regeneration processing routine>

次に、上述した第2PM再生処理ルーチンとは異なる制御について、図5に基づいて説明する。ここで、図5は本実施例における第3PM再生処理ルーチンを示すフローチャートである。本ルーチンもECU30内のROMに記憶されたプログラムであり、内燃機関1の稼働中は所定期間毎に実行される。なお、本ルーチンおいて、上述したPM再生処理ルーチンと同じ用語、記号等についての詳細な説明は省略する。   Next, control different from the above-described second PM regeneration processing routine will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a flowchart showing a third PM regeneration processing routine in this embodiment. This routine is also a program stored in the ROM in the ECU 30 and is executed at predetermined intervals while the internal combustion engine 1 is in operation. In this routine, detailed description of the same terms, symbols, and the like as those of the above-described PM regeneration processing routine is omitted.

ここで、本ルーチンにおけるステップ101から107の処理は上述したPM再生処理ルーチンの各処理に対応しており、詳しい説明を省略する。そして、ステップ107の処理が終わるとステップ308に進む。   Here, the processing of steps 101 to 107 in this routine corresponds to each processing of the above-described PM regeneration processing routine, and detailed description thereof is omitted. Then, when the process of step 107 is completed, the process proceeds to step 308.

ステップ308においては、機関回転数Neと燃料噴射量Qaとに基づいて目標酸素濃度OdmTが取得される。そして、続くステップS309においては、新気酸素濃度Odnと、EGR酸素濃度Odrが取得される。ここで、ステップS308、S309は第2PM再生ルーチンにおけるステップS203、S205に対応しており、詳しい説明を省略する。そして、ステップ309の処理が終わるとステップ310に進む。   In step 308, the target oxygen concentration OdmT is acquired based on the engine speed Ne and the fuel injection amount Qa. In the subsequent step S309, the fresh oxygen concentration Odn and the EGR oxygen concentration Odr are acquired. Here, steps S308 and S309 correspond to steps S203 and S205 in the second PM regeneration routine, and detailed description thereof will be omitted. Then, when step 309 is completed, the process proceeds to step 310.

そして、ステップ310においては、ステップS105において推定されたEGR率Rと新気酸素濃度OdnとEGR酸素濃度Odrとに基づいて吸気酸素濃度Odmが推定される。そして、ステップ310の処理が終わるとステップ311に進む。   In step 310, the intake oxygen concentration Odm is estimated based on the EGR rate R, the fresh air oxygen concentration Odn, and the EGR oxygen concentration Odr estimated in step S105. Then, when the process of step 310 is completed, the process proceeds to step 311.

ステップ311においては、吸気酸素濃度Odmと目標酸素濃度OdmTとの差の絶対値(|Odm―OdmT|)が基準値ΔOdbよりも大きいか否かが判定される。ここで、基準値ΔOdbとは内燃機関1におけるNOxの生成量の観点から許容できる吸気酸素濃度Odmと目標酸素濃度OdmTとの許容差の絶対値を意味しており、予め実験的に定められる。   In step 311, it is determined whether or not the absolute value (| Odm−OdmT |) of the difference between the intake oxygen concentration Odm and the target oxygen concentration OdmT is larger than the reference value ΔOdb. Here, the reference value ΔOdb means an absolute value of an allowable difference between the intake oxygen concentration Odm and the target oxygen concentration OdmT that is allowable from the viewpoint of the amount of NOx generated in the internal combustion engine 1, and is determined experimentally in advance.

そして、吸気酸素濃度Odmと目標酸素濃度OdmTとの差の絶対値が基準値ΔOdb以下であると判定された場合には、ステップS107で取得された目標EGR開度θrTを補正する必要がないと判断され、ステップS314に進む。一方、上記絶対値が基準値ΔOdbよりも大きいと判定された場合には、目標EGR開度θrTを補正する必要があると判断され、ステップS312に進む。   When it is determined that the absolute value of the difference between the intake oxygen concentration Odm and the target oxygen concentration OdmT is equal to or less than the reference value ΔOdb, it is not necessary to correct the target EGR opening θrT acquired in step S107. The determination is made and the process proceeds to step S314. On the other hand, when it is determined that the absolute value is larger than the reference value ΔOdb, it is determined that the target EGR opening degree θrT needs to be corrected, and the process proceeds to step S312.

ステップ312においては、吸気酸素濃度Odmと目標酸素濃度OdmTとの差(Odm―OdmT)に基づいて補正係数Kが取得される。この補正係数Kは上述した目標EGR開度θrTを補正する係数であり、吸気絞り開度θin、排気絞り開度θexをそれぞ
れ目標吸気絞り開度θinT、目標排気絞り開度θexTに変更した場合に得られる吸気酸素濃度Odmに着目して定められる補正係数である。具体的には、例えば吸気酸素濃度Odmと目標酸素濃度OdmTとの差と補正係数Kとの関係が格納されたマップから読み出すことによって補正係数Kを導出しても良い。
In step 312, the correction coefficient K is acquired based on the difference (Odm−OdmT) between the intake oxygen concentration Odm and the target oxygen concentration OdmT. The correction coefficient K is a coefficient for correcting the above-described target EGR opening degree θrT. When the intake throttle opening degree θin and the exhaust throttle opening degree θex are changed to the target intake throttle opening degree θinT and the target exhaust throttle opening degree θexT, respectively. The correction coefficient is determined by paying attention to the obtained intake oxygen concentration Odm. Specifically, for example, the correction coefficient K may be derived by reading from a map in which the relationship between the difference between the intake oxygen concentration Odm and the target oxygen concentration OdmT and the correction coefficient K is stored.

本実施例における補正係数Kは、吸気酸素濃度Odmが目標酸素濃度OdmTよりも大きいときには(Odm>OdmT)、双方の差の大きさに応じて目標EGR開度θrTが大きくなるように定められる。一方、吸気酸素濃度Odmが目標酸素濃度OdmTよりも小さいときには(Odm<OdmT)、双方の差の大きさに応じて目標EGR開度θrTが小さくなるように定められる。そして、ステップ312の処理が終わるとステップ313に進む。   The correction coefficient K in the present embodiment is determined so that the target EGR opening degree θrT is increased according to the magnitude of the difference between the intake oxygen concentration Odm and the target oxygen concentration OdmT (Odm> OdmT). On the other hand, when the intake oxygen concentration Odm is smaller than the target oxygen concentration OdmT (Odm <OdmT), the target EGR opening degree θrT is determined to be small according to the difference between the two. Then, when the process of step 312 ends, the process proceeds to step 313.

ステップ313においては、目標EGR開度θrTと補正係数Kとに基づいて修正EGR開度θrTRが取得される。具体的には目標EGR開度θrTに補正係数Kを乗じることによって修正EGR開度θrTRを算出しても良い。そして、ステップ313の処理が終わるとステップ314に進む。   In step 313, the corrected EGR opening degree θrTR is acquired based on the target EGR opening degree θrT and the correction coefficient K. Specifically, the corrected EGR opening degree θrTR may be calculated by multiplying the target EGR opening degree θrT by a correction coefficient K. Then, when the process of step 313 is completed, the process proceeds to step 314.

ステップ314においては、ECU30からの指令により、EGR開度θrが修正EGR開度θrTRに変更される。なお、上述したステップS311の処理において、吸気酸素濃度Odmと目標酸素濃度OdmTとの差の絶対値が基準値ΔOdb以下であると判定された場合には、目標EGR開度θrTを補正する必要がないと判断されるため、本ステップではEGR開度θrが目標EGR開度θrTに変更される。そして、ステップ314の処理が終わるとステップ109に進む。ここで、ステップS109以降の処理は上述したPM再生ルーチンにおいて対応するステップにおける処理と同様であり、説明を省略する。   In step 314, the EGR opening degree θr is changed to the corrected EGR opening degree θrTR in accordance with a command from the ECU 30. In the above-described process of step S311, when it is determined that the absolute value of the difference between the intake oxygen concentration Odm and the target oxygen concentration OdmT is equal to or less than the reference value ΔOdb, it is necessary to correct the target EGR opening θrT. Therefore, in this step, the EGR opening degree θr is changed to the target EGR opening degree θrT. Then, when the process of step 314 is completed, the process proceeds to step 109. Here, the processing after step S109 is the same as the processing in the corresponding step in the PM regeneration routine described above, and the description thereof is omitted.

以上のように、本ルーチンでは内燃機関1の運転状態に応じて定められる目標EGR率RTにEGR率Rを維持するために最適な目標EGR開度θrTを、吸気酸素濃度Odmと目標酸素濃度OdmTとの差に応じて定められる補正係数Kによって補正することによって、EGR開度θrをより好適に制御することができる。これにより、吸気絞り開度θinおよび排気絞り開度θexを変更することによって吸気絞り弁3、排気絞り弁6の前後に発生する差圧が発生しても内燃機関1におけるNOxの排出量が増加することを確実に抑制することが可能となる。   As described above, in this routine, the optimum target EGR opening degree θrT for maintaining the EGR rate R at the target EGR rate RT determined according to the operating state of the internal combustion engine 1 is set to the intake oxygen concentration Odm and the target oxygen concentration OdmT. The EGR opening degree θr can be more suitably controlled by correcting with a correction coefficient K that is determined according to the difference between the EGR opening degree θr and the EGR opening degree θr. As a result, by changing the intake throttle opening θin and the exhaust throttle opening θex, the NOx emission amount in the internal combustion engine 1 increases even if the differential pressure generated before and after the intake throttle valve 3 and the exhaust throttle valve 6 occurs. It is possible to reliably suppress this.

なお、本ルーチンにおいては、吸気酸素濃度Odmと目標酸素濃度OdmTとの差の絶対値の大きさに応じて目標EGR開度θrTを補正するか否かを判断しているが、これに限定されるものではない。例えば、常にステップS312の処理を実行するようにしても良い。つまり、吸気酸素濃度Odmと目標酸素濃度OdmTとの差が可及的に小さくなるような補正係数Kを取得し、補正係数Kによって目標EGR開度θrTを補正する制御が実行されても良い。   In this routine, whether or not the target EGR opening degree θrT is corrected is determined according to the magnitude of the absolute value of the difference between the intake oxygen concentration Odm and the target oxygen concentration OdmT. However, the present invention is not limited to this. It is not something. For example, the process of step S312 may always be executed. That is, the control for obtaining the correction coefficient K such that the difference between the intake oxygen concentration Odm and the target oxygen concentration OdmT is as small as possible and correcting the target EGR opening θrT by the correction coefficient K may be executed.

次に、本実施例におけるフィルタ10に対するPM再生処理において、内燃機関1のフューエルカット時に実施される制御について説明する。内燃機関1のフューエルカット時には殆どNOxが排出されないため、本実施例ではEGR開度θrを増大させることにより、フィルタ10に対する流入排気流量Veを減少させ、フィルタ10の温度が低温の排気によって低下することを抑制しても良い。   Next, in the PM regeneration process for the filter 10 in the present embodiment, the control that is performed when the internal combustion engine 1 is fuel cut will be described. Since almost no NOx is discharged during the fuel cut of the internal combustion engine 1, in this embodiment, by increasing the EGR opening θr, the inflowing exhaust gas flow Ve to the filter 10 is decreased, and the temperature of the filter 10 is lowered by the low temperature exhaust gas. This may be suppressed.

ここで、上記の制御を第3PM再生ルーチンに適用したときの制御内容について説明する。まず、第3PM再生ルーチンのステップS101においてPM再生要求が出されていると判定された場合には、フューエルカット状態か否かを判定する。ここで、フューエル
カット状態ではないと判定された場合には、上述したステップS102以降の処理が実行される。
Here, the contents of control when the above control is applied to the third PM regeneration routine will be described. First, when it is determined in step S101 of the third PM regeneration routine that a PM regeneration request has been issued, it is determined whether or not a fuel cut state has occurred. Here, when it is determined that the fuel cut state is not established, the processing after step S102 described above is executed.

一方、フューエルカット状態であると判定された場合には、現在の吸入新気量Gaと機関回転数Neとに基づいて目標吸気絞り開度θinT、目標排気絞り開度θexTが取得される。ここでのθinT、θexTは現在の吸気絞り開度θinおよび排気絞り開度θexよりも閉じ側の開度であってフィルタ10に対する流入排気流量Veが充分に少なくなるように予め実験的に求められる目標開度である。そして、ECU30によって吸気絞り開度θin、排気絞り開度θexがθinT、θexTに変更されるとともに、EGR開度θrが全開に変更される。そして、その後は本ルーチンを一旦終了させても良い。   On the other hand, when it is determined that the fuel cut state is established, the target intake throttle opening θinT and the target exhaust throttle opening θexT are acquired based on the current intake fresh air amount Ga and the engine speed Ne. Here, θinT and θexT are opening amounts on the closing side of the current intake throttle opening θin and exhaust throttle opening θex, and are experimentally obtained in advance so that the inflow exhaust gas flow rate Ve to the filter 10 is sufficiently reduced. The target opening. The ECU 30 changes the intake throttle opening θin and the exhaust throttle opening θex to θinT and θexT, and changes the EGR opening θr to fully open. Thereafter, this routine may be temporarily terminated.

ここで、本実施例におけるEGR通路21は、第1排気管5aにおける排気絞り弁6よりも上流側の部分と吸気管2における吸気絞り弁よりも下流側の部分とを連通しているため、上記のように各開度を制御することによりフィルタ10を通過する排気の流量を減少させることができる。つまり、低温の排気による熱の持ち去り量を減少させることによってフィルタ10の温度が低下することを抑制することができる。   Here, since the EGR passage 21 in the present embodiment communicates a portion of the first exhaust pipe 5a upstream of the exhaust throttle valve 6 and a portion of the intake pipe 2 downstream of the intake throttle valve, As described above, the flow rate of the exhaust gas passing through the filter 10 can be reduced by controlling each opening degree. That is, it is possible to suppress the temperature of the filter 10 from being lowered by reducing the amount of heat removed by the low temperature exhaust.

また、上述したフューエルカット時に係るEGR開度制御は、EGR通路21が第2排気管5bと吸気管2とを連通する構成の排気浄化システムにおいても適用することができる。例えば、上述した実施例1の構成(図1)に係る排気浄化システムに適用することができる。そして、本制御によってEGR開度θrを増大することによって温度の低い吸入新気量Gaを減らしつつ、新気に比べて温度の高いEGRガス量を増大させることにより、内燃機関1に吸入される吸気の温度を上昇させることができる。これにより、フィルタ10を保温することが可能となる。   The above-described EGR opening degree control at the time of fuel cut can also be applied to an exhaust purification system having a configuration in which the EGR passage 21 communicates the second exhaust pipe 5b and the intake pipe 2. For example, the present invention can be applied to the exhaust gas purification system according to the configuration of the first embodiment (FIG. 1). Then, by increasing the EGR opening θr by this control, the intake fresh air amount Ga having a low temperature is reduced, and the EGR gas amount having a higher temperature than fresh air is increased, thereby being sucked into the internal combustion engine 1. The temperature of the intake air can be raised. Thereby, the filter 10 can be kept warm.

実施例1に係る内燃機関と、その吸排気系及び制御系の概略構成を示す図である。1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an internal combustion engine according to a first embodiment and an intake / exhaust system and a control system thereof. 実施例1におけるPM再生処理ルーチンを示すフローチャートである。3 is a flowchart showing a PM regeneration processing routine in Embodiment 1. 実施例2に係る内燃機関と、その吸排気系及び制御系の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the internal combustion engine which concerns on Example 2, its intake / exhaust system, and a control system. 実施例2における第2PM再生処理ルーチンを示すフローチャートである。6 is a flowchart showing a second PM regeneration processing routine in Embodiment 2. 実施例2における第3PM再生処理ルーチンを示すフローチャートである。10 is a flowchart showing a third PM regeneration processing routine in Embodiment 2.

符号の説明Explanation of symbols

1・・・内燃機関
2・・・吸気管
3・・・吸気絞り弁
4・・・エアフローメータ
5・・・排気管
5a・・第1排気管
5b・・第2排気管
6・・・排気絞り弁
7・・・差圧センサ
8・・・クランクポジションセンサ
9・・・アクセルポジションセンサ
10・・フィルタ
11・・電熱ヒータ
12・・燃料噴射弁
13・・酸素濃度センサ
20・・排気再循環装置
21・・EGR通路
22・・EGR弁
23・・EGRクーラ
30・・ECU
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Internal combustion engine 2 ... Intake pipe 3 ... Intake throttle valve 4 ... Air flow meter 5 ... Exhaust pipe 5a ... First exhaust pipe 5b ... Second exhaust pipe 6 ... Exhaust Throttle valve 7 ... Differential pressure sensor 8 ... Crank position sensor 9 ... Accelerator position sensor 10 ... Filter 11 ... Electric heater 12 ... Fuel injection valve 13 ... Oxygen concentration sensor 20 ... Exhaust gas recirculation Device 21 ·· EGR passage 22 · · EGR valve 23 · · EGR cooler 30 · · ECU

Claims (4)

一端が内燃機関に接続されて該内燃機関からの排気が通過する排気通路と、
前記排気通路に設けられるとともに流入する排気を浄化する排気浄化装置と、
前記排気通路に設けられるとともに前記排気の流量を変更可能な排気絞り弁および/または前記内燃機関の吸気通路に設けられるとともに前記内燃機関に吸入される吸気の流量を変更可能な吸気絞り弁と、
前記排気絞り弁および/または吸気絞り弁の開度を変更することによって前記排気浄化装置を通過する排気の流量を変更する排気流量変更手段と、
前記排気通路を通過する前記排気の一部を前記内燃機関の吸気系へ循環させるEGR通路と、
前記EGR通路内を流れる排気の流量であるEGRガス量を変更可能なEGR弁と、
前記内燃機関に吸入される吸気に含まれるEGRガスの割合に相当するEGR率が前記内燃機関の運転状態に応じた目標EGR率となるように前記EGR弁の開度を制御するEGR開度制御手段と、
を備える内燃機関の排気浄化システムにおいて、
前記排気流量変更手段が前記排気絞り弁および/または吸気絞り弁の開度を変更するときに、前記EGR開度制御手段は前記EGR率を前記目標EGR率に維持すべく前記EGR弁の開度を制御することを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
An exhaust passage, one end of which is connected to the internal combustion engine and through which the exhaust from the internal combustion engine passes;
An exhaust gas purification device that is provided in the exhaust passage and purifies exhaust gas flowing in;
An exhaust throttle valve provided in the exhaust passage and capable of changing a flow rate of the exhaust gas and / or an intake throttle valve provided in an intake passage of the internal combustion engine and capable of changing a flow rate of intake air taken into the internal combustion engine;
Exhaust flow rate changing means for changing the flow rate of exhaust gas passing through the exhaust purification device by changing the opening of the exhaust throttle valve and / or the intake throttle valve;
An EGR passage for circulating a part of the exhaust gas passing through the exhaust passage to an intake system of the internal combustion engine;
An EGR valve capable of changing an EGR gas amount, which is a flow rate of exhaust gas flowing in the EGR passage,
EGR opening degree control for controlling the opening degree of the EGR valve so that an EGR rate corresponding to a ratio of EGR gas contained in intake air taken into the internal combustion engine becomes a target EGR rate corresponding to an operating state of the internal combustion engine. Means,
An exhaust purification system for an internal combustion engine comprising:
When the exhaust flow rate changing means changes the opening degree of the exhaust throttle valve and / or the intake throttle valve, the EGR opening degree control means sets the opening degree of the EGR valve so as to maintain the EGR rate at the target EGR rate. An exhaust gas purification system for an internal combustion engine characterized by controlling the engine.
前記目標EGR率は、更に前記内燃機関に吸入される吸気の酸素濃度に基づいて決定され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システム。   The exhaust purification system for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the target EGR rate is further determined based on an oxygen concentration of intake air taken into the internal combustion engine. 前記排気流量変更手段が前記排気絞り弁および/または吸気絞り弁の開度を変更するときに、前記EGR開度制御手段によって制御される前記EGR弁の開度は前記吸気の酸素濃度に基づいて補正され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システム。   When the exhaust flow rate changing means changes the opening degree of the exhaust throttle valve and / or the intake throttle valve, the opening degree of the EGR valve controlled by the EGR opening degree control means is based on the oxygen concentration of the intake air. The exhaust gas purification system for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the exhaust gas purification system is corrected. 前記EGR開度制御手段は前記内燃機関の運転状態がフューエルカット状態である場合に前記EGR弁の開度を増大させることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化システム。   The exhaust of the internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, wherein the EGR opening degree control means increases the opening degree of the EGR valve when the operating state of the internal combustion engine is a fuel cut state. Purification system.
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